(HOT 2020) Dòng điện fuco là gì? Ứng dụng của dòng điện fuco

Ứng dụng của dòng điện fuco là gì? Dòng điện fuco là gì? Dòng điện fuco có lợi hay có hại?
Hãy cùng mình tìm hiểu trong bài viết này nha.
Trên thực tế, có rất nhiều những ứng dụng trong đời sống hàng ngày cũng như trong công nghiệp có ứng dụng dòng điện fuco mà có thể bạn chưa biết hoặc không để ý đến. Một vài ứng dụng đó như là: bếp từ, đồng hồ điện, máy biến áp, bộ phận giảm tốc trên xe tải, xe máy…..

Và còn rất nhiều những ứng dụng của dòng diện fuco nữa.
Trước tiên, hãy cùng mình tìm hiểu một vài khái niệm sau:

Dòng điện Fuco là gì ?

Hay còn được gọi là dòng điện Foucalt (hoặc dòng điện fu-cô) là một dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi ta đặt một vật dẫn điện chuyển động trong từ trường.
Ngoài ra, dòng điện fuco còn được sinh ra khi ta đặt một vật dẫn điện vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian.
Nhà vật lý học người Pháp Léon Foucault đã chứng minh sự tồn tại của dòng điện cảm ứng trong vật dẫn nhờ tác dụng của một từ thông biến thiên. Và đó chính là dòng điện fuco.  Dòng điện này được đặt tên theo nhà vật lý đã tìm ra nó.

Tính chất dòng điện Fuco :

Dòng điện Fuco có đặc thù xoáy. Vì thế nên nó còn được gọi là eddy current ( dòng điện xoáy ) .

Lực Lorentz là gì ?

Ở đây, mình sẽ nói một chút về lực Lorentz. Bởi vì nguyên nhân làm xuất hiện dòng điện Fuco chính là do lực Lorentz.
Có thể hiểu đơn giản về lực Lorentz như sau:
Lực Lorentz là tổng hợp của lực điện và lực từ tác dụng lên một diện tích của vật tích điện được đặt trong từ trường.

Nguyên nhân Open dòng điện Fuco :

Dòng điện Fuco được sinh ra là do lực Lorentz. Ta đã tìm hiểu về lực Lorentz ở phía trên.
Vì thế, bây giờ mình sẽ chỉ nói về nguyên nhân xuất hiện của dòng điện Fuco:
Khi ta đặt một vật tích điện trong từ trường, các hạt tích điện (electron) đang chuyển động trong vật dẫn sẽ chịu tác dụng của lực Lorentz.
Khi đó, các hạt electron này sẽ bị lệch quỹ đạo chuyển động và tạo ra dòng điện xoáy trong vật dẫn. Đây chính là dòng điện Fuco.
Mặt khác, dòng điện này khi chuyển động sẽ bị cản lại bởi điện trở của vật dẫn. Vì thế nó sẽ liên tục va chạm vào vật dẫn và sinh ra nhiệt lượng.
Khi đó, dựa theo định luật bảo toàn năng lượng, động năng của vật dẫn sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng.
Và nó sẽ làm vật dẫn nóng lên.

Cách tính dòng điện Fuco :

Ta có công thức tính dòng điện Fuco như sau:

Trong đó:
I: độ lớn dòng điện Fuco
S: tiết diện vòng dây
R: điện trở của dây

Thí nghiệm về dòng điện Fuco :

Khi chứng mình sự có mặt của dòng điện Fuco, nhà vật lý Foucault đã thực hiện thí nghiệm như sau:
Khi ông quay một đĩa kim loại quanh một trục không ma sát thì quan sát thấy đĩa quay một thời gian lâu.
Sau đó, ông lặp lại thí nghiệm trên, nhưng đưa đĩa kim loại vào trong một từ trường mạnh. Ông quan sát thấy, đĩa nhanh chóng dừng lại và bị nóng lên.

Những tai hại do dòng điện Fuco gây ra :

Dòng điện Fuco là có lợi hay có hại khi nó làm vật dẫn nóng lên?
Trên thực tế, dòng điện Fuco vừa có lợi và cũng vừa có hại. Ta sẽ tìm hiểu sau đây:

Dòng điện Fuco gây hại do đâu ?

Đầu tiên, ta biết rằng dòng điện Fuco nó sẽ làm cho vật dẫn nóng lên. Chính vì thế, trong các máy biến thế và động cơ điện, nó sẽ làm cho máy mau nóng hơn và làm hao phí một phần năng lượng. Bởi vì các máy này có phần lõi sắt được đặt trong từ trường biến đổi.
Điều này dẫn đến việc hiệu suất của máy sẽ bị giảm đi khá nhiều.

Cách giảm tai hại dòng điện Fuco :

Dòng điện Fuco tỉ lệ thuận với diện tích của khối vật dẫn. Hay nói đơn giản hơn, khối vật dẫn có diện tích càng lớn thì dòng Fuco sẽ càng lớn.
Mặt khác, dựa theo nguyên nhân xuất hiện dòng Fuco, ta thấy rằng khi điện trở của vật dẫn tăng lên thì dòng Fuco sẽ giảm.

Từ đó, người ta có cách để giảm tác hại của dòng Fuco:
Thay vì trước dây là nguyên khối vật dẫn, giờ người ta chia nhỏ thành các tấm kim loại mỏng (được sơn tĩnh điện) và ghép lại với nhau. Việc ghép các tấm kim loại phải đảm bảo sao cho các lát cắt phải song song với chiều của từ trường (xem hình minh họa phía trên).
Khi dòng điện Fuco chạy trong lõi sắt của máy biến thế thì do diện tích tiếp xúc của nó nhỏ và điện trở của các tấm kim loại này cao. Vì thế nên dòng điện Fuco sẽ bị giảm xuống đáng kể.
Ngoài ra thì, người ta còn tìm cách để tăng điện trở của vật dẫn. Ví dụ như trong các máy biến thế, người ta dùng các lõi tôn silic (sắt silic). Hoặc trong các ngành kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta dùng vật liệu là gốm ferit có điện trở suất cao.

Ứng dụng của dòng điện Fuco :

Trên thực tế, có rất nhiều những ứng dụng của dòng điện Fuco trong đời sống hàng ngày cũng như trong công nghiệp.
Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu qua về một vài ứng dụng của dòng Fuco nha.

Dòng điện Fuco trong nhà bếp từ :

Một ứng dụng thường thấy nhất của dòng Fuco là để chế tạo bếp điện từ.
Bạn có để ý rằng các loại bếp điện từ chỉ dùng được đối với các loại nồi được làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt, thép, nhôm,…), còn loại nồi bằng inox thì lại không dùng được. Lý do tại sao?
Lý do là vì bếp điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý của dòng Fuco.
Khi hoạt động, bếp từ tạo ra trên bề mặt của bếp một từ trường biến thiên. Và đáy nồi (bằng kim loại) nằm trong từ trường này sẽ nóng lên do tác dụng của dòng Fuco và làm cho đáy nồi nóng lên và nấu chín thức ăn.

Dòng điện Fuco trong công tơ điện :

Trong đồng hồ điện hoặc các đồng hồ đo điện đều có ứng dụng dòng điện Fuco.
Mục đích của nó là để làm tắt nhanh dao động của kim đồng hồ. Bằng cách gắn vào đầu của kim một đĩa kim loại nhỏ.
Đĩa kim loại này được đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu.
Khi kim chuyển động, đĩa kim loại bị chuyển động theo. Từ thông xuyên qua đĩa làm xuất hiện dòng điện Fuco.
Theo định luật Lenz, dòng điện tương tác với từ trường nam châm gây ra lực chống lại sự chuyển động của đĩa làm kim dừng lại.
Từ đó sẽ giúp kim đồng hồ đứng yên, tránh tình trạng dao động gây sai số.

Chế tạo thắng xe ( phanh xe ) :

Trong các bộ phận phanh xe trên các xe có tải trọng lớn; vận tốc nhanh như xe tải, xe tàu hỏa cao tốc,….
Chẳng hạn như trên xe máy, phần thắng đĩa, nó sẽ bao gồm 1 đĩa bằng kim loại. Phần đĩa này sẽ quay xung quanh 2 nam châm vĩnh cửu. Khi cần phanh lại, người ta sẽ đưa vào đó 1 từ trường mạnh (bằng cách như di chuyển 1 nam châm vĩnh cữu). Khi đó, dòng điện fuco sinh ra sẽ dừng chuyển động của đĩa và giúp xe đứng lại.

Luyện kim :

Dòng điện Fuco làm cho vật dẫn điện nóng lên. Chính vì vậy nên nó được ứng dụng trong các lò luyện kim bằng điện.

Khi hoạt động, người ta đặt kim loại cần nấu chảy vào trong lò và rút hết không khí bên trong lò.
Phần xung quanh lò được quấn bởi các dây điện.
Sau đó người ta sẽ cho dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua phần dây dẫn này và gây ra dòng điện Fuco.
Dòng điện Fuco này rất mạnh và tỏa ra nhiệt lượng rất lớn, đủ để nấu chảy kim loại.
Trên đây là những thông tin mà mình muốn chia sẻ về ứng dụng của dòng điện Fuco cũng như những khái niệm về loại dòng điện này.
Hy vọng bài viết có thể cung cấp cho bạn những thông tin bổ ích.

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay