<< Chapter < Page Chapter >> Page >
Trình bày đại cương về lực điện động

KHÁI NIỆM CHUNG

Một vật dẫn đặt trong từ trường, có dòng điện I chạy qua sẽ chịu tác động của một lực. Lực cơ học này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất. Lực chuyển dời đó gọi là lực điện động. Chiều của lực điện động được xác định theo quy tắc bàn tay trái.

Ở trạng thái làm việc bình thường, thiết bị điện được chế tạo để lực điện động không làm ảnh hưởng gì đến độ bền vững kết cấu. Khi ngắn mạch dòng tăng lên rất lớn (có lúc tới hàng chục lần Iđm) do đó lực điện động sẽ rất lớn. Trong một số trường hợp dòng lớn, lực có thể tới hàng chục tấn. Lực làm biến dạng đôi khi có thể làm phá vỡ kết cấu thiết bị. Do đó cần phải nghiên cứu lực điện động để ngăn ngừa tác hại của nó khi lựa chọn, tính toán và thiết kế thiết bị điện.

Ngoài ra người ta còn nghiên cứu ứng dụng lực điện động để chế tạo các thiết bị điện như rơle điện động, cơ cấu đo điện động,...

Các phương pháp tính toán lực điện động

Phương pháp sử dụng định luật bio-xavar-laplax

Theo quan điểm của phương pháp này lực điện động là kết quả tương tác lẫn nhau của dây dẫn l mang dòng điện I và từ trường do dây dẫn khác tạo nên.

- Lực điện động tác dụng lên chiều dài l khi có dòng điện I đặt trong từ trường có từ cảm B size 12{ widevec {B} } {} là:

ΔF = I . Δl x ΔB hay ΔF = I . B . Δl . sin α size 12{ widevec {ΔF} =I "." widevec {Δl} `x` widevec {ΔB} matrix { {} # {}} ital "hay" matrix { {} # {}} lline widevec {ΔF} rline =I "." B "." Δl "." "sin"α} {}

Với góc  là góc hợp bởi Δl size 12{ widevec {Δl} } {} và B size 12{ widevec {B} } {} ( Δl size 12{ widevec {Δl} } {} cùng chiều I size 12{ widevec {I} } {} ).

 là góc xác định theo chiều quay nhỏ nhất.

- Dạng vi phân là d F = I . d l x B size 12{d widevec {F} =I "." d widevec {l} `x` widevec {B} } {}

d F = I . B . dl . sin α size 12{ lline d widevec {F} rline =I "." B "." ital "dl" "." "sin"α} {} (4-1)

Có : dl size 12{ {"dl"} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} trùng chiều dòng điện i.

Từ đó ta có lực điện động :

F = 0 l d F = 0 l I . Bdl sin α size 12{ lline widevec {F} rline = Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{l} } { lline d widevec {F} rline } = Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{l} } {I "." ital "Bdl""sin"α} } {} = I.B. l. sin α size 12{"sin"α} {} (4-2)

- Nếu hai dây dẫn cùng trong một mặt phẳng  = 900 thì F = 0 l IBdl size 12{F= Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{l} } { ital "IBdl"} } {} =I.B.l.

Muốn xác định được F ta phải tìm được quan hệ B = B(l), cảm ứng từ phụ thuộc kích thước dây dẫn.

- Theo Bio-Xavar-Laplax thì cường độ từ cảm tại một điểm M B size 12{ widevec {B} } {} có trị số là :

B = μ 0 I d l x r 0 r 2 , hay B = μ 0 I dl . sin β r 2 size 12{ widevec {B} = { {μ rSub { size 8{0} } } over {4π} } I Int { { {d widevec {l} `x` widevec {r rSub { size 8{0} } } } over {r rSup { size 8{2} } } } " , hay " lline widevec {B} rline = { {μ rSub { size 8{0} } } over {4π} } I Int { { { ital "dl" "." "sin"β} over {r rSup { size 8{2} } } } } } } {} (4-3)

Trong đó:

r 0 laì veïctå âån vë choün tæì dl âãún M coï r 0 = 1 r : laì khoaíng caïch tæì dl âãún M . β : goïc håüp båíi d l vaì r 0 B : veïc tå caím æïng tæì thàóng goïc våïi màût phàóng do d l vaì r 0 taûo lãn . { { { { size 12{alignl { stack { left lbrace widevec { size 10{r rSub { size 8{0} } }} " laì veïctå âån vë choün tæì dl âãún M coï " lline size 12{ widevec {r rSub{ size 8{0} } } } rline =1 {} # right none left lbrace size 12{r:" laì khoaíng caïch tæì dl âãún M" "." } {} #right none left lbrace size 12{β" : goïc håüp båíi d" widevec { size 12{l} } " vaì " widevec { size 12{r rSub { size 8{0} } } } } {} # right none left lbrace size 12{ widevec {B } ": veïc tå caím æïng tæì thàóng goïc våïi màût phàóng "} {} #right none left lbrace size 12{"do d" widevec { size 12{l} } " vaì " widevec { size 12{r rSub { size 8{0} } } } " taûo lãn" "." } {} # right no } } size 12{ lbrace }} {}

Phương pháp cân bằng năng lượng

Xét một dây dẫn có dòng điện chạy qua như hình minh họa trên. Khi dây dẫn dịch chuyển theo hướng x một đoạn dx thì lực điện động được xác định bởi :

dw = F.dx F = dw dx size 12{ drarrow matrix { {} # F= { { ital "dw"} over { ital "dx"} } {}} } {} (4-4)

Trong đó:

+ dw : độ biến thiên năng lượng từ trường của vật dẫn mang dòng điện khi di chuyển một đoạn dx.

+ x : phương chuyển dời có thể có của dây dẫn dưới tác dụng của lực F.

+ Chiều F size 12{ widevec {F} } {} trùng với chiều dx.

Ví dụ: xét hệ hai vật dẫn mang hai dòng điện i1 ; i2 như hình minh họa trên đặt song song cách nhau một khoảng x. Năng lượng từ trường của hệ là:

W M = 1 2 L 1 i 1 2 + 1 2 L 2 i 2 2 + Mi 1 i 2 vaì læûc taïc duûng laì : F = dw M dx = d 1 2 L 1 i 1 2 + 1 2 L 2 i 2 2 + Mi 1 i 2 dx Ta coï læûc taïc duûng riãng reî seî laì : F 1 = 1 2 i 1 2 . dL 1 dx [ J / cm ] F 2 = 1 2 i 2 2 . dL 2 dx [ J / cm ] { alignl { stack { {} #size 12{ size 10{W rSub { size 8{M} } = { { size 12{1} } over { size 12{2} } } L rSub { size 8{1} } i rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } + { { size 12{1} } over { size 12{2} } } L rSub { size 8{2} } i rSub { size 8{2} } rSup { size 8{2} } + ital "Mi" rSub { size 8{1} } i rSub { size 8{2} } ` ital "vaì"`" læûc taïc duûng laì :"}} {} # size 12{ size 10{F= { { size 10{"dw" rSub { size 8{M} } }} over { size 12{"dx"} } } = { { size 12{d left ( size 12{ { {1} over { size 12{2} } } L rSub { size 8{1} } i rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } + { { size 12{1} } over { size 12{2} } } L rSub { size 8{2} } i rSub { size 8{2} } rSup { size 8{2} } + ital "Mi" rSub { size 8{1} } i rSub { size 8{2} } } right )} } over { size 12{ ital "dx"} } } }} {} #size 12{ size 10{"Ta coï læûc taïc duûng riãng reî seî laì :"}} {} # size 10{ alignl { stack {left lbrace size 10{F rSub { size 8{1} } = { { size 12{1} } over { size 12{2} } } i rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } "." { { size 12{ ital "dL" rSub { size 8{1} } } } over { size 12{ ital "dx"} } } \[ J/ ital "cm" \] } {} #right none left lbrace size 12{F rSub { size 8{2} } = { { size 12{1} } over { size 12{2} } } i rSub { size 8{2} } rSup { size 8{2} } "." { { size 12{ ital "dL" rSub { size 8{2} } } } over { size 12{ ital "dx"} } } \[ J/ ital "cm" \] } {} #right no } } size 12{ lbrace }} {} } } {}

Questions & Answers

anyone know any internet site where one can find nanotechnology papers?
Damian Reply
research.net
kanaga
Introduction about quantum dots in nanotechnology
Praveena Reply
what does nano mean?
Anassong Reply
nano basically means 10^(-9). nanometer is a unit to measure length.
Bharti
do you think it's worthwhile in the long term to study the effects and possibilities of nanotechnology on viral treatment?
Damian Reply
absolutely yes
Daniel
how to know photocatalytic properties of tio2 nanoparticles...what to do now
Akash Reply
it is a goid question and i want to know the answer as well
Maciej
characteristics of micro business
Abigail
for teaching engĺish at school how nano technology help us
Anassong
Do somebody tell me a best nano engineering book for beginners?
s. Reply
there is no specific books for beginners but there is book called principle of nanotechnology
NANO
what is fullerene does it is used to make bukky balls
Devang Reply
are you nano engineer ?
s.
fullerene is a bucky ball aka Carbon 60 molecule. It was name by the architect Fuller. He design the geodesic dome. it resembles a soccer ball.
Tarell
what is the actual application of fullerenes nowadays?
Damian
That is a great question Damian. best way to answer that question is to Google it. there are hundreds of applications for buck minister fullerenes, from medical to aerospace. you can also find plenty of research papers that will give you great detail on the potential applications of fullerenes.
Tarell
what is the Synthesis, properties,and applications of carbon nano chemistry
Abhijith Reply
Mostly, they use nano carbon for electronics and for materials to be strengthened.
Virgil
is Bucky paper clear?
CYNTHIA
carbon nanotubes has various application in fuel cells membrane, current research on cancer drug,and in electronics MEMS and NEMS etc
NANO
so some one know about replacing silicon atom with phosphorous in semiconductors device?
s. Reply
Yeah, it is a pain to say the least. You basically have to heat the substarte up to around 1000 degrees celcius then pass phosphene gas over top of it, which is explosive and toxic by the way, under very low pressure.
Harper
Do you know which machine is used to that process?
s.
how to fabricate graphene ink ?
SUYASH Reply
for screen printed electrodes ?
SUYASH
What is lattice structure?
s. Reply
of graphene you mean?
Ebrahim
or in general
Ebrahim
in general
s.
Graphene has a hexagonal structure
tahir
On having this app for quite a bit time, Haven't realised there's a chat room in it.
Cied
what is biological synthesis of nanoparticles
Sanket Reply
what's the easiest and fastest way to the synthesize AgNP?
Damian Reply
China
Cied
types of nano material
abeetha Reply
I start with an easy one. carbon nanotubes woven into a long filament like a string
Porter
many many of nanotubes
Porter
what is the k.e before it land
Yasmin
what is the function of carbon nanotubes?
Cesar
I'm interested in nanotube
Uday
what is nanomaterials​ and their applications of sensors.
Ramkumar Reply
Got questions? Join the online conversation and get instant answers!
Jobilize.com Reply

Get the best Algebra and trigonometry course in your pocket!





Source:  OpenStax, Giáo trình thiết bị điện. OpenStax CNX. Jul 30, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10823/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Giáo trình thiết bị điện' conversation and receive update notifications?

Ask