Một số ứng dụng hiệu ứng điện từ trong công nghệ hiện đại

Một số ứng dụng hiệu ứng điện từ trong công nghệ hiện đại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ  BÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: TS Lê Văn Hồng SVTH: Nguyễn Bá Trình Đồn Thị Vân Cao Hoàng Qui Nguyễn Thảo Ngân Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 15 tháng 05 năm 2009 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Mục lục Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Mở đầu I/ Lý chọn đề tài: Hiệu ứng điện từ - mảng kiến thức rộng khắp đầy bí ẩn ln đề tài nóng hổi nhà khoa học giới đặc biệt quan tâm kể từ nhom nhen hình thành Sở dĩ hiệu ứng điện từ có tầm quan trọng nhận thức lồi người tính khái quát phạm vi ứng dụng rộng rãi Có thể ví dụ minh họa này, nhìn vào nội thất nhà, đặc biệt ý thiết bị điện phục vụ sinh hoạt gia đình (tivi, tủ lạnh, radio …) hầu hết chúng ứng dụng từ hiệu ứng điện từ Vượt khỏi phạm vi gia đình, sản xuất cơng nghiệp, nói hiệu ứng điện từ chiếm vị chủ chốt phủ nhận máy móc thiết bị, có ý kiến cho :” Hiêu ứng điện từ trái tim ngành công nghiệp đại” thật “trái tim” ln nhịp đập Có thể thấy vài ứng dụng phổ quát hiệu ứng điện từ tàu đệm từ, vệ tinh truyền thông, điện thoại di động … vấn đề thời nhiều triển vọng Do đó, việc nghiên cứu hiệu ứng điện từ ứng dụng thời đại ngày thật sư cấp bách cần thiết, đặc biệt cho sinh viên nước phát triển Việt Nam, bởi, tương lai, hiệu ứng điện từ mang đến cho họ thành tựu đáng kinh ngạc, góp phần thúc đẩy quốc gia theo kịp công nghệ tiên tiến đại giới Bài nghiên cứu khoa đặc biệt trọng ứng dụng phổ biến hiệu ứng điện từ công nghiệp đại nêu hạn chế nó, phương hướng giải tham vọng tương lai Xét thấy mảng kiến thức cần thiết cập nhật cho bạn sinh viên II/ Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: - Lý thuyết điện từ trường Một số ứng dụng quan trọng điện từ trường công nghệ đại Phạm vi nghiên cứu: lĩnh vực khoa học kỹ thuật liên quan đến điện từ Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng III/ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu: - Ý nghĩa khoa học: củng cố lại kiến thức điện từ trường học thời gian qua, tìm hiểu ứng dụng thực tiễn chúng, phát - kiến hình thành tham vọng truyền thơng lồi người Ý nghĩa thực tiễn: làm tài liệu tổng hợp để thuận tiện cho công việc nghiên cứu sau Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hồng Nội dung B- ỨNG DỤNG ĐIỆN TỪ TRONG THƠNG TIN LIÊN LẠC: Lịch sử truyền thông nhân loại chứng kiến nhiều phát kiến vĩ đại nhằm phục vụ việc thơng tin liên lạc tồn cầu Trước Sputnik - vệ tinh nhân tạo xuất tri thức lồi người có hai phương tiện truyền thơng sử dụng rộng rãi I/ TÍN HIỆU MORSE: Mã Morse hay mã Moóc loại mã hóa ký tự dùng để truyền thơng tin điện báo Mã Morse dùng chuỗi chuẩn hóa gồm phần tử dài ngắn để biểu diễn chữ cái, chữ số, dấu chấm, kí tự đặc biệt thơng điệp Các phần từ ngắn dài thể âm thanh, dấu hay gạch, xung, kí hiệu tường gọi "chấm" "gạch" hay "dot" "dash" tiếng Anh Mã Morse phát minh vào năm 1835 Samuel Morse nhằm giúp cho ngành viễn thông xem bước cho ngành thông tin số Từ ngày tháng năm 1999, tín hiệu Morse bị loại bỏ ngành thông tin hàng hải để thay vào hệ thống vệ tinh Tín hiệu chuyển tải thơng qua tín hiệu radio thường xuyên việc bật & tắt (sóng liên tục) xung điện qua cáp viễn thơng, tín hiệu hay ánh sáng Để dùng cho tiếng Việt, chữ đặc biệt dấu mã theo quy tắc: Â = AA Ă = AW Ô = OO Ê = EE Đ = DD ƯƠ= UOW Ư = UW Ơ = OW Sắc = S Huyền = F Hỏi = R Ngã = X Nặng = J Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Samuel Morse, tên đầy đủ Samuel Finley Breese Morse, người Mỹ, họa sĩ, nhà phát minh tín hiệu vơ tuyến điện bảng chữ mang tên ơng – Tín hiệu Morse Samuel Morse sinh ngày 27 tháng năm 1791 Charlestown, Massachusetts Ông ngày tháng năm 1872 Thành phố New York Sơ lược tiểu sử 27 tháng năm 1791, sinh Charlestown (gần Boston, Massachusetts) 1811, nhận tốt nghiệp sau học Đại học Yale, (Connecticut), ông làm việc nhà xuất Boston, từ ông chuyên tâm vào hội họa 1811, tới Ln Đơn để theo khóa học nghệ thuật Benjamin West 1813, nhận huy chương vàng điêu khắc Hiệp hội nghệ thuật Adelphi 1815, trở lại Hoa Kỳ nơi ông vẽ tranh vải lịch sử & chân dung, thể tài định 1825, lập Thành phố New York Học viện thiết kế quốc gia Hoa Kỳ trở thành chủ tịch đầu tiên, giữ chức 16 năm Cùng năm này, ông tạo bảng chữ với tên khác lạ 1829, tới châu Âu lại ba năm Pháp Ý để nghiên cứu nghệ thuật 1844, Morse gửi điện báo đầu tiên, báo hiệu cho bước tiến kỷ nguyên truyền thông người II/ ĐIỆN THOẠI: Lịch sử điện thoại thật thú vị người ta làm hẳn phim Đầu tiên tìm hiểu nguyên lý hoạt động điện thoại Khi nói khơng khí làm cho dây âm cổ họng rung lên, giao động truyền vào phân tử không khí tức sóng âm phát từ mồm tạo giao động khơng khí Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hồng Khi sóng âm chạm vào màng đàn hồi ống nói chúng làm cho màng rung với tần số giống rung động phần tử không khí, giao động chuyền qua đường dây điện thoại tín hiệu hình sóng dẫn đến rung động màng điện thoại đầu dây đằng Màng đàn hồi tạo sóng khơng khí giống sóng gửi vào ống nói sóng đến tai người nghe đầu dây đằng giống âm trực tiếp phát từ miệng bạn Còn nói lịch sử điện thoại Vào ngày 2/6/1875 ông Alexandro Bell làm thí nghiệm Boston Ơng muốn lúc gửi vào điện tín qua đường dây, ông sử dụng thép Ông làm thiết bị nhận phòng người trợ lý ơng Tomát Uytson truyền phòng bên cạnh, người trợ lý giật thép rung lên tạo âm leng keng, dưng ông Bell chạy sang phịng người trợ lý hét tống lên cho tơi xem anh làm Ơng nhận thấy thép nhỏ rung phía nam châm tạo dịng điện biến thiên chạy qua dây dẫn Chính điều tạo rung động kim loại phịng ơng Bell âm leng keng Ngày hôm sau điện thoại đời âm truyền qua dây điện thoại thứ từ tầng xuống hai tầng Vào ngày 10/8 năm sau ông Bell nói chuyện với người cộng qua điện thoại : “Ơng Willson ơng lên phịng tơi khơng, tơi muốn nói chuyện với ông” Kể từ sau năm 1875, việc thông tin Thế Giới tương đối thuận tiện, tín hiệu Morse điện thoại cách thức hoạt động phức tạp sử dụng rộng rãi đời sống sinh hoạt sản xuất đặc biệt quân đội để phục vụ chiến tranh Tuy nhiên, phương tiện điện thoại dần hoàn thiện ngày việc sử dụng tin hiệu Morse để thơng tin cịn nhiều cập rập Đến ngày tháng 10 năm 1957, Khi Liên Bang Xô Viết thơng qua tên lửa R-7 phóng thành cơng lên Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng quỹ đạo vệ tinh nhân tạo nhân loại - Sputnik tạo bước ngoặt vĩ đại cho lịch sử truyền thơng lồi người Mặt khác, người nghĩ vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông nhà viết truyện khoa học giả tưởng Arthur C Clarke vào năm 1945 Ông nghiên cứu cách phóng vệ tinh này, quỹ đạo chúng nhiều khía cạnh khác cho việc thành lập hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ giới Ông đề nghị vệ tinh địa tĩnh (geostationary) đủ để bao phủ viễn thơng cho tồn Trái Đất Kể từ đó, hàng loạt thiết bị truyền thông điện từ dần hình thành, chi phối tồn hệ thống thơng tin liên lạc địa cầu Dưới đây, tìm hiểu số phương tiện đại ứng dụng rộng khắp III/ WIFI: 1) Wifi gì? Wi-Fi hay mạng 802.11 hệ thống mạng khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến, giống điện thoại di động, truyền hình radio Hệ thống hoạt động số sân bay, quán café, thư viện khách sạn Hệ thống cho phép truy cập Internet khu vực có sóng hệ thống này, hồn tồn khơng cần đến cáp nối Ngồi điểm kết nối cơng cộng (hotspots), WiFi thiết lập nhà riêng Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Viện tạo nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, sử dụng hệ thống số nhằm phân loại chúng Có tiêu chuẩn: Chuẩn 802.11a, tốc độ truyền dẫn tối đa 54Mbps; Chuẩn 802.11b, tốc độ truyền dẫn tối đa 11Mbps; Chuẩn 802.11g, tốc độ truyền dẫn tối đa 54Mbps Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Nhiều người cho Wi-Fi từ viết tắt “ Wireless Fidelity” Theo Phill Belanger, thành viên sáng lập hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance), Wi-Fi thuật ngữ viết tắt cụm từ Nó khơng có nghĩa Wi-Fi hình biểu tượng (logo) theo phong cách âm dương thiết kế hãng Interbrand, công ty đã đặt tên tiếng “Prozac”, “Compaq”, “Oneworld”, “Imation” Người sáng lập Wireless Ethernet Compatibility Alliance (hiện Wi-Fi Alliance), thuê Interbrand thiết kế thương hiệu logo để nhấn mạnh khả tương tác lẫn khuếch trương cơng nghệ Do họ cần dễ nắm bắt thuật ngữ “IEEE 802.11b Direct Sequence” Một số đồng nghiệp nhóm cảm thấy khơng hài lịng Họ khơng thể tưởng tưởng việc sử dụng tên “Wi-Fi” mà khơng có vài lời giải thích rõ ràng Như thế, Wireless Fidelity sáng tác sau chọn từ 10 thuật ngữ khác Interbrand đề xuất Và khơng có nghĩa Đây cố gắng vụng việc tìm hai từ hợp với “Wi Fi” 2) Nguyên tắc hoạt động:  Hoạt động Truyền thông qua mạng không dây truyền thông vô tuyến hai chiều Cụ thể:  Thiết bị adapter không dây (hay chuyển tín hiệu khơng dây) máy tính chuyển đổi liệu sang tín hiệu vơ tuyến phát tín hiệu ăng-ten  Thiết bị router khơng dây nhận tín hiệu giải mã chúng Nó gởi thơng tin tới Internet thơng qua kết nối hữu tuyến Ethernet Qui trình hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ Internet, chuyển chúng thành tín hiệu vơ tuyến gởi đến adapter khơng dây máy tính Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hồng 3) Sóng WiFi: Các sóng vơ tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với sóng vơ tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động thiết bị khác Nó chuyển nhận sóng vơ tuyến, chuyển đổi mã nhị phân sang sóng vơ tuyến ngược lại Tuy nhiên, sóng WiFi có số khác biệt so với sóng vơ tuyến khác chỗ: * Chúng truyền phát tín hiệu tần số 2.5 GHz 5GHz Tần số cao so với tần số sử dụng cho điện thoại di động, thiết bị cầm tay truyền hình Tần số cao cho phép tín hiệu mang theo nhiều liệu * Chúng dùng chuẩn 802.11: Chuẩn 802.11b phiên thị trường Đây chuẩn chậm rẻ tiền nhất, trở thành phổ biến so với chuẩn khác 802.11b phát tín hiệu tần số 2.4 GHz, xử lý đến 11 megabit/giây, sử dụng mã CCK (complimentary code keying) Chuẩn 802.11g phát tần số 2.4 GHz, nhanh so với chuẩn 802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 megabit/giây Chuẩn 802.11g nhanh sử dụng mã OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing), cơng nghệ mã hóa hiệu Chuẩn 802.11a phát tần số GHz đạt đến 54 megabit/ giây Nó sử dụng mã OFDM Những chuẩn sau 802.11n nhanh chuẩn 802.11a, 802.11n chưa phải chuẩn cuối * WiFi hoạt động ba tần số nhảy qua lại tần số khác cách nhanh chóng Việc nhảy qua lại tần số giúp giảm thiểu nhiễu sóng cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây lúc Adapter Một adapter cắm vào khe PCI cho máy tính để bàn Một adapter cắm vào khe PCI cho máy tính để bàn Các máy tính nằm vùng phủ sóng WiFi cần có thu khơng dây, adapter, để kết nối vào mạng Các tích hợp vào máy tính xách tay hay để bàn đại Hoặc thiết kế dạng để cắm vào khe PC card cổng USB, hay khe PCI 10 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Khởi hành sau 60 phút, kể từ khánh thành năm 1994, Eurostar thực nối liền hai miền đất châu Âu có thời kẻ thù không đội trời chung Từ năm 2003 Eurostar đạt vận tốc nhanh nên hành trình dài tiếng 35 phút Sắp tới điểm đi/đến London chuyển sang nhà ga St.Pancras ● Tàu Tgv-Est tốc độ 320 km/h nối thủ đô Paris (Pháp) với thành phố Strasbourg miền Đông Tàu cao tốc V150 Pháp (TGV) phá kỷ lục giới tốc độ tàu chạy đường ray thông thường, đạt vận tốc 574,8 km/h, tức ngang máy bay chiến đấu Spitfire thời Thế chiến II bay tốc độ tối đa Tàu TGV phiên V150 Pháp vừa lập kỷ lục với hai đầu máy kéo đẩy 3) AVE Tây Ban Nha: Ở Tây Ban Nha, đường sắt cao tốc có tên AVE (Alta velocidad espadola, tức Cao tốc Tây Ban Nha) sử dụng công nghệ mà công ty Alstom phát triển sử dụng cho TGV Pháp 38 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng AVE nối liền Madrid- Cordova-Sevilla hành trình 150 phút Năm 2007 khánh thành tuyến Madrid-Barcelona nối tiếp đến Pháp Mục tiêu AVE đạt vận tốc 350 km/giờ 4) ICE Đức: Được phát triển gã khổng lồ Siemens, ICE (Inter City Express, tức tàu điện tốc hành liên thành phố) “TGV Đức” có tuổi đời khơng thua TGV Pháp Theo dịng thời gian, hình dáng hai loại hình vận chuyển cao tốc trở nên giống Hiên đoàn ICE lăn bánh nối kết nhiều thành phố lớn Đức, từ Hamburg đến Munich ICE hệ thứ có công nghệ trục kéonhư AVE Pháp, đạt vận tốc 300 km/giờ 39 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng 5) TAV Ý: Hệ thống xe điện cao tốc Ý có tên gọi TAV (Treno alto velocita) gồm hai loại tàu: Pendolino ứng dụng công nghệ tàu ICE Đức với vận tốc 250 km/giờ ETR 500 (Eletto treno, tức tàu điện) đạt vận tốc 300 km/giờ 6) Shinkansen Nhật: Các tàu Shinkansen có tốc độ tối đa 270km/h Tàu Shinkansen tốc độ nhanh sử dụng tàu Shinkansen Nozomi, đạt tới 300km/h Trong giai đoạn thí nghiệm, tàu Shinkansen 300X có tốc độ kỷ lục 443km/h Sau 35 năm hoạt động, tàu Shinkansen Nhật Bản tiếng hoạt động an toàn, nhanh chóng, vận chuyển nhiều hành khách 40 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng 7) Tàu KTX Hàn Quốc: Với tốc độ 300 km/h, hệ thống tàu siêu tốc KTX mở thời kỳ tốc độ cao cho ngành đường sắt Hàn Quốc Bắt đầu từ việc tiếp nhận công nghệ tiên tiến tàu siêu tốc TGV Pháp, năm sau Hàn Quốc tiến hành nâng cấp công nghệ nước Qua việc đổi công nghệ Hàn Quốc trở thành nước thứ giới thực thành công đổi công nghệ tàu siêu tốc V/ Khuyết điểm tàu siêu tốc: [12] Một nhà nghiên cứu Hà Lan Joos Vos thuộc Viện Các nhân tố người TNO, Soesterberg tiết lộ : Những tàu lướt bay đường ray tác dụng lực từ khiến người ta cảm tưởng chúng yên tĩnh êm ả Thực chất, tàu đệm từ gây ô nhiễm tiếng ồn tàu hoả truyền thống Nhưng mời mức độ thí nghiệm.Cịn cụ thể vần đề nhà khoa học nghiên cứu sâu Chi phí xây dựng hệ thống tàu siêu tốc cao đói hỏi trình độ khoa học kỹ thuật tiên tiến, lí mà nước có kinh tế phát triển , lạc hậu xây dựng Và dẫn đến, tàu siêu tốc chưa thực trở thành phương tiện thong dụng mặt giao thông chung giới VI/ Hướng phát triển tương lai: [13] Công ty đường sắt Nhật Bản, JR Central, tuyên bố dự án xây dựng hệ thống tàu Maglev (chạy đệm từ trường) nhanh giới Vận tốc tàu đạt đến tốc độ 500km/h hệ tống đường ray dài 290km Tokyo đến miền Trung nước Nhật Nagoya Sẽ hoàn thành vào năm 2025 Công ty đường sắt quốc gia Pháp nghiên cứu sản xuất loại tàu siêu tốc U 350 để đưa vào sử dụng năm 2020 Tàu đạt vận tốc 350 km/h với 41 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng số lượng toa tàu dài 300 m tức gấp đôi Khách tàu có cảm giác nhà thiết bị làm giảm tiếng ồn dịch vụ tiện nghi Internet không dây, bồn tắm… Trung Quốc dự kiến chế tạo tàu siêu tốc nhanh giới cho tuyến đường nối thủ Bắc Kinh trung tâm tài Thượng Hải Bộ Đường Sắt nước nói tàu đạt vận tốc 380km/giờ Tuyến đường sắt có chiều dài 1300km theo dự kiến hoàn tất vào năm 2012 E- Ơ NHIỄM ĐIỆN TỪ: Như tìm hiểu, rõ ràng điện từ trường có lợi ích lớn để đáp ứng nhu cầu sản xuất sinh hoạt người Nhờ có điện từ trường mà mang thơng tin xa để từ kết nối người dù đâu Trái Đất này, nhờ khéo léo vận dụng tính chất điện từ trường mà người ta cho tàu điện siêu tốc để rút ngắn thời gian lại đến thấp nhất, sử dụng điện từ trường vật lý trị liệu để ngăn ngừa, khắc phục nhiều chứng bệnh nan y Nói tóm lại, ngày khơng có lĩnh vực khơng có mặt điện từ trường Tuy nhiên, với có mặt ngày dày đặc vùng điện từ trường chắn có ảnh hưởng đến sức khỏe người môi sinh mà thường gọi nơm na sóng điện từ 1) Định nghĩa: Ô nhiễm điện từ dạng nhiễm mơi trường vật lý, sóng điện từ vượt giới hạn định (10 V/m) gây ra, gây ảnh hưởng vơ hình đến sức khỏe người môi trường sống 2) Tác hại ô nhiễm điện từ: Nếu sinh hoạt thời gian dài môi trường xạ điện từ mạnh dẫn tới thần kinh suy nhược, thần kinh thực vật rối loạn, huyết áp khơng bình thường, cơng tim suy giảm, chí cịn bị ung thư, dị dạng thay đổi tính di truyền v.v… Nguồn gốc điện từ trường mạnh nhiều, phát thanh, truyền hình, thiết bị thơng vấn viba, lị cao tần dùng công nghiệp, máy hàn cao tần loại máy móc thiết bị có mang theo dụng cụ điện v.v… có khả trở thành nguồn 42 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hồng nhiễm điện từ Rung động làm cho môi trường bị tổn hại, rung động máy móc thiết bị động lực lớn thơng qua mặt đất truyền bốn xung quanh, loại rung động không làm cho chi tiết máy tổn hại, đồng hồ nhạy, cơng trình kiến trúc hư hỏng mà làm cho quan nội tạng người bị tổn thương Đó ngun nhân ngồi xa chạy bị xóc, làm việc bên cạnh máy móc rung động mạnh dễ bị mệt mỏi Do lượng tiêu dùng nhiều, nguồn nhiệt mơi trường theo tăng lên, nhà máy nhiệt điện, loại máy nhiệt yêu cầu lượng lớn nước làm mát, nước làm mát sau trở nên nóng thải sơng ngịi, nhiệt độ nước tự nhiên khơng ngừng nâng cao Theo thống kê nhà máy điện triệu kilôwát, giây cần 30 - 50 m3 nước làm lạnh, sau thải làm cho nhiệt độ nước biển vòng km2 tăng 20C Nhiệt độ nước nâng cao làm cho động vật, thực vật sống nước sinh sôi nẩy nở nhanh hơn, lượng ôxy yêu cầu tăng lên, làm cho nước thiếu ơxy dẫn tới tơm, cá chết hàng loạt, cịn làm cho độc tính vật có chất độc nước tăng thêm, nguy hiểm đến sinh nở sinh vật nước  TÁC HẠI CỦA CẢM ỨNG TỪ TRƯỜNG: Đối với đường dây 400 kV có dịng điện 2140 A chạy qua, phân phối cường độ trường hai đầu trục đường dây khoảng cách 45 m sau: 35 - 30 - 20 - 15 - 10 - microteslas đường dây 225 kV (895 A/phase) là: 20 - 15 - 10 - - microteslas (Các trị giá đo cách mặt đất 1,5m) Đặt dây dẫn điện bên cạnh, trường sản sinh dòng điện xoay chiều đặc tính tần số với dịng điện cảm ứng đường cao vơ tuyến viễn thông không đặt chung Hiện tượng gây nhiễu cho thiết bị liên lạc gây biến chất cho băng từ tính Các máy dùng nội trợ máy điện phát sinh trường từ tính thường cao khoảng cách vài cm, giảm bớt nhanh chóng biến vịng 1m  ẢNH HƯỞNG VÀNH NGỒI: 43 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Quanh dây điện cao thế, khơng khí bị ion hố khiến phân tử biến thành ion Từ khơng khí trở nên có tính dẫn điện tạo quanh dây điện bọc khí dẫn điện mà đường kính tùy thuộc vào nhiều yếu tố bị hạn chế dòng điện xoay chiều Dọc đường dây phát sinh tia phóng điện vào khơng khí kèm tiếng nổ ánh sáng tím thấy đêm tối Đó tượng phóng điện hào quang, phóng điện quanh dây điện tạo ảnh hưởng vành ngồi (effet corona) Cường độ phóng điện tùy thuộc vào điện thế, đường kính dây điện bề mặt chất dẫn Mưa, sương mù tuyết làm gia tăng đáng kể việc hình thành điểm phóng điện hào quang Hiện tượng tương tự xảy dọc dây chuyền cách điện tốt, mạnh thêm có tiếp xúc xấu với kim loại hay cách điện bị lỏng hư hỏng Ảnh hưởng vành nguyên nhân tạo tổn thất cơng suất điện, nhiễm khí quyển, tiếng ồn nhiễu truyền tải - Tổn thất công suất tăng thời tiết ẩm ướt hay sương mù Ơ nhiễm mơi trường gia tăng gấp đơi: tạo ozone oxyde azote Phóng điện hào quang giải phóng électron lượng cao biến oxygène - khơng khí thành ozone Ozone chất khí với lượng nhỏ thiên nhiên sau dơng Ở thượng tầng khí lớp ozone lọc tia cực tím mặt trời Một tập trung khoảng 50 ppb (50 phần tỷ) tạo héo úa cho cối Đối với - loài người tác nhân làm sưng phổi Các tia phóng điện nhỏ dọc theo đường dây tạo tiếng động định Cường độ mạnh khuếch đại lúc gần chuỗi sứ cách điện Cư dân sống cạnh đường dây cao thường nghe tiếng ồn vào buổi tối Ở chiều cao 25 đến 125m, tiếng ồn đường dây cao dao động 40 50 décibel Nếu khách vãng lai không nhận tiếng động - cư dân việc lặp lặp lại tiếng động trở thành cực hình cho sống Cuối cùng, ảnh hưởng vành tác nhân nhiễu máy thu thanh, thu hình mà tần số nằm khoảng vài mégahertz trải dài xa đầu đầu 44 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng  CÁC ẢNH HƯỞNG THỨ CẤP: Các ion tự nhiên khơng khí bị phá hủy hoàn toàn cạnh đường dây cao Các trường điện xoay chiều triệt tiêu ảnh hưởng lực Coulomb tránh ion hoá tức khắc cặp ion vừa hình thành Theo Giáo sư Métadier kết có loại khơng khí nghèo oxion, vitamine khơng khí Tồn biến đổi khảo cứu tạo ảnh hưởng khác biệt tùy thuộc vào vị trí, địa hình, lịng đất, số vi khí hậu Ví dụ diện khối đá mang tính sắt từ lịng đất tạo cảm ứng dòng điện gây nhiễu Trung tâm nghiên cứu địa cực Pháp Beauce bị buộc phải dời sau việc điện hoá đường tàu hoả Paris-Orléans nằm cách 40km Điều chứng tỏ vi lượng địa cực bị xáo trộn với khoảng cách thật xa  THỜI GIAN CHỊU SỰ TÁC ĐỘNG: Các qui tắc hành buộc trường điện khu vực có người phải 5000 V/m Thời gian mà cư dân phải chịu tác động trường điện cao thường không kéo dài lâu Theo số Ủy ban điều tra Pháp (thường quan điện lực tài trợ mặt tài chính, thời gian tiếp xúc với trường điện cao 1000 V/m có 0,3% người 2,5% cho lồi bị Thời gian có mặt trường cảm ứng từ tính vượt 25 microteslas 0,024% cho người Khơng có qui tắc liên quan đến từ trường mà xem yếu để tạo ảnh hưởng xấu Các nhà chuyên môn tránh né tranh luận đưa đến việc so sánh với điện từ trường sản sinh từ động điện từ giá trị cao  CÁC ẢNH HƯỞNG SINH HỌC Các khảo cứu Mỹ (Becker Marino, Adey) Tây Ban Nha (Delgado) xác nhận sức khoẻ bị tác động bất lợi sống cạnh đường điện cao thế, đặc biệt: - Não phát sóng điện từ chậm, tần số thấp nên nhạy cảm với xạ tần số gần với hệ thống 50 Hz 45 Bài tập nghiên cứu khoa học - GVHD: TS Lê Văn Hoàng Hiện diện trường thời gian lâu dài, vài microteslas cho từ trường vài chục V/m cho trường điện tạo xáo trộn cho hệ thần kinh gây ung thư Vài lưu ý quan trọng: - Địa từ trường mức 50 microteslas trường chiều Con người nhạy cảm với thay đổi Con người khơng thể thích nghi với trường - dao động hình sin dù rõ ràng chúng yếu Trường điện tự nhiên mặt đất nằm từ 100 đến 200 V/m, chiều Quy định - an toàn thời 5000V/m 25 đến 50 lần cao Một trường tĩnh điện nằm 12 25 kV/m tạo cảm giác lâm râm khó - chịu Vượt 1000 kV/m xáo trộn nặng xuất hiện: thở khó khăn, co rút Thực tế, điện cường độ trường làm xáo trộn hay gây hại mà dịng điện mà tạo dọc theo phận Các thử nghiệm thực phịng thí nghiệm nghiên cứu phản ứng sinh lý chuyển biến theo cường độ dòng điện chạy thể Nhờ người ta phát dòng điện xoay chiều 50 chu kỳ, vận chuyển ion bắt đầu thể 50 micro-ampère, vượt 50 milliampère biến thành cảm giác kiến bò: cường độ vài milli-ampère xuất trạng thái rung co cứng bắp; từ đến 10 - mA, co cứng đủ để gây trở ngại cho đối tượng hoạt động Dĩ nhiên, thử nghiệm thực phịng thí nghiệm tạo nên tác động trực tiếp tức thời Trong sống ngày, dòng điện yếu hơn, lâu nơi tạo ảnh hưởng tai hại khác tùy - thuộc vào phay lượng nơi Các khảo cứu phòng thí nghiệm ngày chưa giúp giải thích - xác nguyên nhân tượng quan sát Các kết nghiên cứu Liên Xô thực từ 1963 đến 1972 cho thấy công nhân làm việc trạm cao thường tỏ mệt mỏi, buồn - nôn, đau đầu, nóng nảy, giấc ngủ dao động Theo Korobkova, vào 1972, thợ điện có nguy mạch khơng đều, huyết áp giảm, điều hòa thân nhiệt bị xáo trộn 46 Bài tập nghiên cứu khoa học - GVHD: TS Lê Văn Hồng Khảo cứu cơng bố Hoa Kỳ vào tháng năm 1979 Wertheimer Leeper (Electrical wiring configurations and childhood cancer) vùng Denver Trong 344 trẻ bị ung thư em sống cạnh đường dây cao hay đường dây cường độ dòng điện cao tỷ lệ bị chết cao gấp đôi số em bé thiệt mạng sống cạnh trạm biến áp Tác giả cơng trình giải thích từ trường xoay chiều mức độ yếu tác động đến phát triển chứng ung thư Bản nghiên cứu tranh cãi nhiều khơng có đo lường từ trường địa hình nghi ngờ Tuy nhiên, vài năm sau điều xác nhận Đến tháng 12/1982, Wertheimer Leeper qua việc nghiên cứu người trưởng thành vùng Denver nhận ảnh hưởng tương tự từ trường xoay chiều tỷ lệ bệnh ung thư Dù mức độ yếu, 0,1 militesla, trường - có ảnh hưởng sinh lý tai hại Tháng năm 1981: Perry, Reichmanis, Marino Beker làm sáng tỏ mối tương quan tỷ lệ người tự tử với việc cư ngụ từ trường cao militesla Trong phúc trình cơng bố vào năm 1990, Cơ quan môi trường Hoa Kỳ cho tất điện từ trường tạo ảnh hưởng ung thư, đáng kể máy điện mà trẻ em thành phần nhạy cảm Bản phúc trình cịn phụ huynh hoạt động nghề nghiệp phải thường xuyên làm việc từ trường gia tăng bệnh trạng Đó biến chất yếu tố di truyền Các chuyên gia Liên Xơ Đức phân tích ảnh hưởng đường dây cao loài ong Trong trường 800 V/m mức sản xuất mật gia tăng bội hoạt làm kiệt sức đưa tới chết  CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: - Các nhà Địa sinh học đối mặt với vấn đề cư dân sinh sống cạnh đường dây cao hay đường tàu hỏa điện Dĩ nhiên, giải pháp tốt nên mua nhà hay xây cất cạnh địa điểm 47 Bài tập nghiên cứu khoa học - GVHD: TS Lê Văn Hoàng Đối với nhà sản xuất điện năng, loại bỏ lưới truyền tải ngầm (vì tốn bất cập mặt kỹ thuật) việc đặt ngầm hệ thống phân phối - trung hạ lại có tính khả thi hết Để giảm thiểu tác hại từ đường điện mặt đất, ta căng lưới kim loại đường dây cao nhằm loại bỏ tác động điện từ trường Lưới tiếp đất giải pháp tiện lợi cho khu nhà tập - trung Đối với cư dân, cần tạo chắn việc trồng đồng thời đặt lưới mặt tiếp giáp với đường dây điện Mặt khác, tất mắt lưới điện phải tiếp đất để tạo loại “lồng Faraday” nhằm chặn đứng trường Nên trù liệu đặt phịng máy ion hố Thoả mãn điều kiện trên, - ta sống thoải mái không gian ô nhiễm Cũng có giải pháp khác để chọn lựa, số phải kể đến giải pháp giảm thiểu việc truyền tải điện cách hạn chế việc buôn bán điện xuyên quốc gia Tiếp đến ngừng phát triển nhà máy điện hạt nhân Chỉ nên trì nhà máy sản xuất điện cạnh khu công nghiệp (tiêu thụ nhiều lượng) Ứng dụng nguyên tắc Carnot, theo đó: sản xuất lượng phóng nhiệt lượng để biến khí hay sơng ngịi biển Một tiếp cận lớn nhà máy sản xuất điện với thành phố hay xưởng tiêu thụ nhiệt lượng (sưởi ấm…) tránh phí phạm 48 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng Tài liệu tham khảo: [1]: Vệ tinh nhân tạo loài người, Sputnik người Nga phóng lên quỹ đạo trái đất vào ngày 4/10/1957 Sputnik cầu kim loại có kích thước 58cm, nặng khoảng 83,6kg Mặc dù thành tựu đáng ghi nhớ, Sputnik dường nghèo nàn so với tiêu chuẩn ngày Bao gồm nhiệt kế, pin, máy phát tín hiệu radio, bình đựng khí ga nitơ để điều áp bên vệ tinh Bên Sputnik trang bị cần ăn-ten để truyền tín hiệu với tần sóng ngắn - 27MHz http://www.tin247.com/ve_tinh_nhan_tao_sputnik_ky_nguyen_khong_gian_moi-12-21231448.html [2]: Nguyễn Đình Hỗn – Nguyễn Quỳnh Lan.2006 Ứng dụng vật lý thiên văn vũ trụ kinh tế kĩ thuật đời sống Nhà xuất giáo dục Trang 70 [3]: http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BB%87_tinh [4]: http://www.webindia123.com/medicine/therapy/magneto.htm [5]: Allen W.R, Nguyên lý chǎm sóc sức khỏe từ trường, Hà Nội, 1999 [6]: http://khoahocphothong.net/forum/showthread.php?t=100957 [7]: http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_xung_tr%E1%BB%8B_li%E1%BB%87u http://www.dientuvienthong.net/diendan/viewtopic.php?f=18&t=32&start=0 [8]: http://vi.wikipedia.org/wiki/T%C3%A0u_%C4%91%E1%BB%87m_t%E1%BB%AB [9]: http://vietnamnet.vn/khoahoc/quocte/2007/04/681104/ [10]: http://lenduong.gdc.vn/VietNam/Home/Kham-pha/Duong-sat/2008/01/2FBE5C72/ [11]: http://www.vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/2004/04/3B9D17AE/ [12]: http://tinhte.com/forum/showthread.php?t=27250 [13]: http://camxahoc.vn/modules.php?name=News&file=article&sid=1081 49 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS Lê Văn Hoàng 50 ... tượng nghiên cứu: - Lý thuyết điện từ trường Một số ứng dụng quan trọng điện từ trường công nghệ đại Phạm vi nghiên cứu: lĩnh vực khoa học kỹ thuật liên quan đến điện từ Bài tập nghiên cứu khoa... ứng dụng phổ quát hiệu ứng điện từ tàu đệm từ, vệ tinh truyền thông, điện thoại di động … vấn đề thời nhiều triển vọng Do đó, việc nghiên cứu hiệu ứng điện từ ứng dụng thời đại ngày thật sư cấp... hiệu ứng điện từ chiếm vị chủ chốt phủ nhận máy móc thiết bị, có ý kiến cho :” Hiêu ứng điện từ trái tim ngành công nghiệp đại? ?? thật “trái tim” ln nhịp đập Có thể thấy vài ứng dụng phổ quát hiệu