Dòng điện xoáy và từ trễ trong lõi thép

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

313
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dòng điện Foucalt, hay dòng điện Phucô hoặc dòng điện xoáy, là hiện tượng dòng điện sinh ra khi ta đặt một vật dẫn điện vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian hay vật dẫn chuyển động cắt ngang từ trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dòng điện xoáy và từ trễ trong lõi thép

Dòng điện xoáy và từ trễ trong lõi thép Dòng điện Foucalt, hay dòng điện Phucô hoặc dòng điện xoáy, là hiện tượng dòng điện sinh ra khi ta đặt một vật dẫn điện vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian hay vật dẫn chuyển động cắt ngang từ trường. Nhà vật lý người Pháp Léon Foucault (1819-1868) là người đầu tiên đã chứng minh sự tồn tại của các dòng điện cảm ứng trong vật dẫn nhờ tác dụng của một từ thông biến thiên. Nguyên nhân vật lý gây nên dòng điện Foucault chính là lực Lorentz hay lực điện tương đối tính tác động lên các hạt tích điện có thể chuyển động tự do trong vật dẫn. Dòng điện Foucault luôn chống lại nguyên nhân gây ra nó, theo định luật Lenz. Nó tạo ra một cảm ứng từ có từ thông ngược nhằm chống lại sự biến thiên của từ thông đã tạo ra nó; hoặc tương tác với từ trường tạo ra nó gây ra lực cơ học luôn chống lại chuyển động của vật dẫn. Dòng điện Foucault cũng là một hiệu ứng vật lý, trong nhiều hiệu ứng liên quan đến cảm ứng điện từ, có nhiều ứng dụng hay ý nghĩa thực tiễn. Nó cũng có chung
bản chất với hiệu ứng bề mặt trong các dây dẫn điện xoay chiều. Foucault đã làm thí nghiệm sau để khám phá ra dòng điện mang tên ông: 1. Ông quay một đĩa kim loại quanh một trục không ma sát. Đĩa quay một lúc lâu. 2. Ông lặp lại thí nghiệm trên, nhưng đặt đĩa kim loại trong một từ trường mạnh. Đĩa nhanh chóng dừng lại khi được đưa vào từ trường, và đồng thời bị nóng lên. Thí nghiệm trên có thể giải thích như sau: Các hạt tích điện có thể chuyển động tự do trong đĩa kim loại (cụ thể là electron), chuyển động, cùng với đĩa, trong từ trường sẽ chịu lực Lorentz gây ra bởi từ trường, làm lệch quỹ đạo chuyển động. Điều này cũng có nghĩa là các hạt tích điện này sẽ chuyển động tương đối so với đĩa tạo ra dòng điện xoáy, dòng điện Foucault, trong đĩa. Dòng điện này bị cản trở bởi điện trở của đĩa và sinh ra nhiệt lượng làm nóng đĩa. Theo định luật bảo toàn năng lượng, động năng của đĩa đang quay được chuyển hóa thành nhiệt năng của nó, và đĩa buộc phải quay chậm lại khi nóng lên. Trong các máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng nằm trong từ trường biến đổi. Trong lõi có các dòng điện Foucault xuất hiện. Do hiệu ứng Joule-Lenz, năng lượng của các dòng Foucault bị chuyển hóa thành nhiệt làm máy nhanh bị nóng, một phần năng lượng bị hao phí và làm giảm hiệu suất máy. Để giảm tác hại này, người ta phải giảm dòng Foucault xuống. Muốn vậy, người ta tăng điện trở của các lõi. Người ta không dùng cả khối sắt lớn làm lõi mà dùng nhiều lá sắt mỏng được sơn cách điện và ghép lại với nhau sao cho các lát cắt song song với chiều của từ trường. Dòng điện Foucault do đó chỉ chạy trong từng lá mỏng. Vì từng lá đơn lẻ có kích thước nhỏ, do đó có điện trở lớn, nên cường độ dòng điện Foucault trong các lá đó bị giảm đi nhiều so với cường độ dòng Foucault trong cả khối sắt lớn. Vì vậy, năng lượng điện bị hao phí cũng giảm đi. Đó là lý do tại sao các máy biến thế truyền thống thường dùng các lõi tôn silic (sắt silic) được cán mỏng bởi chúng có điện trở suất sẽ làm giảm thiểu tổn hao do dòng Foucault; hoặc các lõi biến thế hiện nay sử dụng các vật liệu từ mềm đặc biệt là hợp kim tinh thể nano có điện trở suất cao. Trong kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta bắt
buộc phải sử dụng lõi dẫn từ là các vật liệu gốm ferit có điện trở suất cao làm tổn hao Foucault được giảm thiểu. Từ trễ là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá trình từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từ do khả năng giữ lại từ tính của các vật liệu sắt từ. Hiện tượng từ trễ là một đặc trưng quan trọng và dễ thấy nhất ở các chất sắt từ. Hiện tượng từ trễ được biểu hiện thông qua đường cong từ trễ (Từ độ - từ trường, M(H) hay Cảm ứng từ - Từ trường, B(H)), được mô tả như sau: sau khi từ hóa một vật sắt từ đến một từ trường bất kỳ, nếu ta giảm dần từ trường và quay lại theo chiều ngược, thì nó không quay trở về đường cong từ hóa ban đầu nữa, mà đi theo đường khác. Và nếu ta đảo từ theo một chu trình kín (từ chiều này sang chiều kia), thì ta sẽ có một đường cong kín gọi là đường cong từ trễ hay chu trình từ trễ. Tính chất từ trễ là một tính chất nội tại đặc trưng của các vật liệu sắt từ, và hiện tượng trễ biểu hiện khả năng từ tính của của các chất sắt từ. Âm thanh và ngưỡng nghe TC- Sound Transmission Class (dB) Độ truyền âm thanh (dB) • Ví dụ: Vách ngăn có trị số cách âm STC=57, có nghĩa là âm thanh đến có mức cường độ ví dụ là 80dB, khi qua vách ngăn, âm thanh bị cản lại 57dB và
truyến qua vách ngăn (80dB-57dB)= 23dB • 2 lớp khung so le, 2 lớp thạch cao 12,5 mm, sử dụng bông thủy tinh: 57 - 70 STC • 1 lớp khung, 2 lớp thạch cao 12,5 mm, sử dụng bông thủy tinh: 47 - 51 STC • 1 lớp khung, 1 lớp thạch cao 12,5 mm, sử dụng bông thủy tinh: 39 - 45 STC Bản chất âm thanh là gì? - Âm thanh được truyền đi dưới dạng sóng cơ học (sóng âm) - Sóng âm truyền được trong môi trường: • Không khí • Chất lỏng • Chất rắn • Hoàn toàn không truyền được trong môi trường chân không - Sóng âm truyền tới tai, nén vào màng nhỉ, làm màng nhỉ dao động cùng tần số nguồn => tạo ra cảm giác âm thanh trong tai khi tần số sóng đạt đến một độ lớn nhất định. Ngưỡng nghe âm thanh là gì? - Tai người có thể nghe được âm thanh có tần số từ 16 -20.000 Hz - Ngưỡng nghe của âm thanh phụ thuộc vào tần số, cường độ của âm: - Vd: 2 âm có cùng cường độ 10-7 w/m2 Tần số 1000 Hz => là một âm khá “to” nghe rõ Tần số 50 Hz => là một âm rất “nhỏ” chỉ hơi nghe thấy - Tai người nghe rõ nhất cho các âm nằm trong miền 1000 - 5000Hz
- Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào vật liệu và mật độ của môi trường (Vchất rắn > Vchất lỏng > Vchất khí) Làm sao để xác định ngưỡng nghe của âm thanh? - Ngưỡng nghe của âm thanh phụ thuộc vào tần số, cường độ của âm, khó xác định - Nhà vật lý Mỹ A.G BEN (1847-1922) đã nghiên cứu sự thụ cảm âm thanh. - Tên ông được đặt cho mức cường độ âm (BEN) - Công thức xác định mức cường độ âm: - L(dB) = 10lg (I/I0), trong đó: I: là gía trị tuyệt đối của cường độ âm I0: là gía trị của cường độ âm chuẩn (tần số 1000 Hz) - Từ công thức trên ta có được miền nghe của tai người: có mức cường độ âm từ 0 - 120 dB Thiết bị tiêu âm Trong kỹ thuật điều hoà không khí người ta thường sử dụng các thiết bị tiêu âm nhằm giảm âm thanh phát ra từ các thiết bị và dòng không khí chuyển động truyền đến khu vực xung quanh và đặc biệt là truyền vào phòng. Đối với các thiết bị nhỏ như các quạt, FCu và AHU người ta bọc kín thiết bị bằng các hộp tiêu âm để hút hết các âm thanh phát xạ từ thiết bị không để chúng lan truyền ra chung quanh. Đối với các AHU lớn, phòng máy Chiller người ta đặt trong các phòng máy kín có bọc cách âm. Đối với dòng không khí người ta sử dụng các hộp tiêu âm đặt trên đường đi. Các hộp tiêu âm này có nhi ệm vụ hút hết âm lan truyền theo dòng không khí chuyển động. Dưới đây trình bày cấu tạo của hộp tiêu âm đặt trên đường ống. Trên hình là cấu tạo của hộp tiêu âm thường được sử dụng trong kỹ thuật điều hoà không khí.
Cấu tạo của hộp tiêu âm gồm các lớp sau đây (kể từ trong ra ngoài) : - Lớp tôn có đực lỗ đường kính 6, a=20mm - Lớp vải mỏng - Lớp bông hút âm - Lớp tôn vỏ ngoài Hộp tiêu âm được định hình nhờ khung gỗ bao quanh . Độ dày D của lớp bông thuỷ tinh nằm trong khoảng 100 - 300mm. Độ dày càng lớn khả năng hút âm càng tốt. Lớp trong cùng là lớp tôn đục lỗ ,các lỗ có tác dụng hút âm thanh, trong một số trường hợp người ta sử dụng lứới sắt hoặc lưới nhựa để thay thế.