پایان نامه بررسی امواج الکترومغناطیس در اطراف سیمهای برق فشار قوی و تاثیرات آن

فرمت فایل:word  (قابل ویرایش)

تعداد صفحات :115

فهرست مطالب :

مقدمه
فصل اول
امواج الکترومغناطیسی
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی
امواج متحرک روی یک خط انتقال
فتونها و امواج
فتونها
میدانهای الکترومغناطیسی در فرکانس قدرت
فصل دوم
ثابت‌های خطوط انتقال
جنس‌ هادی و ساختمان آن
مقاومت خط
ضریب القائی خط
خطوط سه فاز
هادیهای متساوی‌الفاصله
مساوی کردن ولتاژهای القائی بوسیله پیچیدن خط
ظرفیت خط
ظرفیت خط سه‌فاز
فصل سوم
محاسبه پارامترهای خط انتقال و کابلها قدرت برش اجزاء محدود
مدل ریاضی
معادلات میدانها
انرژی و تلفات
فصل چهارم
تداخل امواج الکترومغناطیسی با شبکه‌های مخابراتی
اثرات الکترومغناطیسی
اثرات الکترواستاتیکی
کاهش اثر تداخل
فصل پنجم
تأثیر میدانهای الکترومغناطیسی 50هرتز بر جنین مرغ، قبل یا در حین انکوباسیون
مقدمه
شرح تحقیق
نتیجه‌گیری
فصل ششم
میدانهای الکترومغناطیسی ELF و سلامت انسان
استانداردهای حدود تابش
استانداردهای حریم خطوط انتقال برق در ایران
اندازه‌گیری شدت میدانهای ELF
بحث و تفسیر نتایج اندازه‌گیری شدت میدان در مشهد مقدس
پیشنهادات
فصل هفتم
اثر امواج الکترومغناطیسی در فرکانسهای قدرت بر انسان
استانداردهای ایمنی
بررسی پارامترهای EM در بدن
آثا و سندرومهای حاصل
اثر امواج الکترومغناطیسی روی شیردهی گاوها و حیوانات دیگر
اثر میدانهای مغناطیسی فرکانس پائین
فصل هشتم
بررسی آثار بیولوژیک خطوط انتقال و توزیع نیرو و مروری بر حد حریم مجاز اطراف آن
پدیده فیزیکی
اثرات بیولوژیک
اثرات کرونا در محیط زیست
اثرات میدان مغناطیسی روی موجودات زنده
بررسی شدت میدانهای الکتریکی در اطراف خطوط انتقال نیرو
چکیده
مقاله گردآوری شده در مورد بررسی امواج الکترومغناطیسی در اطراف سیمهای برق فشار قوی و تأثیرات آن: شامل قسمتهای متنوع امواج و میدانهای الکترومغناطیسی، اندازه‌گیری ثابتهای خط انتقال با استفاده از روشهای تحلیلی و اجزاء محدود، بررسی و تداخل امواج با شبکه‌های مخابراتی، راههای کاهش تداخل، اثرات امواج بر موجودات زنده و سلامتی انسان، بررسی حدود مجاز اطراف سیمهای فشار قوی و جریم مجاز در ایران و دیگر موارد می‌باشد.
از آنجایی که توسعه روزافزون صنایع و همچنین افزایش استفاده از تجهیزات رفاهی برق در واحدهای مسکونی، توسعه و گسترش شبکه‌ها و افزایش میزان تولید را بطور جدی باعث گردیده و گسترش شبکه‌ها انتقال، بوجود آورندة نوعی آلودگی بوده که به نظر من نقش نامطلوب آن در سلامت و بهداشت فرد و جامعه برتر از آلودگی‌های دیگر است.
در این پروژه سعی شده که مجموعه‌ای از تحقیقات انجام شده اثرات امواج الکترومغناطیسی در نقاط مختلف جهان را جمع‌آوری شود و تا حدود عملی راههای پیشگیری و کاهش اثرات بیان گردد.
 
مقدمه
اهمیت و نقش امواج الکترومغناطیسی از قدیم‌الایام در زمینه‌هایی چون ارتباطات و مخابرات و رادار موضوعی بوده که همگان از آن واقف بوده‌اند ولی از آنجایی که درس میدانها و امواج یکی از دروس اختصاصی رشته مخابرات بوده که به عنوان پایه دروس دیگر مهندسی الکترومغناطیسی تلقی می‌شود و زمینه تخصصهای مختلفی را مانند نظریه و تکنیک میکروویو، آنتن، انتشارات امواج، نظیر امواج الکترومغتاطیسی و غیره را فراهم می‌سازد.
امروزه نقش میدان مغناطیسی در جوامع صنعتی بیش از پیش در سلامت و بهداشت فرد و جامعه حائز اهمیت می‌باشد. با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی و طراحی و ساخت سیستمهای متعدد در واقع هدف از آنها برداشتن قسمتی از مشکلات بشر بوده است، گرفتاریهای، بیشتری عارض نسل بشر بوده است.
صدمات نه تنها در تکنولوژی گسترده بلکه حتی در مقیاسهای کوچک- مثل پرتوافکنی ایزوتوپهای دستگاههای عکاسی کوچک – نیز بوجود آمده‌اند. صدمات وارده را می‌‌توان به چهار قسمت تقسیم کرد:
1-صدمات اقتصادی
2-صدمات تکنولوژی
3-صدمات جسمی
4-صدمات روحی و روانی
البته خود صدمات روحی و روانی در نهایت منجر به صدمات جسمانی می‌شود و صدمات جسمانی ممکن است در تمام حالات صدمات عصبی را شامل شوند.

فصل اول
امواج الکترومغناطیسی] 1[
اتمهای یک ماده می‌توانند بطریق مختلف از محیط اطراف خود انرژی جذب کنند. مثلاً اگر ماده‌ای در معرض تابش حرارت قرار گیرد تمام یا مقداری از انرژی حرارتی که به ماده میرسد، توسط اتمهای آنها جذب میشود و در نتیجه اتمها به حالت تهییج درمی‌آیند.
هر یک از اتمهای تهییج شده ممکن است در بازگشت به حال عادی خود، انرژی جذب شده را بصورت پرتوهایی از خود تابش کند، این پرتوها را پرتوهای الکترو مغناطیس گویند.
اصطلاح الکترومغناطیسی بدان جهت است که هر کدام از این پرتوها همواره با دو میدان الکتریکی و مغناطیسی که جهت آنها بر جهت حرکت پرتو عمودند، همراه است.
شکل 1- جهت حرکت پرتو الکترومغناطیسی و میدانهای الکتریکی و مغناطیسی آن
امواج الکترو مغناطیسی دارای طیف یا اسپکتروم وسیعی می‌باشند که شامل امواج رادیوئی رادار، مادون قرمز، نور مرئی ماوراء بنفش و بالاخره اشعه‌های ایکس و گاما میباشد.
امواج الکترو مغناطیس دارای تعداد خواص مشترک هستند، مثلاً سرعت تمام آنها در خلاء یکسان است. این سرعت را سرعت سیر نور گویند و مقدار آن برابر است با 3108m/s متر بر ثانیه یا 300.000km/s کیلومتر در ثانیه
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی
بین بارهای الکتریکی نسبت بهم نیروئی بوجود میآید، بطوریکه بارهای همنام یکدیگر را دفع می‌کند و بارهای غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند و این شبیه نیروهای مغناطیسی است، همانطوری که قوای مغناطیسی از میدان مغناطیسی حاصل می‌شود – قوای جذب و دفع الکتریکی از میدان الکتریکی سرچشمه می‌گیرد. وقتی که جریانی از سیم می‌گذرد در اطراف سیم خطوط میدان مغناطیسی که بشکل دایره‌ای متحدالمرکز هستند تشکیل میگردند. ولی خطوط میدان الکتریکی بصورت شعایی از سطح سیم بخارج میروند. ]2[
مقدار فلوی مغناطیسی با افزایش مقدار جریان و شدت میدان الکتریکی با افزایش مقدار ولتاژ زیاد می‌شود. بنابراین در ولتاژهای بالا (اطراف سیمهای برق فشار قوی) شدت میدان الکتریکی بیشتر است ولی در فرکانس بالا شدت میدان مغناطیسی بیشتر است.]6[
امواج متحرک روی یک خط انتقال]3[
راههای زیادی برای انتشار امواج وجود دارد. به هر حال قبل از ادامة مطلب، فهم کامل پدیدة خط انتقال اساسی است زیرا بسیاری از مفاهیم بنیادی مانند ثابت انتشار در شکلهای پیچیده‌تر از انتقال انرژی نمایان می‌شود.
به عنوان نقطه شروعی برای تعمیم مطالب، مسئلة کلاسیک خط انتقال را به جای دیدگاه مداری از دیدگاه میدانی در نظر می‌گیریم. از نظریه مقدماتی میدان می‌دانیم همانطوری که در شکل 3 نشان داده شده است، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در کنار ولتاژ و جریان خط میدانهای الکتریکی و مغناطیسی وجود دارند. همان طور که به ظاهر ولتاژ و جریان در امتداد خط و در جهت انتشار حرکت می‌کنند میدانهای همراه با آنها نیز، مانند سایه‌ای آنها را دنبال می‌کنند.
شکل 3 : امواج متحرک روی یک خط انتقال باز
از آنچه گذشت چون این موضوع صرفاً یک دیدگاه است می‌توان این طور فکر کرد که میدانهای ذکر شده جریانها را در سیم القاء می‌کنند و نه برعکس، بنابراین از این دیدگاه می‌بینیم که به ظاهر میدانهای الکتریکی و مغناطیسی باهم و با یک سرعت در فضا حرکت کرده و سیم‌ها صرفاً کار «هدایت» موج را در جهت خاص انجام می‌دهند.

امواج و فوتونها WAVE AND DHOTOS ]1[
امواج- معمولاً پرتوهای الکترو مغناطیسی را بصورت امواجی فرض می‌کنند که در فضا حرکت کرده و انرژی را با خود از نقطه‌ای به نقطه دیگر حمل می‌کنند (شکل 4). این نوع موج را موج عرضی (Wave Tran sverse) گویند. زیرا امتداد نوسان موج بجهت حرکت آن عمود است.
شکل 4 : پارامترهای یک موج عرضی
یک موج عرضی دارای چهار پارامتر اصلی است این پارامترها عبارتند از:
1-طول موج (Ware Length): که آن عبارتند از فاصله یک نقطه با نقطه مشابه به راز
آن 
2-فرکانس (Freguency): عبارتند از تعداد امواج (سیکلها) که در یک ثانیه تولید شده: واحد HZ
3-سرعت (Velocity): مسافتی که امواج در یک ثانیه طی میکنند V
4-دامنه (Amplitude): فاصله بین نقطه شروع تا مقدار حداکثر آن، آنرا قدرت موج نیز توصیف می‌کنند.
طول موج، فرکانس و سرعت یک موج با یکدیگر ارتباط دارند. زیرا مسافتی را که امواج در مدت یک ثانیه طی می‌کنند، برابر است با تعداد امواج در ثانیه (فرکانس) ضربدر طول موج یعنی
1)
فوتونها ]1[ و ]4[
اگرچه با نظریه موجی بودن پرتونها الکترو مغناطیسی بعضی از پدیده‌های تشعشع را میتوان توضیح داد ولی کاربرد این فرضیه در بعضی موارد کاملاً رضایت بخش نیست. برای مثال: از فرضیه موجی بودن اینطور استنباط میشود که انرژی پرتوهای الکترو مغناطیس به صورت پیوسته و بدون انقطاع منتشر میشود. در حالی که ما می‌دانیم اینطور نیست و انرژی بصورت بارانی از ذرات کوچک و مستقل از هم بنام فوتون از جسم منتشر میشود (شکل 59. هر فوتون دارای مقدار معینی انرژی است و اغلب یک فوتون را یک کوانتوم (quantum) انرژی گویند. (نظریه ذره‌ای و موجی بودن پرتوهای الکترو مغناطیسی). مقدار انرژی یک فوتون (E)، در نظریه ذره‌ای،‌با فرکانس پرتو (V)، از نظر موجی، توسط رابطه زیر بهم مربوط می‌شوند.
ثابت‌های خطوط انتقال ]5[
یک خط انتقال هوائی از یک گروه سیم تشکیل شده که بموازات یکدیگر روی دکلها کشیده شده اند و بنابراین هادیها نسبت بیکدیگر و بین هر هاری و زمین با هوا عایق میشوند. هادیها مقاومت معینی بسته به سطح مقطع و جنس آنها دارند و چون میدان مغناطیسی ناشی از عبور جریان در یک هادی هادیهای دیگر را قطع می‌کند (در برمیگیرد – یا تراوش میکند) هر سیم مقاومت القائی نیز دارد. بعلاوه بین جفت هادیها و بین هر هادی و زمین نیز ظرفیت الکتریکی موجود است. بالاخره عایق‌ها کامل نیستند و در نتیجه جریان نشتی بزمین خواهیم داشت این اثر را میتوان بصورت مقاومت نشتی که بین سیم و زمین قرار می‌گیرد در نظر گرفت. برای اینکه خط را بتوان بعنوان قسمتی از یک شبکه کامل قدرت قرار داد مقادیر فوق بایستی مشخص باشد و در این فصل محاسبه آنها را خواهیم دید.
جنس هادی و ساختمان آن
معمولیترین نوع هادی مورد استفاده در خطوط انتقال مس و آلومینیوم می‌باشد. آلومینیوم با هدایت خوب و وزن کم برای دهنه‌های بزرگ مناسب است. علیرغم اینکه ضریب انبساط بالا و مقاومت کششی کمی دارد.
مس یا آلومینیوم را باید برای دهنه (فاصله بین دو کابل) کوچک بکار برد و برای فشار قوی که دهنه خط بزرگ میشود هادیهای آلومینیوم با هسته فولادی مجهز می‌شوند تا استقامت آنها بالا رود.
مقاومت خط
مقاومت اهمی یک هادی یکنواخت بطول L و سطح مقطع a چنین است.
که Pمقاومت مخصوص بستگی به جنس هادی و درجه حرارت آن دارد. که برای دو درجه حرارت داریم.
که  ضریب حرارتی مقاومت هادی است و روابط زیر را داریم:
و بهمین ترتیب میتوان دید:
خواهیم داشت:
در هنگام بکارگیری فرمول بالا لازم است توجه داشته باشیم که هادی ممکن است افشان باشد بنابراین افزایش مقاومت در مقایسه با هادی یکپارچه با همان سطح مقطع در حدود %1 یا %2 خواهد بود.
افزایش بیشتر در مقاومت ممکن است ناشی از اثر پوسته باشد. وقتی از یک هادی جریان مستقیم عبور میکند جریان بطور یکنواخت در تمام سطح مقطع توزیع می‌شود در حالی که اگر جریان متناوب عبور کند میدان مغناطیسی متناوب در اطراف هادی تولید میشود که با نفوذ جریان به مرکز هادی مخالفت میکند بطوریکه چگالی جریان در لایه‌های خارجی افزایش یافته و در نتیجه در وسط سیم کاهش می‌یابد. چون افت توان متناسب با I2 است اثر پوسته (توجه شود اثر پوسته نتیجه میدان مغناطیسی می‌باشد) باعث میشود که افت مس برای جریان معین افزایش یابد یعنی اثر آن مثل اینست که مقاومت اهمی افزایش یابد. اثر پوسته با ضریب نفوذ و سطح مقطع هادی و فرکانس افزایش مییابد (چون میدان مغناطیسی نیز با افزایش آنها افزایش می‌یابد). بعلت وابستگی آن به سطح مقطع برای هادیهای افشان کمتر از هادی یکپارچه است. برای فرکانس HZ50 افزایش مقاومت برای هادیهای یکپارچه تا قطر mm10 قابل صرفنظر کردن است ولی هادی تا قطر mm25 حدود%8 افزایش می‌یابد. اثر پوست برای آلومینیوم معادل مس است.
ضریب القاء خط ]5[ و ]7[
یک خط هوائی یکفاز را در شکل زیر در نظر می‌گیریم. فاصله dm بین هادیها در مقایسه با شعاع‌های هادی بزرگتر است. جریان عبوری از هر هادی میدان مغناطیسی ایجاد میکند که خطوط قوای آنها دوایر متحدالمرکز بوده که مراکز آنها بر مرکز هادی منطبق است و در صفحه عمود بر هادی قرار گرفته‌اند. بعضی از این خطوط قوا داخل هادی بوده و بقیه در خارج آن است اگر توزیع جریان داخل هادی یکنواخت فرض شود جریان داخل خط قوه‌ای به شعاع X متناسب با سطح بسه آنست بنابراین جریان آن خواهد بود. که I جریان کل به A می‌باشد.

ماکروویو

ماکروویو امواج رادیویی با طول موج کوتاه است که بخشی از طیف الکترو مغناطیس می باشد. این امواج در تلویزیون، رادار، تلفن همراه،  پزشکی برای دیاترمی و در آشپزخانه برای پخت غذا کار برد دارد. ماکروویو ها مانند نور بوسیله مواد جذب و یا منعکس شده ، فلزات این امواج را منعکس نموده و غیر فلزات مانند شیشه و پلاستیک امواج را از خودعبور میدهند و موادی که در ساختمان آنها آب وجود دارد مانند غذاها و مایعات به آسانی انرژی ماکرو ویو را جذب نموده و آنرا به حرارت تبدیل می کنند. در اجاقهای ماکرو ویو امواج زمانی ساطع می شود که درب آن بسته باشد و در این زمان نشت امواج از کناره های درب و شیشه اجاق کمتر از میزان توصیه شده  استاندارد جهانی میباشد.

این فایل دارای 13 صفحه می باشد.

تحقیق در مورد امواج

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه15

فهرست مطالب

  منشأ وچگونگی تشکیل امـواج

بنا به تعریف موج هرگاه در یک محیط آشفتگی وبی نظمی ایجاد کنیم موج ایجاد می شود.مثلاً با یک عمل ساده وانداختن یک سنگ داخل آب باعث ایجاد موج در آن محیط مایع شده ایم که به صورت دایره های متحدالمرکز از نقطة افتادن سنگ به طرف اطراف پراکنده شده و منتشر میشوند یا با ایجاد صوت و سروصدا موج صوتی تولید کرده ایم. علت پیدایش و انتشار امواج تغییر نیرو و یا فشاری است که بر اثر انرژی چشمة موج(1) (مرکز شروع فعالیت امواج) در ذرات محیط بوجود می آید.

عملکرد امـوج

به طور گسترده ما می توانیم محیط قابل ارتعاش را مجموعه ای از ذرات فرض کنیم که توسط فنرهایی بهم وصل هستند.

مطابق شکل:هرگاه ذرة شمارة1 را با صرف انرژی به جلو بکشیم وآن را

 از وضع تعادل(1) دور کنیم بر ذرة شمارة2 نیرویی وارد می کند که این

(1) مکانی است که در آن نیروهای وارد بر جسم در حال تعادل هستند.

نیرو ضمن آنکه این ذره را از وضعیت تعادل دور می کند واکنشی بر ذرة اولی وارد می آورد و قصد دارد آن را به حالت اولیه باز گرداند و این چنین می شود که ذرة1 می استد و ذرة 2  کار ذرة 1  را انجام می دهد ودومی می ایستد و 3 نوسان می کند و این گونه سبب تغییر شکل در ابتدای ذره به انتهای جسم منتقل می شود.

انواع موجـها

موجها از لحاظ فیزیکی به دو دسته عمده تقسیم می شوند:

1)امواج میکانیکی

2)امواج الکترومغناطیسی

امواج میکانیکی: امواجی هستند که فقط در محیطهای مادی انتشار می یابند واین محیط مادی می تواند یک بعدی,دو بعدی یا چند بعدی باشد.موجهای میکانیکی در محیطهای کشسان تولید و منتشر می شوند.محیط کشسان محیطی است که اگر تغییر شکلی در آن روی دهد آنرا به حالت اولیه خود باز می گرداند. 

مثل فشردگی فنر,صوت,زلزله و امواج ایجاد شده در سطح آب نمونه هایی از این امواج هستند.

امواج میکانیکی از لحاظ طریقة انتشار به دو گروه تقسیم می شوند:

1)امواج عرضی:جابجایی اجزای محیط عمود بر راستای انتشار است این امواج را می توان با قله ها و دره هایی که در هنگام انتشار ایجاد می کند تشخیص داد.

در موج عرضی فنر,آشفتگی در هر جا بوجود می آید کنش و واکنش هایی در اجزای مجاور ایجاد می شود که سبب انتقال آشفتگی به ذرات مجاور می شود.

2)امواج طولی:جابجایی محیط در راستای انتشار موج است مثل موج ایجاد شده در فنر که به صورت انقباض یا انبساط آن صورت می گیرد یا بر اثر فشار پیستون بر هوا, حرکت اتومبیل در جاده و برخورد با مولکولهای.

مشخصات ظاهری امواج

حرکت عمودی موجها از این نکته ناشی می شود که می تواند پس از گذراندن مسیری باطول ثابت به پیمان نقطه اولیه خود باز گردد (از لحاظ فیزیکی و جابجایی) و دوباره نوسان کند مثل آونگ ساده و حرکت رفت وبرگشتی داشته باشد.

با توجه به این خصوصیات و پیشروی در محیط می توانیم این مشخصه ها را برای امواج نسبت داده وتوجه کنیم.

1)طول موج: تعداد مسافت پیموده شده توسط موج در یک دوره از زمان را طول موج گویند وبا   نشان می دهند و این دوره زمانی کامل می شود که موج پس از جابجایی به مکان فیزیکی قبلی خود برسد.

2)دورة موج: مقدار زمانی است که یک نقطه نوسان کامل انجام می دهد و با   نشان می دهیم.

3)سامد: تعداد نوسانات در مدت یک دوره را سامد حاصل از نوسان گوییم و با    نشان می دهیم این سامد موج است که ذرات محیط را به نوسان وا   می دارد. نوع نوسان و جهت نوسان ذره یکسان است.

4)سرعت انتشار امواج: عبارت است از تعداد انتقال موج به زمان انتقال آن  و با v   نشان می دهیم.

می دانیم که امواج انرژی را انتقال می دهند و به همین علت است که باعث نوسان در محیط نوسانی می شوند پس کار انجام می دهند و هر جسمی که کار انجام می دهد دارای شتاب می باشد. واین انرژی از حرکت و سکون امواج ناشی می شود در حرکت انرژی جنبشی و در سکون انرژی پتانسیل وجود دارد.

   امواج الکترومغناطیسی:برای انتشار خود بر خلاف امواج میکانیکی به محیط مادی نیاز ندارد و سرعت انتشارشان بسیار بیشتر از امواج میکانیکی است به صورت عرضی منتشر می شوند و اگر در مسیر حرکتشان هیچ نوع محیطی از لحاظ مادی موجود نباشد با بیشترین سرعت یعنی با سرعت نور حرکت می کنند و این امواج در خلأ سرعت انتشار یکسانی دارند.

این امواج به«نور,فرابنفش,فروسرخ,امواج رادیویی,میکروویو,اشعة    » تقسیم می شوند.

تولید امواج الکترومغناطیسی

هرگاه دو میدان الکتریکی و مغناطیسی را بر هم عمود کنیم موجهای الکترومغناطیسی (الکتریکی ـ مغناطیسی) حاصل می شود.این امواج در اثر شتاب گرفتن ذرات باردار تابش می شوند و بر جهت انتشار موج عمودند و میدان های الکتریکی و مغناطیسی در هر نقطة فضا به طور نوسانی تغییر می کنند.

وجود  الکتریسیته بدون وجود مغناطیس ووجود مغناطیس بدون الکتریسیته  نـا ممکن است در واقع هر دو اینها یک چیز را می سـازند که امـواج الکترومغناطیس نامیده می شوند.

بنابه شواهد هرگاه الکتریسیته بوجود آید مغناطیس تولید می کند و وجود مغناطیس نیز الکتریسیته تولید می کند و بهمین ترتیب و به طور متناوب این تبدیلات مغناطیس به الکتریسیته وبالعکس ادامه می یابد و به این ترتیب میدان الکترومغناطیسی با این تبدیل متناوب در همه جهات به بیرون راه می یابد و الکترومغناطیس تشکیل می شود.

امواج الکترومغناطیسی وقتی بوجود می آیند که چیزی حامل بارالکتریکی   نوسان کند یعنی طرف عقب و جلو حرکت کند پس هر مرتبه که بار الکتریکی به عقب و جلو حرکت می کند یک موج بوجود می آید.

موجهای الکترومغناطیسی کلاً طیفی پیوسته را تشکیل می دهند یعنی رفته رفته با ایجاد ویژگی هایی امواج به هم تبدیل می شوند و هیچ فاصله ای   بین این امواج وجود ندارد وهیچ سامدی از لحاظ عددی وجود ندارد که در این طیف وجود نداشته باشد و درکل طیف امواج الکترومغناطیسی پیوسته  است.

دسته بندی امواج الکترومغناطیسی

الف) امواج رادیویی و میکروویو: 

همانطور که از نام امواج رادیویی بر می آید این موجها در سیستم های رادیویی (شنیدن از راه دور) بکار گرفته می شوند این امواج باید دارای طرحهای بلند باشند و در هر موجی که طول آن بلند باشد سامد کمتری دارد پس قدرت تخریبی و در نتیجه زیان کمتری دارد. این امواج به سه دستة کلی  امواج بلند, موج کوتاه و موج بسیار کوتاه تقسیم می شوند. امواج رادیویی بسیار کوتاه معمولاً میکرو موج نامیده می شوند این موجها دارای  طول موجهایی بین 10/1  الی 16 سانتیمتر هستند پس در بین سیستم های                                قرار می گیرد.

امواج رادیویی در واقع بیشترین کاربرد را در جهان امروزه  دارند از تلویزیون و ماهواره گرفته تا رادیوی منزل همگی با امواج رادیویی کار می کنند.

این امواج بخاطر لایة یونوسفر(1) که باردار یونی دارد بوسیلة یونوسفر بازگردانده می شوند پس امواج رادیویی می توانند با رفت آمد بین سطح زمین و یونوسفربه دور انحنای زمین سیرکنند و انتقال یابند.

      1) لایه ای از ذرات باردار در جو بالایی زمین

اما ما چگونه می توانیم صدا را بشنویم در حالی که امواج رادیویی جزء الکترومغناطیس است و صوت جزء امواج میکانیکی به این ترتیب باید امواج رادیویی به موج صوتی تبدیل شوند.

از میکروموجها در پژواک و تعیین فاصله استفاده می شود. چون جزء امواج رادیویی است برای سیر نیاز به محیط مادی ندارد پس با فرستاده شدن به سمت سیارات و عبور از جو در محیط غیر مادی می توان با برخورد به سیارات دیگر و پژواک آن با اندازه گیری زمان رفت و برگشت فاصله زمین تا آن سیاره را حدث زد.

تصویر و صدای تلویزیون, توسط موجهای الکترومغناطیسی که نوعی موج

نور است به گیرنده های تلویزیون می رسد.

در لوازم صوتی از امواج رادیوی استفاده می شود چون دارای طول موجهای بلند وسامدهای کوتاه هستند که می توانند با سرعت زیاد انتقال یابد.در لوازم تصویری از امواج میکروویو که طول موجهای کوتاهتری دارند استفاده می شود و بوسیلة آنتن به سمت تلویزیون حرکت می کنند.که این امواج در داخل تلویزیون به امواج صوتی تبدیل شده تا صدای آن را بشنویم و هم تصویر را ببینیم.این امواج در داخل تلویزیون به امواج طول کوتاه تبدیل می شوند.

امواج صوتی و هادی های مختلف

پرکاربردترین موج میکانیکی موج صوتی است که بیشترین سروکار را با آن داریم. سرعت سیر این گونه امواج در مواد مختلف متفاوت است این موج  در محیطهای مادی انتشار می یابد پس هر چه محیط متراکم تر وجامدتر باشد آن محیط توانایی انتقال صوت را در مدت کم دارا خواهد بود, چون مولکولها واتمها در جامدات بسیار نزدیک هم چیده شده اند پس ذرات زود انرژی را بهم منتقل می نمایند تا در موادی که مولکولها از هم فاصله زیاد دارند بهمین جهت است که ما از سیم در وسیلة تگراف بهره می گرفتیم.

در زیر سرعت صوت چند ماده را شاهد هستیم:

                            هوا                            331

                            اکسیژن                       316

                            نیتروژن                       334

                            هلیوم                         965

                            هیدروژن                     1285

                           آب مقطر                      149

                           آب دریا                       1530

                           الکل                           1200

                  آلومینیوم                      6420

                           آهن                           5960

                          شیشه                          5970

                           سرب                          1960

همانطور که در گازها می بینیم چون هیدروژن از همة آنها متراکمتر است پس سرعت صوت در آن بیشتر است.(سرعت انتشار موج صوتی در یک محیط به ویژگیهای محیط انتشار آن موج بستگی دارد)

موجهای صوتی دو دستة فراصوتی بالای  Hz 20000  و فروصوتی پایین   20 را شامل می شود.

بعضی از حیوانات مثل سگها گسترة وسیعتری از سامدهای 15 الی Hz50000 را می شنوند یا خفاش ها تا سامد  Hz 100000  را می شنوند. موجهای فراصوتی کاربردهای زیادی در علم پزشکی و صنعت دارند.

صوت

در مورد انتشار موج در طناب یا سطح آب آشفتگی به صورت برجستگی و یا فرورفتگی است ولی در حالت انتشار صوت در هوا آشفتگی به صورت لایه های تراکمی وانبساطی یا لایه های کم فشار و پرفشار است. که این لایه ها در اثر حرکت نوسانی ذرات حول وضع تعادل خود بوجود می آیند.

اگر چشمة صوت, صوت را بطور یکنواخت در تمام جهات منتشر دهد به صورت موج کروی در فضا منتشر می شود.

لوله های صوتی

هم با امواج عرضی و هم با امواج طولی می توانیم موج ایستاده ایجاد کنیم.این موج را می توانیم در یک فنر و یا یک ستون هوا ایجاد کرد.

لولة صوتی تشکیل شده از یک ستون که در داخل هوا وجود دارد و می توان درون آن موج ایستاده تشکیل داد.

وقتی که در دهانة لولة صوتی می دمیم یک موج صوتی در هوای داخل آن انتشار می یابداین موج از دو انتهای لوله باز تابیده می شود و از بر هم نهی امواج فرودی و باز تابیده شده موج ایستاده تشکیل می شود.

اگر انتهای لوله بسته باشد مولکولهای هوا نمی توانند در این انتها نوسان طولی داشته باشند بنابراین در انتهای بسته گره تشکیل می شود و اگر باز باشد مولکولها آزادانه نوسان می کنند و شکم بوجود می آورند.

1) هنگامی که یک انتهای لوله باز و انتهای دیگر بسته باشد!

در انتهای باز شکم و در انتهای بسته گره بوجود می آید بیشینة دامنه در حالتی است که در آن فشار وچگالی لایة هوا بیشینه باشد.

در این حالت طول لوله  L  با فاصله گره تا شکم برابر است.

موج ایستادة تشکیل شده در این حالت, کوچکترین سامد را دارد و صوت اصلی نامیده می شود. مضربهای درست این صوت را هماهنگ های صوت  اصلی می نامند. این هماهنگها هنگامی ایجاد می شوند که تعداد بیشتری شکم وگره در لوله تشکیل شود مثل تار مرتعش.

و در حالتی که n  گره در داخل لوله صوتی در این حالت تشکیل شود طول موج مربوط به    2n-1  هماهنگ با رابطة زیر بدست می آید:

وسامد این صوت برابر است با:

سامد امواج به صورت 5v1,3v1,v1 و ... است. این حالات نوسانات طبیعی هوا داخل لوله صوتی که یک انتهای آن بسته به شمار می آید.

2) هنگامی که هر دو انتهای لوله باز است!

دو گرة    , سه گره  , گره  , طول موج صوت فرودی هنگامی که    n گره تشکیل می شود.

یعنی سامد نوسانات طبیعی هوای داخل این لوله به صورت nv1 … ,2v1,v1 است.

روش مناسب و موثر در ایجاد بر هم نهی امواج در ستون هوا استفاده از پدیدة تشدید است. تشدید زمانی رخ می دهد سامد نیروی وارد با سامد طبیعی نوسانگر برابر باشد, تشدید بوجود می آید و در اینجاست که با نیرویی که می دهیم بیشترین انرژی ممکن به نوسامگر انتقال می یابد. در لولة صوتی می توانیم با اعمال نیرو به طور دوره ای نوسان ایجاد کنیم از دیاپازون استفاده می کنیم و اگر دیاپازون سامدش با هر یک از سامدهای طبیعی لولة صوتی برابر باشد تشدید رخ می دهد.

صوت های موسیقی  

صوتی را که انسان می شنود بر حسب بلندی , ارتفاع و طنین بیان می کنند. وقتی تاری مرتعش می شود تنها هماهنگ اول آن ایجاد نمی شود بلکه هماهنگی های دیگر نیز بوجود می آیند. از برهم نهی این هماهنگها موج مرکب تولید می شود آنچه ما می شنویم از این موج مرکب حاصل می شود.

در شکل بالا نسبت دامنه هماهنگی هایی که در تشکیل موج مرکب سهیم  اند به دامنه هماهنگ اصل آمده است. در هر دو مورد سامد صوت اصلی  440 هرتز است ولی تعداد و دامنه هماهنگی هایی که در ساختن این موج مرکب سهیم اند در هر دو مورد تفاوت دارد. در نتیجه شکل موج مرکب حاصل با یکدیگر متفاوت است.

طنین صوت به شکل موج بستگی دارد یعنی به نوع و تعداد و دامنة هماهنگهایی که ایجاد شده اند وابسته است ارتفاع صوت با سامد موج اصلی که موج مرکب از آن ساخته می شود تعیین می شود و بلندی صوت به شدت صوت و خصوصیات شنوایی شنونده بستگی دارد.

صوت موسیقی یا نت: از ارتعاشات منظم تشکیل شده است.

فاصلة موسیقی: نسبت سامد دو نت را گویند.

گام موسیقی: مجموعه ای از چند نت که فاصلة آنها برای گوش خوشایند است.

تداخل امواج نوری  

یک شکاف کوچک نقطه ای مقابل چشمة نور ایجاد می کنیم در فاصلة کمی از شکاف s  دو شکاف موازی s1,s2  که با  s  موازی و هم فاصله اند قرار می دهیم. نور رسیده به شکافهای s1  و s2   مثل دو چشمه هم بعد, هم دامنه و هم فاز عمل می کند. نورهای گسیل شده از دو چشمه با یکدیگر تداخل با یکدیگر تداخل با کرده و نوارهای روشن و تاریک بر روی پرده تشکیل می شود.

نقطة دیگر مثلp را در نظر می گیریم اختلاف فاز پرتوها را می توان چنین تعیین کرد.

اگر   مضرب زوجی از  باشد در این صورت دو پرتو که به پرده می رسند هم فازند وتداخل شان سازش است و نوار روشن تشکیل می شود. اگر    n=0  آنگاه نوار روشن مرکزی بدست می آید.

اگر    مضرب فردی از   باشد آنگاه دو موج که به پرده می رسند ویرانگراند و در نتیجه نوار تاریک تشکیل می شود.

اگر m=1   باشد اولین نوار تاریک بدست می آید. که در دو طرف نوار روشن مرکزی قرار می گیرند و میان اولین نوار روشن و نوار روشن مرکزی قرار می گیرد.

موضوع تحقیق:

                 امـواج

نام درس:

                فیزیک

نام دانشجو:

                هادی اصلانی

نام دانشگاه:

                دانشگاه آزاد اسلامی واحد میانه

اثر امواج زمین لرزه بر سازه های زیرزمینی

اثر امواج مختلف زمین لرزه بر سازه های زیر زمینی

امواج فشاری:امواج برشی قائم:امواج رایلی RW :امواج لاو LW :

انواع تخریب زمین لرزه    

اطلاعات اولیه گسلش

رفتار خاک در برابر زمین لرزه

نشست و آبگونگی :نشست حاصل از تراکم :پدیده روانگریی :

گسیختکی دامنه‌ای

دامنه‌های طبیعی :سدهای خاکی و خاکریزها :

تسونامی و امواج دریاچه‌ای

ارزیابی اثرات خواص مصالح توپوگرافی بر تفرق امواج لرزه ای

نویسند‌گان: [ محسن ایثاری ] - کارشناسی ارشد مهندسی عمران دانشگاه تبریز ایران[ حمداله ایثاری ] - کارشناس مهندسی عمران عمران دانشگاه مراغه تبریزایران[ رضا تاری نژاد ] - استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تبریزتبریز ایران

خلاصه مقاله:

با توجه به لرزه خیزی مناطق مختلف ایران و برای جلوگیری از ایجاد خسارات سنگین و جبران ناپذیر بخصوص در مکانهایی که سازه های حساسی در انجا ساخته شده یا ساخته خواهد شد لازم است برآورد مناسب و دقیقی از بارهای لرزه ای وارده روی سازه ها انجام شود و اثرات عوامل مختلف تاثیرگذار مورد ارزیابی قرار گیرد.تجربه زلزله های متعدد در دنیا نشان می دهد برای یک زمین لرزه مشخص میزان آسیب سازه های با مشخصه های تقریبا همسان به شدت متاثر از وضعیت ساختگاه می باشد که از آن به عنوان اثرات ساختگاهی یاد می شود. برای انجام این پژوهش از روش المان مرزی سه بعدی که یکی از فنون عددی بسیار قدرتمند برای تحلیل مسائل به ویژه موضوعات مربوط به انتشار امواج است استفاده شده است در این تحقیق برای ارزیابی اثرات جنس مصالح توپوگرافی، دره به شکل نیم دایره تحت اثر امواج لرزه ای sh در مصالح مختلف مدول الاستیسیته میرایی و ضریب بواسون مورد ارزیابی قرار گرفتند نتایج به دست آمده نشان میدهد که پارامترهای میرایی و پواسون تاثیری بر الگوی تغییرات تغییر مکانهای به دست آمده ندارد علاوه بر این نشان داده شد که افزایش میرایی منجربه تغییر مکانهای بزرگتری نسبت به حالت بدون میرایی در راستای وجهی می شود که در معرض برخورد موج قرار میگیرد

کلمات کلیدی:

 روش المان مرزی ، امواج لرزه ای ، اثرات توپوگرافی