Исследовательская работа "Телефон" (9 класс)

МБОУ Лосевская СОШ №1 Воронежская область, Павловский район Выполнил ученик 9 класса: Макогонов Владислав Валерьевич (297-484-369) Научный руководитель: учитель 1 категории Запорожцева Ольга Ивановна (289-089-552) с. Лосево 2015г. 1Оглавление 1.Введение……………………………………………………………………………… ………………………………… 2 2.Из истории телефона………………………………………………………………………………… …………… 4 3.Электромагнитные волны…………………………………………………………………………………… ….5 4.”Мобила- друг или враг!?”…………………………………………………….. ……………………………… 6 4.1 Модуляция……………………………………………………………………………… ……………….……6 4.2 Детектирование……………………………………………………………………… …………………….6 Уровень SAR………………………………………………………………………………………… …………7 4.3.1 Правила по уменьшению SAR………………………………………………………………..….7 5. стандарт связи………………………………………………………………………………10 6. Практическая часть…………………………………………………………………………………… ………….11 7.Заключение………………………………………………………………………… …………………………………12 8.Литература…………………………………………………………………………… …………………………..……12 Современный 4.3 21.Введение Современный мир невозможно представить без электронных гаджетов таких как: мобильный телефон, планшет и т.п. Если взглянуть с одной стороны, то они очень сильно помогают нам в учебе, работе, но с другой стороны есть и минусы. О плюсах знают все: вы можете позвонить куда угодно в любой момент, большие расстояния больше не мешают вашему общению, мобильный телефон компактен и удобен, он всегда с собой. Один раз мне пришлось довольно долго разговаривать по телефону. Я заметил, что к концу разговора мое ухо чувствовало себя некомфортно. Сначала я не придал этому значение. Когда ситуация повторилась несколько раз, я задумался, а почему именно так происходит? Закономерность ли это дело в моем телефоне (Nokia XL) или во мне?... На эти возникшие вопросы я и решил ответить, проведя исследование. 32. Из истории Идея создания беспроводных мобильных устройств начала волновать ученых как только появился обычный стационарный телефон. В далеком 1947 году лаборатория Bell Laboratories , которая принадлежала компании AT&T, предложила создать мобильный телефон. Еще тогда были первые попытки: был создан гибрид радиопередатчика и телефона. В машине размещалась радиостанция, которая передавала сигнал на АТС. А чтобы соединиться с радиотелефоном, нужно было позвонить на телефонную станцию и сказать номер телефонного аппарата, установленного в машине. Для передачи звука использовалась кнопка, которую по время разговора удерживали. А чтобы услышать ответ, ее отпускали. Возможности такого вида связи были очень ограниченными. Такому роду соединения мешали разнообразные преграды, которые сильно ухудшали качество передаваемой речи. Ради такого удовольствия некоторое устройство весом 12 килограмм помещалось в багажник машины. Пульт управления и трубка размещались в салоне. А антенна монтировалась в крышу. Это устройство значительно помогло пользователям сотовой связи, освободив их руки от такой тяжести. 3 апреля 1973 года глава отдела мобильной связи совершил первый звонок в истории Человечества. Прогуливаясь по улицам Мартин Купер решил позвонить по своему Манхеттена, мобильному телефону в офис AT&T Bell Labs. Он стоял возле первой сотовой антенны, которая была установлена на одном из близстоящий небоскребов. Как вы думаете, кому Купер позвонил? Он позвонил своему конкуренту по имени Джоел Эйнджел. Прохожие сильно удивились, так как на тот момент ничего подобного никто не видел. До появления коммерческой мобильной связи оставалось 10 лет. И вот 6 марта 1983 года был выпущен первый коммерческий сотовый телефон. Результатом 15-летней разработки компании Motorola стал мобильный аппарат под названием DynaTAC 8000X. На реализацию данного телефона было потрачено около $100 млн. Вес телефона составлял 794 грамма, габариты - 33 * 4,4 * 8,9 см. Заряда батареи хватало на час разговоров, а в режиме ожидания на 8 часов. Дисплей был светодиодным. Хотя цена модели первого телефона составляла $3.995, его популярность стремительно росла и в очередях на покупку DynaTAC 8000X стояли тысячи американцев. 43. Электромагнитные волны средах. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ – электромагнитные колебания, в распространяющиеся конечной пространстве с Электромагнитное скоростью. способно излучение распространяться практически во В вакууме всех (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом своё поведение). Электромагнитные волны подразделяются на составляющие: радиоволны , ИК- излучение, УФ – излучение и т.д. Я думаю, как вы догадались мобильный телефон излучает радиоволны. Радиовоо́лны — электромагнитное излучение с длинами волн в электромагнитном спектре длиннее инфракрасного света. Имеют 5частоту от 3 кГц до 300 ГГц, и соответствующую длину волны от 1 миллиметра до 100 километров, распространяются со скоростью света (300 000 км/сек). Излучаемая энергия зависит от амплитуды и частоты тока, от конфигурации цепи и от свойств диэлектрика, окружающего источник. 4.”Мобила” – друг или враг!? Радиотелефонная связь - электросвязь, при которой посредством радиоволн передаются телефонные (речевые) сообщения. Информация поступает в линию радиотелефонной связи через микрофон, а из нее - обычно через телефон. Микрофон и телефон подключают к радиостанциям непосредственно либо связывают с ними телефонные линии. 4.1 Модуляция Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные интенсивно колебания, излучаемые антенной. Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты. 4.2 Детектирование 6В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания. Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук. 4.3 Уровень SAR мобильных телефонов Уровень SAR мобильных телефонов - это показатель, который характеризует максимальную величину электромагнитного излучения различных моделей мобильных телефонов.На сегодняшний день не является большим секретом то, что мобильные телефоны вполне способны влиять на человеческий организм. О данном влиянии ведется много споров. Одни ученые пытаются доказать, что излучение телефонов может наносить довольно ощутимый вред здоровье человека. Другие наоборот утверждают, что излучение телефонов, не превышающее определенные нормы, практически безвредно для организма человека. Кому из них доверять - решать Вам. На эту тему существует огромное количество различных статей, поэтому на данном вопросе не будем подробно останавливаться. Для оценки максимальной величины излучения мобильных телефонов используют величину SAR.SAR (Specific Absorption Rate) - это удельный коэффициент поглощения электромагнитного излучения организмом человека. Измеряется SAR в Ваттах на килограмм (Вт/кг).Для того, чтобы мобильный телефон был сертифицирован величина его SAR не должна превышать определенные нормы. Федеральной комиссией по связи в США (FCC), министерством промышленности Канады (IC), а также регулирующими органами 7некоторых других стран принята норма SAR равная 1,6 Вт/кг при пересчете на 1 г тканей тела. В странах Европейского Союза принята норма SAR равная 2 Вт/кг для 10 г тканей. Необходимо отметить, что для мобильных телефонов обычно указывается максимальный уровень SAR. Т.е. данная величина характеризует электромагнитное излучение телефона при его работе на максимальную мощность. На практике же текущее значение SAR зачастую существенно ниже и зависит от многих факторов. Например, в зоне слабого приема текущий уровень SAR будет выше, чем SAR для того же телефона, работающего в зоне уверенного приема. Также в момент установления соединения уровень SAR будет иметь высокое значение, т.к. телефон в это время, зачастую, работает с большей мощностью, чем во время разговора. 4.3.1 Правила по уменьшению SAR Существует ряд правил, позволяющих уменьшить влияние излучения телефона на человека: 1. Носить телефон следует как можно дальше от тела, а особенно от жизненно важных органов. 2. При разговоре нужно стараться чаще использовать гарнитуру или функцию громкой связи, т.е. держать работающий телефон на расстоянии от тела. 3. В зонах неуверенного (слабого) приема по возможности сводить к минимуму продолжительность разговора. 4. Подносить телефон к уху следует после установления соединения, т.к. в это время телефон работает на максимальной мощности (момент установления соединения в большинстве телефонов легко можно определить по соответствующей индикации на дисплее). 5. Меньше звонить из автомобилей и другого транспорта, т.к. их металлические корпуса ухудшают уровень сигнала, тем самым заставляя телефон работать с большей мощностью. 6. При разговоре в помещении стараться находиться в месте с лучшим уровнем приема, например, подходить к окну. 7. Необходимо удерживать телефон при разговоре так, чтобы не перекрывать рукой антенну аппарата. Зачастую антенны располагают в верхней части корпуса телефона. В таком случае лучше держать телефон за нижнюю часть. Кроме того, лучше держать телефон в вертикальном положении (из-за поляризации волн прием будет несколько лучше, если передающая и принимающая антенны будут ориентированы одинаково). 8. При выборе мобильного телефона стоит обращать внимание на уровень модели 9. И, наконец, самое главное правило - не пользоваться мобильным конкретной SAR 8Нью-Йорка телефоном без необходимости. На других страницах данного сайта приведены уровни SAR мобильных телефонов Nokia, Samsung, LG, Sony Ericsson, Philips, HTC, Alcatel, Apple IPhone и Fly. 10. Наклейка, снижающая излучение смартфона Устройство R2L Radiation Buster преобразует электромагнитное излучение смартфонов в безопасную светодиодную подсветку. Таким образом вред от воздействия электромагнитных волн можно снизить на 70%.Небольшая компания из разработала микропроцессор, который снижает электромагнитное излучение смартфонов и мобильных телефонов. Устройство R2L Radiation Buster автоматически преобразует излучение от мобильных телефонов в электричество, а затем электрические разряды трансформируются в безвредный свет. Производитель утверждает, что присоединив R2L на заднюю панель своего мобильного устройства или его чехла, можно снизить воздействие электромагнитного излучения на 70%. Ранее для этих целей производители большинства мобильных устройств рекомендовали пользователям держать свой телефон подальше от уха во время разговора.R2L был протестирован на 40 телефонах для определения поглощения электромагнитной энергии (SAR). Все мобильные телефоны и смартфоны также тестируются на предмет соответствия этому показателю. В США Федеральное агентство по связи (FCC) сертифицирует только те девайсы, SAR которых не превышает 1,6 Вт/кг для 1 грамма тканей. Тесты устройства R2L показали, что уровень излучения от телефонов, на которые был прикреплен R2L, действительно ниже, чем было зафиксировано при сертификации этих девайсов в FCC.R2L совместим со многими сотовыми телефонами и смартфонами, включая iPhone, Samsung Galaxy, Google Nexus, Nokia Lumia и Motorola Droid. Устройство никак не влияет на качество связи мобильного телефона и не разряжает его батарею. Устройство, разработанное R2L, представляет собой небольшой наклейку толщиной в лист бумаги. Место для крепления R2L лучше выбирать согласно инструкции на сайте производителя, так как его эффективность напрямую зависит от модели смартфона и расположения устройства на нем. Если телефон включен, R2L после прикрепления немедленно начнет преобразовывать излучение в свет, так что его работу можно будет увидеть по светодиодной подсветке.«Хотя уровень электромагнитного излучения всех телефонов на данный момент соответствует установленным стандартам, никто толком не знает, коэффициента удельного 9как длительное использование телефона отразится на здоровье человека, — говорит Джордан Стэнли (Jordan Stanley) из R2L. — Телефоны постоянно испускают небольшие дозы излучения, когда они включены. И устройства становятся все более мощными и все глубже интегрируются в нашу жизнь, а значит, идея снизить излучение сотового телефона действительно полезна». 105.Современный стандарт связи GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) — глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation):  1G — аналоговая сотовая связь,  2G — цифровая сотовая связь,  3G — широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет Мобильные телефоны выпускаются с поддержкой 4 частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц[1].В зависимости от количества диапазонов, телефоны подразделяются на классы и вариацию частот в зависимости от региона использования. Однодиапазонные — телефон может работать в одной полосе частот. В настоящее время не выпускаются, но существует возможность ручного выбора определённого диапазона частот в некоторых моделях телефонов, например Motorola C115, или с помощью инженерного меню телефона. Двухдиапазонные (Dual Band) — для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800 и 850/1900 для Америки и Канады.Трёхдиапазонные (Tri Band) — для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800/1900 и 850/1800/1900 для Америки и Канады. Трёхдиапазонные (Tri Band) — для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800/1900 и 850/1800/1900 для Америки и Канады. Четырехдиапазонные (Quad Band) — поддерживают все диапазоны 850/900/1800/1900.В стандарте GSM применяется GMSK- модуляция с величиной нормированной полосы ВТ — 0,3, где В — ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т — длительность одного бита цифрового сообщения.GSM на сегодняшний день является наиболее распространённым стандартом связи. По данным ассоциации GSM (GSMA) на данный стандарт приходится 82 % мирового рынка мобильной связи, 29 % населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий. 116.Практическая часть. SAR Уровень Название Nokia 1200 1,07Вт/кг 1,01Вт/кг 0,67Вт/кг 0,64Вт/кг 1,14Вт/кг 0,90Вт/кг Nokia Xl Nokia X Частота - 900Mгц 900Мгц 1800Мгц Место расположения Около головы Год выпуска 2010г. На расстоянии 1,5 см от тела Около головы На расстоянии 1,5см от тела Около головы На расстоянии 1,5см от тела Июль 2014г. Март 2014г. Вывод: в результате сравнения показателей данной таблицы, можно сформулировать следующее :  Уровень SAR у моделей более раннего года выпуска выше, а значит их влияние на организм более негативное.  Чем больше работающая частота телефона, тем меньше уровень излучения телефона и меньше влияние на организм, что наблюдается у моделей более позднего выпуска.  Чем дальше телефон находится от живого организма, тем меньше негативное влияние на организм. 127. Заключение В результате проведенного исследования, я получил ответы на свои вопросы, указанные как цели данной работы. В основном я рассматривал минусы, т.к хотел сформулировать правила для безопасного использования телефона, т.к современный мир не может отказаться от благ цивилизации, даже если они отрицательно влияют на человека. Используйте сформулированные правила и тогда ваше здоровье будет в ваших руках. 8.Литература 1. Широко использовались материалы Интернета. 2. Руководство пользователя для указанных в работе моделей. 13