Xem mẫu
- Tương lai của điện học
không dây
Trong tương lai không xa, điện học không dây có thể thay thế hết các
tuyến cáp cấp điện hiện có mặt khắp nơi. Trong bài, Aristeidis Karalis bàn về
một phương pháp mới mang tính cách mạng của việc truyền tải điện không
cần dây dẫn.
Vị thẩm phán lái xe về muộn trong một đêm mùa đông lạnh giá. Vừa vào ga
ra, đèn báo sạc điện trên chiếc xe hơi điện cấp nguồn không dây của ông bật sáng.
“Cuối cùng đã tới nhà rồi”, ý nghĩ lóe lên trong đầu ông. Ông giơ chiếc thẻ thông
minh chứa thông tin cá nhân của ông lên trước detector cửa trước để đi vào trong.
Ông nghe một tiếng bíp “tích điện” phát ra từ chiếc điện thoại di động của mình.
Con trỏ chuột nhấp nháy trên bức e-mail mới hoàn thành một nửa trên cái laptop
đã đợi suốt cả ngày ở trên bàn. Ông cầm chiếc máy tính lên và tiến về phía bàn làm
việc. “Chào buổi tối, ông chủ. Cái áo khoác của ngài nóng rồi đấy”, con rô-bôt quản
gia từ trong bếp vọng gia nhắc nhở ông. Cởi bộ quần áo điện ra, ông ngồi vào chiếc
ghế bành y tế. Trái tim nhân tạo của ông giờ đang đập nhanh lên.
- Ảnh: Sheila Terry/Science Photo Library
Truyện khoa học viễn tưởng thường khai thác những khát vọng đang gặp
vướng mắc của xã hội và ý nghĩa của việc đề phòng trước những phép màu công
nghệ nhất định xảy ra. Một xã hội không có đường cáp điện sẽ trông thật đẹp như
trong đa số truyện khoa học viễn tưởng. Thật vậy, ngày nay chúng ta đang sống
trong “kỉ nguyên không dây”, trong đó không khí mà chúng ta vẫn thở có khả năng
chứa nhi ều thông tin hơn là oxygen. Tuy nhiên, đây cũng là thời đại mà điện thoại
di động, máy hát nhạc MP3, laptop vi tính và các rô-bôt gia dụng tồn tại song song
bên cạnh hệ thống dây dẫn điện kiểu cũ và pin khối. Không giống như thông tin,
điện năng vẫn bị giới hạn vật lí với những thiết bị lỗi thời có ranh giới này. Việc
vượt qua những cản trở này cuối cùng sẽ làm cho thế giới này thành một thế giới
thật sự không dây. Khoa học ư? Vâng. Hay là viễn tưởng? Chưa chắc đâu.
Mọi thứ bắt đầu cách nay vài năm trước khi Marin Soljačić, một nhà vật lí tại Viện
Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Mĩ, đang lái xe về nhà trong một đêm mùa đông
lạnh giá và ông nghe thấy một tiếng bip khó chịu phát ra từ chiếc điện thoại di
động của ông. Đó là một báo hiệu bực bội rằng pin điện thoại lại đang cạn rồi. Rồi ý
tưởng đột ngột đến với Soljačić là nếu chiếc điện thoại có thể tự quản lí việc tích
- điện của nó thì điều đó thật tốt biết mấy. Sáng hôm sau, ông trở lại phòng làm việc
của mình tại MIT, quyết định đi tìm lời giải cho bài toán. Tìm kĩ lưỡng trong sách
vở sẽ thấy ngay rằng sự truyền điện không dây không phải là một ý tưởng gì mới
mẻ. Ngược về những năm 1890, Nikola Tesla, một trong những nhà tiên phong vĩ
đại của điện từ học, là người đầu tiên dự tính rằng điện năng, khi ấy là một dạng
năng lượng mới tìm ra, sẽ được phân phối đến mọi nhà, trong mọi thành phố, ở
mọi quốc gia trên khắp hành tinh. Tuy nhiên, Tesla không nhìn thấy trước rằng
người ta sẽ sẵn sàng kéo dây đi khắp địa cầu để sử dụng điện. Thay vào đó, ông mơ
đến một phương thức truyền tải điện năng không dây trên những cự li dài. Điều
này có thể thu được bằng cách sử dụng những bộ cộng hưởng điện từ kép to lớn có
khả năng phát ra những điện trường rất lớn, nghĩa là có khả năng truyền đi hoặc
qua sự dẫn trên tầng điện li (có lẽ có những tia lửa điện dữ dội) hoặc qua Trái đất
(có lẽ qua sự ghép cặp trung gian với sự cộng hưởng điện tích của Trái đất, cái gọi
là cộng hưởng Schumann). Hình ảnh tiêu biểu của những nỗ lực của Tesla nhằm
đạt tới mục tiêu này là Tháp Wardenclyffe, cấu trúc cao 57 m trên đảo Long Island
với mong muốn phân phối điện năng đến toàn bộ hành tinh. Việc xây dựng bị gián
đoạn khoảng năm 1905, không phải vì phương pháp bị xem là không thực tiễn
hoặc nguy hiểm, mà bởi vì nhà tài trợ, nhà tư bản và ông chủ nhà băng danh tiếng J
P Morgan, lo ngại rằng sẽ không có cách nào tính tiền với những người dùng điện ở
xa. Ngày nay, hơn một thế kỉ sau thời Tesla, điện năng đã đi tới hầu như mọi nhà
qua mạng lưới điện toàn cầu. Dẫu sao, sự phản đối của J P Morgan cũng đã đặt dấu
kết thúc sớm cho nỗ lực đầu tiên nhắm tới điện học không dây.
Không cần gắn dây
Ngày nay, chúng ta biết có nhiều phương pháp truyền điện mà không cần dây dẫn.
Thí dụ đơn giản nhất là bức xạ điện từ, ví dụ như sóng vô tuyến. Các anten bức xạ
theo mọi hướng là một trong những công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất, chúng
được tận dụng tối đa trong việc cung cấp dịch vụ Internet không dây, điện thoại di
động, radio và truyền hình. Những anten này thường hoạt động ở ngưỡng tần số
MHz-cao/GHz-thấp. Mặc dù những anten này hoạt động tốt và thích hợp cho sử
- dụng với máy thu di động, vì chúng có thể hoạt động ở mọi hướng và không cần
một hướng nhìn thẳng đến máy thu, nhưng chúng rất không hiệu quả. Chỉ một
phần hết sức nhỏ của năng lượng bức xạ theo hướng của máy thu thật sự được thu
nhận, vì đa phần bức xạ bị thất thoát theo mọi hướng khác. Việc sử dụng anten
định hướng cao, ví dụ như anten chùm vi sóng, trên nguyên tắc giải quyết được
vấn đề này và thu được hiệu suất cao trong việc truyền điện cả trên những cự li dài
(tức là hàng km). Mặt khác, loại anten này yêu cầu một đường nhìn không bị đứt
quãng, tức là đòi hỏi một cơ chế lài chùm và theo vết dụng cụ phức tạp. Đồng thời,
các chùm bức xạ tập trung điện năng cao có thể gây nguy hiểm.Một giải pháp khác
cho anten là sử dụng máy biến áp cảm ứng, một dụng cụ thường sử dụng trong các
mạch điện và động cơ điện (ví dụ bàn chải điện và bộ nạp điện). Máy biến áp
thường hoạt động đến tần số trung-kHz. Về cơ bản, nó biến đổi điện năng từ một
mạch điện này sang mạch điện khác thông qua sự cảm ứng: từ thông biến thiên
theo thời gian gây ra bởi cuộn dây sơ cấp đi qua cuộn thứ cấp và cảm ứng trong nó
một điện áp. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp thường không được nối với nhau trên
phương diện vật chất, vì vậy phương pháp này là không dây. Máy biến áp có thể rất
hiệu quả nhưng khoảng cách giữa các cuộn dây phải rất nhỏ (thường là vài
milimet). Đối với những khoảng cách bằng vài lần kích cỡ các cuộn dây, hiệu suất
giảm đi đáng kể.Phần cơ sở vật lí cho đa số các phương pháp hiện có cho sự truyền
tải điện không dây là nguyên lí cơ bản của sự cộng hưởng: tính chất của những hệ
vật lí nhất định dao động với biên độ cực đại ở những tần số nhất định. Với bất kì
loại kích thích nào (cơ, âm, điện từ, hạt nhân) có một tần số cho trước, một máy
thu sẽ thu nhận năng lượng truyền tải hiệu quả chỉ khi nó được thiết kế để cộng
hưởng ở tần số kích thích đó. Chỉ khi đó thì những kích thích liên tiếp sau mỗi chu
kì dao động cộng gộp kết hợp cùng pha và dẫn tới sự tích góp năng lượng bên
trong máy thu.Để minh họa, hãy xét 100 cốc thủy tinh chứa đầy rượu ở mức khác
nhau sao cho chúng ủng hộ sự cộng hưởng âm ở những tần số khác nhau. Giờ thì
hãy để một tay chơi ghita điện tạo ra và duy trì một nốt rất rõ ràng. Chỉ một trong
các cốc, cái cộng hưởng với tần số của nốt này, sẽ phản ứng với kích thích, co giãn
nên nó có thể thậm chí bị vỡ, trong khi phần còn lại sẽ vẫn không bị ảnh hưởng gì.
Tương tự, chúng ta điều chỉnh anten điện từ của một máy radio cho cộng hưởng
- với tần số của đài phát mà chúng ta muốn nghe. Nhiều máy biến áp sử dụng trong
mạng lưới điện và ở mọi nơi còn được thiết kế khai thác sự cộng hưởng để tăng
cường sự truyền công suất.
Những điều thú vị về Nhật
thực
Quan sát hiện tượng nhật thực dài nhất thế kỷ đang diễn ra, nên tìm
hiểu và biết thêm nhiều điều kỳ thú của hiện tượng thiên văn gần gũi với loài
người xưa nay này...
Đó là những con số và sự kiện thú vị sau đây
Thời gian nhật thực toàn phần dài nhất là 7 phút 30 giây.
Tại Bắc và Nam cực không bao giờ thấy nhật thực toàn phần mà chỉ một
phần.
Nhật thực giống hệt nhau (kể cả một phần, vành khuyên và toàn phần)
cứ 18 năm 11 ngày (6.585,32 ngày) sẽ xảy ra một lần (gọi là chu kỳ Saros).
- Nhật thực bắt đầu lúc mặt trời mọc ở một điểm nào đó trên lộ trình của
nó và kết thúc lúc mặt trời lặn tại điểm cách điểm ban đầu khoảng nửa vòng Trái
đất.
Số lần nhật thực (toàn phần, vành khuyên, một phần) tối đa là 5 lần trong
một năm.
Có ít nhất 2 lần nhật thực trong một năm ở một nơi nào đó trên Trái đất.
Nhật thực toàn phần không nhận thấy được cho tới khi Mặt trời bị Mặt
trăng che khuất trên 90%. Nếu mặt trời bị che khuất đến 99%, ánh sáng ban ngày
giống như lúc hoàng hôn..
Bóng của nhật thực chuyển động 1.770 km trong 1 giờ tại xích đạo và lên
tới 8.046 km trong một giờ gần các cực
Chiều rộng của dải nhật thực là 269 km.
Cứ 1,5 năm mới có nhật tực toàn phần một lần.
Nhật thực một phần có thể nhìn thấy được trên dải nhật thực dài tới
4.828 km.
Trước khi phát minh ra chiếc đồng hồ nguyên tử, việc nghiên cứu các văn
bản cổ về nhật thực cho phép các nhà thiên văn phát hiện ra rằng Trái đất mỗi thế
kỷ quay chậm đi 0,001 giây.
Chỉ quan sát nhật thực mà năm 130 trước công nguyên nhà thiên văn Hy
Lạp Hipparchus tính được khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trăng, chỉ sai 11% với
số đo ngày nay.
Cũng từ quan sat nhật thực mà năm 1668 nhà thiên văn học người Anh là
Joseph Lockyer và người Pháp là Pierre Janssen độc lập với nhau cùng phát hiện ra
khí trơ Heli (xuất phát từ chữ Helios là Thần Mặt trời) trong nhật hoa của Mặt trời.
Khi nhật thực xảy ra các gia súc và gia cầm ở vùng dải nhật thực đi qua
thường chuẩn bị đi ngủ hoặc có hành vi hoang mang, rối loại khi nhật thực toàn
phần. Nhi ệt độ giảm xuống rõ rệt.
nguon tai.lieu . vn
