Dòng điện fuco là gì? Ứng dụng và tác hại của dòng điện Foucault

Dòng điện Fuco được sử dụng rất nhiều trong đời sống hiện nay. Dòng điện này được một nhà vật lý người Pháp phát hiện ra vào những năm 1850. Các bạn đang tìm hiều về ứng dụng và tác hại của dòng điện này trong đời sống hiện nay. Hãy tham khảo ngay trong bài viết sau đây của chúng tôi.

Dòng điện fuco là gì?

Dòng điện Fuco

Dòng điện fuco có tên gọi là Foucault (tiếng anh: eddy current) là một hiện tượng vật lý quan trọng trong lĩnh vực điện từ và điện lực. Hiện tượng dòng điện này được đặt theo tên nhà vật lý người Pháp Jean-Bernard-Léon Foucault. Người đã nghiên cứu và mô tả nó dựa vào một từ thông biến thiên.

Theo định luật Lenz, khi một vật dẫn chứa dòng điện chịu ảnh hưởng của từ trường. Vật dẫn sẽ phản kháng bằng cách tạ ra một dòng điện mới. Dòng điện fuco lúc này sẽ được hình thành trong các vật dẫn đặc biệt là kim loại. Hiện tượng có liên quan tới hiện tượng cảm ứng điện từ và được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị đo lường từ tính. Cũng như các công nghệ liên quan tới điện và từ trường.

Cơ chế hoạt động của dòng điện fuco

Dòng điện Foucault sử dụng định luật điện từ học Lorentz (hiện tượng cảm ứng điện từ). Hiện tượng này xảy ra khi từ trường thay đổi và dòng điện được tạo ra do một vật dẫn điện tiếp xúc với từ trường đó. Ngoài ra, Foucault xuất hiện khi một vật liệu dẫn điện tiếp xúc với từ trường biến thiên, từ trường tác động lên các điện tử tự do trong vật liệu, tạo ra sự di chuyển của chúng. Tiếp đến, sự di chuyển này sẽ tạo ra một lực điện động dận điện cho các vật liệu.

Thí Nghiệm Dòng điện Fuco

Khi một vật dẫn đặt trong một từ trường biến thiên, các đường sức từ sẽ cắt ngang qua vật dẫn. Tạo suất điện động cảm ứng trong vật dẫn. Từ đó gây ra dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng này có chiều sao cho lực Lorentz tác động lên.

Sự cản trở này tạo ra một lực điện động ngược hướng với thay đổi từ trường. Gây ra dòng điện xoay chiều trong vật liệu dẫn điện. Dòng điện này được gọi là dòng điện Foucault.

Tác hại của dòng điện Foucault

Ảnh hưởng tới các thiết bị điện

Mặc dù dòng điện Foucault mang tới rất nhiều lợi ích đối với các lĩnh vực về điện. Nhưng dòng điện này cũng có những tác hại riêng và tác hại điển hình nhất là đối với các thiết bị điện:

• Mất năng lượng: Dòng điện Foucault tạo ra trong vật liệu dẫn điện gây mất năng lượng. Sự cản trở của dòng điện trong vật liệu gây ra nhiệt. Dẫn đến tăng nhiệt độ của vật liệu và gây tiêu tốn năng lượng không mong muốn. Điều này có thể dẫn tới hư hỏng vật liệu.
• Sự hao mòn: Foucault có thể gây ra mài mòn và hao mòn trong các bộ phận và vật liệu gần nó. Khi dòng điện chạy qua vật liệu dẫn điện gây ra ma sát và tác động cơ học. Dẫn đến mài mòn và hao mòn trong vật liệu và các bộ phận xung quanh.
• Nhiễu điện từ: Dòng điện này có thể tạo ra nhiễu điện từ (EMI), làm ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện tử khác trong môi trường gần. Nhiễu điện từ có thể gây ra sự chồng chéo, mất sóng. Ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của các thiết bị điện tử.
• Gây nguy hiểm:Có thể gây ra nguy hiểm cho người dùng các thiết bị có sử dụng dòng điện Fuco. Nếu không được xử lý đúng, dòng điện Foucault có khả năng gây sốc điện, cháy nổ, và thương tổn vật chất.
• Tạo tiếng ồn: Dòng điện này sinh ra các lực điện từ. Làm rung các bộ phận của các thiết bị điện tử. Từ đó gây ra tiếng ồn và các rung lắc không mong muốn.

Các biện pháp phòng tránh dòng điện Foucault

Để giảm tác hại của dòng điện Foucault, các biện pháp an toàn và quản lý rủi ro phù hợp phải được thực hiện. Bao gồm việc sử dụng vật liệu dẫn điện thích hợp, kiểm soát nhiệt độ và lưu lượng dòng điện. Cách ly và bảo vệ đúng cách các bộ phận và người sử dụng. Ngoài ra các bạn nên:

• Sử dụng vật liệu có điện trở suất cao
• Sử dụng thiết bị điện có cách điện tốt. Ví dụ như máy phát điện có cấp cách điện cao.
• Lắp đặt các bộ phận giảm rung, giảm tiếng ồn. Hạn chế tiếng ồn do dòng điện Foucault gây ra.
• Sử dụng lớp bảo vệ từ trường làm giảm hiện tượng nhiễu điện.

Ứng dụng thực tế của dòng điện Fuco trong đời sống

Kiểm tra chất lượng dẫn điện

Dòng điện Foucault hay còn gọi là dòng điện xoáy được sử dụng để kiểm tra chất lượng dẫn điện của các vật liệu kim loại. Bằng cách đo lượng dòng điện được tạo ra khi vật liệu chạm vào từ trường biến thiên, ta có thể xác định tính dẫn điện của vật liệu đó. Phương pháp này rất hữu ích trong ngành công nghiệp để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của các linh kiện điện tử và mạch điện.

Phanh từ điện động (Thiết bị giảm tốc xe máy)

Dòng điện Foucault được sử dụng trong các hệ thống phanh từ điện động. Khi dòng điện Foucault được tạo ra trong một dẫn điện không gian rỗng, nó tạo ra một lực phản xạ ngược lại, làm giảm tốc độ quay của động cơ. Điều này được ứng dụng rộng rãi trong xe điện và hệ thống phanh động cơ để giảm tốc độ và kiểm soát chuyển động.

Dòng điện Foucault tác động đến phanh xe máy

Ví dụ như hệ thống phanh xe máy có phần đĩa phanh bao gồm đia kim loại. Xung quanh đĩa có 2 nam châm vĩnh cửu. Khi thực hiện động tác phanh xe, nam châm sẽ tạo ra dòng từ trường mạnh. Từ đó sinh ra dòng điện Fuco tác động vào đĩa xe và giúp xe giảm tốc.

Tạo nhiệt điện từ (bếp điện)

Dòng điện Foucault cũng được sử dụng để tạo ra nhiệt điện từ. Bằng cách tạo ra một từ trường biến thiên và đặt một vật liệu dẫn điện trong nó. Dòng điện Foucault sẽ tạo ra nhiệt độ cao do sự cản trở của dòng điện. Ứng dụng của nhiệt điện từ có thể làm nóng chất lỏng, hơi nước hoặc tạo ra nhiệt để cung cấp cho các quy trình công nghiệp.

Ứng dụng khá phổ biến của Fuco đó là chế tạo bếp từ, thông qua từ trường biến thiên mà tạo ra dòng điện. Đẩy nhiệt điện từ lên các vật như nồi kim loại, nồi nhôm, thép giúp nồi nóng lên và nấu chín thức ăn.

Luyện kim

Một trong những công dụng chính của dòng điện này là làm cho vật dẫn điện nóng lên. Vì thế Fuco được ứng dụng nhiều cho các lò luyện kim bằng điện. Lò luyện kim được quấn xung quanh bởi các dây điện. Tiếp đến, kết nối dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua phần dây dẫn điện đó.

Dòng điện Foucault sẽ tạo ra nhiệt độ cao do sự cản trở của dòng điện trên. Quá trình này được sử dụng để làm nóng và gia nhiệt các vật liệu luyện kim như thép, nhôm, đồng, và các hợp kim kim loại khác.