Dòng Điện Fuco Là Gì | Bostonenglish.edu.vn

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?

dòng điện fuco

dòng điện fuco

Bạn đang xem: Dòng điện fuco là gì

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 tính chất 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 xuất hiện 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

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

Dòng điện được tạo ra trong dây dẫn điện lúc này là dòng điện Fuco, nếu theo định luật Ohm thì tỷ lệ nghịch với điện trở R của dây:

Khi mức cường độ từ trường không biến thiên, B là bao phủ tiết diện cắt ngang của dây dẫn, S, thì có có từ thông được tính là:

Nếu như tiết diện S của dây dẫn không biến đổi, thì công thưc tính độ biến thiên từ thông là

Dòng điện Fuco có công thức là


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

See also  XÂY DỰNG BẢNG TÍNH THUẾ TNCN TRÊN EXCEL – PHẦN 2

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.

thí nghiệm dòng điện fuco
Thí nghiệm dòng điện fuco

Các lợi ích của dòng điện Fuco

Dòng Foucault được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Ví dụ như: luyện kim, tàu cao tốc, hệ thống phanh từ… Dưới đây là những ứng dụng trong thực tiễn của nó

  • Tàu cao tốc: Đặt một vật dẫn trong một từ trường tăng dần đều, khi vật rơi sẽ chịu tác dụng trọng lực từ đó sẽ có từ thông qua nó tăng lên, tạo ra dòng Foucault phản kháng lại lực rơi này. Nếu vật được làm từ chất liệu siêu dẫn, có mức điện trở gần như bằng không là điều kiệu hoàn hảo để tạo ra dòng điện Foucault gọi là hiệu ứng Meissner sẽ sinh ra lực điện đủ lớn để triệt tiêu hoàn toàn tác động của trọng lực, cho phép tạo ra đệm từ trường, nâng vật nằm cân bằng trên không. Đệm từ thường được dùng để nâng tàu cao tốc, giảm ma sát, tăng tốc độ của tàu.
  • Ngành luyện kim: Được ứng dụng trong các lò điện, phù hợp với việc nấu chảy kim loại trong môi trường chân không để giảm thiểu tác dụng hóa học của môi trường xung quanh. Người ta cho kim loại vào trong lò và rút hết không khí bên trong lò ra ngoài. Xung quanh lò quấn dây điện và cho một dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua cuộn dây dẫn. Dòng điện sẽ tạo ra một môi trường từ trường biến đổi đều với tần số caotao5 ra dòng điện Foucault mạnh và tỏa ra nhiệt lượng rất lớn để nấu chảy kim loại. Cuộn dây cho dòng cao tần chạy qua là loại dây có dạng các ống rỗng, bên trong sử dụng dung dịch làm mát, thường là ước ở bên.
  • Bếp từ: Bếp từ sử dụng trong cuộc sống thường ngày cũng sử dụng nguyên lý tương tự. Bếp này tạo ra một môi trường từ trường gần bền mặt, một từ trường biến đổi. Nồi làm bằng kim loại nằm trong từ trường nên sẽ nóng lên. Điểm mạnh của loại bếp này là tốc độ nấu nhanh hơn, do giảm được nhiệt dung (không còn nhiệt dung của bếp, chỉ có nhiệt dung của nồi). Việc điều chỉnh mức nhiệt phù hợp các chế độ nấu cũng trở nên dễ dàng.
  • Đồng hồ điện: Người ta ứng dụng dòng điện Foucault để tắt nhanh các dao động của kim đồng hồ. Người ta tạo cho một đầu của kim một đĩa kim loại nhỏ bằng kim loại sau đó đặt kim này trong môi trường từ trường, thường là dùng một nam châm vĩnh cửu. Khi kim đồng hồ chuyển động, đĩa cũng sẽ chuyển động theo xuất hiện dòng điện Foucault.Dòng điện Foucault lúc này tương tác với từ trường của nam châm chống lại sự chuyển động của kim làm cho chuyển động của kim bị tắt nhanh chóng.
  • Hệ thống phanh (thiết bị giảm tốc): Những loại phanh theo nguyên lý được dùng làm phanh hãm cho xe tải, cần trục máy, tàu cao tốc… Các bánh xe đều có đĩa kim loại. Ích lợi là phanh không bao giờ bị hao mòn, tiết kiệm nhiều chi phí bảo dưỡng và giúp giảm tốc cũng nhanh chóng và được thực hiện chính xác hơn phanh thông thường.
  • Trong lĩnh vực y tế: Sử dụng dòng điện Foucault để xác định bệnh thiếu máu cơ tim
  • Nguyên lý phát điện: Dòng điện Fuco chạy trong kim loại sẽ được chuyển hóa động năng thành năng lượng điện nên cũng được ứng dụng để chế tạo máy phát điện.
  • Âm thanh và truyền âm: Tương tự nguyên lý hoạt động của máy phát điện, năng lượng từ sự rung động âm thanh cũng được chuyển hóa thành dòng điện, mang theo thông tin của âm thanh, dùng cho các thiết bị microphone.
  • Kiểm tra lỗi trong kim loại: Dòng điện Foucault còn được dùng để thăm dò chất lượng các sản phẩm kim loại, như máy móc.
See also  Unit Cost Là Gì - Hoạch Toán Chi Phí Đơn Vị | Bostonenglish.edu.vn

Những tác hại do dòng điện Fuco gây ra

Dòng điện Fuco sinh ra nhiệt, nên cùng với lợi ích sẽ có những tác hại.

Dòng điện Fuco gây hại do đâu

Với các máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng sẽ nằm trong từ trường biến đổi. 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 năng lượng của máy bị hao phí và giảm hiệu suất máy.

Cách giảm tác hại dòng điện Fuco

Vì tác hại là do dòng điện Fuco nên để giảm tác hại thì phải tìm cách giảm dòng Fuco xuống. Như vậy là phải tăng điện trở cho các lõi. Để đạt được như thế, các nhà sản xuất đã không dùng cả khối sắt lớn làm lõi mà dùng cách ghép nhiều lá sắt mỏng sơn cách điện lại với nhau. Chỉ cần làm sao để các lát cắt song song với chiều của từ trường. Như thế dòng điện Fuco chỉ chạy trong từng lá mỏng và điện trở sẽ tăng lên. Cùng với đó cường độ dòng điện Foucault trong các lá đó cũng bị giảm đi nhiều so với trong cả khối sắt lớn. Nhu vậy, năng lượng điện bị thất thoát cũng sẽ giảm đi

Bạn đang xem bài viết tại: https://bostonenglish.edu.vn/

Máy biến thế sinh ra dòng điện Foucault

Chính vì thế trong các máy biến thế truyền thống được dùng các lõi tôn silic, đã được cán mỏng. Bởi chúng sẽ có điện trở lớn làm giảm thiểu hao phí do dòng Foucault gây ra. Ngày nay các lõi biến thể thường được dùng các vật liệu mềm như từ hợp kim 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.

Xem thêm: Sorority Là Gì – What Does Sorority Mean

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.

Bạn đang xem bài viết tại: https://bostonenglish.edu.vn/

Luyện kim

Do kim loại rất dễ phản ứng với các chất trong không khí nên nấu chảy kim loại trong môi trường chân không sẽ tránh được các phản ứng hóa học với kim loại. Xung quanh lò luyện kim sẽ được cuốn dây điện, 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 biến đổi mạ
nh được sinh ra trong lò và làm xuất hiện dòng điện Fuco. Nhiệt lượng tỏa ra lớn đến mức có thể nấu chảy 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 chỉ dẫn trên lớp vỏ ngoài.

See also  Extracellular Matrix Là Gì | Bostonenglish.edu.vn

Bếp từ (hay bếp điện cảm ứng)

Ngày nay bếp từ là vật dụng rất phổ biến trong phòng bếp, nhất là ở các chung cư. Bếp từ tạo ra, trên bề mặt bếp chỉ khoảng cách vài milimét một từ trường biến đổi. Nồi nấu phải là hàng chuyên dụng có đáy nồi được làm bằng kim loại khi nằm trong từ trường này sẽ nóng lên, giúp nấu chín thức ăn. Bếp từ có ưu điểm là tốc độ đun nấu nhanh, bếp không nóng chỉ có nồi nóng. Điều chỉnh nhiệt độ và các chế độ nấu nướng cũng rất dễ thực hiện và chính xác.

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 dao động của kim đồng hộ trong đồng hồ đo điện. Bằng cách gắn vào đầu của kim một đĩa kim loại nhỏ, đĩa này 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 Fu-cô. 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.

Bạn đang xem bài viết tại: https://bostonenglish.edu.vn/

Thiết bị giảm tốc ( phanh hay thắng)

Việc có thể dừng lại những chuyển động nên dòng điện Fu-cô được áp dụng dùng làm phanh hãm cho xe tải, cần trục, tàu hỏa cao tốc, hay thậm chí xe đẩy, xe đạp,… Các bánh xe sẽ lắp thêm đĩa kim loại. Khi giảm tốc độ, từ trường mạnh được đưa vào các đĩa này bằng một nam châm vĩnh cửu ôm qua đĩa. Ưu điểm của phương pháp này là rất phanh. Phanh không bị hao mòn, qua đó giảm chi phí bảo dưỡng. Và việc điều chỉnh giảm tốc cũng được thực hiện chính xác hơn phanh ma sát thông thường.

Trong y tế

Trong y tế, ứng dụng dòng điện Foucault để xác định bệnh thiếu máu cơ tim. Người bệnh sẽ ngồi trên xe đạp và đạp xe các mức tăng dần, mỗi lần thử nghiệm khoảng 3 đến 5 phút. Người bệnh được đo điện tâm đồ và đo hệ số HA sau mỗi lượt thử. Xe đạp có một bánh bằng đồng nằm giữa hai cực của một nam châm 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.

Xem thêm: Meditate Là Gì – Nghĩa Của Từ Meditate

Lời kết

Qua những gì Bostonenglish giới thiệu về dòng điện Foucalt, hy vọng có thế giúp các bạn hiểu thêm về các ứng dụng về điện trong cuộc sống. Các bạn có thể truy cập trang Bostonenglish để đọc thêm các bài viết hướng dẫn về điện.

Chuyên mục: Hỏi Đáp

Bạn đang xem bài viết tại: https://bostonenglish.edu.vn/

Bostonenglish.edu.vn cũng giúp giải đáp những vấn đề sau đây:

  • Dòng điện Fucô xuất hiện trong
  • Dòng điện Fucô Vật lý 11
  • Cách triệt tiêu dòng điện Fuco
  • Tác hại của dòng điện Fuco
  • Dòng điện Fucô là dòng điện xuất hiện trong khối kim loại
  • Dòng điện Fuco trong bếp từ
  • Dòng điện Fucô không xuất hiện trong
  • Dòng điện Fuco có lõi hay có hại
See more articles in the category: Wiki

Leave a Reply