Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của cộng hưởng điện từ: Tại sao một số động cơ phát ra âm thanh cao độ ở một số tần số nhất định?
Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường nghe thấy một âm thanh khó chịu, đó là âm thanh có cường độ cao tự nhiên do một số động cơ hoặc thiết bị điện tử tạo ra. Loại âm thanh này được gọi là nhiễu cộng hưởng điện từ, chủ yếu phát ra từ sự rung động của vật liệu bị kích thích bởi lực điện từ. Hiện tượng này không chỉ tồn tại ở một loại thiết bị nhất định mà thậm chí có thể thấy ở máy biến áp, máy điện quay và thậm chí một số thiết bị chiếu sáng.
Nguồn nhiễu cộng hưởng điện từ có thể bao gồm tiếng vo ve của máy biến áp, tiếng vo ve của động cơ quay và tiếng vo ve của đèn huỳnh quang.
Đầu tiên chúng ta cần hiểu nguyên lý cộng hưởng điện từ. Lực điện từ dùng để chỉ lực gây ra bởi sự hiện diện của trường điện từ. Trong thiết bị điện, các lực này tác động lên cấu trúc của dây dẫn và vật liệu từ tính, tạo ra âm thanh nghe được. Ví dụ, khi cho dòng điện đi qua cuộn dây, dây dẫn sẽ tạo ra một lực Lorentz dưới tác dụng của từ trường bên ngoài, làm cho vật liệu dao động.
Tần số của những rung động này thường nằm trong khoảng từ 20 Hz đến 20 kHz. Nếu biên độ rung động đủ lớn thì có thể chuyển đổi thành âm thanh nghe được. Khi các lực điện từ này khớp với tần số cấu trúc của thiết bị, chúng sẽ tăng cường độ rung, làm tăng thêm độ to của âm thanh. Đây được gọi là cộng hưởng cơ học.
Trong một số điều kiện nhất định, mặc dù lực điện từ tĩnh không tạo ra rung động nhưng sự dao động mô-men xoắn do sự thay đổi của nó gây ra là nguồn âm thanh chính.
Vậy nguyên nhân cụ thể gây ra tiếng ồn và độ rung điện từ trong động cơ là gì? Điều này chủ yếu liên quan đến thiết kế và trạng thái vận hành của thiết bị. Lấy máy biến áp làm ví dụ, khi có dòng điện chạy qua cuộn dây của máy biến áp sẽ tạo ra hiệu ứng Lorentz và lực Maxwell. Các lực này làm cho chế độ dao động tự nhiên của cuộn dây và lõi máy cộng hưởng, từ đó phát ra tiếng ồn.
Một ví dụ khác là cuộn cảm và pin, chúng cũng có thể tạo ra âm thanh do sự thay đổi của điện trường và dòng điện bên trong. Khi các dao động trường sinh ra do chuyển động của các điện tích này ảnh hưởng thêm đến cấu trúc của vật liệu sẽ gây ra âm thanh không đáng kể.
Điều thú vị là nghiên cứu về hiện tượng này của những người đoạt giải Nobel ngày càng nhận được nhiều sự chú ý cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện, và nhiều học giả đang tìm cách giảm tiếng ồn này.
Để giảm tiếng ồn điện từ này, có thể áp dụng nhiều phương tiện kỹ thuật khác nhau. Đầu tiên là những cân nhắc về thiết kế, chẳng hạn như chọn thiết kế cuộn dây phù hợp và sử dụng các vật liệu và cấu trúc đặc biệt để giảm khả năng rung. Ngoài ra, đối với một số hiện tượng nhiễu điện từ đáng kể, chẳng hạn như "nhiễu cuộn dây", có thể thực hiện các biện pháp để tăng cường độ bền cho các bộ phận trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như thêm chất kết dính, để giảm việc phát ra âm thanh theo thời gian.
Các nhà thiết kế và kỹ sư động cơ không ngừng tìm kiếm những giải pháp tốt nhất. Ví dụ, các thiết kế kết hợp khe/cực khác nhau có thể giảm cộng hưởng cơ học một cách hiệu quả. Bằng cách thay đổi các điều kiện hiện tại, chẳng hạn như sử dụng công nghệ điều chế trải phổ, tiếng ồn cũng có thể giảm ở một mức độ nhất định.
Sự phát triển của nghiên cứu này mang lại cho chúng ta hy vọng về các thiết bị điện yên tĩnh hơn trong tương lai. Tuy nhiên, đối với người dùng thông thường, đây vẫn là một chủ đề đáng suy ngẫm: Liệu chúng ta có thể loại bỏ hoàn toàn tác động của tiếng ồn này hay không?
Nhưng như chúng ta đã biết, việc tạo ra tiếng ồn này không chỉ phụ thuộc vào thiết kế mà còn có mối quan hệ mật thiết với môi trường hoạt động. Trong điều kiện vận hành thực tế, sự mất cân bằng của máy, sự hao mòn của các bộ phận và thậm chí cả sự can thiệp từ môi trường bên ngoài có thể ảnh hưởng đến âm lượng và cường độ của nhiễu điện từ.
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các kỹ sư đang nghiên cứu các vật liệu và công nghệ mới với hy vọng có thể giảm thiểu hơn nữa sự xuất hiện của những tiếng ồn điện từ này. Đồng thời, đối với người tiêu dùng, hiểu biết về nền tảng của những công nghệ này có thể giúp đưa ra những lựa chọn sáng suốt hơn. Liệu chúng ta có thể mong đợi một môi trường làm việc yên tĩnh hơn trong tương lai hay những tiếng ồn điện từ này sẽ trở thành một phần thường xuyên trong cuộc sống của chúng ta?
