Bài 18. Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

Nguyên tắc hoạt động:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và dòng điện Fu-cô.

Cấu tạo bếp từ:

• Cuộn dây đồng đặt dưới mặt kính
• Mạch điện tử tạo dòng điện xoay chiều tần số cao (20-100 kHz)

Hoạt động:

• Dòng điện xoay chiều tạo từ trường biến thiên
• Trong nồi nấu (đáy kim loại), từ trường biến thiên tạo dòng điện cảm ứng (dòng Fu-cô)
• Dòng điện Fu-cô gây tỏa nhiệt trong đáy nồi

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao (90%)
<>An toàn, không sinh lửa
• Điều chỉnh nhiệt độ nhanh

Định nghĩa: Thiết bị hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều.

Cấu tạo:

• Lõi thép: Làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép cách điện
• Các cuộn dây: Cuộn sơ cấp (N₁ vòng) và cuộn thứ cấp (N₂ vòng)

Nguyên tắc hoạt động:

• Dòng điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp tạo từ thông biến thiên
• Từ thông biến thiên này cảm ứng trong cuộn thứ cấp

Công thức máy biến áp:

$$\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{I_2}{I_1}$$

Phân loại:

• Tăng áp: N₂ > N₁ → U₂ > U₁
• Giảm áp: N₂ < N₁ → U₂ < U₁

Vấn đề truyền tải điện:

• Công suất P = UI cosφ
• Khi truyền tải, công suất hao phí do tỏa nhiệt: P_hp = I²R
• Để giảm hao phí, cần giảm I → tăng U

Giải pháp:

• Dùng máy tăng áp: Tăng U lên hàng trăm nghìn V
• Dùng máy hạ áp: Hạ U xuống mức an toàn sử dụng

Hiệu suất truyền tải:

$$H = \frac{P_{tp}}{P_{ph}} = \frac{P - P_{hp}}{P}$$

Quạt điện, máy bơm nước:

• Động cơ điện hoạt động dựa trên lực từ tác dụng lên dòng điện

Máy hàn điện:

• Dùng hiện tượng cảm ứng điện từ để tạo nhiệt độ cao

Phanh từ (phanh hãm điện từ):

• Dùng dòng điện Fu-cô để tạo lực cản

Đèn huỳnh quang:

• Chấn lưu (ballast) dùng hiện tượng tự cảm