Dòng điện Fuco là gì? Ứng dụng của dòng điện Fuco trong thực tế

Dòng điện Fuco là gì? Dòng điện Fuco được một nhà vật lý người Pháp phát hiện vào những năm 1850. Nếu như bạn muốn khám phá thêm về dòng điện này, cũng như các tác hại và ứng dụng của nó trong cuộc sống hiện nay thì hãy cùng Nuoccongnghiep.com tìm hiểu kỹ hơn tại đây!

Thực tế chắc hẳn có rất nhiều người vẫn còn chưa biết Fuco là gì, dòng điện Fuco được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày và công nghiệp mà có thể bạn chưa từng biết hoặc chưa để ý đến. Một số ứng dụng của dòng điện Fuco đáng chú ý bao gồm: bếp từ, đồng hồ điện, máy biến áp, bộ truyền động giảm tốc trên xe tải, và xe máy… Hãy cùng Nuoccongnghiep.com tìm hiểu về dòng điện Fuco trong bài viết dưới đây!

Định nghĩa dòng điện Fuco

Dòng điện Fuco là gì?

Dòng điện Fuco (Foucault) là một hiện tượng vật lý được đặt tên theo nhà vật lý người Pháp Jean-Bernard-Léon Foucault – người đã nghiên cứu và mô tả nó dựa trên một từ thông biến thiên.

Khi 1 vật dẫn điện tiếp xúc với từ trường biến thiên, tạo ra một dòng điện xoay chiều trong vật dẫn thì dòng điện đó được gọi là dòng điện Fuco. Điều này liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ và có rất nhiều ứng dụng hữu ích trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Nguyên lý và tính chất hoạt của dòng điện Fuco

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của dòng điện Fuco là do sự tương tác giữa từ trường biến thiên và dòng điện được tạo ra trong vật liệu dẫn điện. Khi từ trường thay đổi, các electron tự do trong vật liệu bị đẩy di chuyển, gây ra sự cản trở. Sự cản trở này tạo ra một lực tác động ngược hướng với thay đổi từ trường, kích thích ra một dòng điện xoay chiều trong vật liệu dẫn điện. Đây chính là dòng điện Fuco.

Tính chất của dòng điện Fuco

Tính chất của dòng điện Fuco là có tính xoáy và phụ thuộc vào lực Lorentz để phát sinh. Khi các hạt điện tích tự do (electron) di chuyển trong vật liệu dẫn và di chuyển cùng với vật liệu đó trong một từ trường, chịu tác động của lực Lorentz từ từ trường, làm cho đường di chuyển của chúng bị lệch.

Điều này có nghĩa là các hạt điện tích cũng có thể di chuyển đồng bộ với vật liệu dẫn, tạo ra dòng điện xoáy, hay còn gọi là dòng điện Fuco. Tuy nhiên, dòng điện này bị hạn chế bởi điện trở của vật liệu dẫn, gây ra nhiệt năng và làm nóng vật liệu. Theo đó, theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng động của vật liệu sẽ chuyển đổi thành nhiệt năng, làm tăng nhiệt độ của vật liệu.

Ứng dụng của dòng điện Fuco

Kiểm tra chất lượng điện

Phương pháp sử dụng dòng điện Fuco để kiểm tra khả năng dẫn điện của loại vật liệu kim loại là một công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp. Bằng cách đo lượng dòng điện phát sinh khi vật liệu tiếp xúc với trường biến thiên, ta có thể đánh giá khả năng dẫn điện của vật liệu đó. Ứng dụng này đặc biệt hữu ích trong việc đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của các thiết bị điện tử và mạch điện.

Phanh từ điện động (Hệ thống giảm tốc xe máy)

Trong hệ thống phanh từ điện động, dòng điện Fuco được áp dụng để giảm tốc độ quay của động cơ. Khi dòng điện Fuco tạo ra sự trống rỗng trong không gian dẫn điện, nó tạo ra một lực phản xạ ngược lại, từ đó giảm tốc độ quay của động cơ. Dòng điện Fuco cũng phổ biến trong xe điện và hệ thống phanh cơ để kiểm soát tốc độ và chuyển động.

Tạo nhiệt điện từ (Bếp điện)

Sử dụng dòng điện Fuco cũng là một cách để tạo ra nhiệt điện từ. Bằng cách tạo ra một từ trường biến thiên và đặt một vật liệu điện trong đó, dòng điện Fuco sẽ tạo ra nhiệt độ cao để cản trở dòng điện trở lại. Ứng dụng này có thể được sử dụng để nấu nước hoặc cung cấp nhiệt cho các quy trình công nghiệp khác.

Luyện kim

Trong quá trình luyện kim bằng điện, dòng điện Fuco được sử dụng để làm vật liệu điện nóng. Qua đó, quá trình này giúp gia nhiệt và làm nóng các loại kim loại như thép, nhôm, đồng và các loại kim hợp kim khác.

Ứng dụng trong lĩnh vực y tế

Bên cạnh thắc mắc Fuco là gì thì việc ứng dụng chúng trong lĩnh vực y tế được rất nhiều người quan tâm. Dòng điện Fuco được sử dụng trong thiết bị xe đạp để hỗ trợ việc xác định bệnh thiếu máu cơ tim. Thiết bị này bao gồm một bánh xe bằng đồng được đặt ở giữa hai cực của nam châm điện. Khi người sử dụng đạp xe, dòng điện Fuco được tạo ra, tạo ra một lực cản. 

Người bệnh sẽ thực hiện việc đạp xe với các cấp độ tăng dần, mỗi lần thử nghiệm thường kéo dài từ 3 đến 5 phút. Sau mỗi phiên, người bệnh sẽ được đo điện tâm đồ và hệ thống huyết áp.

Ngoài ra, dòng điện Fuco cũng được ứng dụng trong máy phát điện, microphone và được sử dụng để dò kim loại.

Tác hại của dòng điện Fuco 

Năng lượng tiêu tốn

Dòng điện Fuco tạo ra các vật liệu dẫn đến năng lượng tiêu chuẩn. Sự trở lại của dòng điện trong vật liệu gây ra nhiệt độ cao dẫn đến lãng phí năng lượng không mong muốn và giảm hiệu suất trong các ứng dụng sử dụng dòng điện Fuco.

Gây mài mòn

Khi dòng điện chạy qua vật liệu điện, nó sẽ tạo ra ma sát và tác động cơ học, gây mài mòn trong vật liệu và các bộ phận xung quanh.

Tạo 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 đó. Nhiễu điện có thể gây ra hiện tượng chéo, mất sóng và ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của các thiết bị điện tử.

Gợi ý phương pháp giảm tác hại của dòng điện Fuco

Dòng điện Fuco có đặc điểm là tỷ lệ thuận với diện tích của khối vật dẫn. Đơn giản hóa, khi diện tích của vật dẫn càng lớn, dòng điện Fuco sẽ càng lớn. Ngoài ra, dựa trên nguyên nhân tạo ra dòng Fuco, ta thấy rằng khi điện trở của vật dẫn tăng lên, dòng điện Fuco sẽ giảm đi.

Từ đó, có những phương pháp được áp dụng để giảm tác hại của dòng điện Fuco như sau:

Chia nhỏ khối vật dẫn

Thay vì sử dụng một khối lớn, người ta chia nhỏ các tấm kim loại mỏng được sơn tĩnh điện và ghép chúng lại với nhau. Điều này giúp đảm bảo các tấm cắt song song với chiều của từ trường, giảm hiện tượng dòng điện Fuco.

Sử dụng lõi sắt trong máy biến áp

Khi dòng điện Fuco chạy trong lõi sắt của máy biến áp, do diện tích tiếp xúc nhỏ và điện trở của tấm loại cao, dòng Fuco sẽ giảm xuống một cách đáng kể.

Tăng điện trở của vật dẫn

Bằng cách sử dụng tôn lõi silic hoặc gốm ferit, người ta có thể tăng điện trở của vật dẫn, giảm tác động của dòng Fuco.

Tạm kết

Hy vọng bài viết trên đây đã giúp bạn giải đáp được thắc mắc dòng điện Fuco là gì và từ đó cũng biết thêm nhiều thông tin thú vị khác về dòng điện Fuco. Tuy còn tồn tại một số hạn chế nhưng nhìn chung, dòng điện Fuco đóng vai trò quan trọng trong một số thiết bị gia dụng bếp, nhất là bếp từ. Hãy cùng theo dõi thêm nhiều chủ đề hay ho tại website Nuoccongnghiep.com nhé!