Tiểu luận môn Điện từ quang Đề tài sấm sét cột thu lôi chống sét

Nhiệm vụ của đề tài Tìm hiểu và hệ thống kiến thức trả lời được những câu hỏi về bản chất và các phương pháp phòng chống sắm sét.. Bản chất hiện tượng tỉa sét Trong cơn mưa đông do có

BỘ TÀI NGUYÊN VA MOI TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG THANH PHO HO CHi MINH

KHOA MOI TRUONG

TIEU LUAN

MON DIEN TU QUANG

DE TAI: SAM SET - COT THU LOI CHONG SET

GIANG VIEN: DINH THI THUY LIEU SINH VIEN THUC HIEN:

1 Nguyén Ngoc Thao Phuong

2 Phùng Thị Quỳnh Như

3 Nguyễn Thị Ngọc Huyền

TP Hồ Chí Minh, Tháng 3 năm 2023

LỜI CẢM ƠN

Đề hoàn thành tốt bài tiểu luận này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến với:

s* Cô hướng dẫn của chúng em: GV: Đinh Thị Thúy Liễu, Cô luôn biến những vấn đề

từ phức tạp trở nên đơn giản và dễ hiểu hơn Nhóm chúng em rất vui khi đã được đồng hành cùng cô với đề tài này Cũng nhờ sự giúp đỡ và chỉ bảo ân cần của cô mà

đề tài của nhóm mới hoàn thành được một phần như hôm nay,cô đã tạo ra cơ hội dé chúng em có thê học tập thêm kiến thức mới và cũng là cơ hội để chúng em có thê làm việc củng nhau

s* Tắt cả thành viên trong nhóm 1 đã cùng nhau chung sức để hoàn thành báo cáo này

* Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp của quý Thầy Cô và các bạn đề bài báo cáo hoàn thiện hơn Nhóm em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: SÂM §ÉT

1.Lí do chọn đề tài - S2 ST S211 121212151121 Ea 2.Mục đích nghiên cứu 2 22 1211121121111 2211111111111 re 3.Đối tượng nghiên cứu s-+ssscxe: 4 Nhiệm vụ của đề tài c 5 Phương pháp nghiên cứu - 2c 2 1211211121 1221 221211111 crre 6 Nội dung 6.1 Sấm sét là gÌ) s ST 1121121211221 21 121 reg 6.2 Bản chất của hiện tượng SAIN S€tooccecccccccececececececevevevevsveseveveee 6.3 Đặc điểm của sét

6.4 Mỗi đe dọa đối với đời sống " 6.4.1 Đối với con người s-sscsccntccre 6.4.2 Đôi với thiết bị điện tử và hệ thông liên lạc

7 Các biện pháp phòng chống 2-52 SS TS EE2211121 xe 7.1 Phương pháp phòng chống Faraday

7.2 Phương pháp chống sét truyền thông (Hệ Franklin)

7.3 Phương pháp chống sét không truyền thống

8 Phương pháp phòng chống tích cực

8.1 Sử dụng thiết bị hiện đại

8.2 Các biện pháp bảo vệ được khuyến khich

CHƯƠNG lI: CỘT THU LÔI

1 Cột thu lôi là gì?

1.1 Bộ phận chính

2 Nguyên lý hoạt động của hệ thông thu lôi

3 Tác dụng của cột thu lôi?

4 Phân loại hệ thống cột chống sét

5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật chống "1

Danh mục hình ảnh

CHUONG I: SAM SET

1 Ly do chon dé tai nay:

VN nam trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa dao động nhiều vào tháng 6,7,8 Theo thống kê của Văn phòng thường trực Ban chỉ đạo quốc gia về phòng, chống thiên tai, số người tử vong do sét đánh gây ra từ 2017 đến 25/7/2022 là 175 người, trung bình mỗi năm khoảng 29 người Tính riêng 6 tháng đầu năm 2022 đã có 44 người chết

do sét đánh

+ Ngày 3-10, một người bị sét đánh tử vong khi đang làm đồng tại xã Thanh Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình Thời điểm đó, nhiều người cùng làm trên đồng nhưng anh này

có đề điện thoại di động (ĐTDĐ) trong túi quan

+Tháng 6-2019, hai em học sinh 12 và 13 tuổi ở Lào Cai đang dùng ĐTDĐ trong chòi giữ ngô (bắp) đã bị sét đánh trúng gây phỏng nặng

+Tháng 7-2019, cũng ở Lào Cai, trong một cơn đông lớn, một người bị sét đánh trúng tử vong khi đang dùng ĐTDĐ nghe nhạc ở trong nhà

2 Mục dích nghiền cứu

- Báo động tính nguy hiểm do sắm sét ngày một tăng Nhằm mang đến những thông tin

về bản chất, đặc điểm, cũng như một số phương pháp phòng chống

- Hiểu rõ hơn về những thành tựu của con người nghiên cứu về sắm sét

3 Đối tượng nghiên cứu

- Tính chất đặc điểm của sắm sét

- Cách phòng tránh

4 Nhiệm vụ của đề tài

Tìm hiểu và hệ thống kiến thức trả lời được những câu hỏi về bản chất và các phương pháp phòng chống sắm sét

5 Phương pháp nghiên cứu

-_ Tìm hiểu đọc những nguồn tải liệu liên quá đến bản chất và cách phòng tránh sắm sét -_ Phân tích tông hợp từ các nguồn tài liệu

6 Nội dung

6.1 Sam sét la gi?

- Sét là hiện tượng xảy ra khi những đám mây mang điện tích trái dấu nhau va chạm nhau Đám mây mang điện tích âm và đám mây mang điện tích dương khi pặp nhau sé gay ra tia phóng điện Những tia này thường lóe sáng và ta gọi đó là tia sét

- S4m là một hiện tượng thiên được tạo ra bởi các tia sét Tùy vào sự hình thành của tia chớp mà âm thanh sắm sẽ dài hay ngắn, to hay nhỏ

Hinh: Hiện tượng tia chớp Ide sang

6.1 Bản chất hiện tượng tỉa sét

Trong cơn mưa đông do có gió mạnh xáo trộn các đám mây, làm cho các đâm mây tích

điện Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên

tới hàng triệu von Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nô, đó là “sắm” (vận tốc của ánh sáng nhanh hơn vận tốc của tiếng động nên ta trông thấy tia chớp trước) Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trồng trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cam cuoc xéng thi sẽ có hiện tượng phóng tia lửa điện s1ữa đâm may va mat dat

— eS

Cọ xát a

Oe ae

27760°C Không khí giãn nở

Sơ đồ tóm tắt quá trình hình thành sâm sét

6.2 Đặc điểm tia sét

#Sét tỏa ra một nhiệt lượng rất lớn

Trong không khí bao gồm 78% khí nitơ, 20% khí oxy vả 2% các khí còn lại Nito và oxy tồn tại dưới dạng phân tử trone không khí, khi tia chớp lóe sáng sẽ tạo nhiệt độ tách hai

phân tử ra Khi nhiệt độ giảm, hai phân tử sẽ gắn lại kết hợp với nhau Do vậy, khí oxy sẽ

kết hợp với dioxIn tạo ra khí ozone Khi tạo đã đủ mật độ, chúng sẽ phát ra mùi của sét đánh

Khi gần có cơn mưa, bão giông, trước đó chúng ta nghe được mùi giống như một chất tây rửa Mùi đó chính là mùi của ozone, tạo cảm giác sạch sẽ hơn boi ozone có tính diệt khuẩn cao Đặc biệt, mùi ozone cũng có thê phát ra ngay cả khi không có sắm sét vi mật độ của ozone khoảng 10 phần tỷ trong không khí Sét phóng nguồn điện cao thế và lưới điện từ đám mây xuống đất

Q=l”.R.t

*Sét không bao giờ đánh thắng

Khi chúng phong điện xuống mặt đất, tia sét mang điện tích âm trước tiên sẽ đi vào vùng không gian có điện tích dương phân bô hỗn loạn bên dưới đám mây Chúng có xu hướng tìm đến không gian điện tích dương liền bén theo quy luật trái dấu hút, cùng dấu đây

#Sét thường đánh vào những nơi

- Sét thường đánh vào những nơi có sức cản nhiệt tương đối ít Ví dụ: sét hay đánh vào những cây có nhiều rễ và ăn sâu như cây đa, cây dừa

- Sét đánh ở đồng ruộng, nơi hoang vu

- Những nơi âm ướt (Khe núi, vực sâu, hồ bơi, )

- Đất có nhiều mạch nước ngầm và dòng cát chảy

6.3 Mối đe doạ đối với đời sống

6.3.1 Đối với con người

Sét đánh thang vào vỊ trí nạn nhân từ trên đâm mây xuống

Khi nạn nhân đứng cạnh vật bị sét đánh Sét có thể phóng qua khoảng cách không khí giữa người vả vật

6.3.2 Đối với thiết bị điện tử và hệ thống liên lạc

Những vật đó có thể truyền điện áp cao của sét tới khi chúng bị sét đánh (sét lan truyền) sây nguy hiểm cho newoi, thiét bi dién, vat dé chay no

- Sét con gay nén cam ing tinh điện trên các vat dẫn điện hoặc các dây dài tạo thành những vòng cảm ứng điện từ

- Điện áp cảm ứng có thể đạt tới hàng chục kV gây nên phóng điện và làm hư hỏng cho các thiết bị nhạy cảm: máy tính, điện thoại

Điện thoại Máy vi tính Bluetooth

a?

eS

TIVI

Hình: Các thiết bị điện tử

7 Các biện pháp phòng chống

71 Phương pháp phòng chống Faraday

©_ Lồng Faraday là một dạng thùng chứa được bao phủ bởi các vật liệu dẫn điện Các vật liệu dẫn điện này có thể là tắm kim loại, lưới hoặc các tấm nhôm đơn giản Nó hoạt động theo cách chồng chéo những lớp dẫn điện kết hợp lớp không dẫn điện, tạo

ra một rào cản với vật thê ở bên trong và bảo tv vệ chúng khỏi ảnh hướng của bức xạ

Hình: Lồng Faraday

Hinh: Mô phỏng cấu tạo lồng Faraday

Nguyên lý hoạt động của lồng Faraday có thể hiểu đơn giản như sau: Tổng trường điện tir trong lồng bằng 0 Nếu là dòng điện, nó sẽ đi quanh lồng do điện trở của lồng thấp, khiến cho vật bên trong lỗng không bị truyền điện

Ứng dụng của lưới Faraday trong đời sống:

+ Ứng dụng trong lĩnh vực y tế: được sử dụng đề tạo ra phòng quét nơi đặt máy chụp cộng hưởng từ (Máy MRI) với mục đích là ngăn chặn những tín hiệu RF (tần số vô tuyến)

từ bên ngoài Nhờ đó, hạn chế những ảnh hưởng tác động đến kết quả chụp của bệnh nhân

dé bac sĩ có thể đưa ra được những chân đoán chính xác

+ Làm thiết bị chống sét cho nhà ở

+ Ứng dụng trong sản xuất quần áo bảo hộ

Theo lý thuyết sóng điện từ thì đây là phương pháp lý tưởng đề phòng chống sét PPCS này được sử dụng bảo vệ một số khu vực đặc biệt như nơi chứa thuốc nổ, hạt nhân Tuy nhiên phương pháp này tốn kém và không khả thi trên thực tế áp dụng cho tất cả các công

trình Có một số phương pháp dạng này cần quan tâm khi tạo lồng Faraday không lý tưởng nhưng khá tốt trong phòng chống sét

7.2 Phương pháp chống sét truyền thống ( hệ Franklin )

- Phương pháp chống sét truyền thống có hai dạng lả: hệ gắn thắng với nhà và hệ bao quanh hay nằm trên

a) Hệ gan thang

- Kim thu sét được làm từ thanh kim loại dài với đầu nhọn nối từ đỉnh xuống tới mặt đất

b) Hệ bao quanh hay nằm trên

- Hệ Franklin bao quanh (hay nằm trên) còn gọi là hệ mắt xích hay lưới Nó thường bao gồm hệ dây dẫn ở trên đỉnh treo trên các cột và nối với hệ thống đất Các dây này thường đặt cách nhà khoảng 10 - 20 m Hệ này có ưu việt là một khi nó tiếp nhận tia sét thì tia sét ở cách xa khu vực bảo vệ xa hơn hệ Franklin nối trực tiếp Dạng bảo vệ này thường, đắt hơn dang gan trực tiếp

=> Thực nghiệm cho thấy, hệ Franklin không cho hiệu quả chống sét 100% Tuy sét đánh vào kim thu sét nhiều hơn và hiệu quả của PPCS là khá tốt, song nhiều kết quả thực nghiệm cho thấy sétcó thể bỏ qua kim thu sét mà đánh trực tiếp vào nhà mặc dủ có thê làm kim thu sét lên rất cao

- Như vậy, phương pháp truyền thông trong nhiều năm qua đã chứng tỏ khả năng bảo vệ của nó, tuy nhiên đối với yêu cầu cao như hiện nay (các thiết bị điện tử, nhà máy hạt nhân, đạn dược, .)thì những nhược điểm nêu trên sẽ có thể sây thiệt hại khôn lường,

* Phuong pháp không truyền thông

a) Hệ phát xạ sớm

- Một số dụng cụ được sử dụng đề gây phát xạ sớm như nguồn phóng xạ và kích thích dién cua kim

b) Hé ngan chan sét (hé tiéu tan năng lượng sét)

- Hệ ngăn chặn sét với mục đích là phân tán điện tích của mây dông trước khi nó phóng điện Hay nói khác đi tạo đám mây điện dương tại khu vực dé lam chệch tia sét khỏi khu vực bảo vệ Nhiều đạng dụng cụ phân tán được sử dụng Chủ yếu cấu tạo bởi rất nhiều kim mũi nhọn nói đất Những điểm này có thê như những dạng lưới kim loại, bàn chải Các dụng cụ này có tác dụng chuyến điện tích đương từ đất vào khí quyền Nhưng vấn đề ở đây

là các đâm mây dông tạo điện tích và chuyên động rất nhanh.Liệu các thiết bị này có kịp tạo dam mây điện tích dé lam chéch tia sét hay không? Chưa có thông tin khoa học tin cậy nao thông báo về khả năng này của hệ thông có đủ tốc độ đề làm lệch hướng tia sét xuống khu vực bảo vệ

ie

-~ ee +e ese + +

\ Đám mây tích ca”

Không gian tích

điện tập trung

Sat pee

itt e+ + +24 = +

New ob ob 2

X~

++

i *

+++ Dién tich cam ung ct

dém may dong trong |

Bộ tập trung điện tích trong đất

§ Phương pháo phông chống tích cực

8.1 Sử dụng thiết bị hiện đại

Trong thời đại 4.0 của thiết bị tiên tiến, không khó để dự đoán sớm giông bão Nhờ ra

đa, vệ tính, hệ thống định vị phóng điện, v.v người ta có thể báo đông trong khu vực trong vòng vải giờ đến 30 phút Các phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không, năng lượng điện, an toàn cá nhân.Ở Việt Nam ta EM và ESID đặt tại trạm Phú Thụy (Gia Lâm) cũng có những khả năng trên

§.2 Các biện pháp bảo vệ được khuyến khích

Vi sét là một hiện tượng, ngẫu nhiên, không có vị trí an toàn Thực hiện các biện pháp phòng ngừa tích cực va tìm những nơi an toàn hơn có thê làm giảm dang ké kha nang ban bi sét đánh Mọi người cần được dạy các kỹ năng để được an toàn khỏi sự nguy hiểm

a.Lên kế hoạch từ trước

Nehe dự báo thời tiết Khi bạn nghe dự báo thời tiết, bạn nên lên kế hoạch làm việc trong trường hợp có sét Khi làm việc trong một khu vực nhất định, hãy chu y trước những,

13

nơi bạn có thê tránh mưa và sét một cách an toàn Phải có khả năng tính toán thời gian từ nơi làm việc đến nơi an toàn Thông thường giông bão đến rất nhanh trong vòng 15 phút và

di chuyên với tốc độ 40 km/h Nói chung, khi ở trong khu vực không an toàn, bạn cần đề ý

các dấu hiệu của dòng nước như mây đen, không khí lạnh

b.Quy tắt nhìn-nghe

Nếu ra ngoài đường mả gặp bão, trường hợp thấy tia chớp lóe lên kéo theo tiếng sắm sét thi tính thời gian từ lúc chớp lóe đến khi có tiếng sắm sét, nêu dưới 30 giây thì khu vực đó

là khu vực nguy hiểm, vi vay ban can di chuyên đên một vị trí an toàn hơn