Dòng điện fuco là gì? Những ứng dụng và tác hại của Foucault

Các bạn đã bao giờ nghe tới dòng điện xoáy chưa? Đây là dòng điện có tên gọi là 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. Nếu bạn có mong muốn tìm hiểu về dòng điện này. Cũng như các ứng dụng và tác hại của nó trong đời sống hiện nay. Hãy tham khảo ngay trong bài viết sau đây của chúng tôi.

1, Dòng điện fuco(Foucault) 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.

Foucault xuất hiện khi một vật dẫn điện chạm vào một từ trường biến thiên. Tạo ra một dòng điện xoay chiều trong dẫn điện đó. Hơn nữa, dòng điện này có liên quan tới hiện tượng cảm ứng điện từ và có rất nhiều ứng dụng tốt trong cuộc sống của chúng ta.

2, Nguyên lý hoạt động của dòng điện fuco

Dòng điện Foucault là 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.

Nguyên tắc hoạt động của dòng điện Foucault:

Thí Nghiệm Dòng điện Fuco

• Dòng điện Foucault được tạo ra bởi sự tương tác giữa từ trường biến thiên và dòng điện tạo thành trong vật liệu dẫn điện.
• Khi từ trường thay đổi, các điện tử tự do trong vật liệu dẫn điện bị đẩy di chuyển, tạo ra sự cản trở.
• 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.

Ảnh hưởng của đặc tính vật lý tới dòng điện:

• Dòng điện Foucault phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu dẫn điện như điện trở, độ dẫn điện, độ dẫn điện từ, và độ dày của vật liệu.
• Vật liệu dẫn điện tốt sẽ tạo ra dòng điện Foucault mạnh hơn. Đồng, nhôm và các hợp kim kim loại thường được sử dụng vì chúng có độ dẫn điện cao.
• Độ dày của vật liệu cũng ảnh hưởng đến dòng điện Foucault. Độ dày càng lớn, sự cản trở càng tăng, dẫn đến dòng điện Foucault yếu đi.

3, Lợi ích và tác hại của dòng điện Foucault

Hiện nay dòng điện Fuco này mang lại rất nhiều ứng dụng trong đời sống thực tiễn, tuy nhiên nó cùng có những tác hại cần được lưu ý như sau:

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.

Tác hại của dòng điện Foucault:

Mặc dù dòng điện Foucault có nhiều ứng dụng hữu ích trong nhiều lĩnh vực, nhưng cũng có một số tác hại tiềm ẩn. Dưới đây là một số tác hại có thể xảy ra do dòng điện Foucault:

• 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 dẫn đến lãng phí và hiệu suất không tốt trong các ứng dụng sử dụng dòng điện Foucault.
• 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.

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.