Máy khuấy từ quay thanh khuấy trong cốc mà không xuyên trục qua đáy ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 9
Máy khuấy từ tạo một từ trường quay dưới cốc để tác dụng mômen lên thanh khuấy có nam châm bên trong chất lỏng. Nhờ ghép từ qua đáy cốc phù hợp, máy không cần một trục quay xuyên qua đáy để kéo thanh đi.
Thanh nhỏ nhận hướng từ trường
Một thanh khuấy thường có phần từ được bọc bằng vật liệu phù hợp ứng dụng. Từ trường ngoài có xu hướng làm mômen từ của thanh định hướng theo nó. Khi hướng trường quay và mômen đủ lớn, thanh có thể quay theo.
Ở một cấu tạo phổ biến, động cơ quay bộ nam châm bên dưới mặt đặt cốc. Có thiết kế dùng cuộn điện tạo trường quay theo cách khác. Nguyên lý chung là ghép mômen, không phải nam châm tự quay mãi không cần nguồn.
Cốc không cần bị khoan một lỗ
Đáy cốc bằng vật liệu không từ thích hợp không chặn từ trường giống một tấm chắn tuyệt đối. Trường có thể nối tác dụng từ giữa bộ dẫn và thanh ở phía bên kia.
Tuy nhiên, khoảng cách, bề dày đáy, vị trí đặt và vật liệu đều ảnh hưởng khả năng ghép. Không thể thay mọi bình bằng mọi vật liệu rồi đòi cùng một mức mômen truyền.
Vì sao quay nhanh có lúc lại khuấy kém?
Chất lỏng cản chuyển động của thanh. Khi lực cản và nhu cầu tăng tốc vượt khả năng mômen ghép, thanh có thể không theo kịp trường, rung hoặc mất đồng bộ. Tăng tốc độ đặt khi ấy chưa chắc tăng được tốc độ khuấy thực.
Độ nhớt, kích thước thanh và hình dạng bình quyết định dòng khuấy. Một xoáy sâu ở mặt chưa chứng minh toàn bộ thể tích được trộn đều; đánh giá trộn còn phải nhìn vùng dòng và nhiệm vụ cụ thể.
Năng lượng đi từ nguồn điện qua bộ dẫn, tương tác từ và thanh vào chuyển động chất lỏng, rồi một phần tiêu tán thành nhiệt. Không có đường truyền mômen cơ học xuyên đáy không có nghĩa không có đường truyền năng lượng.
Hiểu lầm: con số tốc độ đặt trên máy luôn là số vòng thanh khuấy thực hiện mỗi phút, kể cả khi thanh đang mất đồng bộ.
Ghi nhớ: trường quay tạo mômen, thanh truyền mômen sang chất lỏng, khả năng ghép và lực cản quyết định thanh có theo kịp hay không.
Đọc thêm
- Vì sao vụn trà thường gom vào giữa đáy cốc sau khi khuấy?
- Cảm biến Hall biến từ trường thành điện áp bằng cách nào?