TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
BÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
SVTH: Nguyễn Bá Trình
Đoàn 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
1 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
2
1) Tiện ích của điện thoại di động:...............................................................14
2) Nguyên tắc hoạt động: .............................................................................14
3) Các Tần Số:..............................................................................................15
4) Sự chuyển giao (transmission):................................................................16
5) Các Code của ĐTDĐ (Cell Phone Codes):..............................................16
6) AMPS.......................................................................................................20
7) Along Comes Digital................................................................................20
8) Cellular Access Technologies..................................................................21
9) Cellular Access Technologies: FDMA ....................................................22
10) Cellular Access Technologies: TDMA.................................................22
V/
THÔNG TIN VŨ TRỤ - VỆ TINH TRUYỀN THÔNG:........................23
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
3 1) Giới thiệu:.................................................................................................23
2) Nguyên lý hoạt động: ...............................................................................23
3) Lịch sử phát triển: ....................................................................................24
B- ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG ĐIỀU TRỊ Y HỌC: .....33
I/
Từ trường trị liệu:.....................................................................................33
1) Định nghĩa:...............................................................................................33
Tình hình sử dụng tàu đệm từ ở các nước phát triển: ..............................40
1) Tàu tốc hành ở Đài Loan..........................................................................40
2) Eurostar ở Anh-Pháp:...............................................................................40
3) AVE ở Tây Ban Nha: ...............................................................................41 Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
4 4) ICE ở Đức: ...............................................................................................42
5) TAV ở Ý:..................................................................................................42
6) Shinkansen ở Nhật: ..................................................................................43
7) Tàu KTX ở Hàn Quốc:.............................................................................43
V/
Khuyết điểm của tàu siêu tốc:[8] .............................................................44
VI/
Hướng phát triển của tương lai:[9]...........................................................44
D- Ô NHIỄM ĐIỆN TỪ:....................................................................................44
1) Định nghĩa:...............................................................................................45
2) Tác hại của ô nhiễm điện từ: ....................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO:........................................................................................52
tiên tiế
n và hiện đại trên thế giới. Bài nghiên cứu khoa này đặc biệt chú trọng các
ứng dụng phổ biến nhất của hiệu ứng điện từ trong công nghiệp hiện đại cũng như
nêu ra các hạn chế của nó, phương hướng giải quyết và những tham vọng trong
tương lai. Xét thấy đây là mảng kiến thức cần thiết và cập nhật cho các bạn sinh
viên.
II/ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu:
- Lý thuyết về điện từ trường.
- Một số ứng dụng quan trọng của điện từ trường trong công nghệ hiện đại. Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
6 Phạm vi nghiên cứu: lĩnh vực khoa học kỹ thuật liên quan đến điện từ.
III/ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu:
- Ý nghĩa khoa học: củng cố lại những kiến thức về điện từ trường đã được
học trong thời gian qua, tìm hiểu các ứng dụng thực tiễn của chúng, những
phát kiến đang được hình thành và những tham vọng truyền thông của loài
người.
- Ý nghĩa thực tiễn: làm tài liệu tổng hợp để thuận tiện cho công việc nghiên
cứu về sau. Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
7
Hỏi = R Ngã = X Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
8 Nặng = J
Samuel Morse, tên đầy đủ là Samuel Finley Breese
Morse, người Mỹ, là một họa sĩ, nhà phát minh tín
hiệu vô tuyến điện và bảng chữ cái mang tên ông –
Tín hiệu Morse. Samuel Morse sinh ngày 27 tháng 4
năm 1791 ở Charlestown, Massachusetts. Ông mất
ngày 2 tháng 4 năm 1872 ở Thành phố New York.
Sơ lược tiểu sử
27 tháng 4 năm 1791, sinh ra ở Charlestown (gần
Boston, Massachusetts).
1811, nhận bằng tốt nghiệp sau khi học tại Đại học
Yale, (Connecticut), ông làm việc tại một nhà xuất bản ở Boston, từ đây ông chuyên
tâm vào hội họa.
1811, tới Luân Đôn để theo các khóa học nghệ thuật tại Benjamin West.
1813, nhận huy chương vàng về điêu khắc tại Hiệp hội nghệ thuật Adelphi.
1815, trở lại Hoa Kỳ nơi ông đã vẽ các tranh vả
i lịch sử & chân dung, thể hiện một
tài năng nhất định.
1825, lập ra ở Thành phố New York Học viện thiết kế quốc gia Hoa Kỳ và trở thành
chủ tịch đầu tiên, giữ chức trong 16 năm. Cùng năm này, ông đã tạo ra bảng chữ cái
Ông đã làm một thiết bị nhận ở một phòng còn người trợ lý của ông là Tomát
Uytson thì truyền đi ở phòng bên cạnh, người trợ lý đã giật thanh thép để cho nó
rung lên và tạo ra những âm thanh leng keng, bỗng dưng ông Bell chạy sang phòng
của người trợ lý và hét toáng lên hãy cho tôi xem anh đang làm gì đấy. Ông đã nhận
thấy rằng các thanh thép nhỏ khi rung ở phía trên nam châm thì sẽ tạo ra các dòng
điện biến thiên ch
ạy qua dây dẫn. Chính điều đó đã tạo ra những rung động của các
thanh kim loại trong phòng của ông Bell và các âm thanh leng keng. Ngày hôm sau
chiếc điện thoại đầu tiên đã ra đời và những âm thanh đã được truyền qua dây điện
thoại thứ nhất từ tầng trên xuống hai tầng dưới. Vào ngày 10/8 năm sau ông Bell đã
có thể nói chuyện với người cộng sự của mình qua điện thoại : “Ông Willson ông có
thể lên phòng tôi được không, tôi muốn nói chuy
ện với ông”
Kể từ sau năm 1875, việc thông tin trên Thế Giới đã tương đối thuận tiện, tín
hiệu Morse và điện thoại tuy cách thức hoạt động cực kì phức tạp nhưng vẫn được
sử dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt sản xuất và đặc biệt là trong quân đội để
phục vụ chiến tranh.
Tuy nhiên, ngoài phương tiện điện thoại dần được hoàn thi
ện cho đến ngày
nay thì việc sử dụng tin hiệu Morse để thông tin vẫn còn nhiều cập rập. Đến ngày 4
tháng 10 năm 1957, Khi Liên Bang Xô Viết thông qua tên lửa R-7 phóng thành Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
10 công lên quỹ đạo vệ tinh nhân tạo đầu tiên của nhân loại - Sputnik 1 đã tạo ra một
bước ngoặt vĩ đại cho lịch sử truyền thông loài người.
Nhiều người vẫn cho rằng Wi-Fi là từ viết tắt của “ Wireless Fidelity”. Theo
Phill Belanger, một trong những thành viên sáng lập hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi
Alliance), Wi-Fi không phải thuật ngữ viết tắt của cụm từ nào cả. Nó không hề có
nghĩa. Wi-Fi và hình biểu tượng (logo) theo phong cách âm dương được thiết kế bởi
hãng Interbrand, công ty đã đã đặt ra những tên nổi tiếng như “Prozac”, “Compaq”,
“Oneworld”, “Imation”...
Người sáng l
ập Wireless Ethernet Compatibility Alliance (hiện nay là Wi-Fi
Alliance), đã thuê Interbrand thiết kế thương hiệu và logo để nhấn mạnh khả năng
tương tác lẫn nhau và khuếch trương công nghệ. Do đó họ cần một cái gì đó dễ nắm
bắt hơn thuật ngữ “IEEE 802.11b Direct Sequence”.
Một số đồng nghiệp trong nhóm cảm thấy không hài lòng. Họ không thể
tưởng tưởng việc sử dụng tên “Wi-Fi” mà không có một vài lời giải thích rõ ràng.
Như thế, Wireless Fidelity được sáng tác sau khi
đã chọn từ 10 thuật ngữ khác nhau
do Interbrand đề xuất. Và nó không có nghĩa gì cả. Đây chỉ là một cố gắng vụng về
trong việc tìm ra hai từ hợp với “Wi và Fi”.
2) Nguyên tắc hoạt động:
Hoạt động
Truyền thông qua mạng không dây là truyền thông vô tuyến hai chiều. Cụ thể:
Thiết bị adapter không dây (hay bộ chuyển tín hiệu không dây) của máy tính
chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vô tuyế
n và phát những tín hiệu này đi bằng
một ăng-ten.
Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng. Nó gởi
thông tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet.
Qui trình này vẫn hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ Internet,
chuyển chúng thành tín hiệu vô tuyến và gởi đến adapter không dây của máy tính.
ưa phải là chuẩn cuối cùng.
* WiFi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số khác
nhau một cách nhanh chóng. Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thiểu sự
nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một 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 trong vùng phủ sóng WiFi cần có các bộ thu không dây, adapter,
để có thể k
ết nối vào mạng. Các bộ này có thể được tích hợp vào các máy tính xách Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
13 tay hay để bàn hiện đại. Hoặc được thiết kế ở dạng để cắm vào khe PC card hoặc
cổng USB, hay khe PCI
Khi đã được cài đặt adapter không dây và phần mềm điều khiển (driver), máy tính
có thể tự động nhận diện và hiển thị các mạng không dây đang tồn tại trong khu
vực.
Router
Nguồn phát sóng WiFi là máy tính với:
1. Một cổng để nối cáp ho
ặc modem ADSL
2. Một router
3. Một hub Ethernet
4. Một firewall
5. Một access point không dây
n
đăng ký địa chỉ của máy tính khi thiết lập trong router.
IV/ ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG:
1) Tiện ích của điện thoại di động:
Ngày nay, ĐTDĐ cung cấp những chức năng không thể tin được và những chức
năng mới vẫn đang được thêm vào với tốc độ cực nhanh. Với một chiếc ĐTDĐ bạn
có thể:
Ghi nhớ các thông tin liên lạc.
Tạo list các công việc.
Ghi lịch của các cuộc hẹn và sắp đặt chức năng nhắc nhở
Tính toán những phép toán đơn giản với chức năng máy tính đi kèm
Gửi và nhận Email
Lấy thông tin ( tin tức, giải trí, đặt chứng khoán…) từ Internet
Chơi những game đơn giản
Kết nối với các thiết bị khác như PDAs, Máy nghe nhạc MP3 và Máy thu
GPS(Global Positioning System)
2) Nguyên tắc hoạt động:
Khái niệm về các ô (The Cell Approach)
Một trong những điều thú vị nhất của ĐTDĐ là chúng thực sự là một chiếc
radio—một chiếc radio cực kì tinh vi. Điện thoại được phát minh bởi nhà bác học
Alexander Graham Bell vào năm 1876, và liên lạc không dây đã đi theo căn nguyên
của nó để đi đến phát minh Radio của Nikolai Tesla vào năm 1880 ( chính thức
được công bố năm 1894 bởi một người Ý tên là Guglielmo Marconi ). Đó chỉ là
điều tự nhiên khi 2 phát minh vĩ đại này được kết hợp với nhau sau này.
Trong thời kì đen tối trước khi có ĐTDĐ, những người thực sự có nhu cầ
u dùng
liên lạc di động đã đặt những chiếc máy truyền tin ( radio Telephones) trên xe ô tô Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
cuộc gọi th
ực hiện trong cùng một thời gian của hệ thống KTS TDMA (TDMA-
based digital system ) có thể gấp 3 so với hệ thống analog, vì vậy mỗi ô có 168
kênh có thể dùng ( xem trang này để có nhiều thông tin hơn về TDMA, CDMA,
GSM và các công nghệ cho ĐTDĐ KTS khác ). Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
16 4) Sự chuyển giao (transmission):
ĐTDĐ có một máy phát công suất thấp(low-power transmitters ) trong
chúng. Rất nhiều loại ĐTDĐ mang 2 tín hiệu cường độ: 0.6 Watt và 3 Watt (trong
khi hầu hết các radio CB đều truyền ở mức 4 Watt). Trạm cơ sở cũng truyền ở mức
công suất thấp. Sự truyền ở công suất thấp có 2 lợi điểm
*Sự truyền(transmissions ) gi
ữa trạm cơ sở và những chiếc ĐT trong các ô
của nó ngăn không cho ĐTDĐ đi quá xa so với những ô đó. Vì vậy, trong hình vẽ ở
trên, cả 2 ô màu hồng có thể dùng lại chung 56 tần số(reuse the same 56
frequencies). Cùng một số tần số có thể được sử dụng lại rộng trên toàn thành phố
Công suất tiêu thụ(power consumption ) của ĐTDĐ, cái có nghĩa là công suất yêu
cầu đối với pin sẽ thấp. Công suất th
ấp nghĩa là pin nhỏ, và đó chính là điều làm
cho chiếc điện thoại di động cầm tay trở thành hiện thực.
*Công nghệ di động yêu cầu một số lượng rất lớn của các trạm cơ sở trong
một thành phố bất kể nó to hay nhỏ. Một thành phố rộng đặc trưng có thể có hàng
trăm cột phát(towers). Nhưng vì có quá nhiều người sử dụng ĐTDĐ , cho nên giá
thành mà mỗi ng
gọi.
MTSO liên kết với điện thoại của bạn thông qua qua kênh điều khiển nhờ
vậy điện thoại của bạn biết sẽ sử dụng tần số nào, sau đó ĐTDĐ của bạn và cột
angten chuyển sang tần số đó và cu
ộc gọi được thực hiện.Cách này gọi là two-way
radio
Khi bạn ra đến rìa của ô bạn đang ở, trạm cơ sở của ĐTDĐ của bạn sẽ thông
báo rằng độ lớn của sóng(signal strength ) đang giảm. Ngược lại, trạm cơ sở ở ô mà
bạn đang tiến tới thì lại thấy rằng cột sóng của bạn đang tăng. Hai trạm cơ sở này là
ngang hàng nhau thông qua MTSO, và t
ại vài điểm nhất định, ĐTDĐ của bạn thu
tín hiệu từ một kênh điều khiển cho biết có sự thay đổi tần số. Việc này chuyển điện
thoại của bạn qua một ô mới. Roaming
Nếu SID ở kênh điều khiển không khớp với SID đã được chương trình hóa
trong ĐTDĐ của bạn, thì ĐTDĐ sẽ biết đ
ó nghĩa là roaming. MTSO của các ô mà
bạn đang roaming sẽ liên hệ với MTSO ở hệ thông chủ của bạn, hệ thống này sẽ
kiểm tra database để xác định SID nào mà máy bạn đang sử dụng. Hệ thống chủ của
bạn xác minh với MTSO hiện tại, sau đó nó sẽ ghi lại dấu vết khi điện thoại của bạn
đi qua ô của nó. Và điều kì diệu là tất cả những đ
iều đó chỉ xay ra trong vài giây
ĐTDĐ và CB Radio(Cell Phones and CBs)
Một cách tốt để hiểu sự tinh vi của một chiếc ĐTDĐ là so sánh nó với một
chiếc CB radio hoặc là một điện đài xách tay.
Full-duplex vs. half-duplex – Cả CB radio và điện đài xách tay đều là thiết bị
half-duplex.Điều đó nghĩa là 2 người giao thiệp trên một CB radio sử dụng cùng
một tần số, nên trong một thời điểm thì chỉ
một người có thể nói.Trong khi đó một
Một bàn phím ( không giống với bàn phím trên cái đ
iều khiển TV)
Một cái microphone
Một cái loa
Một cục pin
Ở phần tiếp theo, bạn sẽ tìm hiểu sâu hơn về bảng mạch và các thành phần
của nó Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
19 Trên một bảng mạch, có vài con chip máy tính. Hãy nói qua về công việc mà
những cái chip đó làm. Các chip analog-to-digital và digital-to-analog dịch các tín
hiệu âm thanh ra từ analog thành digital và các tín hiệu vào từ digital thành analog.
Bạn có thể học thêm về sự chuyển A-to-D và D-to-A và tầm quan trọng của nó tới
công nghệ âm thanh KTS tại How Compact Discs Work.
- Bộ sử lý tín hiệu digital là một bộ sử lý kĩ thuật cao được thiết kế để thực hiện các
phép toán tín hiệu ở
tốc độ cao
-Bộ vi sử lý (microprocessor) sử lý mọi công việc dùng cho bàn phím và màn hình
hiển thị, ra lệnh và điều khiển tín hiệu với trạm cơ sở đồng thời phối hợp những
phần còn lại trên bảng mạch
Rom và Flash Memory của các chip(The ROM and Flash memory chips )
cung cấp bộ nhớ cho hệ điều hành của ĐTDĐ và các đặc tính( ví dụ như chỉ dẫn
điện thoại). Tần số Radio và phầ
n năng lượng (radio frequency (RF) and power
section )có chức năng điều hành công suất, sạc pin và tất nhiên cả giao dịch với
khích cạnh tranh và giữ giá thành, chín phủ Mĩ yêu cầu sự có mặt của 2 carrier tại
mọi thị trường và được biết với cái tên carrier A và carrier B. Một trong những
Carrier thường là Carrier trao đổi địa phương(local-exchange carrier -LEC), một
cách nói lái là công ty điện thoại địa phương.( a fancy way of saying the local phone
company.)
Carrier A và B mỗi cái đều ấn định là 832 tần số: 790 cho âm thanh và 42
cho dữ liệ
u. Một cặp tần số( một cho truyền và một cho nhận ) được sử dụng để tạo
nên một kênh. Các tần số được sử dụng trong kênh âm thanh analog thường có độ
rộng là 30kHz – 30kHz được chọn là size chuẩn vì so sánh với điện thoại có dây nó
cho một âm thanh chất lượng hơn.
Sự truyền và nhận tần số của mỗi kênh âm thanh được tách biệt bởi 45MHz
để giữ chúng không xen lẫn lên nhau. Mỗi Carrier có 395 kênh âm thanh, và 21
kênh d
ữ liệu để thực hiện các công việc thường xuyên như đăng kí và gọi.
Một version của AMPS đó là NAMPS(Narrowband Advanced Mobile Phone
Service) được tích hợp một số công nghệ KTS cho phép hệ thông có thể mang gấp 3
lần số cuộc gọi so với version gốc. Mặc dù nó sử dụng công nghệ KTS, nó vẫn
được xem là analog. AMPS và NAMPS chỉ được thực hiện trên dải 800 MHz và
không phục vụ rất nhiều những đặc trưng mà ở ĐTDĐ
KTS có như E-mail và trình
duyệt Web.
7) Along Comes Digital
ĐTDĐ KTS cũng sử dụng công nghệ radio như ở ĐTDĐ analog, nhưng ở
cách khác nhau. Hệ thống analog không thể sử dụng hoàn toàn tín hiệu giữa ĐTDĐ Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
21
TDMA xác nhận mỗi cuộ
c gọi là một phần xác định của thời gian trên một
tần số định rõ CDMA đặt 1 code duy nhất cho mỗi cuộc gọi và trải dài nó trên
những tần số có thể sử dụng. Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
22 Phần cuối của mỗi tên là Multiple access. Nó đơn giản chỉ có nghĩa là hơn
một người dùng có thể sử dụng trong mỗi ô.
Carrier A và B mỗi cái đều ấn định là 832 tần số: 790 cho âm thanh và 42
cho dữ liệu. Một cặp tần số( một cho truyền và một cho nhận ) được sử dụng để tạo
nên một kênh. Các tần số được sử d
ụng trong kênh âm thanh analog thường có độ
rộng là 30kHz – 30kHz được chọn là size chuẩn vì so sánh với điện thoại có dây nó
cho một âm thanh chất lượng hơn.
9) Cellular Access Technologies: FDMA
FDMA tách các hình ảnh/phổ(spectrum ) thành những kênh âm thanh riêng
biệt bằng cách chia
Nó thành các dải băng tần chuẩn(uniform chunks of bandwidth). Để hiểu rõ
hơn về FDMA, hãy nghĩ đến trạm Radio: mỗi trạm gửi tín hiệu của nó ở những tần
số khác nhau trong các band sử dụng. FDMA được sử dụng chủ
yếu cho sự truyền
tải tín hiệu analog. Mặc dù rõ ràng có khả năng mang tải các thông tin KTS, nhưng
FDMA không được coi như là một phương pháp hiệu quả cho sự truyền tín hiệu
KTS.
10) Cellular Access Technologies: TDMA
tiện thông tin liên lạc toàn cầ
u có khả năng trở thành hiện thực. Trên lý thuyết, chỉ
cần có 3 hoặc 4 vệ tinh ở cùng độ cao lớn hơn bán kính Trái Đất đã có thể phủ sóng
toàn cầu.
Ngày 11 tháng 7 năm 1962, lúc 0h47’ (Giờ Paris) đã thực hiện cuộc lien lạc
vô tuyến truyền hình giữa hai lục địa bằng vệ tinh trên Đại Tây Dương. Trạm
Pleumeur – Bodou ở bờ biển Côtes d’armor của Pháp tiếp nhận hình ảnh đầu tiên
gửi đi từ tr
ạm Andover của Mỹ ở vùng Maine và được truyền trực tiếp thông qua vệ
tinh Telstar 1 do NASA (Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ) đưa lên quỹ đạo ngày
hôm trước đó. Ngày 23 tháng 7 tiếp theo, tiến hành thử nghiệm hệ truyền hình Thế
Giới (mondovision) đầu tiên.[2]
2) Nguyên lý hoạt động:
Tiện ích:
Các vệ tinh thướng xuyên đứng ở một vị trí cố định trên bầu trời, một vệ tinh
như vậy g
ọi là vệ tinh địa tĩnh.Các vệ tinh địa tĩnh cho phép thực hiện việc thong tin
liên lạc một cách lien tục tới mọi nơi trên Trái Đất.
Hiện nay, nhiều nước có vệ tinh viễn thong trong vũ trụ, nhưng không thể
nước nào muốn phóng bao nhiêu vệ tinh cũng được, mà bầu trời quanh Trái Đất dã
được các ông ước quốc tế phân chia, mỗi nước chỉ được phóng vệ tinh viễn thong
với tọa độ trong một giớ
i hạn nhất định. Hệ thống vệ tinh trên toàn Thế Giới phục Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
24
một Tàu vũ trụ Thực nghiệm bay quanh Trái Đấ
t, "Một thiết bị vệ tinh với những
công cụ được chờ đợi sẽ làm một trong những công cụ khoa học mạnh mẽ nhất của