Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 12: Ứng dụng dòng điện trong kim loại

Ứng dụng dòng điện trong kim loại 
Siêu dẫn là một trạng thái vật chất phụ thuộc vào nhiệt độ tới hạn mà ở đó nó cho phép dòng điện chạy qua trong trạng thái không có điện trở. Và khi đặt siêu dẫn vào trong từ trường thì từ trường bị đẩy ra khỏi nó. 
1 Khái niệm 
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng mà điện trở của một chất nào đó đột ngột giảm về 0 ở một nhiệt độ xác định. 
2. Các ứng dụng 
Tàu hỏa siêu tốc MAGLEV (550 km/h) 
a. Tàu chạy trên đệm từ 
Hệ thống Tàu đệm từ trường là loại tàu điện chuyển động trong từ trường với tốc độ cao, do được nâng lên không tiếp xúc với đường ray và chuyển động trong từ trường. Tàu đệm từ trường hầu như không có tiếng ồn, chạy trên đường dẫn thấp bình thường hoặc trên đường dẫn trên cao 
2. Các ứng dụng 
Có 3 đặc tính chủ yếu trong hệ Tàu đệm từ trường: Nâng lên trong từ trường, chuyển động trong từ trường, định hướng và điều khiển chuyển động . 
Hiện nay có hai nguyên lý thiết kế cơ bản: 
+ Một là hệ EDS (ElectroDynamic Suspension): 
Nam châm điện được điều khiển bằng điện từ trong tàu để hút nó vào đường ray có từ tính; 
Được thiết kế và sử dụng tại Nhật Bản. 
+ Loại EMS (ElectroMagnetic Suspension): 
Sử dụng nam châm siêu dẫn hoặc nam châm vĩnh cửu mạnh để tạo ra một từ trường gây ra dòng điện trong dây dẫn kim loại gần đó, khi có sự chuyển động tương đối với việc đẩy và kéo tàu chạy cùng với việc bay lên dựa trên thiết kế đường dẫn; 
Được thiết kế tại Đức và được sử dụng rộng rãi trên thế giới. 
2. Các ứng dụng 
Cấu tạo hệ EDS gồm: 
 Các thanh và tấm kim loại bọc các cuộn dây quấn có tác dụng nâng, đẩy và định hướng di chuyển cho tàu trên đường dẫn. 
2. Các ứng dụng 
 Các nam châm điện trên các vách dọc theo đường dẫn tự sinh lực đẩy tàu t heo đường dẫn (lực đẩy tàu sẽ tăng lên khi khoảng không gian giữa gầm tàu và hai bên sườn tàu với đường ray, và hai vách giảm). Các cuộn nam châm điện dọc theo đường ray tác dụng với các cuộn nam châm điện lắpdưới gầm tàu điện sẽ sinh ra lực nâng tàu từ 1 đến 10cm. 
2. Các ứng dụng 
Cấu tạo hệ EMS : 
 Các nam châm điện lắp dưới sườn, dọc theo chiều dài tàu. Phần tĩnh (stator) sắt từ lắp dọc theo đường dẫn. Lực điện từ trên tàu tương tác với phần sắt từ trên đường ray tạo ra lực nâng tàu, lên đến 1cm và giữ tàu cách khỏi đường ray khi vận chuyển và cả khi ngừng tàu. Và tương tự như hệ EDS, lực sẽ tăng khi khoảng cách giữa tàu và đường dẫn giảm. Điều này yêu cần có một bộ điều khiển, sensor khoảng cách, bộ biến đổi A/D, kết cấu tàu và đường ray có độ chính xác cao. 
2. Các ứng dụng 
 Các nam châm được định vị cả hai phía dọc theo chiều dài của tàu tạo lực ổn định giữ cho tàu thăng bằng trong khi di chuyển trên đường ray. 
 Bộ điều khiển giử khoảng cách cho tàu với đường ray khoảng 1cm, hệ thống nâng dùng nguồn DC riêng, độc lập với hệ thống tạo lực đẩy tàu. 
Cấu tạo hệ EMS : 
2. Các ứng dụng