שדות אלקטרומגנטיים. שדה אלקטרומגנטי - היפרמרקט ידע

ההתקדמות המדעית והטכנולוגית מלווה בעלייה חדה בעוצמתם של שדות אלקטרומגנטיים (EMF) שנוצרו על ידי האדם, שבמקרים מסוימים גבוהים מאות ואלפי מונים מרמת השדות הטבעיים.

הספקטרום של תנודות אלקטרומגנטיות כולל גלים באורך מ-1000 ק"מ ל-0.001 מיקרומטר ולפי תדירות ומ-3×10 2 עד 3×10 20 הרץ. השדה האלקטרומגנטי מאופיין בקבוצה של וקטורים של רכיבים חשמליים ומגנטיים. לטווחים שונים של גלים אלקטרומגנטיים יש אופי פיזיקלי משותף, אך נבדלים באנרגיה, באופי ההתפשטות, בבליטה, בהשתקפות וההשפעה על הסביבה, האדם. ככל שאורך הגל קצר יותר, כך הקוואנטום נושא יותר אנרגיה.

המאפיינים העיקריים של EMF הם:

חוזק שדה חשמלי ה, V/m.

כוח שדה מגנטי ח, A/m.

צפיפות שטף האנרגיה הנישאת על ידי גלים אלקטרומגנטיים אני, W/m 2.

הקשר ביניהם נקבע על ידי התלות:

חיבור לאנרגיה אניותדירות ותנודות מוגדרות כ:

איפה: f = c/l, a c \u003d 3 × 10 8 m / s (מהירות התפשטות של גלים אלקטרומגנטיים), ח\u003d 6.6 × 10 34 W / cm 2 (קבוע של פלאנק).

בחלל. 3 אזורים מובחנים סביב מקור EMF (איור 9):

א) אזור קרוב(אינדוקציה), כאשר אין התפשטות גל, אין העברת אנרגיה, ולכן הרכיבים החשמליים והמגנטיים של EMF נחשבים באופן עצמאי. גבול אזור R< l/2p.

ב) אזור ביניים(דיפרקציה), כאשר הגלים מונחים זה על זה, ויוצרים גלים מקסימליים וגלים עומדים. גבולות אזור l/2p< R < 2pl. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.

ב) אזור קרינה(גל) עם גבול R > 2pl. יש התפשטות גל, לכן, המאפיין של אזור הקרינה הוא צפיפות שטף האנרגיה, כלומר. כמות האנרגיה יורדת ליחידת משטח אני(W/m 2).

אורז. 1.9. אזורי קיום של שדה אלקטרומגנטי

השדה האלקטרומגנטי מתפוגג עם המרחק ממקורות הקרינה ביחס הפוך לריבוע המרחק מהמקור. באזור האינדוקציה, עוצמת השדה החשמלי פוחתת ביחס הפוך למרחק בחזקת השלישית, והשדה המגנטי יורד הפוך בריבוע המרחק.

על פי אופי ההשפעה על גוף האדם, EMF מחולק ל-5 טווחים:

שדות אלקטרומגנטיים בתדר מתח (EMF FC): ו < 10 000 Гц.

פליטות אלקטרומגנטיות של טווח תדרי הרדיו (EMR RF) ו 10,000 הרץ.

השדות האלקטרומגנטיים של חלק תדרי הרדיו של הספקטרום מחולקים לארבעה תת-טווחים:

1) ו 10,000 הרץ עד 3,000,000 הרץ (3 מגה-הרץ);

2) ומ-3 עד 30 מגה-הרץ;

3) ומ-30 עד 300 מגה-הרץ;

4) ו 300 מגה-הרץ עד 300,000 מגה-הרץ (300 גיגה-הרץ).

המקורות של שדות אלקטרומגנטיים בתדר תעשייתי הם קווי מתח גבוה, מתגים פתוחים, כל רשתות החשמל והתקנים המופעלים בזרם חילופין 50 הרץ. הסכנה לחשיפה לקו עולה עם הגדלת המתח עקב עלייה במטען המרוכז בפאזה. עוצמת השדה החשמלי באזורים שבהם עוברים קווי מתח גבוה יכולה להגיע לכמה אלפי וולט למטר. גלים בטווח זה נספגים בחוזקה באדמה ובמרחק של 50-100 מ' מהקו, העוצמה יורדת לכמה עשרות וולט למטר. עם ההשפעה השיטתית של EP, נצפות הפרעות תפקודיות בפעילות מערכות העצבים והלב וכלי הדם. עם עלייה בחוזק השדה בגוף, מתרחשים שינויים תפקודיים מתמשכים במערכת העצבים המרכזית. יחד עם הפעולה הביולוגית של השדה החשמלי בין אדם לחפץ מתכתי, עלולות להתרחש פריקות עקב הפוטנציאל של הגוף, שמגיע למספר קילו-וולט אם האדם מבודד מכדור הארץ.

הרמות המותרות של חוזק שדה חשמלי במקומות עבודה נקבעות על ידי GOST 12.1.002-84 "שדות חשמליים בתדר תעשייתי". רמת העוצמה המקסימלית המותרת של ה-EMF IF מוגדרת ל-25 קילוואט/מ'. זמן השהייה המותר בשדה כזה הוא 10 דקות. אסור שהייה ב-EMF IF בעוצמה של יותר מ-25 קילו-וולט/מ' ללא ציוד מגן, וב-EMF IF בעוצמה של עד 5 קילו-וולט/מ' מותרת שהייה לאורך כל יום העבודה. הנוסחה ט = (50/ה) - 2, כאשר: ט- זמן שהייה קביל ב-EMF FC, (שעה); ה- עוצמת הרכיב החשמלי של EMF IF, (kV / m).

נורמות סניטריות SN 2.2.4.723-98 מסדירות את השלט הרחוק של הרכיב המגנטי של EMF IF במקום העבודה. עוצמת הרכיב המגנטי חלא יעלה על 80 A/m עבור שהות של 8 שעות בתחום זה.

עוצמת הרכיב החשמלי של ה-EMF IF בבנייני מגורים ודירות מוסדרת על ידי SanPiN 2971-84 "נורמות וכללים סניטריים להגנה על האוכלוסייה מהשפעות של שדה חשמלי שנוצר על ידי קווי מתח עיליים של זרם חילופין בתדר תעשייתי. " לפי מסמך זה, הערך הלא יעלה על 0.5 קילו וולט / מ' בתוך שטחי מגורים ו-1 קילו וולט / מ' באזורים עירוניים. הנורמות לשלט רחוק של הרכיב המגנטי של EMF FC עבור סביבות מגורים ועירוניות לא פותחו כיום.

RF EMR משמשים לטיפול בחום, התכת מתכות, בתקשורת רדיו ורפואה. מקורות EMF בחצרים תעשייתיים הם מחוללי מנורות, במתקני רדיו - מערכות אנטנות, בתנורי מיקרוגל - דליפת אנרגיה כאשר המסך של תא העבודה נשבר.

פעולת EMR RF על הגוף גורמת לקיטוב של אטומים ומולקולות של רקמות, התמצאות מולקולות קוטביות, הופעת זרמי יונים ברקמות, חימום רקמות עקב ספיגת אנרגיית EMF. זה משבש את מבנה הפוטנציאלים החשמליים, את מחזור הנוזלים בתאי הגוף, את הפעילות הביוכימית של מולקולות ואת הרכב הדם.

ההשפעה הביולוגית של EMR RF תלויה בפרמטרים שלו: אורך גל, עוצמת ואופן הקרינה (דופק, מתמשך, לסירוגין), על שטח המשטח המוקרן, משך החשיפה. אנרגיה אלקטרומגנטית נספגת חלקית ברקמות והופכת לחום, מתרחש חימום מקומי של רקמות ותאים. RF EMR משפיע לרעה על מערכת העצבים המרכזית, גורם להפרעות בוויסות הנוירו-אנדוקריני, שינויים בדם, עכירות של עדשת העיניים (בלעדית 4 תת-טווח), הפרעות מטבוליות.

תקינה היגיינית של EMR RF מתבצעת בהתאם ל-GOST 12.1.006-84 "שדות אלקטרומגנטיים של תדרי רדיו. רמות מותרות במקומות עבודה ודרישות לבקרה". רמות EMF במקומות עבודה נשלטות על ידי מדידת חוזק הרכיבים החשמליים והמגנטיים בטווח התדרים של 60 קילו-הרץ-300 מגה-הרץ, ובטווח התדרים של 300-300 מגה-הרץ, צפיפות שטף האנרגיה של ה-EMF (PEF) לוקחת בחשבון זמן השהות באזור ההקרנה.

עבור EMF של תדרי רדיו מ-10 קילו-הרץ עד 300 מגה-הרץ, עוצמת הרכיבים החשמליים והמגנטיים של השדה מווסתת בהתאם לטווח התדרים: ככל שהתדר גבוה יותר, כך הערך המותר של העוצמה נמוך יותר. לדוגמה, הרכיב החשמלי של EMF עבור תדרים של 10 קילו-הרץ - 3 מגה-הרץ הוא 50 וולט / מ', ובתדרים של 50 מגה-הרץ - 300 מגה-הרץ, רק 5 וולט / מ'. בטווח התדרים של 300 מגה-הרץ - 300 ג'יגה-הרץ מווסתים צפיפות השטף של אנרגיית הקרינה ועומס האנרגיה שנוצר על ידה, כלומר. שטף האנרגיה העובר דרך יחידה של המשטח המוקרן במהלך הפעולה. הערך המרבי של צפיפות שטף האנרגיה לא יעלה על 1000 μW/cm 2 . זמן השהייה בשדה כזה לא יעלה על 20 דקות. שהייה בשטח ב-PES השווה ל-25 μW/cm 2 מותרת במהלך משמרת עבודה של 8 שעות.

בסביבה העירונית והביתית, הוויסות של EMR RF מתבצע בהתאם ל-SN 2.2.4 / 2.1.8-055-96 "קרינה אלקטרומגנטית של טווח תדרי הרדיו". בחצרים למגורים, ה-PES של EMR RF לא יעלה על 10 μW / cm 2.

בהנדסת מכונות, נעשה שימוש נרחב בעיבוד מגנטי-פולס ואלקטרו-הידראולי של מתכות עם זרם פועם בתדר נמוך של 5-10 קילו-הרץ (חיתוך וכיווץ של חלקים צינוריים, הטבעה, ניקוב חורים, ניקוי יציקות). מקורות מגנטי פועםשדות במקומות עבודה הם משרנים פתוחים, אלקטרודות, צמיגים נושאי זרם. השדה המגנטי הפועם משפיע על חילוף החומרים ברקמות המוח, מערכות ויסות האנדוקריניות.

שדה אלקטרוסטטי(ESP) הוא שדה של מטענים חשמליים חסרי תנועה המקיימים אינטראקציה זה עם זה. ESP מאופיין במתח ה, כלומר, היחס בין הכוח הפועל בשדה על מטען נקודתי לגודל מטען זה. חוזק ה-ESP נמדד ב-V/m. ESP מתרחשים בתחנות כוח, בתהליכים אלקטרוטכנולוגיים. ESP משמש בניקוי אלקטרוגז, בעת מריחת ציפויי צבע ולכה. ל-ESP יש השפעה שלילית על מערכת העצבים המרכזית; עובדים באזור ESP חווים כאבי ראש, הפרעות שינה וכו'. במקורות ESP, בנוסף להשפעות ביולוגיות, יוני אוויר מהווים סכנה מסוימת. מקור יוני האוויר הוא העטרה המופיעה על החוטים במתח ה>50 קילו וולט/מ'.

רמות מתח מותרות ESP מותקנים ב-GOST 12.1.045-84 "שדות אלקטרוסטטיים. רמות מותרות במקומות עבודה ודרישות לבקרה". רמת המתח המותרת של ה-ESP נקבעת בהתאם לזמן השהות במקום העבודה. השלט הרחוק של עוצמת ה-ESP מוגדר שווה ל-60 קילו וולט/מ' למשך שעה. כאשר עוצמת ה-ESP היא פחות מ-20 קילו-וולט/מ', זמן השהייה ב-ESP אינו מווסת.

תכונות עיקריות קרינת לייזרהם: אורך גל l, (מיקרומטר), עוצמת הקרינה, הנקבעת על ידי האנרגיה או ההספק של אלומת הפלט ומבוטאת בג'אול (J) או וואט (W): משך הדופק (שניות), תדירות החזרה של הדופק (הרץ). הקריטריונים העיקריים לסכנת הלייזר הם עוצמתו, אורך הגל, משך הדופק והחשיפה שלו.

לפי מידת הסכנה, הלייזרים מחולקים ל-4 מחלקות: 1 - קרינת פלט אינה מסוכנת לעיניים, 2 - קרינה ישירה ומוחזרת מסוכנת לעיניים, 3 - קרינה המוחזרת בצורה מפוזרת מסוכנת לעיניים, 4 - קרינה המוחזרת בצורה מפוזרת מסוכנת לעור.

דרגת הלייזר לפי מידת הסכנה של הקרינה הנוצרת נקבעת על ידי היצרן. בעבודה עם לייזרים, אנשי הצוות חשופים לגורמי ייצור מזיקים ומסוכנים.

קבוצת הגורמים המזיקים והמסוכנים הפיזיים במהלך פעולת הלייזרים כוללת:

קרינת לייזר (ישירה, מפוזרת, ספקקולרית או מוחזרת בצורה מפוזרת),

ערך מוגבר של מתח אספקת החשמל של לייזרים,

תכולת אבק באוויר של אזור העבודה על ידי תוצרי האינטראקציה של קרינת לייזר עם המטרה, רמה מוגברת של קרינה אולטרה סגולה ואינפרא אדום,

קרינה מייננת ואלקטרומגנטית באזור העבודה, בהירות מוגברת של אור מנורות שאיבה פעימות ונפיצות של מערכות שאיבת לייזר.

כוח אדם המטפל בלייזרים חשופים לגורמים מסוכנים ומזיקים מבחינה כימית, כגון אוזון, תחמוצות חנקן וגזים אחרים, בשל אופי תהליך הייצור.

השפעת קרינת הלייזר על הגוף תלויה בפרמטרי הקרינה (הספק, אורך גל, משך הדופק, קצב חזרת הדופק, זמן ההקרנה ושטח המשטח המוקרן), לוקליזציה של החשיפה ותכונות האובייקט המוקרן. קרינת לייזר גורמת לשינויים אורגניים ברקמות המוקרנות (השפעות ראשוניות) ולשינויים ספציפיים באורגניזם עצמו (השפעות משניות). תחת פעולת הקרינה, הרקמות המוקרנות מתחממות במהירות, כלומר. כוויה תרמית. כתוצאה מחימום מהיר לטמפרטורות גבוהות, חלה עלייה חדה בלחץ ברקמות המוקרנות, מה שמוביל לנזק מכני שלהן. השפעות קרינת הלייזר על הגוף עלולות לגרום להפרעות תפקודיות ואף לאובדן ראייה מוחלט. אופי העור הפגוע משתנה בין דרגות קלות לדרגות שונות של כוויות, ועד לנמק. בנוסף לשינויים ברקמות, קרינת הלייזר גורמת לשינויים תפקודיים בגוף.

רמות החשיפה המקסימליות המותרות מוסדרות על ידי "נורמות וכללים סניטריים לתכנון והפעלה של לייזרים" 2392-81. רמות החשיפה המקסימליות המותרות מובדלות תוך התחשבות במצב הפעולה של הלייזרים. עבור כל מצב פעולה, קטע של הטווח האופטי, ערך השלט הרחוק נקבע על ידי טבלאות מיוחדות. בקרה דוסימטרית של קרינת לייזר מתבצעת בהתאם ל-GOST 12.1.031-81. במהלך הבקרה נמדדות צפיפות ההספק של קרינה רציפה, צפיפות האנרגיה של קרינה מפולסת ומאופנת פולסים ופרמטרים נוספים.

קרינה אולטרא - סגולה -זוהי קרינה אלקטרומגנטית בלתי נראית לעין, תופסת עמדת ביניים בין אור וקרני רנטגן. החלק הפעיל ביולוגית של קרינת ה-UV מחולק לשלושה חלקים: A עם אורך גל של 400-315 ננומטר, B עם אורך גל של 315-280 ננומטר ו-C 280-200 ננומטר. לקרני UV יש את היכולת לגרום לאפקט פוטו-אלקטרי, להארה, להתפתחות של תגובות פוטוכימיות, וגם בעלות פעילות ביולוגית משמעותית.

קרינת UV מאופיינת תכונות קוטל חיידקים ואריתמיות. כוחה של קרינה אריתמית -זהו ערך המאפיין את ההשפעות המיטיבות של קרינת UV על אדם. Er נלקחת כיחידה של קרינה אריתמית, המקבילה להספק של 1 W עבור אורך גל של 297 ננומטר. יחידת תאורה אריתמית (קרינה) Er למ"ר (Er/m2) או W/m2. מינון קרינהנר נמדד ב-Er × h/m 2, כלומר. זוהי הקרנת פני השטח למשך זמן מסוים. פעילות חיידקית של שטף קרינת ה-UV נמדדת בבאקט. בהתאם לכך, קרינת חיידקים היא בקט למ"ר, ומינון הבקט לשעה למ"ר (bq × h / m 2).

מקורות קרינת UV בייצור הם קשת חשמלית, להבה אוטוגנית, מבערי כספית-קוורץ ופולטי טמפרטורה אחרים.

לקרני UV טבעיות יש השפעה חיובית על הגוף. עם חוסר אור שמש, מתרחשות "רעב קל", מחסור בוויטמין D, חסינות מוחלשת והפרעות תפקודיות של מערכת העצבים. עם זאת, קרינת UV ממקורות תעשייתיים עלולה לגרום למחלות עיניים תעסוקתיות אקוטיות וכרוניות. נזק חריף לעיניים נקרא אלקטרופתלמיה. לעתים קרובות נמצא אריתמה של עור הפנים והעפעפיים. נגעים כרוניים כוללים דלקת לחמית כרונית, קטרקט של העדשה, נגעים בעור (דרמטיטיס, בצקת עם שלפוחיות).

ויסות קרינת UVמבוצע בהתאם ל"תקנים סניטריים לקרינה אולטרה סגולה בחצרים תעשייתיים" 4557-88. בעת נרמול, עוצמת הקרינה נקבעת ב-W/m 2. עם משטח קרינה של 0.2 מ"ר למשך עד 5 דקות עם הפסקה של 30 דקות עם משך כולל של עד 60 דקות, הנורמה ל-UV-A היא 50 W/m 2, עבור UV-B 0.05 W/m 2 ועבור UV -C 0.01 W/m2. עם משך חשיפה כולל של 50% ממשמרת העבודה וחשיפה בודדת של 5 דקות, הנורמה ל-UV-A היא 10 W/m 2, עבור UV-B 0.01 W/m 2 עם שטח הקרנה של 0.1 m 2, והקרנה UV-C אסורה.

שדה אלקטרומגנטי, צורה מיוחדת של חומר. באמצעות שדה אלקטרומגנטי מתבצעת אינטראקציה בין חלקיקים טעונים.

התנהגותו של שדה אלקטרומגנטי נחקרת על ידי אלקטרודינמיקה קלאסית. השדה האלקטרומגנטי מתואר על ידי משוואות מקסוול, המקשרות את הגדלים המאפיינים את השדה עם מקורותיו, כלומר עם מטענים וזרמים המפוזרים במרחב. השדה האלקטרומגנטי של חלקיקים טעונים נייחים או הנעים באופן אחיד קשור באופן בלתי נפרד עם חלקיקים אלה; ככל שחלקיקים נעים מהר יותר, השדה האלקטרומגנטי "מתנתק" מהם ומתקיים באופן עצמאי בצורה של גלים אלקטרומגנטיים.

ממשוואות מקסוול עולה ששדה חשמלי מתחלף יוצר שדה מגנטי, ושדה מגנטי מתחלף יוצר שדה חשמלי, כך ששדה אלקטרומגנטי יכול להתקיים בהיעדר מטענים. יצירת שדה אלקטרומגנטי על ידי שדה מגנטי מתחלף ושדה מגנטי על ידי חשמלי מתחלף מביא לכך ששדות חשמליים ומגנטיים אינם קיימים בנפרד, ללא תלות זה בזה. לכן, השדה האלקטרומגנטי הוא סוג של חומר, הנקבע בכל הנקודות לפי שני גדלים וקטוריים המאפיינים את שני מרכיביו - "שדה חשמלי" ו"שדה מגנטי", ומפעיל כוח על חלקיקים טעונים, בהתאם למהירותם ולגודלם. מהחיוב שלהם.

שדה אלקטרומגנטי בוואקום, כלומר במצב חופשי, שאינו קשור לחלקיקי חומר, קיים בצורה של גלים אלקטרומגנטיים, ומתפשט בוואקום בהיעדר שדות כבידה חזקים מאוד במהירות השווה למהירות של אור ג= 2.998. 10 8 מ' לשנייה. שדה כזה מאופיין בחוזק השדה החשמלי הוהשראת שדה מגנטי בְּ. כדי לתאר את השדה האלקטרומגנטי במדיום, משתמשים גם בכמויות של אינדוקציה חשמלית דוחוזק שדה מגנטי ח. בחומר, כמו גם בנוכחות שדות כבידה חזקים מאוד, כלומר ליד מסות גדולות מאוד של חומר, מהירות ההתפשטות של השדה האלקטרומגנטי קטנה מהערך ג.

מרכיבי הווקטורים המאפיינים את השדה האלקטרומגנטי יוצרים, על פי תורת היחסות, כמות פיזיקלית אחת - טנזור השדה האלקטרומגנטי, שמרכיביו עוברים טרנספורמציה במעבר ממסגרת ייחוס אינרציאלית אחת לאחרת בהתאם לתמורות לורנץ. .

לשדה אלקטרומגנטי יש אנרגיה ומומנטום. קיומו של פעימה של שדה אלקטרומגנטי התגלה לראשונה בניסויים של P. N. Lebedev על מדידת לחץ האור בשנת 1899. לשדה אלקטרומגנטי יש תמיד אנרגיה. צפיפות האנרגיה של השדה האלקטרומגנטי = 1/2(ED+HH).

השדה האלקטרומגנטי מתפשט בחלל. צפיפות שטף האנרגיה של השדה האלקטרומגנטי נקבעת על ידי וקטור פוינטינג S=, יחידה W/m 2 . הכיוון של וקטור ה-Poynting הוא מאונך הו חוחופף לכיוון ההתפשטות של אנרגיה אלקטרומגנטית. ערכו שווה לאנרגיה המועברת דרך יחידת שטח בניצב ל סליחידת זמן. צפיפות תנופת השדה בוואקום K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

בתדרים גבוהים של השדה האלקטרומגנטי, התכונות הקוונטיות שלו הופכות למשמעותיות וניתן להתייחס לשדה האלקטרומגנטי כשטף של קוונטות שדה - פוטונים. במקרה זה, השדה האלקטרומגנטי מתואר

פרטים קטגוריה: חשמל ומגנטיות פורסם בתאריך 06/05/2015 20:46 צפיות: 11962

שדות חשמליים ומגנטיים משתנים בתנאים מסוימים יכולים להוליד זה את זה. הם יוצרים שדה אלקטרומגנטי, שאינו המכלול שלהם כלל. זהו שלם בודד שבו שני השדות הללו אינם יכולים להתקיים זה בלעדיו.

מההיסטוריה

הניסוי של המדען הדני הנס כריסטיאן אורסטד, שבוצע ב-1821, הראה שזרם חשמלי יוצר שדה מגנטי. בתורו, שדה מגנטי משתנה מסוגל לייצר זרם חשמלי. זה הוכח על ידי הפיזיקאי האנגלי מייקל פאראדיי, שגילה את תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית ב-1831. הוא גם מחבר המונח "שדה אלקטרומגנטי".

באותם ימים, הרעיון של ניוטון של פעולה ארוכת טווח היה מקובל בפיזיקה. האמינו שכל הגופים פועלים אחד על השני דרך הריק במהירות גבוהה לאין שיעור (כמעט מיידית) ובכל מרחק. ההנחה הייתה שמטענים חשמליים מקיימים אינטראקציה בצורה דומה. פאראדיי, לעומת זאת, האמין שריקנות לא קיימת בטבע, והאינטראקציה מתרחשת במהירות סופית דרך מדיום חומרי מסוים. המדיום הזה למטענים חשמליים הוא שדה אלקרומגנטי. והוא מתפשט במהירות השווה למהירות האור.

התיאוריה של מקסוול

בשילוב תוצאות מחקרים קודמים, הפיזיקאי האנגלי ג'יימס קלרק מקסוולבשנת 1864 נוצר תורת השדות האלקטרומגנטיים. לפיו, שדה מגנטי משתנה יוצר שדה חשמלי משתנה, ושדה חשמלי מתחלף יוצר שדה מגנטי משתנה. כמובן שבהתחלה אחד השדות נוצר על ידי מקור מטענים או זרמים. אבל בעתיד, שדות אלה כבר יכולים להתקיים ללא תלות במקורות כאלה, ולגרום להופעת אחד את השני. זה, שדות חשמליים ומגנטיים הם מרכיבים של שדה אלקטרומגנטי יחיד. וכל שינוי באחד מהם גורם להופעתו של אחר. השערה זו מהווה את הבסיס לתיאוריה של מקסוול. השדה החשמלי שנוצר מהשדה המגנטי הוא מערבולת. קווי הכוח שלו סגורים.

התיאוריה הזו היא פנומנולוגית. המשמעות היא שהיא מבוססת על הנחות ותצפיות, ואינה מתחשבת בגורם הגורם להתרחשות של שדות חשמליים ומגנטיים.

מאפייני השדה האלקטרומגנטי

השדה האלקטרומגנטי הוא שילוב של שדות חשמליים ומגנטיים, לכן, בכל נקודה בחלל שלו, הוא מתואר בשני גדלים עיקריים: עוצמת השדה החשמלי ה והשראת שדה מגנטי בְּ .

מכיוון שהשדה האלקטרומגנטי הוא תהליך של הפיכת שדה חשמלי לשדה מגנטי, ולאחר מכן שדה מגנטי לחשמלי, מצבו משתנה כל הזמן. מתפשט במרחב ובזמן, הוא יוצר גלים אלקטרומגנטיים. בהתאם לתדירות ולאורך, גלים אלה מחולקים ל גלי רדיו, קרינת טרה-הרץ, קרינת אינפרא אדום, אור נראה, קרינה אולטרה סגולה, קרני רנטגן וקרינת גמא.

וקטורי העוצמה והאינדוקציה של השדה האלקטרומגנטי מאונכים זה לזה, והמישור בו הם נמצאים מאונך לכיוון התפשטות הגל.

בתיאוריה של פעולה ארוכת טווח, מהירות ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים נחשבה לגדולה לאין שיעור. עם זאת, מקסוול הוכיח שזה לא המקרה. בחומר, גלים אלקטרומגנטיים מתפשטים במהירות סופית, התלויה בחדירות הדיאלקטרית והמגנטית של החומר. לכן, התיאוריה של מקסוול נקראת תיאוריית הטווח הקצר.

התיאוריה של מקסוול אושרה בניסוי ב-1888 על ידי הפיזיקאי הגרמני היינריך רודולף הרץ. הוא הוכיח שקיימים גלים אלקטרומגנטיים. יתרה מכך, הוא מדד את מהירות ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים בוואקום, שהתבררה כשווה למהירות האור.

בצורה אינטגרלית, החוק הזה נראה כך:

חוק גאוס לשדה מגנטי

השטף של אינדוקציה מגנטית דרך משטח סגור הוא אפס.

המשמעות הפיזית של חוק זה היא שאין מטענים מגנטיים בטבע. לא ניתן להפריד בין הקטבים של מגנט. קווי הכוח של השדה המגנטי סגורים.

חוק האינדוקציה של פאראדיי

שינוי באינדוקציה המגנטית גורם להופעת שדה חשמלי מערבולת.

משפט מחזור השדה המגנטי

משפט זה מתאר את מקורות השדה המגנטי, כמו גם את השדות עצמם שנוצרו על ידם.

זרם חשמלי ושינוי באינדוקציה חשמלית יוצרים שדה מגנטי מערבולת.

ההוא עוצמת השדה החשמלי;

חהוא עוצמת השדה המגנטי;

בְּ- אינדוקציה מגנטית. זוהי כמות וקטורית המראה עד כמה חזק השדה המגנטי פועל על מטען של q הנע במהירות v;

ד- אינדוקציה חשמלית, או תזוזה חשמלית. זוהי כמות וקטור השווה לסכום של וקטור העוצמה ווקטור הקיטוב. קיטוב נגרם על ידי תזוזה של מטענים חשמליים תחת פעולת שדה חשמלי חיצוני ביחס למיקומם כאשר שדה כזה נעדר.

Δ הוא המפעיל של נבלה. הפעולה של אופרטור זה בשדה ספציפי נקראת הרוטור של שדה זה.

Δ x E = ריקבון E

ρ - צפיפות של מטען חשמלי חיצוני;

י- צפיפות זרם - ערך המראה את עוצמת הזרם הזורם דרך יחידת שטח;

עםהיא מהירות האור בוואקום.

המדע החוקר את השדה האלקטרומגנטי נקרא אלקטרודינמיקה. היא מחשיבה את האינטראקציה שלו עם גופים שיש להם מטען חשמלי. אינטראקציה כזו נקראת אלקטרומגנטית. האלקטרודינמיקה הקלאסית מתארת רק את המאפיינים הרציפים של שדה אלקטרומגנטי באמצעות משוואות מקסוול. אלקטרודינמיקה קוונטית מודרנית סבורה שלשדה האלקטרומגנטי יש גם תכונות בדידות (לא רציפות). ואינטראקציה אלקטרומגנטית כזו מתרחשת בעזרת חלקיקים-קוואנטים בלתי ניתנים לחלוקה שאין להם מסה ומטען. הקוונטי של השדה האלקטרומגנטי נקרא פוטון .

השדה האלקטרומגנטי סביבנו

שדה אלקטרומגנטי נוצר סביב כל מוליך עם זרם חילופין. מקורות השדות האלקטרומגנטיים הם קווי חשמל, מנועים חשמליים, שנאים, תחבורה חשמלית עירונית, תחבורה חשמלית, מכשירי חשמל ואלקטרוניקה ביתיים - טלוויזיות, מחשבים, מקררים, מגהצים, שואבי אבק, טלפונים אלחוטיים, טלפונים ניידים, מכונות גילוח חשמליות - במילה אחת. , כל מה שקשור לצריכה או הולכה של חשמל. מקורות רבי עוצמה לשדות אלקטרומגנטיים הם משדרי טלוויזיה, אנטנות של תחנות טלפון סלולריות, תחנות מכ"ם, תנורי מיקרוגל ועוד. ומכיוון שיש מסביבנו לא מעט מכשירים כאלה, שדות אלקטרומגנטיים מקיפים אותנו בכל מקום. תחומים אלו משפיעים על הסביבה ועל בני האדם. אי אפשר לומר שהשפעה זו היא תמיד שלילית. שדות חשמליים ומגנטיים קיימים מסביב לאדם במשך זמן רב, אך עוצמת הקרינה שלהם לפני כמה עשורים הייתה נמוכה פי מאות מהיום.

עד לרמה מסוימת, קרינה אלקטרומגנטית יכולה להיות בטוחה לבני אדם. אז, ברפואה, בעזרת קרינה אלקטרומגנטית בעוצמה נמוכה, רקמות מרפאות, מבטלות תהליכים דלקתיים ויש להן אפקט משכך כאבים. מכשירי UHF מקלים על עוויתות של השרירים החלקים של המעיים והקיבה, משפרים תהליכים מטבוליים בתאי הגוף, מפחיתים את טונוס הנימים ומורידים את לחץ הדם.

אבל שדות אלקטרומגנטיים חזקים גורמים לתקלות בעבודה של מערכת הלב וכלי הדם, החיסון, האנדוקרינית והעצבים של האדם, עלולים לגרום לנדודי שינה, כאבי ראש ומתח. הסכנה היא שהשפעתם כמעט ואינה מורגשת לבני אדם, והפרות מתרחשות בהדרגה.

כיצד נוכל להגן על עצמנו מפני הקרינה האלקטרומגנטית שסביבנו? זה בלתי אפשרי לעשות זאת לחלוטין, אז אתה צריך לנסות למזער את ההשפעה שלו. קודם כל, אתה צריך לארגן מכשירי חשמל ביתיים בצורה כזו שהם רחוקים מהמקומות שבהם אנחנו נמצאים לרוב. לדוגמה, אל תשב קרוב מדי לטלוויזיה. אחרי הכל, ככל שהמרחק ממקור השדה האלקטרומגנטי רחוק יותר, כך הוא נחלש. לעתים קרובות אנו משאירים את המכשיר מחובר לחשמל. אבל השדה האלקטרומגנטי נעלם רק כאשר המכשיר מנותק מהרשת.

בריאות האדם מושפעת גם משדות אלקטרומגנטיים טבעיים – קרינה קוסמית, השדה המגנטי של כדור הארץ.

1. הקדמה. נושא הלימוד בוואליאולוגיה.

3. המקורות העיקריים של השדה האלקטרומגנטי.

5. שיטות להגנה על בריאות האנשים מפני חשיפה אלקטרומגנטית.

6. רשימת חומרים משומשים וספרות.

1. הקדמה. נושא הלימוד בוואליאולוגיה.

1.1 מבוא.

וליאולוגיה - מ-lat. "valeo" - "שלום" - דיסציפלינה מדעית החוקרת את בריאותו האישית של אדם בריא. ההבדל המהותי בין וליאולוגיה לדיסציפלינות אחרות (בפרט, מהרפואה המעשית) טמון בדיוק בגישה האישית להערכת הבריאות של כל נושא ספציפי (מבלי לקחת בחשבון נתונים כלליים וממוצעים עבור כל קבוצה).

בפעם הראשונה, וליאולוגיה כדיסציפלינה מדעית נרשמה רשמית ב-1980. מייסדה היה המדען הרוסי I. I. Brekhman, שעבד באוניברסיטת ולדיווסטוק הממלכתית.

נכון לעכשיו, הדיסציפלינה החדשה מתפתחת באופן פעיל, עבודות מדעיות מצטברות, ומחקר מעשי נערך באופן פעיל. בהדרגה חל מעבר ממעמד של דיסציפלינה מדעית למעמד של מדע עצמאי.

1.2 נושא הלימוד בוואליאולוגיה.

נושא המחקר בוואליאולוגיה הוא בריאותו האישית של אדם בריא והגורמים המשפיעים עליה. כמו כן, וליאולוגיה עוסקת בשיטתיות של אורח חיים בריא, תוך התחשבות באינדיבידואליות של נושא מסוים.

ההגדרה הנפוצה ביותר למושג "בריאות" כרגע היא ההגדרה המוצעת על ידי המומחים של ארגון הבריאות העולמי (WHO):

בריאות היא מצב של רווחה גופנית, נפשית וחברתית.

וליאולוגיה מודרנית מזהה את המאפיינים העיקריים הבאים של בריאות הפרט:

1. החיים הם הביטוי המורכב ביותר לקיומו של החומר, העולה במורכבותו על תגובות פיזיקוכימיות וביו-ריאקציות שונות.

2. הומאוסטזיס - מצב מעין סטטי של צורות חיים, המאופיין בשונות על פני פרקי זמן גדולים יחסית ובסטטיות מעשית - במצבים קצרים.

3. הסתגלות - תכונתן של צורות החיים להסתגל לתנאי קיום משתנים ועומס יתר. עם הפרות של הסתגלות או שינויים חדים ורדיקליים מדי בתנאים, מתרחשת חוסר הסתגלות - מתח.

4. פנוטיפ - שילוב של גורמים סביבתיים המשפיעים על התפתחות אורגניזם חי. כמו כן, המונח "פנוטיפ" מאפיין את מכלול התכונות ההתפתחותיות והפיזיולוגיה של האורגניזם.

5. גנוטיפ - שילוב של גורמים תורשתיים המשפיעים על התפתחות אורגניזם חי, שהוא שילוב של החומר הגנטי של ההורים. כאשר מועברים גנים מעוותים מהורים, נוצרות פתולוגיות תורשתיות.

6. אורח חיים - מכלול של סטריאוטיפים ונורמות התנהגותיות המאפיינים אורגניזם מסוים.

בריאות (כפי שהוגדר על ידי WHO).

2. שדה אלקטרומגנטי, סוגיו, מאפייניו וסיווגו.

2.1 הגדרות בסיסיות. סוגי שדה אלקטרומגנטי.

שדה אלקטרומגנטי הוא צורה מיוחדת של חומר שדרכה מתבצעת אינטראקציה בין חלקיקים טעונים חשמלית.

שדה חשמלי - נוצר ממטענים חשמליים וחלקיקים טעונים בחלל. האיור מציג תמונה של קווי שדה (קווים דמיוניים המשמשים להמחשת שדות) של שדה חשמלי עבור שני חלקיקים טעונים במנוחה:

שדה מגנטי - נוצר כאשר מטענים חשמליים נעים דרך מוליך. תבנית קווי השדה עבור מוליך בודד מוצגת באיור:

הסיבה הפיזית לקיומו של שדה אלקטרומגנטי היא ששדה חשמלי משתנה בזמן מעורר שדה מגנטי, ושדה מגנטי משתנה מעורר שדה חשמלי מערבולת. משתנים ללא הרף, שני הרכיבים תומכים בקיומו של השדה האלקטרומגנטי. השדה של חלקיק נייח או נע באופן אחיד קשור באופן בלתי נפרד עם נשא (חלקיק טעון).

אולם עם תנועה מואצת של נשאים, השדה האלקטרומגנטי "מתנתק" מהם ומתקיים בסביבה באופן עצמאי, בצורה של גל אלקטרומגנטי, מבלי להיעלם עם הסרת הנשא (למשל גלי רדיו לא נעלמים כאשר הזרם נעלם (תנועת נשאים - אלקטרונים) באנטנה הפולטת אותם).

2.2 מאפיינים בסיסיים של השדה האלקטרומגנטי.

השדה החשמלי מאופיין בחוזק השדה החשמלי (כינוי "E", יחידת SI - V/m, וקטור). השדה המגנטי מאופיין בעוצמת השדה המגנטי (כינוי "H", ממד SI - A/m, וקטור). המודול (אורך) של הווקטור נמדד בדרך כלל.

גלים אלקטרומגנטיים מאופיינים באורך גל (ייעוד "(", ממד SI - m), מקור הפולט אותם - תדר (ייעוד - "(", ממד SI - Hz). באיור, E הוא וקטור חוזק השדה החשמלי, H הוא וקטור חוזק השדה המגנטי.

בתדרים של 3 - 300 הרץ, המושג של אינדוקציה מגנטית יכול לשמש גם כמאפיין של השדה המגנטי (ייעוד "B", ממד SI - T).

2.3 סיווג שדות אלקטרומגנטיים.

הנפוץ ביותר הוא הסיווג המכונה "זוני" של שדות אלקטרומגנטיים לפי מידת הריחוק מהמקור/הנשא.

על פי סיווג זה, השדה האלקטרומגנטי מחולק לאזורים "קרוב" ו"רחוק". אזור ה"קרוב" (המכונה לפעמים אזור האינדוקציה) משתרע עד למרחק מהמקור השווה ל-0-3 (, de (- אורך הגל האלקטרומגנטי שנוצר על ידי השדה. במקרה זה, עוצמת השדה פוחתת במהירות (באופן פרופורציונלי לריבוע או לקובייה של המרחק למקור) באזור זה גל אלקטרומגנטי שנוצר עדיין לא נוצר במלואו.

האזור ה"רחוק" הוא האזור של הגל האלקטרומגנטי שנוצר. כאן, עוצמת השדה פוחתת הפוך עם המרחק למקור. באזור זה, היחס שנקבע בניסוי בין עוצמות השדות החשמליים והמגנטיים תקף:

כאשר 377 הוא עכבת ואקום קבועה, אוהם.

גלים אלקטרומגנטיים מסווגים בדרך כלל לפי תדרים:

| שם | גבולות | שם | גבולות |

| תדר | טווח | גל | טווח |

| נמוך במיוחד, | | Hz | Decamegameter | ממ |

| נמוך במיוחד, VLF | | הרץ | מגהמטר | ממ |

| נמוך מאוד, VLF | KHz | Myriameter | ק"מ |

| תדרים נמוכים, בס | | KHz|קילומטר | ק"מ |

| ממוצע, MF | | MHz | הקטומטרי | ק"מ |

| גבוה, HF | | MHz | דקאמטר | מ |

|גבוה מאוד, VHF| MHz|מד | מ |

|גבוה במיוחד, UHF| GHz | דצימטר | מ |

| גבוה במיוחד, מיקרוגל | | GHz | סנטימטר | ס"מ |

| גבוה במיוחד, | | GHz|מילימטר | מ"מ |

בדרך כלל נמדדת רק עוצמת השדה החשמלי E. בתדרים מעל 300 מגה-הרץ, לעיתים נמדדת צפיפות שטף האנרגיה של הגל, או וקטור ה-Poynting (הכינוי "S", ממד SI הוא W/m2).

3. המקורות העיקריים של השדה האלקטרומגנטי.

המקורות העיקריים של השדה האלקטרומגנטי הם:

קווי חשמל.

חיווט (בתוך מבנים ומבנים).

מכשירי חשמל ביתיים.

מחשבים אישיים.

תחנות שידור טלוויזיה ורדיו.

תקשורת לוויינית וסלולרית (מכשירים, משחזרים).

הובלה חשמלית.

מתקני רדאר.

3.1 קווי חשמל (TL).

החוטים של קו מתח פועל יוצרים שדה אלקטרומגנטי בתדר תעשייתי (50 הרץ) בחלל הסמוך (במרחקים בסדר גודל של עשרות מטרים מהחוט). יתרה מכך, עוצמת השדה ליד הקו יכולה להשתנות בטווח רחב, בהתאם לעומס החשמלי שלו. התקנים קובעים את הגבולות של אזורי הגנה סניטריים ליד קווי חשמל (על פי SN 2971-84):

| מתח הפעלה | 330 ומטה | 500 | 750 | 1150 |

| מידה | 20 | 30 | 40 | 55 |

(למעשה, הגבולות של אזור ההגנה הסניטריים נקבעים לאורך קו הגבול של חוזק השדה החשמלי המרבי, שהוא הרחוק ביותר מהחוטים, שווה ל-1 קילו וולט / מ').

3.2 חיווט.

חיווט חשמל כולל: כבלי חשמל לבניית מערכות תומך חיים, חוטי חלוקת חשמל וכן לוחות מסועפים, קופסאות חשמל ושנאים. חיווט חשמלי הוא המקור העיקרי של השדה האלקטרומגנטי בתדר התעשייתי במגורים. במקרה זה, רמת עוצמת השדה החשמלי הנפלט מהמקור היא לרוב נמוכה יחסית (לא עולה על 500 V/m).

3.3 מוצרי חשמל ביתיים.

מקורות לשדות אלקטרומגנטיים הם כל מכשירי החשמל הביתיים הפועלים באמצעות זרם חשמלי. יחד עם זאת, רמת הקרינה משתנה בטווח הרחב ביותר, בהתאם לדגם, למכשיר המכשיר ולאופן הפעולה הספציפי. כמו כן, רמת הקרינה תלויה מאוד בצריכת החשמל של המכשיר - ככל שההספק גבוה יותר, כך רמת השדה האלקטרומגנטי גבוהה יותר במהלך פעולת המכשיר. עוצמת השדה החשמלי ליד מכשירי חשמל ביתיים אינה עולה על עשרות V/m.

הטבלה שלהלן מציגה את הרמות המקסימליות המותרות של אינדוקציה מגנטית עבור מקורות השדה המגנטי החזקים ביותר בקרב מכשירי חשמל ביתיים:

| מכשיר | הגבל מרווח | |

| | ערכי אינדוקציה מגנטית, μT |

|מכונת קפה | |

| מכונת כביסה | |

| ברזל | |

| שואב אבק | |

| כיריים חשמליות | |

| מנורה "אור פלורסנט" (מנורות פלורסנט LTB, | | |

| מקדחה חשמלית (מנוע | |

| כוח W) | | |

| מערבל חשמלי (מנוע כוח | |

| W) | |

| טלוויזיה | |

| תנור מיקרוגל (אינדוקציה, מיקרוגל) | | |

3.4 מחשבים אישיים.

המקור העיקרי להשפעות בריאותיות שליליות עבור משתמש מחשב הוא התקן התצוגה של הצג (VOD). ברוב המסכים המודרניים, ה-CBO הוא שפופרת קרן קתודית. הטבלה מפרטת את ההשפעות הבריאותיות העיקריות של SVR:

| ארגונומי | גורמי השפעה של אלקטרומגנטית | |

| | שפופרת קרן קתודית שדה | |

| הפחתה משמעותית בניגוד | שדה אלקטרומגנטי בתדר | |

| תמונה משוכפלת בתנאים | טווח מגה-הרץ. |

| תאורה חיצונית של המסך עם קרניים ישירות | | |

| אור. | | |

| השתקפות מראה של קרני אור מ| מטען אלקטרוסטטי על פני השטח | |

| דמות מצוירת | קרינה אולטרה סגולה (טווח |

| שכפול תמונה | אורכי גל ננומטר). |

| (עדכון רציף בתדירות גבוהה | |

| אופי דיסקרטי של התמונה | אינפרא אדום ורנטגן |

| (חלוקה לנקודות). | קרינה מייננת. |

בעתיד, נשקול רק את גורמי ההשפעה של השדה האלקטרומגנטי של שפופרת הקרינה הקתודית כגורמים העיקריים להשפעת ה-SVR על הבריאות.

בנוסף למוניטור וליחידת המערכת, מחשב אישי עשוי לכלול גם מספר רב של מכשירים נוספים (כגון מדפסות, סורקים, מסנני רשת וכו'). כל המכשירים הללו עובדים עם שימוש בזרם חשמלי, כלומר הם מקורות של שדה אלקטרומגנטי. הטבלה הבאה מציגה את הסביבה האלקטרומגנטית בקרבת המחשב (תרומת הצג אינה נלקחת בחשבון בטבלה זו, כפי שנדון קודם לכן):

| מקור | טווח תדרים שנוצר | |

| | שדה אלקטרומגנטי | |

| הרכבת יחידת מערכת. | |. |

| התקני קלט-פלט (מדפסות, | הרץ. |

| סורקים, כוננים וכו'). | |

| אל-פסק, |. |

| מסננים ומייצבים ברשת | | |

לשדה האלקטרומגנטי של מחשבים אישיים יש את הרכב הגלים והספקטרלי המורכב ביותר וקשה למדוד ולכמת אותו. יש לו רכיבים מגנטיים, אלקטרוסטטיים וקרינה (בפרט, הפוטנציאל האלקטרוסטטי של אדם שיושב מול צג יכול לנוע בין -3 ל-+5 וולט). בהתחשב בעובדה שמחשבים אישיים נמצאים כיום בשימוש פעיל בכל ענפי הפעילות האנושית, השפעתם על בריאות האדם כפופה למחקר ובקרה מדוקדקים.

3.5 תחנות שידור טלוויזיה ורדיו.

מספר לא מבוטל של תחנות שידור רדיו ומרכזים בעלי זיקות שונות ממוקמים כיום בשטחה של רוסיה.

תחנות ומרכזי שידור ממוקמים באזורים המיועדים במיוחד עבורם ויכולים לכבוש שטחים גדולים למדי (עד 1000 דונם). לפי המבנה שלהם, הם כוללים בניין טכני אחד או יותר, שבו ממוקמים משדרי רדיו, ושדות אנטנה, שעליהם ממוקמות עד כמה עשרות מערכות הזנת אנטנה (AFS). כל מערכת כוללת אנטנה מקרינה וקו הזנה המביא את אות השידור.

לשדה האלקטרומגנטי הנפלט מהאנטנות של מרכזי שידורי רדיו יש הרכב ספקטרלי מורכב והתפלגות חוזקות אינדיבידואלית בהתאם לתצורת האנטנות, השטח והארכיטקטורה של המבנים הסמוכים. כמה נתונים ממוצעים עבור סוגים שונים של מרכזי שידור רדיו מוצגים בטבלה:

| שידור | מתח | מתח | |

| | שדה, V/m. | א/מ. | |

| DV - רדיו | 630 | 1.2 | המתח הגבוה ביותר |

| kHz, | | | מרחקים פחות מאורך אחד | |

| כוח | | | גלים מהקורן | |

| כוח | | | ירידה במתח | |

| HF - רדיו | 44 | 0.12 | משדרים יכולים להיות | |

|MHz, | | | בנוי בצפיפות | |

| כוח | | | טריטוריות, כמו גם |

| MHz, | | | מפלס הבניין. | |

| כוח | | | |

| עוד). | | | |

3.6 תקשורת לוויינית וסלולרית.

3.6.1 תקשורת לוויינית.

מערכות תקשורת לווייניות מורכבות מתחנת שידור על פני כדור הארץ ומנוסעים - משחזרים במסלול. תחנות תקשורת לווייניות משדרות פולטות אלומת גלים מכוונת צרה, שצפיפות שטף האנרגיה בה מגיעה למאות W/m. מערכות תקשורת לווייניות יוצרות עוצמות שדה אלקטרומגנטיות גבוהות במרחק ניכר מהאנטנות. לדוגמה, תחנה בהספק של 225 קילוואט, הפועלת בתדר של 2.38 גיגה-הרץ, יוצרת צפיפות שטף אנרגיה של 2.8 ואט/מ"ר במרחק של 100 ק"מ. פיזור האנרגיה ביחס לאורה הראשית הוא קטן מאוד ומתרחש יותר מכל באזור המיקום הישיר של האנטנה.

3.6.2 תקשורת סלולרית.

רדיוטלפוניה סלולרית היא כיום אחת ממערכות התקשורת המתפתחות בצורה אינטנסיבית ביותר. המרכיבים העיקריים של מערכת תקשורת סלולרית הם תחנות בסיס ורדיו טלפונים ניידים. תחנות בסיס מקיימות תקשורת רדיו עם מכשירים ניידים, כתוצאה מכך הן מקורות לשדה אלקטרומגנטי. המערכת משתמשת בעיקרון של חלוקת שטח הכיסוי לאזורים, או מה שנקרא "תאים", ברדיוס של ק"מ. הטבלה הבאה מציגה את המאפיינים העיקריים של מערכות תקשורת סלולריות הפועלות ברוסיה:

| | | | | ג'. | ק"מ. |

|NMT450. | |

| אנלוגי. |5] |5] | | | |

|AMPS. |||100 |0.6 | |

|DAMPS (IS – |||50 |0.2 | |

|136). | | | | | |

|CDMA. |||100 |0.6 | |

|GSM - 900. |||40 |0.25 | |

|GSM - 1800. | |

|דיגיטלי. |0] |5] | | | |

עוצמת הקרינה של תחנת הבסיס נקבעת על פי העומס, כלומר נוכחותם של בעלי טלפונים סלולריים באזור השירות של תחנת בסיס מסוימת ורצונם להשתמש בטלפון לשיחה, שבתורה, ביסודו תלוי בשעה ביום, במיקום התחנה, ביום בשבוע ובגורמים נוספים. בלילה העמסת התחנות כמעט אפסית. עוצמת הקרינה של מכשירים ניידים תלויה במידה רבה במצב ערוץ התקשורת "רדיוטלפון נייד - תחנת בסיס" (ככל שהמרחק מתחנת הבסיס גדול יותר, כך עוצמת הקרינה של המכשיר גבוהה יותר).

3.7 הובלה חשמלית.

תחבורה חשמלית (טרוליבוסים, חשמליות, רכבות מטרו וכו') היא מקור רב עוצמה לשדה אלקטרומגנטי בטווח התדרים הרץ. יחד עם זאת, ברוב המוחלט של המקרים, מנוע החשמל המתיחה פועל כפולט העיקרי (עבור אוטובוסי טרולי וחשמליות, קולטי זרם אוויר מתחרים במנוע החשמלי מבחינת עוצמת השדה החשמלי המוקרן). הטבלה מציגה נתונים על הערך הנמדד של אינדוקציה מגנטית עבור סוגים מסוימים של הובלה חשמלית:

| אופן תחבורה וסוג | ערך ממוצע | ערך מרבי |

| רכבות פרבריות. | 20 | 75 |

| הובלה חשמלית עם | 29 | 110 |

| כונן DC | | |

| (מכוניות חשמליות וכו'). | | |

3.8 התקנות מכ"ם.

מתקני מכ"ם ומכ"ם כוללים בדרך כלל אנטנות מסוג רפלקטור ("צלחות") ופולטים אלומת רדיו מכוונת צרה.

תנועה תקופתית של האנטנה בחלל מובילה לחוסר המשכיות מרחבית של קרינה. כמו כן קיימת אי רציפות זמנית של הקרינה עקב הפעולה המחזורית של המכ"ם לקרינה. הם פועלים בתדרים מ-500 מגה-הרץ עד 15 ג'יגה-הרץ, אבל כמה מתקנים מיוחדים יכולים לפעול בתדרים של עד 100 ג'יגה-הרץ או יותר. בשל האופי המיוחד של הקרינה, הם יכולים ליצור אזורים עם צפיפות שטף אנרגיה גבוהה (100 W/m2 או יותר) על הקרקע.

4. השפעת השדה האלקטרומגנטי על בריאות האדם.

גוף האדם תמיד מגיב לשדה אלקטרומגנטי חיצוני. בשל הרכב הגלים השונה וגורמים נוספים, השדה האלקטרומגנטי של מקורות שונים משפיע על בריאות האדם בדרכים שונות. לפיכך, בסעיף זה תיבחן השפעת מקורות שונים על הבריאות בנפרד. עם זאת, לתחום המקורות המלאכותיים, שהוא דיסוננטי חד עם הרקע האלקטרומגנטי הטבעי, כמעט בכל המקרים יש השפעה שלילית על בריאותם של אנשים באזור השפעתו.

מחקרים מקיפים על השפעת שדות אלקטרומגנטיים על הבריאות החלו בארצנו בשנות ה-60. נמצא כי מערכת העצבים האנושית רגישה להשפעות אלקטרומגנטיות, וכי לשדה יש מה שנקרא אפקט מידע כשהוא נחשף לאדם בעוצמות מתחת לערך הסף של האפקט התרמי (ערך חוזק השדה שבו השפעתו התרמית מתחיל להתבטא).

הטבלה הבאה מפרטת את התלונות השכיחות ביותר על הידרדרות בבריאותם של אנשים הנמצאים באזור ההשפעה של תחום המקורות השונים. הרצף ומספור המקורות בטבלה תואמים לרצף ולמספור שלהם שננקטו בסעיף 3:

| מקור | התלונות הנפוצות ביותר. |

| אלקטרומגנטי | |

|1. קווים | חשיפה לטווח קצר (בסדר גודל של מספר דקות) מסוגלת |

| | אנשים או חולים עם סוגים מסוימים של אלרגיות | |

| | פתולוגיות שונות של מערכת הלב וכלי הדם והעצבים | |

| | (עקב חוסר איזון של תת המערכת של ויסות העצבים). מתי |

| | חשיפה רציפה במיוחד (כ-10-20 שנים) | |

| | אולי (לפי נתונים לא מאומתים) פיתוח של כמה | |

| | מחלות אונקולוגיות | |

|2. פנימי | עד היום נתונים על תלונות על הידרדרות | |

| חיווט חשמלי של מבנים | בריאות, הקשור ישירות לעבודה פנימית | |

|3. משק בית | ישנם נתונים לא מאומתים על תלונות של עור, |

| | שימוש שיטתי בתנורי מיקרוגל ישנים | |

| | נתונים על השימוש במיקרוגל הכל | |

| | דגמים בסביבת ייצור (לדוגמה, לחימום | |

| | אוכל בבית קפה). בנוסף לתנורי מיקרוגל, יש מידע על |

| | השפעה שלילית על בריאות האנשים טלוויזיות ב | |

| | כצינור קרן קתודית של מכשיר הדמיה. | |

הוראה

קח שתי סוללות וחבר אותן עם סרט חשמלי. חבר את הסוללות כך שהקצוות שלהן יהיו שונים, כלומר הפלוס הוא הפוך למינוס ולהיפך. השתמש באטבי נייר כדי לחבר חוט לקצה כל סוללה. לאחר מכן, הנח את אחד מהאטבים על גבי הסוללות. אם מהדק הנייר לא מגיע למרכז כל אחד מהם, ייתכן שיהיה עליך ליישר אותו לאורך הרצוי. אבטח את העיצוב עם סרט. ודא שקצוות החוטים חופשיים ושקצוות מהדק הנייר מגיעים למרכז כל סוללה. חבר את הסוללות מלמעלה, עשה את אותו הדבר בצד השני.

קח חוט נחושת. השאר כ-15 ס"מ מהחוט ישר, ולאחר מכן התחל לעטוף אותו סביב הזכוכית. בצע בערך 10 סיבובים. השאר ישר עוד 15 סנטימטרים. חבר את אחד החוטים מאספקת החשמל לאחד הקצוות החופשיים של סליל הנחושת שנוצר. ודא שהחוטים מחוברים היטב זה לזה. כאשר מחובר, המעגל נותן מגנטי שדה. חבר את החוט השני של ספק הכוח לחוט הנחושת.

בשלב זה, כאשר זרם זורם דרך הסליל, הממוקם בפנים יהיה ממוגנט. מהדקי הנייר יידבקו זה לזה, כך שחלקי הכף או המזלג, מברגים יתמגנטו וימשכו חפצי מתכת אחרים בזמן שהזרם מופעל על הסליל.

הערה

הסליל עשוי להיות חם. ודא שאין חומרים דליקים בקרבת מקום והיזהר לא לשרוף את העור.

עצה שימושית

המתכת הממוגנטת ביותר היא ברזל. אל תבחר אלומיניום או נחושת בעת בדיקת השדה.

כדי ליצור שדה אלקטרומגנטי, אתה צריך לגרום למקור שלו להקרין. במקביל, עליו לייצר שילוב של שני שדות, חשמליים ומגנטיים, שיכולים להתפשט בחלל ולהוליד זה את זה. שדה אלקטרומגנטי יכול להתפשט בחלל בצורה של גל אלקטרומגנטי.

אתה תצטרך

- חוט מבודד;
- מסמר;
- שני מוליכים;
- סליל Ruhmkorff.

הוראה

קח חוט מבודד עם התנגדות נמוכה, נחושת היא הטובה ביותר. לגלגל אותו על ליבת פלדה, מסמר רגיל באורך 100 מ"מ (אריגה) יתאים. חבר את החוט למקור מתח, סוללה רגילה תתאים. יהיה חשמל שדה, שיוצר בו זרם חשמלי.

התנועה הכיוונית של הטעון (הזרם החשמלי) תיצור בתורה מגנטי שדה, שתתרכז בליבת פלדה, עם חוט מלופף סביבה. הליבה מסתובבת ונמשכת לעצמה על ידי פרומגנטים (, ניקל, קובלט וכו'). המתקבל שדהיכול להיקרא אלקטרומגנטי, כי החשמל שדהמַגנֶטִי.

כדי להשיג שדה אלקטרומגנטי קלאסי, יש צורך שגם החשמלי וגם המגנטי שדההשתנה עם הזמן, ואז החשמל שדהייצור מגנטי ולהיפך. לשם כך יש צורך שהמטענים הנעים יקבלו תאוצה. הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא לגרום להם להתנודד. לכן, כדי להשיג שדה אלקטרומגנטי, זה מספיק כדי לקחת מוליך ולחבר אותו לרשת ביתית רגילה. אבל הוא יהיה כל כך קטן שלא ניתן יהיה למדוד אותו עם מכשירים.

כדי להשיג שדה מגנטי חזק מספיק, צור ויברטור הרץ. כדי לעשות זאת, קח שני מוליכים ישרים זהים, תקן אותם כך שהפער ביניהם יהיה 7 מ"מ. זה יהיה מעגל נדנדה פתוח, עם קיבולת חשמלית קטנה. חבר כל אחד מהמוליכים למלחציים של Ruhmkorf (זה מאפשר לך לקבל פולסים של מתח גבוה). חבר את המעגל לסוללה. פריקות יתחילו במרווח הניצוץ בין המוליכים, והוויברטור עצמו יהפוך למקור לשדה אלקטרומגנטי.

סרטונים קשורים

הכנסת טכנולוגיות חדשות והשימוש הנרחב בחשמל הובילו להופעת שדות אלקטרומגנטיים מלאכותיים, שלרוב משפיעים מזיקה על האדם והסביבה. שדות פיזיים אלו מתעוררים היכן שיש מטענים נעים.

אופי השדה האלקטרומגנטי

השדה האלקטרומגנטי הוא סוג מיוחד של חומר. זה מתרחש סביב מוליכים שלאורכם נעים מטענים חשמליים. שדה הכוח מורכב משני שדות עצמאיים - מגנטי וחשמלי, שאינם יכולים להתקיים במנותק אחד מהשני. השדה החשמלי, כאשר הוא עולה ומשתנה, יוצר תמיד שדה מגנטי.

אחד הראשונים שחקרו את טיבם של שדות משתנים באמצע המאה ה-19 היה ג'יימס מקסוול, אשר מיוחס לו יצירת התיאוריה של השדה האלקטרומגנטי. המדען הראה שמטענים חשמליים הנעים בתאוצה יוצרים שדה חשמלי. שינוי זה יוצר שדה של כוחות מגנטיים.

המקור של שדה מגנטי לסירוגין יכול להיות מגנט, אם אתה מניע אותו, כמו גם מטען חשמלי שמתנדנד או נע בתאוצה. אם המטען נע במהירות קבועה, אז זרם קבוע זורם דרך המוליך, המאופיין בשדה מגנטי קבוע. מתפשט בחלל, השדה האלקטרומגנטי נושא אנרגיה, התלויה בגודל הזרם במוליך ובתדירות הגלים הנפלטים.

השפעת השדה האלקטרומגנטי על אדם

רמת כל הקרינה האלקטרומגנטית שנוצרת על ידי מערכות טכניות שתוכננו על ידי האדם גבוהה פי כמה מהקרינה הטבעית של כדור הארץ. זוהי השפעה תרמית, שעלולה להוביל להתחממות יתר של רקמות הגוף ולהשלכות בלתי הפיכות. לדוגמה, שימוש ממושך בטלפון נייד, המהווה מקור לקרינה, עלול להוביל לעלייה בטמפרטורת המוח ועדשת העין.

שדות אלקטרומגנטיים הנוצרים משימוש במכשירי חשמל ביתיים עלולים לגרום לניאופלזמות ממאירות. בפרט, זה חל על גוף הילדים. נוכחות ארוכת טווח של אדם ליד מקור הגלים האלקטרומגנטיים מפחיתה את היעילות של מערכת החיסון, מובילה למחלות לב וכלי דם.

כמובן שאי אפשר לזנוח לחלוטין את השימוש באמצעים טכניים שהם המקור לשדה אלקטרומגנטי. אבל אתה יכול ליישם את אמצעי המניעה הפשוטים ביותר, למשל, השתמש בטלפון רק עם אוזניות, אל תשאיר כבלי מכשיר בשקעי חשמל לאחר השימוש בציוד. בחיי היומיום, מומלץ להשתמש בכבלים מאריכים וכבלים עם מיגון מגן.