1) Định nghĩa:
Điện xung trị liệu (electrotherapy) là một phương pháp điều trị trong vật lý trị liệu bằng các xung điện có tần số
thấp và trung bình. Tín hiệu xung điện này gồm tín hiệu
điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian một cách rời rạc, có thể là một dãy theo xung tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ lặp lại, hay chỉ là một xung đơn xuất hiện một lần, có cực tính (- âm, + dương) hoặc cực tính
thay đổi.
2) Tác dụng của dòng điện xung:
Tác dụng giảm đau và giảm trương lực cơ
Dùng các dòng điện xung có cường độ tăng từ từ, tần số cao, loại dòng như
Diadynamic, Trọbert, Burst - TENS... có tác dụng giảm đau rõ rệt, giảm trương lực
cơ co thắt, thư giãn cơ. Tác dụng giảm đau của dòng điện xung được giải thích bằng
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
38
Cơ chế cổng kiểm soát: các xung động thần kinh do tác động của dòng điện xung
khi đi vào tuỷ sống làm ức chế sự dẫn truyền cảm giác đau lên não, do đó làm giảm cảm giác đau.
Cơ chế phóng thích endorphine: tác động của xung động thần kinh do dòng điện xung kích thích não giải phóng các morphine nội sinh (gọi là endorphine) nên có tác dụng giảm đau.
Tác dụng kích thích thần kinh cơ
Các dòng điện xung có tần số thấp, cường độ tăng nhanh có tác dụng kích thích thần
kinh cơ, làm tăng dẫn truyền thần kinh, tăng trương lực cơ, tăng khối lượng cơ.
D- ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG GIAO
THÔNG VẬN TẢI – TÀU ĐỆM TỪ
I/ Khái niệm:
Tàu đệm từ (tiếng Anh: Magnetic levitation transport, hay maglev) là một
phương tiện chuyên chởđược nâng lên, dẫn lái và đẩy tới bởi lực từ hoặc lực điện từ. Phương pháp này có thể nhanh và tiện nghi hơn các loại phương tiện công cộng sử dụng bánh xe, do giảm ma sát và loại bỏ các cấu trúc cơ khí. Tàuđệm từ có thể đạt đến tốc độ ngang với máy bay sử dụng động cơ cánh quạt hay phản lực; tức là tới khoảng 500 đến 580 km/h. Tàu đệm từ đã được sử dụng trong thương mại từ
1984. [9]
II/ Cơ chế vận hành [10]
Nguyên lý vận hành của nó khá đơn giản, vận dụng tính chất hút-đẩy từ tính
“đồng tính đẩy nhau, dịtính hút nhau”, làm cho tàu lướt trên không theo hướng nhất
định nhờ sự vận chuyển điện cơ tuyến tính.
Các nam châm từ kéo đoàn tàu về phía cuộn dây tĩnh đặt phía trước trên
đường dẫn. Lại có 1 hệ thống từ phụ nâng tàu cách cuộn dây tĩnh 10 mm. Nam
châm dẫn có cảởhai bên sườn tàu và đảm bảo cho tàu bám sát đường tàu.
Do không có ma sát với đường ray, tàu đệm từ có thể chạy nhanh gấp đôi tàu hoả thông thường.
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
39
Cơ chế nâng tàu lên bằng lực từ Cơ chếđẩy tàu đi bằng lực từ
Hiện tại trên thế giới có hai hướng phát triển tàu lướt đệm từ.
Hướng thứ nhất gọi là thường đạo hình mà Đức là đại biểu: lợi dụng lực hút
điện từ thông thường theo đường thẳng mà nâng tàu lên không. Loại tàu này có khoảng cách trên không nhỏ, thường là khoảng 10 mm, tốc độ 400-500 km/h.
Hướng thứ hai gọi là siêu đạo hình mà Nhật Bản là đại biểu: tạo ra lực đẩy cực mạnh nâng tàu lên không. Loại tàu này có khoảng cách trên không lớn, khoảng 100 mm, tốc độđạt đến trên 500 km/h. Hiện Nhật, Đức, Pháp, Hàn Quốc, Nga và Trung Quốc đều đã nghiên cứu chế tạo thành công tàu lướt đệm từ.
III/ Tiện ích: [11]
Các tàu truyền thống của đường sắt ngày nay thường chạy với tốc độ 100 - 150km/h phổ biến khắp nơi. Các tàu tốc độ cao đạt tới 200 - 300km/h. Việc nghiên cứu thực tiễn cho thấy tốc độ tối ưu của tàu siêu tốc đối với tàu truyền thống là 300km/h.
Tàu đệm từ chỉ cần một phần ba năng lượng mà xe bus tiêu tốn, hoặc 1/5 năng lượng mà máy bay cần đến trong điều kiện tương tự. Đó là nhờ khối lượng nhẹ, lực cản do ma sát thấp và các ứng dụng thiết bịđiện tử hiện đại.
Quả thật, đây là sự kết hợp hoàn hảo giữa các tính năng ưu việt của các loại
phương tiện giao thông: tốc độ, tiết kiệm năng lượng, ổn định, an toàn, ít ô nhiễm, dễ bảo trì, vì thế tàu lướt đệm từ có sức hấp dẫn rất lớn trong tình hình thiếu nhiên liệu, ô nhiễm môi trường trầm trọng như hiện nay.
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
40
IV/ Tình hình sử dụng tàu đệm từởcác nước phát triển: từởcác nước phát triển:
Mô hình tàu cao tốc đang được ứng dụng và mở rộng do tính tiện lợi và ưu thế so với máy bay trong việc lưu thông giữa các thành phố, giữa các nước lân cận ở khoảng cách dưới 1.000km. Sau Pháp, Nhật Bản, Đức, Tây Ban Nha và Hàn Quốc, nhiều nước khác cũng đang tiến hành xây dựng nhiều hệ
thống tàu điện tốc hành.
1) Tàu tốc hành ởĐài Loan
2) Eurostar ở Anh-Pháp:
Đây là TGV Pháp được thiết kế đặc biệt chạy trên đất liền lẫn
trong đường hầm dưới lòng biển Manche (gọi là Channel Tunnel, tắt là Chunnel) nối Paris (nhà ga Gare du Nord) với Anh (nhà ga Waterloo lnternational) và Bỉ.
Khởi hành sau mỗi 60 phút, kể từ khi khánh thành năm 1994, Eurostar thực sự
nối liền hai miền đất châu Âu từng có một thời là kẻ thù không đội trời chung. Từ năm 2003 Eurostar đã đạt vận tốc nhanh hơn nên hành trình dài này chỉ còn 2 tiếng 35 phút. Sắp tới đây điểm đi/đến ở London sẽ chuyển sang nhà ga St.Pancras.
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
41
● Tàu Tgv-Est tốc độ 320 km/h nối thủ đô
Paris (Pháp) với thành phố Strasbourg ở miền
Đông
Tàu cao tốc V150 của Pháp (TGV) đã phá kỷ lục thế giới về tốc độ đối với tàu chạy trên đường ray thông thường, đạt vận tốc 574,8 km/h, tức ngang chiếc máy bay chiến đấu Spitfire thời Thế chiến II bay ở tốc độ tối đa.
Tàu TGV phiên bản V150 của Pháp vừa lập kỷ lục với
hai đầu máy kéo đẩy.
3) AVE ở Tây Ban Nha:
Ở Tây Ban Nha, đường sắt cao tốc có tên là AVE (Alta velocidad espadola, tức Cao tốc Tây Ban Nha) tuy cũng sử dụng công nghệmà công ty Alstom đã phát triển sử dụng cho TGV của Pháp.
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
42
2007 khánh thành tuyến Madrid-Barcelona rồi nối tiếp đến Pháp. Mục tiêu của
AVE là đạt vận tốc 350 km/giờ.
4) ICE ởĐức:
Được phát triển bởi gã khổng lồ Siemens, ICE (Inter City Express, tức tàu điện tốc hành liên thành phố) là “TGV Đức” có tuổi đời không thua kém TGV Pháp.
Theo dòng thời gian, hình dáng của hai loại hình vận chuyển cao tốc này cũng đã trở nên rất giống nhau. Hiên nay các đoàn ICE lăn bánh nối kết rất nhiều thành phố
lớn ở Đức, từ Hamburg đến Munich. ICE thế hệ thứ 3 cũng có công nghệ trục kéonhư AVE của Pháp, đạt vận tốc 300 km/giờ.
5) TAV ở Ý:
Hệ thống xe điện cao tốc ở Ý có tên gọi là TAV (Treno alto velocita) và gồm hai loại tàu: Pendolino ứng dụng công nghệnhư tàu ICE Đức với vận tốc 250 km/giờ
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
43
6) Shinkansen ở Nhật:
Các tàu Shinkansen có tốc độ tối đa là 270km/h.
Tàu Shinkansen tốc độ nhanh nhất đang được sử dụng là tàu Shinkansen
Nozomi, đạt tới 300km/h. Trong giai đoạn thí nghiệm, tàu Shinkansen 300X có tốc
độ kỷ lục là 443km/h.
Sau 35 năm hoạt động, tàu Shinkansen của Nhật Bản nổi tiếng là hoạt động an toàn, nhanh chóng, vận chuyển nhiều hành khách và hết sức đúng giờ
7) Tàu KTX ở Hàn Quốc:
Với tốc độ 300 km/h, hệ thống tàu siêu tốc KTX đã mở ra thời kỳ tốc độ cao cho
ngành đường sắt Hàn Quốc. Bắt đầu từ việc tiếp nhận công nghệ tiên tiến của tàu siêu tốc TGV của Pháp, nhưng chỉ 1 năm sau đó
Hàn Quốc đã tiến hành nâng cấp bằng công nghệ trong nước. Qua việc đổi mới công nghệ như vậy Hàn Quốc đã trởthành nước thứ 4 trên thế giới thực hiện thành công đổi mới công nghệ tàu siêu tốc.
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
44 V/ Khuyết điểm của tàu siêu tốc: [12]
Một nhà nghiên cứu Hà Lan Joos Vos thuộc Viện Các nhân tố con người TNO, Soesterberg tiết lộ : Những con tàu lướt như bay trên đường ray dưới tác dụng của lực từ khiến người ta cảm tưởng chúng rất yên tĩnh và êm ả. Thực chất,
tàu đệm từ gây ô nhiễm tiếng ồn hơn cả tàu hoả truyền thống. Nhưng cũng chỉ là mời ở mức độ thí nghiệm.Còn cụ thểhơn về vần đề này thì các nhà khoa học đang
nghiên cứu sâu hơn
Chi phí xây dựng hệ thống tàu siêu tốc rất cao và đói hỏi một trình độ khoa học kỹ thuật tiên tiến, đó là lí do mà các nước có nền kinh tế kém phát triển , lạc hậu không thể xây dựng được. Và dẫn đến, tàu siêu tốc vẫn chưa thực sự trở thành
phương tiện thong dụng trên mặt bằng giao thông chung của thế giới .
VI/ Hướng phát triển của tương lai: [13]
Công ty đường sắt Nhật Bản, JR Central, đã tuyên bố dự án xây dựng hệ thống tàu Maglev (chạy bằng đệm từ trường) nhanh nhất thế giới. Vận tốc con tàu này có thểđạt đến tốc độ 500km/h trên hệ tống đường ray dài 290km bắt đầu từTokyo đến miền Trung nước Nhật tại Nagoya. Sẽ hoàn thành vào năm 2025
Công ty đường sắt quốc gia Pháp đang nghiên cứu sản xuất loại tàu siêu tốc U
350 để có thểđưa vào sử dụng trong năm 2020. Tàu có thểđạt vận tốc 350 km/h với sốlượng toa tàu dài 300 m tức là gấp đôi hiện nay. Khách đi tàu sẽ có cảm giác như ở nhà bởi các thiết bị làm giảm tiếng ồn và các dịch vụ tiện nghi như Internet không
dây, bồn tắm…
Trung Quốc dự kiến chế tạo tàu siêu tốc nhanh nhất thế giới cho tuyến đường nối thủ đô Bắc Kinh và trung tâm tài chính Thượng Hải. Bộ Đường Sắt nước này nói tàu có thểđạt vận tốc 380km/giờ. Tuyến đường sắt có chiều dài 1300km theo dự
kiến sẽđược hoàn tất vào năm 2012.
E- Ô NHIỄM ĐIỆN TỪ:
Như trên đã tìm hiểu, rõ ràng điện từ trường có lợi ích rất lớn để đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của con người. Nhờ có điện từ trường mà chúng ta có thể mang thông tin đi xa hơn để từđó kết nối được mọi người dù là ởđâu trên Trái Đất
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
45
này, nhờ sự khéo léo vận dụng những tính chất của điện từtrường mà người ta đã cho ra những tàu điện siêu tốc để rút ngắn thời gian đi lại đến thấp nhất, hoặc sử
dụng điện từ trường trong vật lý trị liệu đểngăn ngừa, khắc phục nhiều chứng bệnh nan y. Nói tóm lại, ngày nay hầu như không có lĩnh vực nào là không có mặt của
điện từ trường. Tuy nhiên, với sự có mặt ngày càng dày đặc của các vùng điện từ trường chắc chắn sẽ có ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi sinh mà chúng ta
thường gọi nôm na là sóng điện từ.
1) Định nghĩa:
Ô nhiễm điện từ là một dạng ô nhiễm môi trường vật lý, do sóng điện từ vượt quá giới hạn nhất định (10 V/m) gây ra, gây ra những ảnh hưởng vô hình đến sức khỏe
con người và môi trường sống.
2) Tác hại của ô nhiễm điện từ:
Nếu sinh hoạt trong một thời gian dài ởmôi trường bức xạđiện từ mạnh sẽ dẫn tới thần kinh suy nhược, thần kinh thực vật rối loạn, huyết áp không bình thường, công
năng tim suy giảm, thậm chí còn có thể bị ung thư, dị dạng hoặc thay đổi tính di truyền v.v… Nguồn gốc điện từ trường mạnh rất nhiều, phát thanh, truyền hình, thiết bị thông vấn viba, lò cao tần dùng trong công nghiệp, máy hàn cao tần và các loại máy móc thiết bị có mang theo dụng cụ điện v.v… đều có khả năng trở thành nguồn ô nhiễm điện từ. Rung động cũng làm cho môi trường bị tổn hại, rung động của máy móc và thiết bịđộng lực lớn có thể thông qua mặt đất truyền đi bốn xung quanh, loại rung động này không chỉ làm cho chi tiết máy tổn hại, đồng hồ mất nhạy, công trình kiến trúc hư hỏng mà còn làm cho các cơ quan nội tạng trong
người cũng bị tổn thương. Đó chính là nguyên nhân vì sao khi ngồi xa chạy bị xóc, hoặc làm việc bên cạnh máy móc đang rung động mạnh dễ bị mệt mỏi. Do năng lượng được tiêu dùng nhiều, nguồn nhiệt trong môi trường cũng theo đó tăng lên, nhà máy nhiệt điện, các loại máy nhiệt đều yêu cầu một lượng lớn nước làm mát,
nước làm mát sau khi trở nên nóng được thải ra sông ngòi, nhiệt độ nước trong tự nhiên đang không ngừng nâng cao. Theo thống kê một nhà máy điện 1 triệu kilôwát, mỗi giây cần 30 - 50 m3 nước làm lạnh, sau khi thải ra có thể làm cho nhiệt
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
46
độnước biển trong 1 vòng 1 km2 tăng 20C. Nhiệt độ nước nâng cao làm cho động vật, thực vật sống trong nước sinh sôi nẩy nở nhanh hơn, lượng ôxy yêu cầu tăng lên, làm cho nước thiếu ôxy dẫn tới tôm, cá chết hàng loạt, nó còn làm cho độc tính của các vật có chất độc trong nước tăng thêm, nguy hiểm đến sự sinh nở của các sinh vật trong nước.
TÁC HẠI CỦA CẢM ỨNG TỪTRƯỜNG:
Đối với một đường dây 400 kV có dòng điện 2140 A chạy qua, sự phân phối
cường độ của trường này ởhai đầu của trục đường dây trong khoảng cách 45 m sẽ như sau: 35 - 30 - 20 - 15 - 10 - 5 microteslas và trên đường dây 225 kV (895 A/phase) là: 20 - 15 - 10 - 5 - 1 microteslas (Các trịgiá này được đo ở cách mặt đất 1,5m).
Đặt một dây dẫn điện bên cạnh, trường này sản sinh một dòng điện xoay chiều
cùng đặc tính và cùng tần số với dòng điện cảm ứng vì vậy các đường cao thế và vô tuyến viễn thông không được đặt chung. Hiện tượng này sẽ gây nhiễu cho thiết bị
liên lạc và gây biến chất cho các băng từ tính.
Các máy dùng trong nội trợ cũng như các máy điện đều phát sinh trường từ tính
thường rất cao ở khoảng cách vài cm, giảm bớt nhanh chóng và biến mất trong vòng 1m.
ẢNH HƯỞNG VÀNH NGOÀI:
Quanh các dây điện cao thế, không khí bị ion hoá khiến các phân tử của nó biến thành ion. Từđó không khí trở nên có tính dẫn điện và tạo quanh dây điện một màn bọc khí dẫn điện mà đường kính tùy thuộc vào nhiều yếu tố và bị hạn chế bởi dòng
điện xoay chiều.
Dọc đường dây phát sinh những tia phóng điện vào không khí kèm tiếng nổ và ánh sáng tím thấy được trong đêm tối. Đó là hiện tượng phóng điện hào quang, sự phóng điện quanh dây điện tạo ảnh hưởng vành ngoài (effet corona). Cường độ của sự phóng điện này tùy thuộc vào điện thế, đường kính dây điện và bề mặt của chất dẫn. Mưa, sương mù và tuyết làm gia tăng đáng kể việc hình thành các điểm phóng
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
47
nó sẽ mạnh thêm nếu có sự tiếp xúc xấu với thanh kim loại hay nếu các cách điện bị