Dòng điện Foucault – Ứng dụng trong cuộc sống của dòng Foucault

Dòng điện Fuco được chứng minh bới nhà vật lý người Pháp Léon Foucault. Khi ông làm thí nghiệm bằng cách quay một đĩa kim loại rồi đưa vào một từ trường mạnh, đĩa lập tức dừng lại và nóng lên. Tại sao lại như thế, đã có hiện tượng gì xảy ra?

Định nghĩa về dòng điện Fuco

Dòng điện Foucalt (Fuco, Fu-cô) hay dòng điện xoáy là dòng điện được sinh ra khi ta đặt một vật dẫn điện chuyển động cắt ngang từ trường hay vật dẫn điện được đặt vào một từ trường biến đổi theo thời gian.

Tính chất dòng điện Fuco

Dòng điện Fuco có tính chất xoáy và nguyên nhân sinh ra dòng điện Fuco là do lực Lorentz. Các hạt tích điện (electron) chuyển động tự do trong trong vật dẫn, chuyển động cùng với vật dẫn. Khi ở trong từ trường sẽ chịu tác động của lực Lorentz do từ trường gây ra, sẽ làm lệch quỹ đạo chuyển động. Như thế có nghĩa là các hạt tích điện cũng chuyển động tương đối cùng với vật dẫn tạo ra dòng điện xoáy chính là dòng điện Fuco. Nhưng dòng điện này bị cản lại bởi điện trở của vật dẫn nên đã sinh ra nhiệt lượng làm nóng vật dẫn. Khi đó có định luật bảo toàn năng lượng, động năng của vật dẫn sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng và như thế vật dẫn nóng lên.

Thí nghiệm về dòng điện Fu-Cô

Cách tính dòng điện Fuco

Xét trong trường hợp một vòng dây dẫn điện đặt trong từ trường. Hiệu điện thế được sinh ra tỷ lệ với biến thiên từ thông dọc theo vòng dây, , theo tích phân của định luật cảm ứng Faraday:

Dòng điện sinh ra trong dây dẫn điện là dòng điện Fuco, nếu theo định luật Ohm thì tỷ suất nghịch với điện trở R của dây :

Khi cường độ từ trường đồng nhất, B, bao phủ tiết diện cắt ngang của vòng dây dẫn, S, thì từ thông  là:

Nếu như tiết diện S của vòng dây không đổi khác, thì công thưc tính biến thiên từ thông .Dòng điện Fuco có công thức là

Còn nếu như từ trường biến đổi:  dẫn đến  . Ta sẽ có công thức tính dòng điện Fuco như sau:

Những tác hại do dòng điện Fuco gây ra

Dòng điện Fuco sinh ra nhiệt, nên cùng với quyền lợi sẽ có những mối đe dọa .

Dòng điện Fuco gây hại do đâu

Với những máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng sẽ nằm trong từ trường đổi khác. Khi đó sẽ xuất hiện dòng điện Fuco trong lõi, nhưng vì hiệu ứng Joule-Lenz. Năng lượng của dòng điện Fuco sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng và làm máy bị nóng lên. Làm cho một phần nguồn năng lượng của máy bị hao phí và giảm hiệu suất máy .

Cách giảm tác hại dòng điện Fuco

Vì mối đe dọa là do dòng điện Fuco nên để giảm tai hại thì phải tìm cách giảm dòng Fuco xuống. Như vậy là phải tăng điện trở cho những lõi. Để đạt được như vậy, những nhà phân phối đã không dùng cả khối sắt lớn làm lõi mà dùng cách ghép nhiều lá sắt mỏng dính sơn cách điện lại với nhau. Chỉ cần làm thế nào để những lát cắt song song với chiều của từ trường. Như thế dòng điện Fuco chỉ chạy trong từng lá mỏng mảnh và điện trở sẽ tăng lên. Cùng với đó cường độ dòng điện Foucault trong những lá đó cũng bị giảm đi nhiều so với trong cả khối sắt lớn. Nhu vậy, nguồn năng lượng điện bị thất thoát cũng sẽ giảm đi .Máy biến thế sinh ra dòng điện FoucaultChính vì vậy trong những máy biến thế truyền thống lịch sử được dùng những lõi tôn silic, đã được cán mỏng dính. Bởi chúng sẽ có điện trở lớn làm giảm thiểu hao phí do dòng Foucault gây ra. Ngày nay những lõi biến thể thường được dùng những vật tư mềm như từ kim loại tổng hợp tinh thể nano có điện trở suất rất cao .

Ngày nay, trong kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, bắt buộc phải sử dụng lõi dẫn từ là các vật liệu từ gốm ferit có điện trở suất rất cao làm giảm thiểu tối đa hao phí do dòng điện Fuco sinh ra.

Các ứng dụng dòng điện Fuco trong cuộc sống

Dòng điện Fuco là một hiệu ứng vật lý, nên trong các lĩnh vực liên quan đến cảm ứng điện từ, có thể áp dụng được nhiều ứng dụng hay trong cuộc sống.

Đệm từ trường

Đây là ứng dụng trong chạy tàu cao tốc, nó làm giảm ma sát và tăng tốc độ của tàu. Điều này được giải thích do, khi ta dặt một vật dẫn trên từ trường tăng dần từ cao xuống thấp. Khi vật rơi xuống thì sẽ có từ thông qua nó tăng lên và sẽ tạo dòng điện Fuco để kháng lại sự rơi này. Và khi vật được làm bằng chất siêu dẫn, có điện trở gần như bằng không, thì sẽ tạo ra một dòng điện Foucault hoàn hảo. Qua đó tạo ra lực điện đủ lớn để triệt tiêu hoàn toàn trọng lực đối kháng. Như thế là đã tạo ra đệm từ trường, nâng vật nằm cân bằng trên không trung.

Luyện kim

Do sắt kẽm kim loại rất dễ phản ứng với những chất trong không khí nên nấu chảy sắt kẽm kim loại trong môi trường tự nhiên chân không sẽ tránh được những phản ứng hóa học với sắt kẽm kim loại. Xung quanh lò luyện kim sẽ được cuốn dây điện, sắt kẽm kim loại được đặt vào trong lò và hút hết không khí ra. Dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua cuộn dây. Từ trường đổi khác mạnh được sinh ra trong lò và làm xuất hiện dòng điện Fuco. Nhiệt lượng tỏa ra lớn đến mức hoàn toàn có thể nấu chảy sắt kẽm kim loại. Cuộn dây cuốn quanh lò là cuộn dây rỗng có nước làm mát ở bên trong, như vậy dòng điện cao tần sẽ hướng dẫn trên lớp vỏ ngoài .

Bếp từ (hay bếp điện cảm ứng)

Ngày nay nhà bếp từ là đồ vật rất thông dụng trong phòng nhà bếp, nhất là ở những căn hộ chung cư cao cấp. Bếp từ tạo ra, trên mặt phẳng nhà bếp chỉ khoảng cách vài milimét một từ trường đổi khác. Nồi nấu phải là hàng chuyên được dùng có đáy nồi được làm bằng sắt kẽm kim loại khi nằm trong từ trường này sẽ nóng lên, giúp nấu chín thức ăn. Bếp từ có ưu điểm là vận tốc đun nấu nhanh, nhà bếp không nóng chỉ có nồi nóng. Điều chỉnh nhiệt độ và những chính sách nấu nướng cũng rất dễ triển khai và đúng mực .Bếp từ một trong các ứng dụng phổ biển của dòng Fu-Cô

Đồng hồ đo điện

Dòng điện Fu-cô được ứng dụng để làm tắt nhanh giao động của kim đồng hộ trong đồng hồ đeo tay đo điện. Bằng cách gắn vào đầu của kim một đĩa sắt kẽm kim loại nhỏ, đĩa này đặt trong từ trường của nam châm từ vĩnh cửu. Khi kim hoạt động đĩa sắt kẽm kim loại bị hoạt động theo, từ thông xuyên qua đĩa làm xuất hiện dòng điện Fu-cô. Theo định luật Lenz, dòng điện tương tác với từ trường nam châm từ gây ra lực chống lại sự hoạt động của đĩa làm kim dừng lại .

Thiết bị giảm tốc (phanh hay thắng)

Việc hoàn toàn có thể dừng lại những hoạt động nên dòng điện Fu-cô được vận dụng dùng làm phanh hãm cho xe tải, cần trục, tàu hỏa cao tốc, hay thậm chí còn xe đẩy, xe đạp điện, … Các bánh xe sẽ lắp thêm đĩa sắt kẽm kim loại. Khi giảm vận tốc, từ trường mạnh được đưa vào những đĩa này bằng một nam châm từ vĩnh cửu ôm qua đĩa. Ưu điểm của chiêu thức này là rất phanh. Phanh không bị hao mòn, qua đó giảm ngân sách bảo trì. Và việc kiểm soát và điều chỉnh giảm tốc cũng được triển khai đúng mực hơn phanh ma sát thường thì .

Trong y tế

Trong y tế, ứng dụng dòng điện Foucault để xác lập bệnh thiếu máu cơ tim. Người bệnh sẽ ngồi trên xe đạp điện và đạp xe những mức tăng dần, mỗi lần thử nghiệm khoảng chừng 3 đến 5 phút. Người bệnh được đo điện tâm đồ và đo thông số HA sau mỗi lượt thử. Xe đạp có một bánh bằng đồng nằm giữa hai cực của một nam châm từ điện, khi bệnh nhân đạp xe sẽ tạo ra dòng điện Fuco, và sinh ra lực cản được tính bằng Ws hay KGm .

Một số ứng dụng khác

Máy phát điện: Dòng điện Foucault chạy sẽ chuyển động năng vật dẫn thành năng lượng của dòng điện, nên được ứng dụng làm máy phát điện.

Microphone: Náng lượng rung động của âm thanh được chuyển thành dòng điện mang theo thông tin của âm thanh được ứng dụng trong một số microphone.

Dò kim loại: Dòng điện Foucault còn được dùng để thăm dò chất lượng các thiết bị kim loại.

Đặt thợ điện như thế nào?

Đặt trực tiếp từ form tìm thợ điện tại trang web này

•  Bước 1: Chọn nhóm dịch vụ mà bạn quan tâm
•  Bước 2: Chọn loại dịch vụ bạn cần đặt (lưu ý, nếu hệ thống đã tự động xác định dịch vụ mà bạn cần thì bỏ qua bước 1 và bước 2)
•  Bước 3: Nhập vào số điện thoại để thợ điện có thể liên hệ với bạn khi yêu cầu được gửi đi.
•  Bước 4: Nhập vào khu vực mà bạn cần gọi thợ điện, lưu ý bạn có thể lựa chọn địa chỉ tương đối mà hệ thống gợi ý ở gần điểm mà bạn muốn được cung cấp dịch vụ nhất. Trường hợp địa chỉ của bạn đã có trong danh sách gợi ý này thì rất tốt, bạn có thể chọn nó, tuy nhiên có nhiều địa chỉ quá chi tiết mà hệ thống không thể xác định được trên bản đồ như ngõ/ngách/hẻm hoặc tầng trong các khu nhà cao tầng. Với các địa chỉ chi tiết, bạn có thể ghi chú ở bước thứ 5 hoặc cung cấp cho thợ điện biết khi họ gọi điện cho bạn.
•  Bước 5: Nhập vào Ghi chú, vấn đề bạn gặp phải hoặc địa chỉ chi tiết…
•  Bước 6: Bấm nút Gửi yêu cầu tìm thợ điện gần bạn…

Tải ứng dụng Rada để đặt thợ điện

•  Bước 1: Bấm nút tải ứng dụng Rada theo điện thoại tương ứng mà bạn đang sử dụng; Bạn có thể bấm nút đỏ phía dưới màn hình (trong trường hợp bạn truy cập web bằng điện thoại), hệ thống sẽ tự xác định loại điện thoại mà bạn đang sử dụng để chuyển đến kho cài đặt tương ứng. Trường hợp bạn truy cập bằng máy tính, hãy mở điện thoại để quét mã QR ở góc phải bên dưới màn hình để chuyển đến kho cài ứng dụng
•  Bước 2: Khi chuyển đến kho ứng dụng, bạn bấm nút cài đặt để cài ứng dụng Rada vào máy điện thoại của mình. Tiến hành đăng ký để tạo tài khoản bằng cách nhập vào số điện thoại, chờ hệ thống gửi mã xác thực để hoàn thành đăng ký tài khoản
•  Bước 3: Chọn nhóm dịch vụ mà bạn quan tâm, tiếp tục sau đó chọn dịch vụ mà mình cần rồi đọc kỹ thông tin giới thiệu về dịch vụ; xem kỹ bảng giá mà chúng tôi cung cấp sau đó bấm nút đặt dịch vụ phía dưới màn hình
•  Bước 4: Nhập vào địa chỉ, hệ thống sẽ lấy số điện thoại mà bạn đã đăng ký làm số liên hệ, tiếp tục điền vào nội dung Ghi chú, vấn đề bạn gặp phải hoặc địa chỉ chi tiết… bạn cần yêu cầu thợ điện, tiếp tục chọn thời gian bạn muốn cung cấp dịch vụ
•  Bước 5: Khi hoàn thành, tiếp tục bấm nút gửi yêu cầu để bắt đầu tìm thợ điện

Lợi ích khi đặt thợ điện từ hệ thống Rada

•  Mạng lưới thợ điện liên kết với Rada có mặt rộng khắp trong cả nước vì vậy bạn có thể đặt ở bất cứ nơi nào thợ điện cũng có thể đáp ứng
•  Ngay sau khi kết nối thành công, thợ điện sẽ gọi điện cho bạn trong vòng 1 phút để xác nhận dịch vụ và trao đổi chi tiết
•  Ứng dụng Rada kiểm soát tất cả các ca cung cấp dịch vụ được thợ điện cung cấp, vì vậy bạn có thể khiếu nại, đánh giá bất cứ khi nào bạn không thấy hài lòng
•  Rada chỉ cung cấp dịch vụ thông qua ứng dụng và trang web vì vậy mọi thông tin sẽ được lưu trữ lại để đảm bảo có thể tra cứu và xử lý bất cứ khi nào bạn muốn
•  Giá cả dịch vụ được công bố sẵn trên web và ứng dụng Rada để bạn tham khảo và trao đổi với thợ điện
•  Rada là ứng dụng kết nối dịch vụ đạt giải Nhân tài đất Việt 2017 và được Facebook tài trợ trong chương trình FBStart

Source: https://vh2.com.vn
Category : Cơ Hội