Dòng điện fuco là gì? Một số ứng dụng của dòng điện fuco

Dòng điện fuco được ứng dụng khá đa dạng trong đời sống và các lĩnh vực công nghiệp. Một số ứng dụng cơ bản bạn có thể thấy trong cuộc sống hằng ngày của mình bếp từ, đồng hồ điện, máy biến áp, bộ phận giảm tốc trên xe tải, xe máy,...Bài viết hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu thêm về “Dòng điện fuco là gì? Một số ứng dụng của dòng điện fuco”.

Dòng điện Fuco là gì?

Dòng điện fuco hay còn có tên gọi là dòng điện Foucault là dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi ta đặt một vật dẫn điện trong từ trường. Ngoài ra, dòng điện fuco còn được sinh ra khi được đặt một vật dẫn điện trong một từ trường biến đổi theo thời gian.

Cha đẻ của dòng điện fuco là một người Pháp Léon Foucault đã chúng minh sự tồn tại của dòng điện cảm ứng trong vật dẫn nhờ tác dụng của một từ thông biến thiên. Và đó chúng là dòng điện fuco.

Tính chất của dòng điện Fuco

Dòng Fuco có tính chất xoáy. Vì thế nên chúng còn được gọi là eddy current (dòng điện xoáy).

Nguyên nhân xuất hiện dòng điện Fuco

Dòng điện fuco được sinh ra do tác động của lực Lorentz, vậy lực Lorentz là gì

Lực Lorentz là tổng hợp của lực điện là vực từ tác dụng lên một diện tích của vật tích điện được đặt trong từ trường.

Khi ta đặt một vật tích điện trong một từ trường, các hạt electron sẽ chuyển động trong vật dẫn và sẽ chịu tác động của lực Lorentz.

Khi đó, các hạt electron này sẽ đi lệch quỹ đạo chuyển động và tạo ra dòng điện xoáy trong vật dẫn. Đây chính là dòng điện Fuco.

Mặt khác, dòng điện sẽ bị cản lại bởi điện trở khi chuyển động. Vì thế nó sẽ liên tục va chạm vào các vật dẫn và sinh ra nhiệt lượng.

Khi đó, ta dựa theo định luật bảo toàn năng lượng, động năng của vật dẫn sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng. Và làm vật dẫn nóng lên.

Công thức tính của dòng điện Fuco:

Ta có công thức tính của dòng điện Fuco như sau:

Trong đó:

I: độ lớn dòng điện Fuco

S: tiết diện vòng dây

R: điện trở của dây

Những tác hại của dòng điện Fuco

Tuy có trong đá dạng ứng dụng nhưng dòng điện fuco vẫn có mặt hại, ta sẽ cùng tìm hiểu mặc hại của dòng điện fuco:

Dòng điện fuco gây hại do đâu?

Đầu tiên, ta biết rằng dòng điện fuco sẽ làm cho vật dẫn nóng lên. Chính vì thế, các hệ thống máy biến thiên hay động cơ điện, nó sẽ làm cho chúng mau nóng hơn và làm hao phí một phần của 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 giảm.

Hạn chế tác hại của dòng điện fuco

Dòng điện fuco sẽ tỷ lệ thuận với diện tích của khối vật dẫn. Nói một cách đơn giản thì diện tích bề mặt của khối vật dẫn càng lớn thì dòng fuco càng lớn.

Mặt khác, dựa theo nguyên nhân xuất hiện của dòng fuco, ta thấy rằng khi điện trở của vật dẫn tăng lên thì dòng fuco sẽ giảm.

Từ đó con người đã tìm ra cách nhằm giảm tác hại của dòng fuco:

Thay vì trước đây người ta để nguyên khối vật dẫn thì bây giờ họ chia nhỏ thành những tấm kim loại mỏng được sơn tĩnh điện và ghép lại với nhau. Việc ghép các tấm kim phải đảm bảo sao cho các lát cắt phải song song với chiều của từ trường.

Khi dòng điện fuco chạy trong lõi sắt của máy biến thế thì 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, người ta còn tìm cách để tăng điện trở của vật dẫn. Bạn sẽ thường gặp chúng trong các máy biến thể, người ta sẽ dùng vật liệu lõi tôn silic (sắt silic). Hoặc trong ngành kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta dùng gốm ferit có điện trở suất cao.

Ứng dụng của dòng điện fuco

Có rất nhiều ứng dụng của dòng điện fuco trong đời sống hàng ngày của chúng ta.

Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sơ bộ về một vài ứng dụng của dòng fuco.

Dòng điện fuco trong bếp từ

Một ứng dụng thường thấy nhất ở dòng điện fuco là chế tạo bếp từ.

Bạn có thể thấy đa phần bếp từ chỉ được sử dụng ở các loại nồi làm từ vật liệu (sắt, thép, nhôm,...) còn inox sẽ không dùng được. Tại sao?

Vì bếp từ hoạt động dựa theo ứng dụng của dòng điện fuco, khi hoạt động bếp từ tạo ra bề mặt của bếp một từ trường biến thiên. Và đáy nồi (bằng kim loại) nằm trong từ trường sẽ nóng lên do tác dụng của dòng fuco.

Ứng dụng trong công tơ điện

Trong đồng hồ đo điện hay đồng hồ điện đều có ứng dụng của dòng điện fuco.

Mục đích của chúng là 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 sẽ chuyển động theo và khi dừng chúng cũng như vậy, mục đích của việc áp dụng dòng điện fuco trong đồng hồ điện là để giúp đồng hồ đứng yên và chống sai số.

Chế tạo thắng xe

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

Luyện kim

Dòng điện fuco sẽ làm cho vật dẫn nóng lên, chính vì vậy chúng được ứng dụng trong các lò luyện kim bằng điện, chúng gần như thay thế lò than.

Khi hoạt động, người ta đặt kim loại cần nấu chảy vào trong lò và rút hết không khí bên trong lò. Sau đó họ sẽ dùng dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua phần dây dẫn và tạo ra dòng điện fuco, dòng điện fuco này rất mạnh và tỏa nhiệt rất lớn, đủ để nấu chảy kim loại.

Trên đây là các thông tin, kiến thức về dòng điện fuco, nếu bạn thấy hay chia sẻ cho mọi người cùng biết nhé.

Tham khảo các bài viết:

1pf bằng bao nhiêu f? Cách quy đổi giá trị điện dung

Cách kiểm tra cảm biến pt100 và đầu dò can nhiệt

Diot ổn áp và diot bán dẫn là gì? Nguyên lý hoạt động của chúng

Nguồn: Xem thêm