Hiện tượng cảm ứng điện từ được coi là một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Tìm hiểu cảm ứng từ là gì và ứng dụng của hiện tượng này trong bài viết dưới đây.
Hiện tượng cảm ứng điện từ
Hiện tượng cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến thiên. Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng. Đây chính là nguyên lý cốt lõi giúp các dòng bếp điện 220v hiện nay hoạt động ổn định và hiệu quả tại các gia đình Việt Nam.
Định luật
- Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiệu suất điện động cảm ứng.
- Định luật Lenz (Len-xơ): Dòng điện cảm ứng có chiều cao sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.
- Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín,nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông)
Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
Hiện tượng cảm ứng điện từ là một hiện tượng cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Không chỉ vậy, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian…
Thiết bị gia dụng
Điện từ đóng vai trò là nguyên tắc làm việc cơ bản của rất nhiều thiết bị gia dụng như đèn, thiết bị nhà bếp, hệ thống điều hòa không khí, vv
Bếp từ
Bếp từ làm nóng nồi nấu bằng cảm ứng từ, thay vì dẫn nhiệt từ lửa, hay bộ phận làm nóng bằng điện. Bởi dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng dụng cụ nấu bếp, do đó, nhiệt độ có thể tăng lên rất nhanh.
Trong một bếp từ, một cuộn dây đồng được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt (thường là mặt bếp bằng gốm thủy tinh), một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộc dây đồng này.
Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, và lúc này, nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy (còn gọi là dòng điện Fu-cô, dòng điện Foucalt) lớn ở trong nồi. Do tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ, từ đó, gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi cũng như thức ăn bên trong.
Đèn huỳnh quang
Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong gia đình và các tòa nhà thương mại đó là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.
Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn là phóng điện qua đèn.
Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm đèn phát sáng. (sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô)
Quạt điện
Quạt điện và các hệ thống làm mát khác sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào, động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo nguyên lý lực Lo-ren-xơ (Lorentz). Những động cơ này chỉ khác nhau về kích thước và chi phí dựa trên ứng dụng.
Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong thiết bị gia dụng như: lò vi sóng, máy xay, lò nướng, chuông cửa, loa, v.v…
Ứng dụng trong công nghiệp
Máy phát điện
Máy phát điện sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Trái tim” của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện đó chính là cuộn dây điện được quay trong từ trường với tốc độ không đổi sẽ tạo ra điện xoay chiều.
Thay vì sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và quay nam châm vĩnh cữu (cung cấp từ trường và từ thông) xung quanh cuộn dây.
Tàu đệm từ
Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh để tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kinh ngạc.
Tàu đệm từ sử dụng nguyên tắc cơ bản của nam châm như hệ thống treo điện từ (EMS) và hệ thống treo động lực học (EDS). Trong EMS, nam châm điện được sử dụng trên thân tàu sẽ hút vào đường ray sắt.Những nam châm này bao quanh các đường ray dẫn hướng và lực hấp dẫn giữa các hướng dẫn và nam châm nâng tàu lên. Trong EDS, tàu được đẩy bởi lực đẩy trong các hướng dẫn dẫn điện bằng dòng điện cảm ứng.
Y học
Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như phương pháp điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI)
Trên đây là những chia sẻ của bếp từ Kocher về hiện tượng cảm ứng điện từ và những ứng dụng của nó trong cuộc sống. Hy vọng những thông tin trong bài viết đã giúp bạn hiểu hơn về hiện tượng cảm ứng điện từ và vai trò quan trọng của nó trong cuộc sống hàng ngày.
