Hiện tượng cảm ứng điện từ và ứng dụng trong điều hoà nhiệt độ

Suất điện động cảm ứng:Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng.- Kí hiệu : ec ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín Wb, ΔΦ = Φ2 – Φ1 Δt : thời gian từ thôn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

──────── * ───────

BÁO CÁO NHÓM HỌC PHẦN: VẬT LÝ 1

HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU HOÀ NHIỆT ĐỘ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hải Nam

Vũ Thị Thuỳ LinhLưu Thị Xuân MaiNguyễn Duy MạnhNguyễn Thị Ngọc

Lớp - Khóa : 2023DHHTP01

Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thị Sạ

Hà Nội, 18 tháng 12 năm 2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 5

I KHÁI NIỆM 5

1 Từ thông 5

2 Hiện tượng cảm ứng điện từ 6

3 Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ: 6

4 Suất điện động cảm ứng: 6

II THÍ NGHIỆM 8

1 Thí nghiệm Faraday 8

2 Thí nghiệm của Lenz 8

3 Thí nghiệm của Michael Faraday với cuộn dây xoay 9

4 Thí nghiệm RLC 9

III CÁC ĐỊNH LUẬT 10

1 Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ 10

2 Định luật Lenz 10

3 Định luật Faraday 10

IV ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 11

1 Thiết bị gia dụng 11

2 Ứng dụng trong công nghiệp 13

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU HOÀ NHIỆT ĐỘ 15

I ỨNG DỤNG CỦA CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TRONG ĐIỀU HÒA NÓNG LẠNH CHO CÁC CẢM BIẾN 15

1 Cảm biến nhiệt độ 15

2 Cảm biến độ ẩm 16

3 Cảm biến lưu lượng gió 17

II ỨNG DỤNG CỦA CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TRONG ĐIỀU HÒA NÓNG LẠNH CHO CÁC TÍNH NĂNG THÔNG MINH 17

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN 20

KẾT QUẢ BÀI ĐÁNH GIÁ THƯỜNG XUYÊN 2 21

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC 22

MỞ ĐẦU

Trong thời đại công nghệ ngày nay, cảm ứng điện từ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những đổi mới đáng kể Công nghệ này không chỉ là cơ sở cho cácthiết bị di động thông minh mà còn là trụ cột của nhiều ứng dụng khác nhau Đồng thời, điều hòa nhiệt độ đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, mang lại sự thoải mái và hiệu quả năng lượng

Mục đích của bài luận là:

 Trình bày cơ sở lý thuyết của hiện tượng cảm ứng điện từ

 Nghiên cứu ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

trong điều hòa nhiệt độ

 Đánh giá ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ứng dụng này

Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cảm ứng điện từ và ứng dụng của điều hòa nhiệt

độ trong bối cảnh của thế giới công nghệ ngày nay

Chương 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ

Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:

Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương

Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm

Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0

Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φmax = BS

Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φmin = -BS

⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS

- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó

- Đơn vị: Vê-be (Wb)

2 Hiện tượng cảm ứng điện từ

-Khi có sự biến đổi từ thông qua

một mặt giới hạn bởi một mạch kín

( vd: khung dây kín có diện tích S )

thì trong mạch kín xuất hiện một

dòng điện cảm ứng

-Hiện tượng xuất hiện dòng điện

cảm ứng trong một mạch kín khi có

sự biến thiên từ thông qua mạch kín

này được gọi là hiện tượng cảm ứng

điện từ

3 Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó

4 Suất điện động cảm ứng:

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng

- Kí hiệu : ec

ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ2 – Φ1

Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)

“ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ

- (Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của

từ thông được xác định bởi biểu thức:

(chiều áp dụng định lí lenxo)Chú ý:

- Nếu từ trường từ B1 đến B2 thì:

- Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S1 đến S2 thì :

- Nếu góc xoay thay đổi từ α1 đến α2 thì:

- Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín :

với R: điện trở khung dây

II THÍ NGHIỆM

Một số thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

1 Thí nghiệm Faraday

2 Thí nghiệm của Lenz

Sử dụng một cuộn dây dẫn và nam châm

Khi nam châm được đưa vào hoặc rút

ra khỏi cuộn dây, xuất hiện một điện áp ở hai đầu của cuộn dây

Sự thay đổi của dòng điện này liên quan đến tốc độ và hướng chuyển động

của nam châm

3. Thí nghiệm của Michael Faraday với cuộn dây xoay

-Khi cuộn dây xoay, đối mặt với sự thay đổi của dòng từ nam châm, xuất hiện một điện áp và dòng điện trong cuộn dây

Sử dụng một mạch gồm cuộn dây (L), tụ

(C) và điện trở (R)

Áp dụng một điện áp biến đổi hoặc thay

đổi từ trường từ nam châm

Quan sát sự thay đổi trong dòng điện và

điện áp trong mạch RLC, thể hiện sự cảm ứng

điện từ và tương tác giữa các yếu tố L, C, và

R

III CÁC ĐỊNH LUẬT

1 Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ

Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện từ

các suất điện động cảm ứng Suất điện động

cảm ứng có giá trị bằng về trị số nhưng luôn

trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông

qua điện tích của mạch điện

Định luật Lenz thường được diễn giải như sau: “Sự thay đổi của dòng điện trong một vòng dây dẫn sẽ tạo ra một lực điện động trong vòng dây đó có chiều ngược với chiều thay đổi đó, nhằm tránh tạo ra từ trường ngược lại với từ trường ban đầu

3 Định luật Faraday

Định luật về cảm ứng điện từ thông qua Thí nghiệm Faraday là một định luật quan trọng trong điện từ học, được đưa ra bởi nhà vật lý Anh Michael Faraday vào năm 1831

Theo định luật này, sự thay đổi trong dòng điện đối với một vòng dây dẫn có thể được tạo ra thông qua sự cảm ứng từ một dòng điện hoặc từ một nam châm

Cụ thể, định luật Faraday nói rằng “Sự thay đổi của lưu lượng dòng điện trong một vòng dây dẫn sẽ tạo ra một lực điện động ngược chiều với chiều thay đổi đó, tỉ lệ với tốc độ thay đổi của dòng điện.” Từ trường có thể tương tác với mạch điện nhằm tạo ra sức điện động gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ Đây cũng là nguyên lý hoạt động căn bản của các loại động cơ điện, máy biến áp, nam châm cuộn cảm và máy phát điện…

IV ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Hiện tượng cảm ứng điện từ là một hiện tượng cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật Không chỉ vậy, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian

tác dụng của lực hãm điện từ, từ đó, gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun - Lenxơ và làm nóngđáy nồi cũng như thức ăn bên trong.

b) Đèn huỳnh quang

Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong gia đình và các tòa nhà thương mại đó là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang

Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện

từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn là phóng điện qua đèn

Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm đèn phát sáng (sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô)

c) Quạt điện

Quạt điện và các hệ thống làm mát khác

sử dụng động cơ điện Những động cơ này

hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện

từ Trong bất kỳ thiết bị điện nào, động cơ

điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi

dòng điện theo nguyên lý lực Lo-ren-xơ

(Lorentz) Những động cơ này chỉ khác

nhau về kích thước và chi phí dựa trên ứng

Máy phát điện sử dụng năng

lượng cơ học để tạo ra điện "Trái

tim" của máy phát điện là một cuộn

dây trong từ trường Nguyên lý hoạt

động của máy phát điện đó chính là

cuộn dây điện được quay trong từ

trường với tốc độ không đổi sẽ tạo

ra điện xoay chiều

Thay vì sử dụng một cuộn dây

quay trong từ trường không đổi, có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và quay nam châm vĩnh cữu (cung cấp từ trường

và từ thông) xung quanh cuộn dây

b) Tàu đệm từ

Đây là một trong những công nghệ

hiện đại của các hệ thống giao

thông sử dụng hiện tượng cảm ứng

điện từ Tàu đệm từ sử dụng nam

châm điện mạnh để tăng tốc độ của

tàu lên một mức đáng kinh ngạc

Tàu đệm từ sử dụng nguyên tắc

cơ bản của nam châm như hệ thống treo điện từ (EMS) và hệ thống treo động lực học (EDS) Trong EMS, nam châm điện được sử dụng trên thân tàu sẽ hút vào đường ray sắt Những nam châm này bao quanh các đường ray dẫn hướng và lực hấp dẫn giữa cáchướng dẫn và nam châm nâng tàu lên Trong EDS, tàu được đẩy bởi lực đẩy trong các hướng dẫn dẫn điện bằng dòng điện cảm ứng

c) Y học

Ngày nay, trường điện từ đóng

một vai trò quan trọng trong

các thiết bị y tế tiên tiến như

phương pháp điều trị tăng thân

nhiệt cho bệnh ung thư, cấy

ghép và chụp cộng hưởng từ

(MRI)

Chương 2: ứng dụng trong điều hoà nhiệt độ

I ỨNG DỤNG CỦA CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TRONG ĐIỀU HÒA NÓNG LẠNH CHO CÁC CẢM BIẾN

Cơ chế cảm ứng điện từ trong máy lạnh dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, trong

đó dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến thiên.Cảm ứng điện từ được ứng dụng trong điều hòa nóng lạnh để kiểm soát nhiệt độ, độ

ẩm và lưu lượng gió Cụ thể, các ứng dụng của cảm ứng điện từ trong điều hòa nóng lạnh bao gồm:

1 Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là loại cảm biến điện

từ phổ biến nhất trong điều hòa nóng lạnh

Cảm biến này được gắn ở dàn lạnh hoặc

dàn nóng để đo nhiệt độ của môi trường

xung quanh hoặc nhiệt độ của dàn lạnh Dữ

liệu nhiệt độ được cảm biến cung cấp sẽ

được sử dụng để điều chỉnh hoạt động của

điều hòa, đảm bảo nhiệt độ phòng đạt đến

mức cài đặt của người dùng Cảm biến

nhiệt độ trong máy lạnh thường sử dụng

một trong hai loại cảm biến sau:

 Cảm biến nhiệt độ điện trở

Cảm biến nhiệt độ điện trở là loại cảm biến

phổ biến nhất trong máy lạnh Cảm biến này bao

gồm một điện trở nhạy cảm với nhiệt độ Khi

nhiệt độ thay đổi, điện trở của cảm biến sẽ thay

đổi theo Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ

được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được

truyền đến bo mạch điều khiển

 Cảm biến nhiệt độ bán dẫn

Cảm biến nhiệt độ bán dẫn là loại cảm biến có độ chính xác cao hơn cảm biến nhiệt

độ điện trở Cảm biến này bao gồm một diode nhạy cảm với nhiệt độ Khi nhiệt độ thayđổi, điện áp của diode sẽ thay đổi theo Sự thay đổi điện áp của diode sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được truyền đến bo mạch điều khiển

Trong máy lạnh, cảm biến nhiệt độ được gắn ở dàn lạnh hoặc dàn nóng để đo nhiệt

độ của môi trường xung quanh hoặc nhiệt độ của dàn lạnh Dữ liệu nhiệt độ được cảm biến cung cấp sẽ được sử dụng để điều chỉnh hoạt động của điều hòa, đảm bảo nhiệt độphòng đạt đến mức cài đặt của người dùng

2 Cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm được gắn ở dàn

lạnh để đo độ ẩm của không khí trong

phòng Dữ liệu độ ẩm được cảm biến

cung cấp sẽ được sử dụng để điều

chỉnh hoạt động của điều hòa, đảm

bảo độ ẩm phòng ở mức thoải mái

cho người dùng

3 Cảm biến lưu lượng gió

Cảm biến lưu lượng gió được gắn ở dàn lạnh

để đo lưu lượng gió thổi ra từ điều hòa Dữ liệu

lưu lượng gió được cảm biến cung cấp sẽ được

sử dụng để điều chỉnh hoạt động của quạt dàn

lạnh, đảm bảo lưu lượng gió phù hợp với nhu cầu

 Chế độ Follow Me

Chế độ Follow Me sử dụng cảm biến hồng ngoại ở remote để đo nhiệt độ xung quanh người dùng Dữ liệu nhiệt độ được cảm biến cung cấp sẽ được sử dụng để điều chỉnh hoạt động của điều hòa, đảm bảo nhiệt độ xung quanh người dùng luôn được duytrì ở mức cài đặt

Cảm ứng điện từ là một công nghệ quan trọng trong điều hòa nóng lạnh, giúp điều hòa hoạt động hiệu quả và mang lại sự thoải mái cho người dùng

độ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn Nghiên cứu này giúp hiểu sâu hơn về bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ, đồng thời mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này Nghiên cứu này cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các thiết bị điều hòa nhiệt độ mới, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng hơn.

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ trong điều hòa nhiệt độ Đồng thời, cần nghiên cứu phát triển các thiết bị điều hòa nhiệt độ sử dụng ứng dụng này hiệu quả hơn, thân thiện với môi trường hơn

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Thị Mai Anh, Trần Thanh Sơn, Nguyễn Thị Hồng Nhung (2022) "Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ trong điều hòa nhiệt độ" Kỷ yếu Hội nghị Khoa học và Công nghệ Quốc tế lần thứ 12, Đại học Thái Nguyên, 14-

15/12/2022, 30-35

2 Nguyễn Văn Long, Nguyễn Thị Thu Hiền (2021) "Nghiên cứu hiệu quả làm lạnh của điều hòa nhiệt độ sử dụng cảm ứng điện từ" Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, 46(1), 17-22

3 Lê Đức Anh, Nguyễn Thị Thu Hiền (2020) "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy sấy nông sản sử dụng cảm ứng điện từ" Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, 45(2), 21-26

4 Trần Văn Sơn, Nguyễn Thị Thu Hiền (2022) "Nghiên cứu hiệu quả làm lạnh của điều hòa nhiệt độ cảm ứng từ" Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên | 2022 | 47(2) | 13-18

5 Nguyễn Văn Tiến, Nguyễn Thị Thu Hiền (2023) "Nghiên cứu hiệu quả làm lạnh của điều hòa nhiệt độ cảm ứng từ sử dụng vật liệu từ mềm" Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên | 2023 | 48(1) | 17-22

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

KẾT QUẢ BÀI ĐÁNH GIÁ THƯỜNG XUYÊN 2

Họ tên Sinh viên Điểm Chữ ký của Giảng viên

Nguyễn Hải Nam

Vũ Thị Thuỳ Linh

Lưu Thị Xuân Mai

Nguyễn Duy Mạnh

Nguyễn Thị Ngọc

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Tên thành viên Công việc Thời gian

hoàn thành

Mức độ hoàn thành

Vũ Thị Thuỳ Linh Các khái niệm, thí nghiệm

liên quan đến cảm ứng điện từ

7 ngày 25%

Lưu Thị Xuân Mai Các định luật, một số ứng

dụng liên quan đến cảm ứng điện từ

7 ngày 25%

Nguyễn Duy Mạnh Ứng dụng của cảm ứng điện

từ trong điều hòa nóng lạnh cho các cảm biến

7 ngày 25%

Nguyễn Thị Ngọc Ứng dụng của cảm ứng điện

từ trong điều hòa nóng lạnh cho các tính năng thông minh

7 ngày 25%