Thiết Bị Dò Kim Loại

Hiển thị tất cả 9 kết quả

THIẾT BỊ DÒ KIM LOẠI


Mối quan hệ giữa dòng điện và hiện tượng từ

Nếu bạn đã từng thí nghiệm với nam châm điện trong trường học bằng cách quấn một cuộn dây quanh một cây đinh và nối hai đầu dây với một cục pin thì bạn đã biết hiện tượng từ trường và dòng điện giống như một cặp vợ chồng già hạnh phúc kết hôn lâu năm vậy. Bất kỳ khi nào có dòng điện thì khi đó sẽ luôn có một từ trường bao quanh nó.

Xem thêm »

Thực vậy, từ khi con người phát hiện ra điều này, chúng ta đã áp dụng nó trong rất nhiều mặt của cuộc sống. Bất cứ khi nào sử dụng một thiết bị điện là chúng ta đang dựa vào sự kết nối mật thiết của dòng điện và hiện tượng từ. Dòng điện mà chúng ta sử dụng đến từ các nhà máy điện (và gần đây là các nguồn năng lượng tái tạo như từ các tua-bin gió) được tạo ra bởi các máy phát điện, mà thực tế nó được cấu thành bởi các cuộn dây đồng được quấn chặt hay gọi là cuộn cảm nằm trên rotor. Khi các cuộn dây đồng này được quay ở tốc độ cao quanh một từ trường tạo ra bởi các nam châm vĩnh cửu nằm trên stator thì nó sẽ tạo ra dòng điện. Sau đó dòng điện này được chúng ta sử dụng qua mạng lưới điện gia đình, cấp năng lượng các thiết bị điện tử mà một số có chứa các motor điện (như máy giặt hay máy hút bụi), các motor điện này dù cũng cấu thành từ các cuộn cảm và nam châm vĩnh cửu tương tự lại hoạt động hoàn toàn ngược lại với các máy phát điện: khi có dòng điện đi qua các cuộn dây thì nó tạo ra các từ trường với cực thay đổi liên tục, các cực cùng hướng với nam châm stator nên tạo ra lực đẩy và vì các cuộn cảm đổi cực liên tục khiến cho rotor xoay và giúp động cơ điện hoạt động.

Ảnh: Luôn có hiện tượng từ quanh cuộn dây có dòng điện đi qua.

Tóm lại, chúng ta dùng điện tạo ra hiện tượng từ và hiện tượng từ để tạo ra điện. Nhà vật lý học lỗi lạc người Scotland James Clerk Maxwell (1831-1879) đã đưa ra kết luận trên vào những năm 1860 khi ông ta viết ra được 4 phương trình mà ta biết đến với tên gọi các phương trình của Maxwell. Một trong bốn phương trình này tuyên bố rằng bất kỳ khi nào có một điện trường biến thiên, khi đó có một từ trường biến thiên. Chính xác hơn Maxwell đã nói rằng điện và hiện tượng từ là hai phần của một thứ: Điện từ. Điện từ chính là nền tảng hoạt động của các thiết bị dò kim loại.

Ảnh: James Clerk Maxwell.

Làm cách nào mà điện từ giúp các thiết bị dò kim loại hoạt động?

Các loại máy dò kim loại khác nhau thì hoạt động theo vài cách khác nhau, nhưng nguyên lý đơn giản nguyên thủy của chúng thì có thể được giải thích như sau. Một cái máy dò kim loại chứa một cuộn dây cũng được quấn quanh một vật kim loại khác, tạo thành cuộn cảm – ta xác định đây là cuộn phát. Khi có dòng điện chạy qua cuộn cảm này, thì đồng thời cũng có một từ trường xuất hiện xung quanh nó. Nếu bạn đưa máy dò chuyển động tới lui liên tục ngang qua một vật bằng kim loại thì từ trường của cuộn cảm cũng sẽ di chuyển và tác động vào các hạt electron của các nguyên tử cấu thành vật bằng kim loại đó và thay đổi cách chúng di chuyển. Và vì từ trường được tạo ra trên vật kim loại này được di chuyển liên tục nhờ chuyển động tay của chúng ta, dựa theo tuyên bố của Maxwell việc này cũng khiến tạo một dòng điện bên trong vật kim loại đó. Và điều xảy ra tiếp theo đó chính là khi có dòng điện bên trong vật kim loại được quét, chúng lại sinh ra một từ trường khác xung quanh vật kim loại này.

Ảnh: Cách cổng dò kim loại 1 vùng hoạt động, trong đó B’ là từ trường khiến cuộn thu xuất hiện dòng điện I’. Dòng điện này sẽ khiến chuông báo kêu.

Chính từ trường thứ hai này, được tạo ra nhờ một dòng điện quanh vật kim loại ta đã bàn phía trên, là thứ mà bộ phận thu của máy dò bắt được. Bộ phận thu của máy cũng lại chính là một cuộn cảm khác, được gọi là cuộn thu. Cuộn thu này có mạch nối với một chiếc loa hay chuông báo. Khi bạn di chuyển máy dò tới lui gần vật kim loại trên thì từ trường từ vật kim loại này lại tác động tiếp vào cuộn cảm thứ hai. Cuộn cảm thứ hai lúc này lại sinh ra một dòng điện do có sự xuất hiện của từ trường (chính là cách máy phát điện hoạt động), dòng điện sẽ liên tục được tạo ra miễn là bạn giữ cho từ trường trên luôn di chuyển bằng chuyển động của tay mình, chính dòng này sẽ cấp nguồn cho chuông báo và khiến nó kêu lên báo cho người sử dụng máy biết rằng họ tìm được vật bằng kim loại.

Máy dò kim loại hoạt động như thế nào?

Ảnh động mô phỏng cách máy dò kim loại đơn giản hoạt động

  1. Viên pin của máy trên cung cấp năng lượng cho mạch phát (đỏ) truyền dòng điện qua dây dẫn đến cuộn phát (đỏ).
  2. Khi dòng điện đi qua cuộn phát, nó tạo ra từ trường xung quanh nó.
  3. Khi quét qua vật kim loại, từ trường của máy tác động xuyên qua vật kim loại.
  4. Từ trường tạo ra dòng điện bên trong vật kim loại
  5. Dòng điện này tạo ra một từ trường khác xung quanh vật kim loại. Từ trường này tác động vào cuộn thu (xanh) mỗi khi máy di chuyển. Từ trường này tạo ra dòng điện trong mạch thu (xanh) ở tay cầm, khiến loa báo kêu báo phát hiện vật kim loại cho người dùng máy.

Thu gọn