Tài liệu Bài dự thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn đề tài tìm hiểu nguyên nhân, cách phòng chống tai nạn điện giật, nghiên cứu chế tạo thiết bị phòng chống tai nạn đi

SỞ GD&ĐT HÀ NỘI TRƯỜNG THPT TIỀN PHONG BÀI DỰ THI VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN GIẢI QUYẾT CÁC TÌNH HUỐNG THỰC TẾ Họ và tên: Nguyễn Văn Tùng, Nguyễn Quang Duy Lớp :12A1 Trường THPT Tiền Phong Giáo viên hướng dẫn: Lưu Văn Hợi ĐỀ TÀI TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN, CÁCH PHÒNG CHỐNG TAI NẠN ĐIỆN GIẬT, NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHÒNG CHỐNG TAI NẠN ĐIỆN GIẬT Hà Nội, 12-2014 I. Đặt vấn đề Nhiều năm gần đây, trung bình cả nước có đến 250 người chết mỗi năm do các tai nạn về điện. Đáng lưu ý, các tai nạn chết người xảy ra chủ yếu đối với người dân do những bất cẩn trong sử dụng điện. Nguyên nhân chủ yếu xảy ra do ý thức và hiểu biết của người dân về an toàn điện kém, Cần khuyến cáo người dân nên thận trọng khi sử dụng điện và đẩy mạnh việc phổ biến kiến thức an toàn, cách sử dụng và phòng tránh các tai nạn điện. Hiện tượng điện giật xảy ra khi một người tiếp xúc với một nguồn năng lượng điện. Năng lượng điện chạy qua một phần của cơ thể gây ra hiện tượng giật. Điện giật có thể chẳng gây ra vết thương nào nhưng cũng có thể để lại những “dị tật” khủng khiếp thậm chí còn gây tử vong. 1.1 Nguyên nhân Thanh thiếu niên và người trưởng thành dễ bị giật từ nguồn điện cao thế do những trò đùa tinh nghịch hay do sự cố ngay tại nơi làm việc. Nếu bạn chuẩn bị giúp một người nào đó bị điện cao thế giật, bạn cần phải rất cẩn thận nếu không sẽ trở thành nạn nhân thứ hai. Nếu có một dây điện cao thế rơi xuống đất, có thể sẽ có một dòng điện luân chuyển từ đầu dây. Công ty điện sẽ được thông báo để cắt điện. Một nạn nhân bị ngã từ trên cao xuống hay bị điện giật nghiêm trọng, bị co giật liên hồi có thể làm cổ bị tổn thương. Do đó, không nên di chuyển nạn nhân nếu chưa bảo vệ cổ. Trẻ em thường không bị thương nặng do điện. Chúng thường dễ bị giật do dòng điện ha thế (110-220V) trong nhà. Theo một nghiên cứu, đối với những đứa trẻ từ độ tuổi 12 trở xuống, dây điện từ các thiết bị dùng trong gia đình là nguyên nhân gây ra hơn 63% vết thương, trong đó những lỗ cắm trên tường là nguyên nhân của 15% vết thương. Do hiện tượng dò điện, sử dụng không đúng cách các thiết bị điện trong cuộc sống, làm việc, sinh hoạt hàng ngày. 1.2 Triệu chứng Một người bị điện giật hầu như không bị vết tích tổn thương bên ngoài hoặc có thể biểu hiện bằng những vết bỏng nặng. Thậm chí có người rơi vào tình trạng tim ngừng đập (tạm thời hoặc ngừng hẳn). Vết bỏng thường nặng nhất ở những điểm tiếp xúc với nguồn điện hay tiếp đất. Tay, gót chân và đầu là những điểm tiếp xúc thường gặp nhất. Ngoài vết bỏng, người bị điện giật cũng có thể bị những tổn thương bên trong đặc biệt nếu người đó cảm thấy một trong các triệu chứng như: khó thở, đau ngực hay đau bụng. Vết đau ở tay, chân hay sự biến dạng của một bộ phận nào đó trên cơ thể có thể là do xương bị gãy do bị điện giật. Ở trẻ em, vết bỏng ở miệng do cắn dây điện thường xuất hiện trên môi. Khi đó, vùng này thường xuất hiện màu đỏ, ngăm đen hay chấm hồng. 1.3 Phòng tránh - Đối với trẻ em dưới 12, hầu hết thương tổn là do dây điện gây ra. Hãy xem xét kĩ dây điện và dây nhánh. Thay dây bị đứt hoặc vỏ ngoài của dây bị rạn nứt:  Không để trẻ nghịch dây điện  Hạn chế sử dụng dây nhánh  Dùng lỗ cắm có vỏ bọc để bọn trẻ không tò mò nghịch lỗ cắm. - Đối với trẻ từ 12 tuổi trở lên, hầu hết các thương tổn về điện là do nghịch phá quanh hệ thống điện cao thế. Hãy khuyên bọn trẻ không nên trèo lên cột điện, chơi gần hệ thống trạm biến áp... - Đối với người lớn, những người phải tiếp xúc thường xuyên với điện nên kiểm tra chắc chắn rằng nguồn điện đã bị cắt trước khi làm việc với các hệ thống điện. Tránh sử dụng bất kì thiết bị điện nào gần nước. Cẩn thận khi đứng trong nước hay khi làm việc với điện. - Phải hết sức thận trọng khi ở ngoài trời trong những ngày mưa bão kèm theo sét. Bảo vệ bản thân tránh bị sét đánh bằng cách tìm một chỗ ẩn náu trong một căn nhà vững chắc hay cúi thấp mình và tránh xa cây hay các vật thể bằng kim loại nếu gặp phải ngoài trời. II. Tác dụng của dòng điện đối với con Dòng (mA) người 2-3 5-7 2.1 Điện giật là gì? 8 - 10 Trước tiên chúng tôi 20 - 25 xin giải thích một chút 50 - 80 90 - 100 về tại sao lại có sự “giật” khi mỗi người điện Hiện tượng Ngón tay tê mạnh Bắp thịt co lại Đau, khó rời vật mang điện Khó thở, tay không rời được Thở tê liệt, tim đập mạnh Thở tê liệt, nếu t >3s thì tim ngừng đập chạm vào điện. Rất nhiều người chỉ hiểu rằng nếu sờ vào điện lưới dân dụng thì sẽ bị giật hoặc nguy hiểm đến tính mạng, nhưng không hiểu nguyên nhân gây ra sự giật này. Khi một dòng điện với cường độ đủ lớn đi qua người thì sẽ tạo ra cảm giác bị "điện giật". Tuỳ theo từng trường hợp, lứa tuổi mà mức độ ảnh hưởng của điện đối với cơ thể con người là khác nhau nhưng nói chung là đều gây ra có hại. Bảng bên phải là mức độ ảnh hưởng của dòng điện lên cơ thể con người. Cũng trong bài viết này thì tác giả đã đánh giá rằng với tham số lưới điện 50 Hz ở Việt Nam thì dòng điện truyền qua người vào khoảng 40-50 mA là đã đủ gây nguy hiểm chết người. 2.2 Dòng điện di chuyển trong mạch như thế nào? Bất kỳ một dòng điện nào cũng đều có một sự chuyển động khép kín theo một vòng tròn. Chúng không thể chạy ra khỏi cái vòng tròn đó. Ví dụ một quả pin mà ta thường thấy thì dòng điện xuất phát bên trong quả pin, chạy đến cực dương, rồi đi qua mạch tiêu thụ (bóng đèn, đài, điều khiển, điện thoại...bất kỳ cái gì dùng pin) rồi đi về cực âm, vào bên trong quả pin đó để hoàn thành một quá trình chuyển hoá thành điện năng. (Tất nhiên rằng đây là cách nói dễ hiểu chứ thực ra thì dòng điện đi trong các dây dẫn kim loại thì lại là sự chuyển dời của các điện tích (electron) và điện tích đi ra từ cực âm rồi di chuyển qua tải - về cực dương). Đối với các loại điện được sử dụng trong dân dụng, bạn có thể nhận thấy dòng điện được xuất phát từ biến thế hạ áp ở các trạm phân phối điện, đi qua dây dẫn đến nhà bạn, qua các thiết bị điện mà bạn sử dụng rồi lại quay trở lại bằng dây dẫn thứ hai song song với nó, trở lại máy biến áp. Do tính chất xoay chiều nên nó đổi chiều liên tục. Vậy thì có bao giờ dòng điện đi không khép kín hay không? Chưa bao giờ! Bởi vì nếu bạn có nhận ra ở một trường hợp nào đó ở trong dân dụng có dòng điện đi không theo trường hợp khép kín thì đó hoặc là các trường hợp rất đặc biệt (ví dụ như tụ điện sau quá trình tích điện được phóng điện khi có dây nối hoặc phóng thủng qua lớp điện môi, hoặc các trường hợp đặc biệt khác như sét...). 2.3 Khi nào bạn bị điện giật? Ở trên bạn đã thấy rằng chỉ khi có một dòng điện chạy qua cơ thể người thì mới bị điện giật, mà dòng điện lại đi theo một mạch điện kín, như vậy thì tại sao người sờ vào một cực nào đó thì lại bị điện giật? Lúc này dòng điện chạy qua cơ thể người có tạo ra một mạch điện kín hay không? Có mâu thuẫn với điều trên không? Bạn hãy nhìn vào hình minh hoạ bên sẽ nhận thấy rằng dòng điện được xuất phát từ nguồn đi đến thiết bị và nếu sự cách điện ở đâu đó bên trong thiết bị là không tốt thì sẽ xảy ra hiện tượng xuất hiện điện ở vỏ thiết bị. Khi người sử dụng sờ vào và sẽ bị giật. Điều này không cần chứng minh bởi vì nhiều người đã gặp rồi đối với các thiết bị điện bị rò rỉ điện, hoặc ngay như bạn sờ vào chiếc vỏ máy tính của bạn - tuy không giật mạnh nhưng có thể nó cũng tê tê. Nhưng vì sao lại như thế. Đó là bởi vì hệ thống điện dân dụng luôn sử dụng một cực được nối với đất, do đó cực còn lại luôn luôn có một hiệu điện thế so với "đất", và như vậy thì dòng điện đã truyền thông qua người để xuống "đất" để tạo ra một mạch điện khép kín. III. Nghiên cứu chế tạo thiết bị phòng chống điện giật 3.1 Nguyên tắc hoạt động Ta nhận thấy rằng dòng điện đi theo một mạch kín, do đó mà khi nào đó nó bị đi nhầm về một hướng khác với mong muốn theo thiết kế thì có thể dựa vào nó để chế tạo các thiết bị chống sự giật điện. Trong trường hợp có hiện tượng dò điện, hoặc có người bị điện giật thì một phần dòng điện lại đi qua người xuống đất. Như vậy: Dòng điện đi và về là không bằng nhau, chúng đã bị "thất thoát". Phần mất cân bằng này đã đi tắt xuống đất mà không theo đường dẫn về nơi chúng sinh ra theo dây dẫn. Chính phần dòng điện đi tắt này đã đi qua các bộ phận cơ thể người để gây ra sự "giật điện". Ở trên thì ta đã biết rằng điện giật nguy hại cho sức khoẻ của con người, chúng có nguy cơ gây tử vong rất cao. Vậy thì nếu có một thiết bị nào đó có thể phát hiện ra dòng điện chạy trong dây dẫn bị lệch nhau giữa đi và về để kịp thời ngừng cung cấp điện thì chúng có thể hạn chế được tai nạn về điện giật. Qua những gì đã trình bày ở trên thì bạn thấy ngay rằng các thiết bị chống giật hoạt động dựa theo sự so sánh giữa dòng điện đi và dòng điện về để phát hiện sự chênh lệch dòng điện là bao nhiêu ở phía tải - tức là phía hộ tiêu thụ của bạn. Nếu sự chênh lệch này lớn hơn một giới hạn nào đó thì chúng sẽ ngắt điện. 3.2 Chế tạo thiết bị chống giật Dựa trên nguyên lý làm việc như của máy biến áp, nếu như dòng điện là xoay chiều đi qua quận sơ cấp của máy biến áp thì dòng điện này sinh ra một từ trường biến thiên. Từ trường biến thiên làm suất hiện một từ thông biến thiên được lõi thép truyền sang cuận thứ cấp. Kết quả là bên cuộn thứ cấp có suất hiện một suất điện động cảm ứng và có dòng điện (Nếu mạch kín). Như vậy thì thấy rằng từ trường sinh ra không biến thiên sẽ không sinh ra một dòng điện cảm ứng nếu có các vòng dây quanh nó, mà điều này thì luôn được thực tế chứng minh với bạn bởi vì không có các loại máy biến áp một chiều sử dụng cuộn dây và lõi từ. Nếu ta có hai dây dẫn đặt song song nhau chứa một dòng điện chạy qua có cường độ bằng nhau và ngược chiều nhau thì từ trường của chúng sinh ra sẽ triệt tiêu nhau. Như vậy ở cuôn sơ cấp của máy biến áp ta cuốn hai cuộn dây giống nhau, một cuộn dẫn dòng điện đi từ nguồn tới thiết bị tiêu thụ điện và một cuộn dẫn dòng điện từ thiết bị tiêu thụ về nguồn. Trường hợp, không có dò điện thi hai dòng điện ở hai cuộn dây cùng cường độ nhưng ngược chiều, từ trường tổng hợp bằng không và bên cuộn thứ cấp không có dòng điện cảm ứng. Khi có hiện tượng dò điện (có người bị điện giật) thì có sự chênh lệch giữa dòng đến và về từ trường tổng hợp ở bên cuộn sơ cấp khác không, kết quả là ở cuộn thứ cấp có dòng điện cảm ứng suất hiện. Như vậy, dòng cảm ứng ở cuộn thứ cấp chỉ suất hiện khi có hiện tượng dò điện (có người bị điện giật) . Nếu ta nối hai đàu cuộn thứ cấp với một nam châm điện thì khi đó nam châm xuất hiện từ trường gây ra lực từ hút một thanh kim loại chủ động gây ra hiện tượng đoản mạch và rơ le tự động ngắt mạch điên. Như vây thiết bị và con người được bảo vệ an toàn. IV. Ý nghĩa của đề tài Nâng cao hiểu biết các kiến thức về dòng điện. Biết các nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện giật, biết cách phòng chống tai nạn điện giật. Nâng cao ý thức, cảnh báo cộng đồng về sự nguy hiểm tai nạn điện giật trong cuộc sống, trong lao động, học tập vui chơi.