Manyetik akıyı değiştirerek, devrede bir emk ve bir akım oluştuğunu biliyoruz. Benzer türde, manyetik alan içinde hareket eden metal külçeler içinde girdap akımları denen dolanan akımlar, oluşur. Katı bir çubuğun ucundaki düz bir bakır veya alünimyun plakanın manyetik alan içinde sarkaç gibi salınmasına izin vererek, bu durum gösterilebilir (Şekil 1). Plaka alana girdikçe değişmekte olan akı, plakada bir indüksiyon emk doğurur, bu da metaldeki serbest elektronların hareket etmesine ve dönen girdap akımlarının oluşmasına neden olur. Lenz kanununa uygun olarak, girdap akımlarının yönü kendilerinin oluşmasına neden olan değişime karşı koyacak yöndedir. Bu sebeple, girdap akımları plaka üzerinde etkin manyetik kutuplar meydana getirecek ve bu kutuplar da mıknatısın kutupları tarafından itilecektir. Böylece plakanın hareketine karşı koyan itici bir kuvvet ortaya çıkmış olacaktır. (Bunun tersi doğru olsaydı, her salınımdan sonra plaka ivmelenecek ve enerjisi, enerjinin korunumu yasasına aykırı olarak, artacaktı.). Güçlü bir mıknatısın alanı içinde bir bakır veya alüminyum plakanın çekilmesi sırasında, bu geciktirici kuvveti hissetmiş olabilirsiniz.
Şekil 1 Manyetik alan içinde hareket eden bir iletkende girdap akımlarının oluşması. Plaka, alan içine girip çıktıkça, değişmekte olan manyetik akı girdap akımlarına sebep olan bir indüksiyon emk oluşturur.
Şekil 2’de belirtildiği gibi, kağıt düzleminden içeriye doğru olan bir В alanının varlığında, salınan plaka 1 konumundaki alan içine girdiğinde oluşan girdap akımı saat ibrelerinin tersi yönünde olacaktır. Bunun nedeni kağıt, düzleminden içeriye doğru olan dış manyetik akının artmasıdır ve buradan Lenz yasasını uyarınca, indüklenmiş akım, kağıt düzleminden dışarıya doğru bir manyetik akı oluşturmalıdır. Plaka, 2 konumunda alanı terk ettiğinde, bunun tersi doğrudur; burada akım saat ibreleri yönündedir. Plaka alan içine girdiğinde ve çıktığında, indüklenmiş girdap akımı daima geciktirici bir manyetik FB kuvveti meydana getirdiği için, salınan plaka en sonunda durgun hale gelir.
Şekil 3 Açıklama; iletken plakada yarıklar oluşturulursa, girdap akımları küçülür ve plaka manyetik alan içinde daha serbest bir şekilde salınır.
Şekil 3 te görüldüğü gibi, plakada yarıklar oluşturulursa, girdap akımları ve buna karşılık geciktirici kuvvet büyük ölçüde azaltılır. Plakadaki yarıkların, büyük akım ilmeklerinin oluşumunu engellediği göz önüne getirilerek, bu durum anlaşılabilir.
Girdap Akımları Nasıl Kullanılır
Pek çok tüp geçit ve hızlı ulaşım araçlarındaki frenleme sistemleri elektromanyetik indüksiyon ve girdap akımlarından faydalanır. Trene yapıştırılan bir elektromıknatıs, çelik raylara yakın olacak şekilde yerleştirilir. (Bir elektromıknatıs, gerçekte, bir demir çekirdeğe sahip olan bir bobindir). Elektromıknatıstan büyük bir akım geçirildiği zaman frenleme etkisi ortaya çıkar. Mıknatısın ve rayların göreli hareketi raylarda girdap akımlarını indükler ve bu akımların yönü, hareketli tren üzerinde bir sürükleme kuvveti oluşturur. Tren yavaşladıkça girdap akımları büyüklük bakımından gittikçe azaldığı için, frenleme etkisi tümüyle sarsıntısızdır. Girdap akımlı frenler bazı mekanik terazilerde ve değişik makinalarda da kullanılır. Trenin mekanik enerjisindeki kayıp, raylarda ve tekerlerde iç enerjiye dönüşür. Kimi elektrikli araçlar, elektrik devresi kesildiğinde hızlıca dönen dairesel bıçakların durdurulmasında, girdap akımlarından yararlanır.
Mekanik enerjinin iç enerjiye dönüşümünü temsil ettikleri için, girdap akımları genellikle istenmez. Bu enerji kaybını azaltmak için, hareketli iletken parçalar yapraklar haline getirilir, yani, vernik veya metal oksit gibi iletken olmayan malzemelerle birbirinden ayrılmış ince tabakalardan oluşturulur. Bu katmanlı yapı, girdap akımlarının mümkün olabilecek yolları için direnci artırır ve etkin olarak akımları tek tek katmanlar içine sınırlar. Böyle katmanlı yapılar, transformatörler ve motorlarda girdap akımlarını minimum hale getirmek ve böylece bu cihazların verimini artırmak için kullanılır.
Şekil 4 Açıklama; madeni para, para makinesine sokulduğunda, A konumuna ulaşan paraya bir potansiyel fark uygulanır ve paranın direnci ölçülür. Bu direnç, kabul edilir değerde ise para tutucu aşağıya doğru eğilir ve paranın içteki ray boyunca yuvarlanmasına izin verilir. Mıknatıslar, parada girdap akımları oluşturur veya meydana gelen manyetik kuvvet paranın hızını kontrol eder. Hız sensörleri, paranın doğru değerde bir hıza sahip olduğunu algılarsa В kapısı açılır ve para kabul edilmiş olur. Para, doğru değerde bir hıza sahip değilse, C kapısı açılır ve para ret edilerek dışarı atılmış olur.
Şekil 4 te görüldüğü gibi, madeni para ile çalışan makineden bir çikolata satın almak gibi basit bir işlemde bile girdap akımlarından yararlanıldığı anlaşılır. Delikten içeri sokulan para, elektriksel direnci ölçülene kadar, kısa bir an durdurulur. Direnci, kabul edilebilir değerler arasında bulunursa, eğimli bir yol boyunca manyetik alan içinden geçmesine izin verilir. Alan içinde hareket ettikçe, para içinde girdap akımları oluşur ve manyetik kuvvetler hafifçe yavaşlamasına sebep olur. Buradaki yavaşlama miktarı paranın metalik bileşimine bağlıdır. Sensörler, mıknatısları geçen paranın hızını ölçerler ve bu hız beklenen değerlerle karşılaştırılır. Para yasal ise ve bu denemeleri geçerse, bir kapı açılır ve para kabul edilir; durum böyle değilse ikinci bir kapı açılır ve para ret edilerek dışarı atılır.