Nam châm điện – Wikipedia tiếng Việt

Sơ đồ nguyên tắc của nam châm hút điện tiên phong. Dòng điện cung ứng bởi nguồn pin tạo ra từ trường trong cuộn dây và được khuếch đại bởi lõi dẫn từ làm bằng sắt non . Phân bố đường sức từ trong một cuộn dây solenoid .

Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn sản sinh từ trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện lớn chạy qua. Nam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn (khuếch đại) từ. Cảm ứng từ của nam châm điện được dẫn và tạo thành lớn nhờ việc sử dụng một lõi dẫn từ làm bằng vật liệu từ mềm có độ từ thẩm lớn và cảm ứng từ bão hòa cao. Khác với nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ cố định, nam châm điện có cảm ứng từ có thể thay đổi được nhờ việc điều khiển dòng điện chạy qua cuộn dây.

Nam châm điện có hệ số nhiệt độ tốt nhất trong bất kỳ loại nam châm vật liệu nào nên được xem là sự lựa chọn tốt nhất trong các ứng dụng nhiệt độ. Ưu điểm chính của một nam châm điện là từ trường có thể được thay đổi nhanh chóng trong một phạm vi rộng của các giá trị bằng cách kiểm soát sức mạnh của dòng điện. Tuy nhiên, cần có một nguồn cung cấp năng lượng điện ổn định là điều cần thiết, nhất là để duy trì các hoạt động trong lĩnh vực phẫu thuật.

Lịch sử sinh ra[sửa|sửa mã nguồn]

Nam châm điện lần tiên phong được ý tưởng bởi nhà điện học người Anh William Sturgeon ( 1783 – 1850 ) vào năm 1825. Nam châm điện của Sturgeon là một lõi sắt non hình móng ngựa có 1 số ít vòng dây điện cuốn quanh. Khi cho dòng điện sinh ra bởi một pin nhỏ chạy qua, lõi sắt bị từ hóa và cảm ứng từ sinh ra đủ mạnh để hút lên được một hộp sắt nặng 7 ounce. Khi ngắt dòng điện, từ trường của lõi cũng biến mất .
Khi mắc một dây dẫn điện có nhiều vòng quấn với nguồn điện, dòng điện sản sinh một điện trường E trong những vòng quấn. Khi dòng điện đi qua những vòng quấn, Biến đổi của điện trường trong những vòng quấn sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E.Từ trường của nam châm hút điện có đặc thù giống như từ trường của một nam châm từ vĩnh cữu, cũng hút hay đẩy một vật từ nằm trong từ trường của của nó. Khi ngắt dòng điện khỏi cuộn dây, từ trường biến mất. Vậy chỉ khi nào có dòng điện đi qua, cuộn dây mới trở một thành nam châm hút điện

Từ trường của cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện trong cuộn dây. Từ cảm cuộn dây tỉ lệ thuận với chiều dài, số vòng quấn và tỉ lệ nghịch với diện tích của cuộn dây đó

B = L I { \ displaystyle B = LI }{\displaystyle B=LI}

Một dây dẫn điện với vòng quấn

d

N

{\displaystyle \operatorname {d} \!N}

{\displaystyle \operatorname {d} \!N}

L = μN2 (l/A)

l : chu vi vòng tròn = 2 ΠrNam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn ( khuếch đại ) từ. Chi tiết của từng loại nam châm hút điện hoàn toàn có thể khác nhau nhưng đều theo nguyên tắc chung này .

Cuộn dây tạo từ trường[sửa|sửa mã nguồn]

Thông thường, cuộn dây là cuộn ” solenoid ” được cuốn nhiều vòng dây đều nhau. Cường độ từ trường sinh ra trong ống dây được tính theo công thức :

H = N. I L { \ displaystyle H = { \ frac { N.I } { L } } }{\displaystyle H={\frac {N.I}{L}}}

Với

N
,
L
,
I

{\displaystyle N,L,I}

{\displaystyle N,L,I} lần lượt là số vòng dây, chiều dài cuộn dây và cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây.

Lõi dẫn từ[sửa|sửa mã nguồn]

Lõi dẫn từ của nam châm hút điện là những vật tư từ mềm và thường thì chúng phải thỏa mãn nhu cầu những nhu yếu :

  • Có độ từ thẩm lớn
  • Cảm ứng từ bão hòa cao (để không giới hạn dải hoạt động của nam châm.
  • Có tổn hao trễ nhỏ (lực kháng từ nhỏ) để không làm trễ quá trình thay đổi từ trường của nam châm.

Khi có lõi dẫn từ, cảm ứng từ sinh ra tại bề mặt của cực nam châm điện sẽ được xác định theo công thức:

B = μ r μ 0 H = μ r μ 0 N L I { \ displaystyle B = \ mu _ { r } \ mu _ { 0 } H = \ mu _ { r } \ mu _ { 0 } { \ frac { N } { L } } I }{\displaystyle B=\mu _{r}\mu _{0}H=\mu _{r}\mu _{0}{\frac {N}{L}}I}

Với

μ 0, μ { \ displaystyle \ mu _ { 0 }, \ mu }{\displaystyle \mu _{0},\mu }độ từ thẩm của chân không và độ từ thẩm tỉ đối của vật liệu dùng làm lõi dẫn từ.

Một số vật tư được sử dụng làm lõi nam châm hút điện :

  1. Hợp kim sắt silic

Các kiểu nam châm từ điện và ứng dụng[sửa|sửa mã nguồn]

Ứng dụng trong khoa học kỹ thuật[sửa|sửa mã nguồn]

– Thẻ tín dụng thanh toán, thẻ ghi nợ và máy rút tiền tự động hóa : trên những thẻ này đều có dải từ bên dưới, dải từ này được làm từ nam châm hút điện .– Các màn hình hiển thị ti vi và máy tính : màn hình hiển thị TV và máy tính có một ống tia âm cực sử dụng hai cặp nam châm hút điện để tinh chỉnh và điều khiển hướng đi của chùm tia êlectron đến màn hình hiển thị .– Động cơ điện và máy phát điện : 1 số ít động cơ điện dựa vào sự tích hợp của một nam châm hút điện và một nam châm từ vĩnh cửu trong khi máy phát điện thì ngược lại ( quy đổi nguồn năng lượng cơ học thành điện năng bằng cách vận động và di chuyển một dẫn trải qua một từ trường ) .– Rơ-le : nam châm hút điện được sử dụng để tinh chỉnh và điều khiển những thiết bị chuyển mạch trong rơ-le. Điều này đặc biệt quan trọng quan trọng khi triển khai một vài hoạt động giải trí ví như thực thi cuộc gọi điện thoại thông minh. Các điện thoại cảm ứng tiên phong đã sử dụng một loại chuyển tiếp, nó không chỉ giúp liên kết cuộc gọi mà còn tạo nên bộ nhớ tính năng .– Cần cẩu điện : những tấm tròn ở cuối của cần cẩu chính là một nam châm hút điện, khi sử dụng nguồn năng lượng điện thì tấm tròn hoàn toàn có thể nâng những loại rác bằng sắt kẽm kim loại lên .Ngoài ra, nam châm từ điện còn được ứng dụng trong những ngành giao thông vận tải ( tàu điện ), hàng không, ngoài hành tinh, công nghệ tiên tiến quân sự chiến lược, v.v, …

Ứng dụng trong công nghiệp và y học[sửa|sửa mã nguồn]

Nam châm điện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và tiêu dùng dưới dạng các ứng dụng như của nam châm vĩnh cửu. Có thể kể đến là động cơ điện, xe bán tải điện, micro, bộ cảm biến, loa phóng thanh, ống sóng đi du lịch, đồ trang sức,… Nam châm điện còn được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ như đồng hồ, cảm biến, thiết bị lò vi sóng, thiết bị điều khiển tự động, v.v,…

Trong y học, những bệnh viện sử dụng kỹ thuật chẩn đoán MRI là kỹ thuật chụp cộng hưởng từ, một kỹ thuật chẩn đoán hình văn minh dùng từ trường và sóng ra-đi-ô nhằm mục đích xử lý tại chỗ những yếu tố trong bộ phận khung hình của bệnh nhân mà không cần phẫu thuật xâm lấn .

5/5 - (1 vote)
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments