Ứng dụng của dòng điện fuco là gì? Dòng điện fuco là cái gì? Dòng điện fuco có lợi hay có hại?
Hãy cùng tôi khám phá trong bài viết này nhé.
Trên thực tế, có rất nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày và công nghiệp sử dụng dòng điện fuco mà có thể bạn chưa biết hoặc không để ý đến. Một số ứng dụng đó bao gồm bếp từ, đồng hồ điện, máy biến áp, bộ phận giảm tốc trên xe tải, xe máy và nhiều hơn nữa.
Và còn rất nhiều những ứng dụng khác của dòng điện fuco.
Đầu tiên, hãy cùng tôi khám phá một số khái niệm sau đây:
Table of Contents
Dòng điện Fuco là gì?
Dòng điện Foucalt, hay còn gọi là dòng điện fu-cô, là một dòng điện cảm ứng được tạo ra trong vật dẫn khi một vật dẫn điện chuyển động được đặt trong một từ trường.
Khi đặt một vật dẫn điện vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian, chúng ta còn có thể tạo ra dòng điện fuco.
Nhà vật lý người Pháp Léon Foucault đã chứng minh sự tồn tại của dòng điện cảm ứng trong vật dẫn bằng cách sử dụng một từ thông biến thiên. Dòng điện này được gọi là dòng điện Foucault, được đặt tên theo nhà vật lý đã khám phá ra nó.
Tính chất dòng điện Fuco:
Dòng điện Fuco có tính chất vòng xoáy. Vì vậy, nó còn được gọi là eddy current (dòng điện vòng xoáy).
Lực Lorentz là gì?
Ở đây, tôi sẽ đề cập đến lực Lorentz và nguyên nhân tạo ra dòng điện Fuco chính là do lực Lorentz.
Có thể giải thích một cách đơn giản về hiệu ứng Lorentz như sau:
Lực Lorentz được tạo ra bởi sự kết hợp của lực điện và lực từ tác động lên một diện tích của vật tích điện đặt trong từ trường.
Nguyên nhân xuất hiện dòng điện Fuco:
Dòng điện Fuco được tạo ra là do tác động của lực Lorentz. Chúng tôi đã nghiên cứu về lực Lorentz ở phần trước.
Vì vậy, hiện tại tôi sẽ chỉ nói về nguyên nhân xuất hiện của dòng điện Fuco:.
Khi đặt một vật tử điện vào từ trường, các hạt tử điện (electron) trong vật dẫn sẽ bị tác động bởi lực Lorentz.
Khi điều đó xảy ra, các hạt electron sẽ bị thay đổi quỹ đạo di chuyển, gây ra dòng điện xoáy trong vật dẫn. Điều này được gọi là dòng điện Fuco.
Dòng điện này sẽ gặp phải sự cản trở từ điện trở của vật dẫn khi di chuyển. Do đó, nó sẽ không ngừng va chạm với vật dẫn và tạo ra nhiệt.
Khi đó, dựa theo định luật bảo toàn năng lượng, động năng của vật dẫn sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng.
Và điều này sẽ làm cho nó trở nên nóng hơn.
Cách tính dòng điện Fuco:
Chúng ta có công thức tính dòng điện Fuco như sau:
Trong đó:.
I: cường độ dòng điện Fuco.
S: diện tích quers của vòng dây.
R: trở kháng của dây.
Thí nghiệm về dòng điện Fuco:
Khi chứng minh sự tồn tại của dòng điện Fuco, nhà vật lý Foucault đã tiến hành thí nghiệm như sau:
Khi xoay một đĩa kim loại quanh một trục không ma sát, ta thấy đĩa quay trong một khoảng thời gian dài.
Sau đó, ông tái thực hiện thí nghiệm nhưng đặt đĩa kim loại vào một trường từ mạnh. Ông nhận thấy rằng đĩa dừng lại nhanh chóng và trở nên nóng.
Những tác hại do dòng điện Fuco gây ra:
Dòng điện Fuco có tác dụng tích cực hay tiêu cực khi làm cho chất dẫn trở nên nóng lên?
Trên thực tế, dòng điện Fuco vừa có lợi ích và cũng vừa có tác động tiêu cực. Ta sẽ tìm hiểu sau đây:
Dòng điện Fuco gây hại do đâu?
Đầu tiên, chúng ta biết rằng dòng điện Fuco sẽ gây nhiệt cho vật dẫn. Do đó, trong các máy biến thế và động cơ điện, nó sẽ làm tăng nhiệt độ của máy và gây lãng phí năng lượng. Điều này xảy ra vì các máy này có lõi sắt được đặt trong một trường từ biến đổi.
Điều này dẫn đến việc hiệu suất của máy sẽ giảm đi đáng kể.
Cách giảm tác hại dòng điện Fuco:
Dòng điện Fuco tăng theo tỷ lệ với diện tích của khối vật dẫn. Nói cách khác, khi diện tích của khối vật dẫn càng lớn, dòng điện Fuco càng tăng.
Dựa vào nguyên nhân xuất hiện dòng Fuco, ta thấy rằng khi điện trở của vật dẫn tăng, dòng Fuco sẽ giảm.
Từ đó, mọi người đã tìm ra phương pháp để giảm tác động của dòng Fuco.
Hiện nay, thay vì sử dụng nguyên khối vật dẫn như trước đây, phương pháp mới đã được áp dụng bằng cách chia nhỏ thành các tấm kim loại mỏng, được sơn tĩnh điện và ghép lại với nhau. Quá trình ghép các tấm kim loại này phải đảm bảo rằng các lát cắt phải được thực hiện song song với chiều của từ trường, như được minh họa trong hình trên.
Khi dòng điện Fuco chạy qua lõi sắt của máy biến thế, dòng điện này sẽ bị giảm đáng kể do diện tích tiếp xúc nhỏ và điện trở cao của các tấm kim loại.
Cách khác để tăng điện trở của vật dẫn là sử dụng lõi tôn silic trong máy biến thế. Trong các ngành kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta thường sử dụng vật liệu gốm ferit có điện trở suất cao.
Ứng dụng của dòng điện Fuco:
Trên thực tế, trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong lĩnh vực công nghiệp, có rất nhiều ứng dụng của dòng điện Fuco.
Chúng ta sẽ cùng khám phá một số ứng dụng của sản phẩm Fuco nhé.
Dòng điện Fuco trong bếp từ:
Một ứng dụng phổ biến nhất của dòng Fuco là để sản xuất bếp từ.
Bạn đã chú ý rằng bếp điện từ chỉ hoạt động với các loại nồi làm từ sắt, thép, nhôm,… Nhưng không hoạt động với nồi làm từ inox. Bạn biết lý do vì sao không?
Lý do là vì bếp từ hoạt động dựa trên nguyên tắc của dòng điện Fuco.
Khi sử dụng, bếp từ sẽ tạo ra một từ trường biến thiên trên bề mặt của nó. Đáy nồi (làm bằng kim loại) sẽ được đặt trong từ trường này và nó sẽ được làm nóng bởi dòng Fuco, từ đó nấu chín thức ăn.
Dòng điện Fuco trong công tơ điện:
Trong đồng hồ điện hoặc các đồng hồ đo điện đều có sử dụng ứng dụng dòng điện Fuco.
Nó được thiết kế để rút ngắn sự dao động của kim đồng hồ bằng cách gắn một đĩa kim loại nhỏ vào đầu của kim.
Đĩa kim loại này được đặt trong từ trường của nam châm có tính vĩnh cửu.
Khi kim chuyển động, đĩa kim loại bị chuyển động theo. Từ thông xuyên qua đĩa làm xuất hiện dòng điện Fuco.
Luật Lenz cho biết rằng khi dòng điện tương tác với từ trường của một nam châm, nó tạo ra một lực đối kháng chống lại sự di chuyển của đĩa, khiến cho nó dừng lại.
Từ đó sẽ giúp đồng hồ đồng hồ không chuyển động, tránh tình trạng dao động gây lỗi.
Chế tạo thắng xe (phanh xe):
Các phần phanh trên các xe tải, xe tàu hỏa cao tốc và các loại xe có tải trọng lớn có khả năng phanh nhanh và hiệu quả.
Ví dụ như trên xe máy, hệ thống thắng đĩa sẽ bao gồm một đĩa kim loại. Đĩa này sẽ quay xung quanh hai nam châm vĩnh cửu. Khi cần phanh, người ta sẽ áp dụng một từ trường mạnh vào đĩa (bằng cách di chuyển một nam châm vĩnh cửu). Lúc đó, sự tạo ra dòng điện sẽ ngăn chặn chuyển động của đĩa và giúp xe dừng lại.
Luyện kim:
Dòng điện từ Fuco tạo nhiệt độ cao cho vật dẫn điện. Do đó, nó được sử dụng trong quá trình luyện kim điện.
Khi hoạt động, người ta đặt kim loại cần nấu chảy vào trong lò và rút hết không khí bên trong lò.
Khu vực xung quanh lò được bao phủ bởi các dây điện.
Dòng điện xoay chiều có tần số cao sẽ được đưa qua phần dây dẫn này để tạo ra dòng điện Fuco.
Dòng điện Fuco này rất mạnh và phát ra lượng nhiệt đáng kể, đủ để làm tan chảy kim loại.
Dưới đây là những tin tức mình muốn chia sẻ về ứng dụng của dòng điện Fuco và các khái niệm liên quan.
Hi vọng bài viết có thể đem lại cho bạn những thông tin hữu ích.
