Elektromagnetno polje - Hipermarket znanja. Elektromagnetno polje, njegovo djelovanje na čovjeka, mjerenje i zaštita

U ovom poglavlju, pojam "elektromagnetna polja" odnosi se na dio elektromagnetskih emisija čiji je frekvencijski raspon između 0 Hz i 300 GHz.

Električni i magnetski procesi su detaljno prikazani u posebnom dijelu fizike. Ovi procesi se zasnivaju na elektromagnetnim interakcijama, koje zbog raznovrsnosti svojih manifestacija igraju izuzetno važnu ulogu u prirodi i tehnologiji. U elektrodinamici, riječi "električni naboj" i "električno nabijeno tijelo" označavaju čvrsto tijelo s viškom (negativno nabijeno tijelo) ili manjkom (pozitivno nabijeno tijelo) elektrona.

Da bi se objasnilo porijeklo sila koje djeluju između naboja u mirovanju ili kretanja, postoji koncept električno polje. Da bi se kvantitativno okarakteriziralo električno polje, postoji posebna fizička veličina - jačina električnog polja(E), koji se mjeri silom koja djeluje na jedinični pozitivan naboj postavljen u toj tački. Jedinica električnog polja je 1 V/m.

Kada struja teče kroz provodnik, ona stvara svoje magnetsko polje (B). Pošto nema magnetnih naboja, linije sile magnetsko polje uvek zatvoreno.

Elektromagnetno polje se može opisati sa dva vektora - tenzija električno polje E i indukcijom magnetno polje B. U isto vrijeme, elektricitet i magnetizam se uvijek moraju posmatrati zajedno, kao jedno elektromagnetno polje.

Odrediti elektromagnetno polje u nekoj tački prostora, na primjer, u zraku, znači odrediti vektore E i B u svakom trenutku vremena u svakoj tački prostora. Vektorske veličine su karakteristike sile elektromagnetno polje. IN međunarodni sistem Jedinične (SI) veličine povezane s elektromagnetnim poljem nazivaju se električnim. Kao glavna električna veličina se bira sila električna struja (I) s jedinicom mjere amper.

Prema vremenskoj zavisnosti, veličine koje karakterišu elektromagnetno polje dele se na sledeće glavne tipove: trajno(ne zavisi od vremena), harmonic I proizvoljno periodične fluktuacije, impulsi, buke, amplitudno moduliran.

Konstantno električno polje se često naziva elektrostatičkim poljem. Stvaraju ga nabijena dielektrična ili metalna tijela. Najjednostavnija struktura je elektrostatičko polje ravnomjerno nabijene ravni, iznad i ispod koje je jednolično, a vektor je okomit na nabijenu ravan.

Trajno magnetsko polje stvaraju trajni magnet ili provodnici jednosmjerne struje. Grafički, struktura konstantnog magnetnog polja je prikazana pomoću linija sile na koje je vektor jačine magnetnog polja tangentan u svakoj tački.

U prisustvu vremenske zavisnosti, električno i magnetsko polje su međusobno povezane i čine jednu celinu - elektromagnetno polje. Kada harmonijske vibracije prostorna struktura elektromagnetnog polja ne zavisi samo od raspodele naelektrisanja i struja na nekom provodnom telu, već i od frekvencije, odnosno od odnosa talasne dužine i veličine izvora. U ovom slučaju, moduli intenziteta električnog i magnetskog polja smanjuju se obrnuto proporcionalno udaljenosti od izvora do tačke posmatranja.

Za karakterizaciju periodičnih elektromagnetnih oscilacija koristite sljedeće opcije:

1) srednja kvadratna vrednost jačine električnog polja;

2) srednja kvadratna vrednost projekcije jačine električnog polja na datom pravcu;

3) srednje kvadratne vrednosti jačine magnetnog polja i magnetne indukcije;

4) srednja gustina fluksa energije elektromagnetnog polja u ravnom talasu.

Često su harmonijska polja modulirana u amplitudi. Svojstva moduliranih polja najizraženija su u slučaju tzv. impulsna modulacija - kada se posmatraju impulsi harmonijskog polja sa trajanjem t. a zatim slijedi pauza za vrijeme t p nakon čega slijedi ponavljanje.

Pojedinačne monopulse polja karakteriše trajanje fronta (vrijeme porasta polja) i ukupno trajanje impulsa.

Polja koja se brzo mijenjaju šire se u obliku elektromagnetnog vala na velike udaljenosti od izvora. U elektromagnetnom talasu postoji nedvosmislena veza između polja E i B i pravca širenja talasa, datog talasnim vektorom. Svi elektromagnetski talasi u slobodnom prostoru šire se brzinom svetlosti od 300.000 km/s.

8.1. VRSTE ELEKTROMAGNETSKIH POLJA

Prirodna elektromagnetna polja i zračenje. Donedavno je glavna pažnja istraživača bila usmjerena na proučavanje EMF-a antropogenog porijekla, čiji nivoi značajno premašuju prirodnu elektromagnetnu pozadinu Zemlje.

Istovremeno, poslednjih decenija ubedljivo je dokazana značajna uloga EMF prirodnog porekla u razvoju života na Zemlji i njegovom kasnijem razvoju i regulaciji.

U spektru prirodnih elektromagnetnih polja može se uslovno razlikovati nekoliko komponenti - to je konstantno magnetsko polje Zemlje (geomagnetno polje, GMF), elektrostatičko polje i promenljiva elektromagnetna polja u frekvencijskom opsegu od 10 -3 Hz do 10 12 Hz.

Prilikom proučavanja uticaja prirodnih EMF-a na divlje životinje, posebna pažnja se poklanja geomagnetskom polju kao jednom od najvažnijih faktora životne sredine. Vrijednost konstantnog GMF-a može varirati na površini Zemlje od 26 µT (u regiji Rio de Janeira) do 68 µT (blizu geografskih polova), dostižući maksimume u područjima magnetskih anomalija (Anomalija Kursk, do 190 µT).

Naizmjenično magnetno polje (uglavnom stvoreno strujama koje teku u jonosferi i magnetosferi) je superponirano na glavno magnetsko polje Zemlje, čija je veličina beznačajna.

Geomagnetno polje prolazi kroz varijacije sa dugim (sekularnim) periodima (8000, 600 godina) i sa periodima od desetina godina (60, 22, 11 godina), kao i kratkotrajnim dnevnim varijacijama, koje obično karakterišu različite digitalne aktivnosti. indeksi (K-indeks, brojevi Wolf (W) itd.).

Kvaziperiodične promjene u geomagnetskom polju s periodima od djelića sekunde do nekoliko minuta nazivaju se geomagnetne pulsacije. Obično se dijele na redovne, stabilne, kontinuirane (P sa - pulsacije se nastavljaju) i nepravilan, nalik na buku, impuls (P; - pulsacije nepravilne). Prvi se primjećuju uglavnom ujutro i dnevni sati, a drugi - uveče i noću.

Svi tipovi nepravilnih pulsacija su elementi geomagnetskih poremećaja i usko su povezani s njima, dok se pulsacije Pc uočavaju i u vrlo mirnim uslovima. Unatoč malim vrijednostima amplituda pulsiranja (od stotinki do stotina nT), brojni istraživači ukazuju na biološku aktivnost ovih oscilacija. To je zbog, prvo, postojeće određene selektivnosti u frekvenciji tokom interakcije magnetskog polja sa biološkim objektima i, drugo, činjenice da je brzina promjene intenziteta magnetnog polja tokom vremena, tj. njegov vremenski derivat. Među stabilnim fluktuacijama postoje one koje se javljaju iz dana u dan u istim intervalima lokalnog vremena. U prirodi bi se, po svemu sudeći, mogla razviti adaptacija na elektromagnetsko "pumpavanje" ove vrste. A ako je režim stabilnih fluktuacija (P c) "uobičajen" za biosisteme, onda izolacija od njega može imati negativne posljedice po organizam.

Prilikom poremećaja (magnetnih oluja) uočava se globalna ekscitacija mikropulzacija, a zatim se one mogu snimati desetinama sati širom svijeta. globus. Globalna i lokalna aktivnost grmljavine doprinosi formiranju prirodne elektromagnetne pozadine Zemlje. Elektromagnetne oscilacije na frekvencijama od 4-30 Hz gotovo uvijek postoje. Može se pretpostaviti da mogu poslužiti kao sinhronizatori nekih bioloških procesa, budući da su za jedan broj njih rezonantne frekvencije. Na višim frekvencijama (0,1-15 kHz) primećuje se i EMF, čije je poreklo posledica aktivnosti groma.

Spektar sunčevog i galaktičkog zračenja koje dopire do Zemlje uključuje elektromagnetno zračenje čitavog radiofrekventnog opsega, infracrveno i ultraljubičasto zračenje, vidljiva svjetlost, jonizujuće zračenje. Uzeti zajedno, Zemljini prirodni EMF predstavljaju čitav spektar elektromagnetnih

„šumovi“, pod čijim uticajem postoji sama Zemlja i sav život na njoj.

Prirodni EMF, uključujući GMF, mogu imati dvosmislen učinak na ljudsko tijelo. S jedne strane, geomagnetni poremećaji se smatraju ekološkim faktorom rizika: postoje dokazi o povezanosti s razvojem niza štetnih reakcija u ljudskom tijelu. Dakle, pokazano je da geomagnetni poremećaji mogu imati desinhronizirajući učinak na biološki ritmovi i drugih procesa u tijelu ili biti glavni uzrok za modulaciju funkcionalnog stanja mozga. Uočena je veza između pojave geomagnetnih poremećaja i porasta broja klinički teških bolesti (infarkta miokarda i moždanog udara), kao i broja saobraćajnih nesreća i nesreća aviona. S druge strane, utvrđeno je da su neperiodične varijacije geomagnetskog polja uključene u regulaciju cirkadijalnih, infra- i cirka-septantnih bioloških ritmova, kao i međusobne veze.

Dakle, sada je postalo jasno da prirodna elektromagnetna polja treba smatrati jednim od najvažnijih faktori životne sredine. A ako je implementacija života pod utjecajem prirodnog EMR-a toliko značajna i istovremeno "uobičajena" za biosisteme, onda dolazak u situaciju da njihovi nivoi podliježu oštrim fluktuacijama ili su značajno smanjeni može imati ozbiljne negativne posljedice.

Hipogeomagnetno polje. Po prvi put je ozbiljno razmatrano pitanje mogućnosti štetnog djelovanja na organizam dugotrajnog izlaganja oslabljenim prirodnim elektromagnetnim poljima što je izazvalo pojavu pritužbi na pogoršanje dobrobiti i zdravlja ljudi koji rade u zaštićenim objektima. , koji se široko koriste u raznim industrijama. Takve zaštićene konstrukcije, koje obavljaju svoju glavnu proizvodnu funkciju - sprečavanje širenja EMF-a koje stvara oprema postavljena u njima, izvan prostorija zbog njihove karakteristike dizajna istovremeno sprečavaju prodiranje EMF prirodnog porijekla u njih.

Tako se pojavila elektromagnetna higijena novi problem- proučavanje uticaja na ljudski organizam u deficitu prirodnih elektromagnetnih polja i razvoj naučno-metodoloških pristupa njihovom higijenskom regulisanju.

Ispitivanje niza specijalizovanih zaštićenih struktura omogućilo je da se dobiju novi zanimljivi podaci koji otkrivaju specifičnosti elektromagnetnog okruženja formiranog u njima, neuobičajene za ljude, i, pre svega, značajno smanjenje nivoa geomagnetnog polja ( K o = 1,5-15 puta), prirodne varijable EMF i kršenje njihove prostorne orijentacije.

Istovremeno, treba naglasiti da se tokom magnetnih oluja, čije štetno dejstvo na organizam subjektivno oseća skoro 30% stanovništva, nivo geomagnetnog polja se menja (povećava) u proseku za desetine ili stotine nanotesla, što je samo delić ili nekoliko procenata njene vrednosti. Pod gore opisanim uslovima, promena nivoa GMF iznosi desetine hiljada nanotela.

Uzimajući u obzir da se cjelokupna evolucija čovjeka kao vrste, kao i formiranje i život njega kao pojedinca, odvijala pod stalnim regulatornim utjecajem prirodnih elektromagnetnih polja, sugerirano je da nedostatak ovih faktora, tj. neophodan organizmu za sprovođenje njegovog normalnog života, može doprineti razvoju nepovoljnih promena u zdravstvenom stanju lica koja rade u takvim uslovima.

Dakle, ovaj problem je izuzetno hitan, a njegovo rješavanje pogađa interese šire populacije.

Statička električna polja (SEP). SEP su polja stacionarnih električnih naboja, ili stacionarna električna polja jednosmjerne struje. Do pojave naelektrisanja statičkog elektriciteta može doći prilikom drobljenja, prskanja, gasovitih supstanci, relativnog kretanja dva u kontaktu čvrste materije, rasuti, tečni i gasoviti materijali, sa intenzivnim mešanjem, kristalizacijom itd.

SEP se stvaraju u elektranama iu elektrotehnološkim procesima. Mogu postojati u obliku samog ESP (polja fiksnih naboja) ili stacionarnih električnih polja (električna polja jednosmjerne struje).

SEP se široko koriste u nacionalne ekonomije za čišćenje elektrogasom, elektrostatičko odvajanje ruda i materijala, elektrostatičko nanošenje boja i lakova i polimernih materijala itd.

Međutim, postoji niz industrija tehnološkim procesima za proizvodnju, preradu i transport dielektričnih materijala, gdje je zabilježeno stvaranje elektrostatičkih naboja i polja uzrokovanih elektrifikacijom prerađenog proizvoda (tekstil, obrada drveta, celuloza i papir, hemijska industrija i sl.). Nivoi naprezanja SEB-a na opremi za predenje i tkanje dostižu 20-60 kV/m i više, au proizvodnji linoleuma filmski materijali mogu premašiti 240-250 kV/m.

Statički električni naboji se formiraju i na ekranima PC katodnih cijevi.

U elektroenergetskim sistemima, PDS se formiraju u blizini aktivnih električnih instalacija, rasklopnih uređaja i visokonaponskih vodova jednosmjerne struje. U ovom slučaju dolazi i do povećane ionizacije zraka (npr. kao posljedica koronskih pražnjenja) i pojave jonskih struja.

Glavni fizički parametri SEP-a su jačina polja i potencijali njegovih pojedinačnih tačaka. napetost SEP-a - vektorska veličina, određena omjerom sile koja djeluje na tačka naboj na veličinu ovog naboja, mjerenu u voltima po metru (V/m). Energetske karakteristike SEP-a određene su potencijalima tačaka polja.

Trajna magnetna polja (PMF). Izvori PMF-a na radnim mjestima su trajni magneti, elektromagneti, visokostrujni DC sistemi (DC dalekovodi, elektrolitske kupke i drugi električni uređaji).

Trajni magneti i elektromagneti se široko koriste u instrumentaciji, magnetnim podloškama za dizalice i drugim uređajima za pričvršćivanje, magnetnim separatorima, uređajima za magnetnu obradu vode, magnetohidrodinamičkim (MHD) generatorima, magnetnom rezonancom (MRI) i mašinama za elektronsku paramagnetnu rezonancu (EPR). ), kao i u fizioterapijskoj praksi.

Glavni fizički parametri koji karakteriziraju PMF su: jačina polja(H) magnetni fluks(Ž)

I magnetna indukcija (B). U SI sistemu jedinice za mjerenje jačine magnetnog polja su amperi po metru (A/m), magnetni fluks - weber (Wb), magnetna indukcija (ili gustina magnetnog fluksa) - tesla (Tl).

Snažni izvori SMF-a su MHD generatori. Prema WHO (1986), nivoi PMF-a na lokacijama osoblja koje servisira MHD generatore i termonuklearne uređaje dostižu 50 mT. U uređajima za magnetnu rezonancu koji se koriste u medicini, pacijenti su izloženi PMF-u do 2 T i više. Visoki nivoi (10-100 mT) se stvaraju u salonima Vozilo na magnetnoj podlozi. Prosječni nivoi PMP u radni prostor operatori u elektrolitskim procesima su 5-10 mT. PMF nivoi pod visokonaponskim DC dalekovodima su reda veličine 20 μT.

Elektromagnetna polja industrijske frekvencije (EMF FC). Elektromagnetna polja (EMF) industrijske frekvencije (FC), koja su dio ultraniskofrekventnog opsega radiofrekventnog spektra, najčešća su kako u industrijskim uvjetima tako i u svakodnevnom životu. Raspon industrijske frekvencije kod nas je predstavljen frekvencijom od 50 Hz (u nizu zemalja američkog kontinenta 60 Hz). Glavni izvori IF EMF nastalih kao rezultat ljudskih aktivnosti su Razne vrste proizvodnja i kućanska elektrooprema naizmjenične struje.

Pošto je talasna dužina koja odgovara frekvenciji od 50 Hz 6000 km, osoba je izložena faktoru u bliskoj zoni. S tim u vezi, higijenska procjena EMF FC se provodi odvojeno za električnu i magnetnu komponentu (EF i MF FC).

Posebnu pažnju treba posvetiti visokonaponskim dalekovodima (TL) i otvorenim razvodnim aparatima (ORG), koji stvaraju električna i magnetna polja industrijske frekvencije (50 Hz) u susjednom prostoru. Udaljenosti na kojima se ova polja šire od žica dalekovoda dosežu desetine metara. Što je naponska klasa dalekovoda veća, to je zona veća napredni nivo električnog polja, dok se dimenzije zone ne mijenjaju tokom rada dalekovoda. Veličina zone opasne zbog nivoa magnetnog polja zavisi od količine struje koja teče ili od opterećenja linije. Zbog činjenice da se opterećenje dalekovoda više puta mijenja čak i tokom dana, dimenzije zone povećanog nivoa magnetnog polja također nisu konstantne.

Radovi na popravci dalekovoda i vanjskih razvodnih uređaja izvode se u pravilu u uvjetima pojačanih električnih i magnetskih polja. Ovisno o prirodi posla koji se obavlja, vrijeme izlaganja osoblja može biti od nekoliko minuta do nekoliko sati po smjeni.

U proizvodnim uslovima izvori električnih i magnetnih polja industrijske frekvencije su oprema za distribuciju električne energije, transformatori, električne peći itd.

Značajan nivo EMF industrijske frekvencije u stambene i javne zgrade unosi elektro oprema, odnosno kablovski vodovi koji snabdevaju potrošače električnom energijom, kao i razvodne table i transformatori. U prostorijama u blizini ovih izvora, nivo magnetnog polja je obično povećan, dok nivo električnog polja nije visok.

Dovoljno snažni izvori magnetnog polja u rasponu od 0-1000 Hz su transport na električnoj vuči - električni vozovi, vagoni podzemne željeznice, trolejbusi, tramvaji itd. Maksimalna vrijednost magnetne indukcije u prigradskim električnim vozovima dostiže 75 μT. Prosječna vrijednost magnetne indukcije u vozilima sa DC električnim pogonom je fiksirana na 29 μT.

Elektromagnetna polja radio frekvencija (EMF RF). Uz široku primjenu u radio komunikacijama i radiodifuziji, radarskoj i radioastronomiji, televiziji i medicini, EMF se koriste u raznim tehnološkim procesima: indukcijsko grijanje, toplinska obrada metala i drveta, zavarivanje plastike, stvaranje niskotemperaturne plazme itd. .

Elektromagnetna polja radiofrekventnog dijela spektra podijeljena su po talasnoj dužini u niz opsega (Tabela 8.1).

Elektromagnetno polje karakteriše kombinacija varijabilnih električnih i magnetskih komponenti. Različiti rasponi radio valova ujedinjeni su zajedničkom fizičkom prirodom, ali se značajno razlikuju po energiji koja se u njima nalazi, prirodi širenja, apsorpcije, refleksije i kao rezultat toga, po njihovom utjecaju na okoliš, uključujući i ljude. Što je talasna dužina kraća i viša frekvencija oscilovanja, to kvant nosi više energije.

Odnos između energije (I) i frekvencije (f) vibracija definiran je kao I = h-f ili I = (h-C) / λ, budući da postoji odnos f = C / λ između valne dužine (λ) i frekvencije (f),

gde je C brzina prostiranja elektromagnetnog talasa u vazduhu (C=3-10 8 m/s);

h-Plankova konstanta, jednaka 6,6-10 -34 W / cm 2.

Oko bilo kojeg izvora zračenja, elektromagnetno polje je podijeljeno u 3 zone: bliža - zona indukcije, srednja - zona interferencije i dalja - zona valova.

Ako su geometrijske dimenzije izvora zračenja manje od talasne dužine zračenja λ (tj. postoji tačkasti izvor), granice zona određuju se sljedećim udaljenostima:

- Ρ ν <λ/2π - ближняя зона (индукции);

-λ/2π<Ρ<2 πλ - промежуточная (интерференции);

- Ρ>2 πλ - daleka zona (val).

U zoni indukcije su oni koji rade sa izvorima zračenja u NF, MF i, u određenoj mjeri, HF i VHF opsegu. Kada rade generatori mikrotalasnog i EHF opsega, oni koji rade češće su u zoni talasa.

Ne postoji definitivan odnos između električne i magnetske komponente elektromagnetnog polja indukcije i mogu se višestruko razlikovati jedna od druge (E ≠ 377 N). Intenzitet električnih i magnetnih komponenti u zoni indukcije je pomeren u fazi za 90°. Kada jedan od njih dostigne maksimum, drugi ima minimum. U zoni zračenja jačine obe komponente polja se poklapaju u fazi i uslovi su ispunjeni kada je E = 377 N.

Budući da su u indukcijskoj zoni radnici izloženi različitim električnim i magnetskim poljima, intenziteti ekspozicije radnika sa niskim (LF), srednjim (MF), visokim (HF) i vrlo visokim (VHF) frekvencijama procjenjuju se posebno vrijednostima električnih i magnetskih komponenti polja. Jačina električnog polja mjeri se u voltima po metru (V/m), dok se jačina magnetnog polja mjeri u amperima po metru (A/m).

U zoni talasa, u kojoj se praktično nalaze ljudi koji rade sa opremom koja generiše decimetarske (UHF), centimetarske (UHF) i milimetarske (EHF) talase, intenzitet polja se procenjuje vrednošću gustine energetskog fluksa, tj. količina energije

Table8.1. Međunarodna klasifikacija elektromagnetnih talasa

? domet	Naziv benda po frekvenciji	Frekvencijski opseg	Naziv benda po talasnoj dužini	Talasna dužina
	Ekstremno niska, ELF	3-30Hz	Decamegameter	100- 10 mm
	Ekstra nisko, OWL	30-300 Hz	Megametar	10-1 mm
	Infralow, ILF	0,3-3 kHz	Hektokilometar	1000-100 km
	Vrlo niska, VLF	3-30 kHz	Myriameter	100-10 km
	Niske frekvencije, LF	30-300 kHz	Kilometar	10-1 km
	Srednji, srednji	0,3-3 MHz	Hektometrijski	1- 0,1 km
	Visoki tonovi, HF	3-30 MHz	Dekametar	100-10m
	Vrlo visoko, VHF	30-300 MHz	Meter	10-1 m
	Ultra visoko, UHF	0,3-3 GHz	decimetar	1- 0,1 m
	Ultra visoko, mikrovalna	3-30 GHz	centimetar	10-1 cm
	Ekstremno visoka, EHF	30-300 GHz	Milimetar	10-1 mm
	Hiper visoko, GHF	300-3000 GHz	decimilimetar	1-0,1 mm

pada po jedinici površine. U ovom slučaju, gustoća energetskog toka (PEF) izražava se u vatima po 1 m 2 ili u izvedenim jedinicama: milivatima i mikrovatima po cm 2 (mW / cm 2, μW / cm 2).

Elektromagnetna polja brzo opadaju kako se udaljavaju od izvora zračenja. Intenzitet električne komponente polja u zoni indukcije opada obrnuto s rastojanjem na treći stepen, a intenzitet magnetne komponente opada obrnuto s kvadratom udaljenosti. U zoni zračenja, jačina elektromagnetnog polja opada obrnuto proporcionalno udaljenosti do prvog stepena.

Elektromagnetno polje (EMF) radio frekvencija karakteriše niz svojstava (sposobnost zagrevanja materijala, širenja u prostoru i reflektovanja od interfejsa između dva medija, interakcije sa materijom), zahvaljujući kojima se EMF široko koriste u različitim sektorima. nacionalne privrede: za prenos informacija (emisija, radiotelefonske veze, televizija, radar, radio meteorologija, itd.), u industriji, nauci, tehnologiji i medicini. Elektromagnetni talasi u opsegu niskih, srednjih, visokih i veoma visokih frekvencija koriste se za termičku obradu metala, poluprovodničkih materijala i dielektrika (površinsko zagrevanje metala, kaljenje i kaljenje, lemljenje tvrdih legura na reznim alatima, lemljenje, topljenje metala i poluprovodnici, zavarivanje, sušenje drveta i dr. Za indukcijsko grijanje najširu se koristi EMF frekvencije 60-74, 440 i 880 kHz. Indukcijsko zagrijavanje se uglavnom izvodi magnetskom komponentom EMF-a zbog vrtložnih struja. inducirano u materijalima kada su izloženi EMF.

EMF HF i VHF opsega naširoko se koriste u radio komunikacijama, radiodifuziji, televiziji, medicini, za zagrijavanje dielektrika u visokofrekventnom električnom polju (zavarivanje polimernog filma u proizvodnji korica za knjige, fascikle, torbe, igračke, kombinezoni, polimerizacija ljepila pri lijepljenju drvenih proizvoda, zagrijavanje plastike i presporoshkov, itd.). Zagrijavanje dielektrika vrši se uglavnom električnom komponentom EMF-a. Instalacije za dielektrično grijanje uglavnom rade na frekvencijama od 27, 39 i 40 MHz.

Elektromagnetni talasi u UHF, SHF i EHF opsegu (mikrotalasi) koriste se u radaru, radio navigaciji, radio relejnim komunikacijama, višekanalnim radio komunikacijama, radio astronomiji,

radiospektroskopija, geodezija, detekcija grešaka, fizioterapija itd. Ponekad se EMF u UHF opsegu koriste za vulkanizaciju gume, toplinsku obradu prehrambenih proizvoda, sterilizaciju, pasterizaciju, ponovno zagrijavanje prehrambenih proizvoda itd.

U fizioterapiji se EMF koristi kao snažan terapeutski faktor u kompleksnom liječenju mnogih bolesti (visokofrekventni uređaji za dijatermiju i induktotermiju, specijalni uređaji za UHF terapiju i mikrovalni uređaji za mikrovalnu terapiju).

Trenutno se sve veći broj predajnih radiotelevizijskih centara (RTC) nalazi na teritoriji gradova. Uključuju jednu ili više tehničkih zgrada, u kojima se nalaze radio ili televizijski predajnici i antenska polja, na kojima se nalazi do nekoliko desetina antensko-fider sistema.

Zona mogućeg štetnog djelovanja EMF-a koju stvara NR Kina može se podijeliti na dva dijela. Prvi je teritorija samog MRC-a, gdje su dozvoljene samo osobe koje servisiraju predajnike, komutatore i antensko-fider sisteme. Drugi je susjedna teritorija, gdje se mogu smjestiti razne stambene i industrijske zgrade. U tom slučaju postoji opasnost od izlaganja stanovništva koje se nalazi u ovoj zoni.

U niskom frekventnom opsegu (30-300 kHz), valna dužina je prilično velika (na primjer, za frekvenciju od 150 kHz, bit će 200 0 m). Stoga, čak i na značajnim udaljenostima, vrijednost EMF može biti prilično visoka. Dakle, na udaljenosti od 30 m od antene predajnika snage 500 kW, koji radi na frekvenciji od 145 kHz, električno polje može preći 630 V/m, a magnetno polje 1,2 A/m.

U srednjem frekventnom opsegu (300 kHz - 3 MHz) na udaljenosti od 30 m od antene, jačina električnog polja može biti 275 V/m, a na udaljenosti od 200 m - 10 V/m (sa snagom predajnika

50 kW).

Antene televizijskih predajnika predstavljaju opasnost po javno zdravlje na udaljenosti od nekoliko desetina metara do nekoliko kilometara, ovisno o snazi ​​predajnika.

Radarske stanice rade na frekvencijama od 500 MHz do 15 GHz i više. Elektromagnetno polje koje stvaraju bitno se razlikuje od drugih izvora. To je zbog periodičnog kretanja antene u prostoru. Vremenski prekid zračenja nastaje zbog cikličkog rada radara za zračenje. Metrološki radari mogu generirati oko 100 W/m 2 za svaki ciklus ekspozicije na udaljenosti od 1 km. Aerodromske radarske stanice stvaraju PES od oko 0,5 W/m 2 na udaljenosti od 60 m. Povećanje snage radara za različite namjene i korištenje visoko usmjerenih svestranih antena dovodi do značajnog povećanja intenziteta EMF-a i stvara velike površine sa velikom gustinom energetskog toka na tlu.

Posljednjih godina najintenzivnije se razvijaju mobilni sistemi mobilne radio komunikacije. Njegovi glavni elementi su bazne stanice relativno male snage, čije se antene postavljaju na krovove zgrada ili na posebne tornjeve. Bazne stanice održavaju radio komunikaciju sa pretplatnicima unutar zone u radijusu od 0,5-10 km, koja se naziva "ćelija". U zavisnosti od standarda, ćelijski radio sistemi rade u frekvencijskom opsegu 463-1880 MHz.

U elektronskoj industriji izvori elektromagnetnog zračenja u radiotalasnom opsegu u oblastima dinamičkog ispitivanja uređaja mogu biti uređaji koji se ispituju, elementi talasovoda, merni generatori.

8.2. BIOLOŠKO DJELOVANJE ELEKTROMAGNETSKIH POLJA

Interakcija vanjskog EMF-a sa biološkim objektima nastaje indukcijom unutrašnjih polja i električnih struja, čija veličina i distribucija u ljudskom tijelu zavise od niza parametara, kao što su veličina, oblik, anatomska struktura tijela, električna i magnetska svojstva. tkiva (dielektrična i magnetska permeabilnost i specifična provodljivost), orijentacija

tijela u odnosu na vektore električnog i magnetskog polja, kao i na karakteristike EMF-a (frekvencija, intenzitet, modulacija, polarizacija itd.).

Prema modernim konceptima, mehanizam djelovanja EMF-a u ultra-niskofrekventnom i niskofrekventnom opsegu (do 10 kHz) svodi se na djelovanje inducirane električne struje na ekscitabilna tkiva: nervno i mišićno. Parametar koji određuje stepen udara je gustina vrtložne struje indukovane u telu. Istovremeno, za električna polja (EF) razmatranog frekventnog opsega karakteristično je slabo prodiranje u ljudsko tijelo, a za magnetna polja (MF) tijelo je praktično prozirno.

Gustine indukovane struje mogu se izračunati pomoću formula:

- za EP: j=k-f-E,

gdje:

f - frekvencija;

E - EP napetost;

k je koeficijent koji se razlikuje za različita tkiva;

- Za MP: j=7i-R-a-f-B,

gdje:

B - magnetna indukcija; σ - provodljivost tkiva; R je radijus biološkog objekta.

Osobine apsorpcije EMF energije od strane bioloških objekata zavise od njihove veličine i talasne dužine zračenja (frekvencijski opseg). Dakle, za frekvencijski opseg do 30 MHz (valna dužina značajno premašuje veličinu bioloških objekata), tipično je brzo smanjenje specifične apsorbirane snage sa smanjenjem frekvencije. Za opseg frekvencija od 30 MHz do 10 GHz, kada je talasna dužina srazmerna veličini ljudskog tela ili njegovih organa, primećuje se najdublji prodor EMF energije. Za frekvencije iznad 10 GHz (valna dužina je značajno manja od veličine bioloških objekata), apsorpcija EMF energije se javlja u površinskim slojevima bioloških tkiva.

U stvari, apsorpcija EMF energije u tkivima je određena dvama procesima: oscilacijom slobodnih naelektrisanja i oscilacijom dipolnih momenata sa frekvencijom delujućeg polja. Prvi efekat dovodi do pojave struja provodljivosti i gubitaka energije povezanih sa električnim otporom medija (gubici jonske provodljivosti), dok drugi proces dovodi do gubitaka energije usled trenja dipolnih molekula u viskoznom mediju (dielektrični gubici) .

Na niskim frekvencijama, glavni doprinos apsorpciji EMF energije daju gubici povezani s jonskom provodljivošću, koja se povećava sa povećanjem frekvencije polja. Daljnjim povećanjem frekvencije polja povećava se apsorpcija energije zbog gubitaka zbog rotacije dipolnih molekula medija, uglavnom molekula vode i proteina.

Primarni mehanizmi djelovanja apsorbirane EMF energije na mikromolekularnom, subćelijskom i ćelijskom nivou su slabo shvaćeni. Jedna od manifestacija interakcije EMF-a sa materijom uopšte i sa biološkim strukturama posebno je njihovo zagrevanje. U tom slučaju raspodjela topline može biti neravnomjerna i dovesti do pojave "vrućih tačaka" sa općim blagim zagrijavanjem tkiva. Međutim, dokazano je da se biološki efekti pod uticajem EMF-a mogu manifestovati i na takozvanim „netermalnim“ nivoima, kada se ne primećuje opšte povećanje temperature.

Nedavno je razvijena teorija informacija o uticaju elektromagnetnih polja, zasnovana na konceptu interakcije spoljašnjih polja sa unutrašnjim poljima tela.

Biološki efekat oslabljenog geomagnetnog polja (GMF). Kao što je ranije navedeno, prirodnu elektromagnetnu pozadinu Zemlje treba smatrati jednim od najvažnijih faktora životne sredine. Prisustvo prirodnih EMF-a u životnoj sredini neophodno je za ostvarivanje normalnog života, a njihovo odsustvo ili nedostatak može dovesti do negativnih posledica po živi organizam.

Utvrđeno je da kada je GMF oslabljen za 2-5 puta u odnosu na prirodni MF, uočava se povećanje broja bolesti za 40% kod ljudi koji rade u zaštićenim prostorijama. Kada se osoba nalazi u umjetnim hipogeomagnetnim uvjetima, primjećuju se promjene u psihi, pojavljuju se nestandardne ideje i slike.

Po prvi put ozbiljno razmišljanje o mogućnosti štetnog djelovanja na tijelo dugog boravka pod utjecajem oslabljenog prirodnog EMR-a izazvalo je pojavljivanje pritužbi na pogoršanje dobrobiti i zdravlja ljudi koji rade u zaštićenim strukturama. koji se široko koriste u raznim industrijama. Takve zaštićene konstrukcije, obavljajući svoje glavne proizvodne funkcije - sprečavanje širenja EMP-a koje stvara oprema koja se u njima nalazi izvan prostorija, zbog svojih dizajnerskih karakteristika, istovremeno sprječavaju prodiranje EMF-a prirodnog porijekla u njih.

Rezultati kliničkog i fiziološkog pregleda radnika u zaštićenim prostorijama, koji su sproveli Institut za biofizičku fiziku Ministarstva zdravlja i Istraživački institut MT Ruske akademije medicinskih nauka, ukazuju na razvoj niza funkcionalnih promjena u vodeći sistemi organizma. Sa strane centralne nervni sistem otkriveni su znakovi neravnoteže u glavnim nervnim procesima u obliku prevladavanja inhibicije, distonije cerebralnih žila s prisutnošću regulatorne interhemisferne asimetrije, povećanja amplitude normalnog fiziološkog tremora, povećanja vremena reakcije na objekt u nastajanju u kontinuiranom analognom načinu praćenja i smanjenje kritične frekvencije fuzije treperenja svjetlosti.

Povrede mehanizama regulacije autonomnog nervnog sistema manifestuju se u razvoju funkcionalnih promena u kardiovaskularnom sistemu u vidu labilnosti pulsa i krvnog pritiska, neurocirkulatorne distonije hipertenzivnog tipa i poremećaja u procesu repolarizacije miokarda. .

Na dijelu imunološkog sistema zabilježeno je smanjenje ukupnog broja T-limfocita, koncentracije IgG i IgA, te povećanje koncentracije IgE.

Povećanje morbiditeta sa VUT-om zabilježeno je kod ljudi koji već duže vrijeme rade u zaštićenim objektima. Istovremeno, pokazalo se da je kod ispitivanih pacijenata učestalost oboljenja koja prate sindrom imunološke insuficijencije značajno veća od one kod praktično zdravih osoba.

Podaci dobiveni u laboratorijskim eksperimentima omogućili su otkrivanje štetnog utjecaja dugotrajne zaštite prirodnih EMF-a (s različitim stupnjevima njihovog slabljenja) na životinjsko tijelo, što je značajno pojačanje uloge doprinosa.

ovog faktora u razvoju promjena u ljudskom tijelu i ukazuje na njegov higijenski značaj

U seriji eksperimentalnih studija sprovedenih u Istraživačkom institutu MT Ruske akademije medicinskih nauka, bioefekti vodećih sistema životinjskog tela su procenjeni u dinamici boravka u zaštićenim komorama (slabljenje GMF K = 100 i 500 puta) u različitim dužinama dnevne sesije (od 0.25 h do 24 h dnevno) i ukupan broj sesija od 1 do 120.

Prilikom proučavanja funkcionalnog stanja centralnog nervnog sistema, otkrivene su promene u EEG aktivnosti i aktivnosti uslovnih refleksa životinja, što ukazuje na kršenje snage nervnih procesa u pravcu povećanja inhibitornih. Endokrini sistem je reagirao smanjenjem aktivnosti gonadotropnih hormona hipofize - (folikulostimulirajući i luteinizirajući) i povećanjem aktivnosti kortikosterona. Na dijelu reproduktivnog sistema uočeno je produženje estrusnih ciklusa, kao i morfološke i funkcionalne promjene u jajnicima i materici. Otkrivene su promjene u stanju humoralnog i ćelijskog dijela imunološkog sistema životinja.

Ozbiljnost i smjer uočenih pomaka imaju određenu ovisnost o trajanju boravka u hipogeomagnetnim uvjetima. Intermitentno izlaganje HHMF-u izazvalo je izraženije bioefekte na pojedinačnim tjelesnim sistemima u odnosu na konstantno izlaganje, posebno u početnoj fazi izlaganja.

Dakle, navedeni podaci ukazuju na higijenski značaj hipogeomagnetnih uslova i potrebu njihove odgovarajuće regulacije.

Biološko djelovanje elektrostatičkih polja (ESF). ESP je faktor sa relativno niskom biološkom aktivnošću. Šezdesetih godina prošlog stoljeća biološki učinak ESP-a bio je povezan s električnim pražnjenjima koja se javljaju kada osoba dođe u kontakt s nabijenim ili neuzemljenim objektima. S njim je bio povezan mogući razvoj neurotičnih reakcija, uključujući fobije. U narednim godinama, naučnici su došli do zaključka da sam ESP ima biološku aktivnost. Poremećaji otkriveni kod radnika pod uticajem ESP su po pravilu funkcionalne prirode i uklapaju se u okvire astenoneurotičkog sindroma i vegetovaskularne distonije. U simptomima

dominiraju subjektivne tegobe neurotične prirode (bol od gladi, razdražljivost, poremećaj sna, osjećaj "elektrošoka" itd.). Objektivno se otkrivaju neizraženi funkcionalni pomaci, koji nemaju nikakve specifične manifestacije.

Krv je otporna na ESP. Postoji samo neznatna sklonost smanjenju crvene krvne slike (eritrociti, hemoglobin), blaga limfocitoza i monocitoza.

Bioefekti kombinovanog dejstva ESP-a i jona vazduha na organizam ukazuju na sinergizam u delovanju ovih faktora. U ovom slučaju, preovlađujući faktor je jonska struja koja je rezultat kretanja zračnih jona u ESP-u.

Treba napomenuti da su mehanizmi uticaja ESP-a i reakcija organizma ostali nejasni i zahtijevaju daljnje proučavanje.

Biološko djelovanje PMP-a. Živi organizmi su vrlo osjetljivi na djelovanje PMF-a. Postoje brojni radovi o dejstvu PMF-a na ljudske i životinjske organizme. Opisani su rezultati proučavanja uticaja PMF na različite sisteme i funkcije bioloških objekata na različitim nivoima organizacije. Općenito je prihvaćeno da su sistemi koji obavljaju regulatorne funkcije (nervni, kardiovaskularni, neuroendokrini itd.) najosjetljiviji na djelovanje PMF-a.

Treba napomenuti dobro poznata kontradiktorna gledišta o biološkoj aktivnosti PMF-a.

Stručnjaci SZO, na osnovu ukupno dostupnih podataka, došli su do zaključka da nivoi PMF do 2 T nemaju značajan uticaj na glavne pokazatelje funkcionalnog stanja životinjskog organizma.

Domaći istraživači su opisali promjene u zdravstvenom stanju ljudi koji rade sa PMF izvorima. Najčešće se manifestiraju u obliku vegetativne distonije, astenovegetativnog i perifernog vazovegetativnog sindroma ili njihove kombinacije. Karakteriziraju ga subjektivne tegobe astenične prirode, funkcionalne promjene u kardiovaskularnom sistemu (bradikardija, ponekad tahikardija, promjena EKG-a T talasa), sklonost hipotenziji. Krv je prilično otporna na djelovanje PMF-a. Postoji samo tendencija smanjenja broja eritrocita i sadržaja hemoglobina, kao i umjerena leukocitoza i limfocitoza.

Periferni vazovegetativni sindrom (ili autonomno-senzitivni polineuritis) karakteriziraju vegetativni, trofični i senzitivni poremećaji u distalnim dijelovima šaka, povremeno praćeni blagim motoričkim i refleksnim poremećajima.

Od nesumnjivog interesa su podaci epidemioloških studija stranih autora. Dakle, proučavanjem zdravstvenog stanja 320 radnika u proizvodnji elektrolita (nivoi PMP-a - 7,6-14,6 mT), u poređenju sa kontrolnom grupom (186 osoba), utvrđene su manje promjene u slici krvi i krvnog tlaka koje nisu išle dalje od toga. normalne fiziološke fluktuacije. Drugi istraživači nisu pronašli značajne razlike u prevalenciji 19 nozoloških oblika bolesti između kontrolne grupe (792 osobe) i grupe specijalista (792 osobe) koja radi sa akceleratorima, mjehurićima, izotopskom opremom i raznim magnetskim uređajima (nivo PMF od 0,5 mT do 2 T). Uočene razlike u prevalenciji većeg broja nozoloških oblika smatraju se beznačajnim. Rezultat je potvrđen na dodatnom kontingentu ljudi (198 osoba u glavnoj grupi i 198 osoba u kontrolnoj grupi) izloženih PMF 0,3 T u trajanju od 1 sata ili više). Brojne publikacije izvještavaju da su radnici u aluminijskoj industriji izloženi visoki nivoi PMP, postoji povećan mortalitet od leukemije. Međutim, uloga samog PMF-a u ovom slučaju nije dovoljno jasna.

Biološki efekat EMF IF. Prve studije o uticaju EMF IF na ljude sproveli su sovjetski autori sredinom 1960-ih. Prilikom proučavanja zdravstvenog stanja osoba izloženih industrijskom dejstvu EMF FC tokom održavanja trafostanica i nadzemnih dalekovoda napona 220, 330, 400 i 500 kV (intenzitetsko-vremenski parametri izlaganja samo električnom polju - EF IF), po prvi put su uočene promjene u zdravstvenom stanju izražene u vidu tegoba i pomaka u nekim fiziološkim funkcijama. Osoblje na servisu trafostanica napona 500 kV imalo je neurološke tegobe (glavobolju, razdražljivost, umor, letargiju, pospanost), kao i pritužbe na poremećaje kardiovaskularnog sistema i

gastrointestinalnog trakta. Ove tegobe pratile su i neke funkcionalne promjene u nervnom i kardiovaskularnom sistemu u vidu autonomne disfunkcije (tahiaritmije ili bradikardija, arterijska hipertenzija ili hipotenzija, labilnost pulsa). Na EKG-u kod nekih osoba je uočen poremećaj ritma i otkucaja srca, smanjenje voltaže QRS kompleksa, spljoštenje T talasa. Neurološki poremećaji su se manifestovali povećanjem tetivnih refleksa, tremorom očnih kapaka i prstiju, smanjenje kornealnih refleksa i asimetrija temperature kože. Došlo je do povećanja vremena senzomotornih reakcija, povećanja pragova olfaktorne osjetljivosti, smanjenja pamćenja i pažnje. EEG je pokazao smanjenje amplitude alfa talasa, promjenu amplitude evociranih potencijala do svjetlosne stimulacije. Prema brojnim autorima, uočene su neizražene promjene u sastavu periferne krvi - umjerena trombocitopenija, neutrofilna leukocitoza, monocitoza i sklonost retikulopeniji. Međutim, u kasnijim studijama stranih autora u SAD-u, Kanadi, Francuskoj i nizu drugih zemalja, ovi podaci nisu potvrđeni, iako neki istraživači primjećuju prisustvo astenovegetativnih tegoba i promjene pokazatelja kao što su krvni tlak, EKG i EEG, holesterol u krvi, kao i pomak u omjeru spolova kod potomaka, tendencija povećanja hromozomskih aberacija u somatskim ćelijama (limfociti krvi). U literaturi posljednjih 15 godina velika pažnja posvećena je novom aspektu problema - mogućem kancerogenom, uglavnom leukogenom dejstvu industrijskih i neindustrijskih efekata EMF FC. U ovom slučaju, glavna uloga u većini studija je pripisana magnetskom polju ekstremno niskog intenziteta, odnosno njegovoj kombinaciji s električnim. U epidemiološkim studijama industrijskih kontingenata, približno 50% studija dobilo je podatke o povećanju (često statistički nepouzdanog) relativnog rizika od razvoja leukemije i tumora mozga kod osoblja koje opslužuje električne instalacije koje generišu EMF FC. U epidemiološkim studijama koje procjenjuju rizik od razvoja leukemije u populaciji koja živi u blizini nadzemnih dalekovoda i drugih električnih instalacija koje stvaraju više od prirodnog nivoa MP HR, samo 20-30% studija ukazuje na povećan rizik od razvoja leukemije kod djece. S tim u vezi, pitanje

Biološko djelovanje EMP RF. Apsorpcija i distribucija apsorbirane energije unutar tijela u suštini zavise od oblika i dimenzija ozračenog objekta, od odnosa ovih dimenzija prema talasnoj dužini zračenja. Sa ovih pozicija mogu se razlikovati 3 regiona u RF EMF spektru: EMF sa frekvencijom do 30 MHz, EMF sa frekvencijom većom od 10 GHz i EMF sa frekvencijom od 30 MHz - 10 GHz. Prvi region karakteriše brz pad vrednosti apsorpcije sa smanjenjem frekvencije (približno proporcionalno kvadratu frekvencije). Posebnost drugog je vrlo brzo slabljenje EMF energije kada prodre u tkivo: gotovo sva energija se apsorbira u površinskim slojevima biostruktura. Treće područje, srednje frekvencije, karakterizira prisustvo niza apsorpcijskih maksimuma, na kojima tijelo, takoreći, uvlači polje u sebe i apsorbira više energije nego što pada na njegov poprečni presjek. U ovom slučaju se oštro manifestuju fenomeni interferencije, što dovodi do pojave lokalnih apsorpcionih maksimuma, takozvanih "vrućih tačaka". Kod ljudi se uslovi za pojavu lokalnih apsorpcionih maksimuma u glavi javljaju na frekvencijama od 750-2500 MHz, a maksimum usled rezonancije sa ukupnom veličinom tela leži u frekvencijskom opsegu.

50-300 MHz.

Primarni mehanizmi djelovanja apsorbirane energije na mikromolekularnom, subćelijskom i ćelijskom nivou su slabo shvaćeni. Brojni autori opisuju dostupne podatke o djelovanju EMF-a na ćelijske membrane, strukturi nekih proteina i električnoj aktivnosti neurona. Zapaženi efekti se ne mogu uvijek tumačiti kao čisto termalni. Dakle, dugoročna rasprava o termičkim i specifičnim efektima EMF-a još nije došla do kraja. Organizam životinja i ljudi je veoma osetljiv na dejstvo RF EMF. Hiljade radova domaćih i stranih autora posvećeno je biološkom dejstvu EMF. Budući da detaljan pregled dostupnih podataka nije moguć, glavna pažnja u ovom dijelu bit će posvećena utvrđenim obrascima biološkog djelovanja faktora.

Kritični organi i sistemi uključuju centralni nervni sistem, oči i gonade. Neki autori među kritične ubrajaju hematopoetski sistem. Opisani su efekti na kardiovaskularni i neuroendokrini sistem, imunitet i metaboličke procese. Posljednjih godina pojavili su se podaci o induktivnom dejstvu EMF-a na procese karcinogeneze. Biološki efekat EMF zavisi od talasne dužine (ili frekvencije zračenja, načina generisanja (kontinuirano, impulsno), uslova izlaganja telu (konstantno, povremeno; opšte, lokalno; intenzitet; trajanje).

Primjećuje se da biološka aktivnost EMF opada sa povećanjem talasne dužine (ili smanjenjem frekvencije) zračenja. U svjetlu prethodno navedenog, jasno je da su centimetarski, decimetarski i metarski rasponi radio valova najaktivniji.

Prema brojnim autorima, impulsni EMF imaju veću biološku aktivnost od kontinuiranih. U komparativnoj procjeni EMR kontinuiranih i impulsnih generacija sa stopom ponavljanja impulsa od stotina herca, također je zabilježena veća ozbiljnost bioefekta pod djelovanjem impulsnog zračenja u nizu indikatora. Međutim, u toku kroničnog zračenja ove razlike su se izravnale, što je bila osnova za uspostavljanje ujednačenih maksimalnih vrijednosti odbitka za CW i impulsne EMF. Analiza brzine reakcije sistema na efekte sila izazvanih poljem pokazuje da impulsno polje sa prosječnom gustinom snage jednakom PES-u kontinuiranog ne može biti efikasnije. Očigledno, ovo mišljenje je tačno za

impulsne akcije s dovoljno visokom frekvencijom ponavljanja impulsa, ali se ne mogu proširiti na slučajeve izloženosti snažnim pojedinačnim ili rijetko ponavljajućim impulsima.

U praksi, ljudi su često izloženi povremenom izlaganju elektromagnetskom zračenju od uređaja sa pokretnim uzorkom zračenja (radarske stanice sa rotirajućim ili skenirajućim antenama). Eksperimentalni rad je pokazao da uz iste parametre intenziteta i vremena, povremeni udari imaju manju biološku aktivnost u odnosu na kontinuirane, što se objašnjava razlikama u količini upadne i apsorbirane energije. Uočeno je da pri radnim ciklusima (Q) od > 2 do 20-30 postoji energetska zavisnost bioloških efekata. Dakle, nije bilo značajnih razlika u bioefektima kontinuiranih uticaja pri PES=10 mW/cm 2 i povremenih sa Q=5 pri PES=50 mW/cm 2 i sa Q=10 pri PES=100 mW/cm 2 . Uočeno u nizu slučajeva u pojedinim, po pravilu, ranim fazama razvoja, pojačavanje bioefekta zbog faktora diskontinuiteta u uslovima dugotrajnog hroničnog iskustva nivelisano je razvojem adaptivnih procesa. Dinamika zavisnosti bioefekta od radnog ciklusa sugeriše da će daljim povećanjem Q (> 20-30) efekti povremenih uticaja biti manje izraženi od kontinuiranih, sa jednakim energetskim karakteristikama. To je zbog produžavanja pauza i efikasnijeg toka procesa oporavka.

Značajne razlike u količini upadne i apsorbirane energije objašnjavaju nižu biološku aktivnost lokalnog zračenja dijelova tijela (osim glave) u odnosu na ukupnu izloženost.

Pitanja kombinovanog dejstva EMF-a sa drugim faktorima životne sredine nisu dovoljno proučavana. Većina objavljenih radova posvećena je kombinovanom dejstvu mikrotalasnog EMF-a sa jonizujućim zračenjem i toplotom. Međutim, zaključci autora su dvosmisleni. Dakle, postoje dokazi da mikrotalasni EMF otežava kurs radijaciona bolest prema kriteriju preživljavanja pokusnih životinja. Utvrđen je efekat sumiranja kombinovanog efekta EMF i rendgenskog zračenja na stope preživljavanja, tjelesnu težinu, broj leukocita i trombocita. Istovremeno su američki autori dobili podatke

što svjedoči o antagonističkoj prirodi biološkog djelovanja mikrovalnog polja i jonizujućeg zračenja. Sličan rezultat dobijen je u studijama domaćih istraživača. Neki radovi pokazuju zavisnost prirode bioefekta pri kombinovanom izlaganju mikrotalasnom EMF-u (1, 10, 40 mW/cm2) i mekom rendgenskom zračenju (250 R i 2500 R) od nivoa izloženosti: sinergizam na visokim nivoima i nezavisno delovanje na niskim nivoima. U ostalim radovima prikazani su podaci koji svjedoče o aditivnoj prirodi bioefekta pod kombiniranim djelovanjem mikrovalnog EMF-a i topline.

Kliničke manifestacije štetnih efekata RF EMF opisuju uglavnom domaći autori. Ozljede uzrokovane EMF RF mogu biti akutne ili kronične. Akutne lezije nastaju kada su izložene značajnom termičkom EMF intenzitetu. Izuzetno su rijetki - u slučaju nezgoda ili grubog kršenja sigurnosnih propisa. U domaćoj literaturi vojni liječnici opisuju nekoliko slučajeva akutnih lezija. U ovom slučaju najčešće je riječ o žrtvama koje rade u neposrednoj blizini antena radara koji emituju. Sličan slučaj izlaganja radijaciji dvojice avionskih tehničara sa radara na Filipinima opisuju i strani autori. Oni su ukazivali na intenzitet kojem su žrtve bile izložene: 379 mW/cm 2 za 20 minuta i 16 W/cm 2 za 15-30 s. Akutne lezije karakterišu polisimptomatski poremećaji različitih organa i sistema, sa izraženom astenizacijom, diencefalnim poremećajima i inhibicijom funkcije gonada. Žrtve prijavljuju izrazito pogoršanje zdravlja tokom rada sa radarom ili neposredno nakon njegovog prestanka, oštru glavobolju, vrtoglavicu, mučninu, ponovljeno krvarenje iz nosa i poremećaj sna. Ove pojave su praćene opštom slabošću, slabošću, gubitkom radne sposobnosti, nesvjesticom, nestabilnošću krvnog tlaka i bijele krvne slike; u slučajevima razvoja diencefalne patologije, primećuju se napadi tahikardije, obilno znojenje, drhtanje tela itd. Poremećaji traju do 1,5-2 meseca Kada su izloženi visokim nivoima EMF (više od 80-100 mW/cm 2 ), katarakta se može razviti na očima.

Profesionalna stanja karakteriziraju hronične lezije. Obično se otkriju nakon nekoliko godina rada.

sa mikrotalasnim EMF izvorima pri nivoima izloženosti u rasponu od desetina do nekoliko mW/cm 2 i periodično preko 10 mW/cm 2 . Simptomi i tok hronične forme radiotalasne lezije nemaju striktno specifične manifestacije. U njihovoj kliničkoj slici postoje tri vodeća sindroma: astenični, astenovegetativni (ili sindrom neurocirkulatorne distonije) i hipotalamički. Astenični sindrom se obično opaža na početnim fazama bolesti i manifestuje se pritužbama na glavobolja, povećan umor, razdražljivost, ponavljajući bol u predelu srca. Vegetativne promjene obično karakterizira vagotonična orijentacija reakcija (hipotenzija, bradikardija, itd.). U umjereno izraženim i izraženim stadijumima bolesti često se dijagnosticira astenovegetativni sindrom ili sindrom neurocirkulatorne distonije hipertenzivnog tipa. U kliničkoj slici, u pozadini pogoršanja asteničnih manifestacija, od primarnog su značaja autonomni poremećaji povezani s dominacijom tonusa simpatičkog odjela autonomnog nervnog sistema, koji se manifestuje vaskularnom nestabilnošću sa hipertenzivnim i angiospastičnim reakcijama. U nekim teškim slučajevima bolesti razvija se hipotalamički sindrom koji karakteriziraju paroksizmalna stanja u obliku simpatoadrenalnih kriza. Tokom kriza mogući su napadi paroksizmalne fibrilacije atrija, ventrikularna ekstrasistola. Bolesnici su vrlo ekscitativni, emocionalno labilni. U nekim slučajevima se nalaze znaci rane ateroskleroze, koronarna bolest srce, hipertenzija.

Na nižim nivoima i u nižim frekventnim opsezima (<30 МГц) выраженных заболеваний не описано. В отдельных случаях могут отмечаться определенные функциональные сдвиги, отражающие чувствительность организма к ЭМП.

Visoku učestalost funkcionalnih promjena u nervnom i kardiovaskularnom sistemu kod radnika izloženih EMF (oko 60%) zabilježili su poljski autori. Istovremeno, nije bilo razlika u zdravstvenom stanju dvije velike grupe izložene PES-u do 0,2 mW/cm 2 i PES> 0,2-6 mW/cm 2

Treba napomenuti da u stranoj literaturi zapravo nema opisa štetnih efekata po zdravlje ljudi tokom PES zračenja.

vrijednosti ispod 10 mW / cm 2. Prema stranim autorima, gornja granica siguran nivo je između 1 i 10 mW/cm 2 .

Na osnovu analize 10 radova zapadnih autora koji su proučavali zdravstveno stanje radnika na nivoima EMF koji u pravilu ne prelaze 5 mW/cm 2, stručnjaci SZO su zaključili da ne postoje jasni dokazi o štetnosti ovih efekata na ljude. . Stručnjaci vjeruju da se patologija javlja na višim razinama. Međutim, nemoguće je ne obratiti pažnju na podatak dat u istom dokumentu o većoj učestalosti promjena očnog sočiva u odnosu na kontrolu u vojsci koja se bavi održavanjem radara, kod onih koji rade sa mikrovalnim izvorima u uslovima proizvodnje, kao iu specijalistima za servisiranje radio i televizijske i radio opreme. U inostranstvu postoje izvještaji o nešto većoj incidenci srčanih oboljenja (poremećaji intrakardijalne provodljivosti, ritma, ishemije) kod muških fizioterapeuta koji rade sa kratkotalasnom opremom (27 MHz), u poređenju sa drugim specijalistima iz ove oblasti.

Švedski naučnici su identifikovali nešto veći broj slučajeva razvojnih anomalija kod dece čije su majke – fizioterapeutkinje – tokom trudnoće bile izložene kratkotalasnom (27 MHz) i mikrotalasnom elektromagnetnom zračenju. Uočeno je povećanje broja pobačaja kod fizioterapeutkinja koje su bile izložene mikrotalasnoj ekspoziciji (nema efekta u kratkotalasnom opsegu).

Nažalost, u literaturi nema opisa efekata dugotrajnog izlaganja elektromagnetskim elektranama niskog intenziteta. Treba pretpostaviti da takvi nivoi ne mogu uzrokovati čisto radiotalasne povrede. Međutim, visoka učestalost neuroloških poremećaja kod radnika, u kombinaciji sa vegetativnom distonijom u vidu promjene regulative vaskularni tonus i funkcionalnih ekstrakardijalnih poremećaja, zahtijeva temeljno proučavanje prognostičkog značaja ovih poremećaja i njihove uloge u nastanku nekih općih somatskih bolesti, prije svega hipertenzivne i kronične ishemijske bolesti srca, kao i uticaja dugotrajnog izlaganja elektromagnetskom zračenju na razvoj nekih involutivnih procesa, uključujući kataraktogenezu. Kao što je već spomenuto, posljednjih godina pojavili su se podaci o povezanosti EMF-a s onkološkim morbiditetom, a to se odnosi i na mikrovalne i ultraduge domete. Otkriveno

viša frekvencija onkološke bolesti(prvenstveno leukemija) kod vojnog osoblja poljska vojska opslužujući radari. U literaturi se aktivno raspravlja o ulozi EMF-a u nastanku leukemije kod djece i pojedinih stručnih kontingenata. Rezultati brojnih studija ukazuju na potrebu ozbiljnih epidemioloških studija o ovom pitanju.

Sumirajući problem biološkog djelovanja EMF-a, detektiranih na molekularnom, ćelijskom, sistemskom i populacijskom nivou, oni se fenomenološki mogu objasniti nekoliko biofizički efekti:

Indukcijom električnih potencijala u cirkulatornom sistemu

žalbe;

Stimulacija proizvodnje magnetofosfena impulsima

magnetno polje u VLF - mikrotalasni opsezi, amplituda od frakcija do desetina mT;

Pokretanje varijabilnih polja širok raspon ljepilo

precizne i tkivne promjene; kada indukovana gustina struje prelazi 10 mA/m 2 , mnogi od ovih efekata su verovatno posledica interakcije sa komponentama ćelijske membrane. Opcije uticaja EMF-a na osobu su različite: kontinuirani i povremeni, opšti i lokalni, kombinovani iz više izvora i kombinovani sa drugim nepovoljnim faktorima u radnom okruženju, itd. Kombinacija navedenih parametara EMF može imati značajno različite posljedice na odgovor ozračenog ljudskog tijela.

8.3. higijenski standardi emp

Racioniranje hipogeomagnetskog polja. Do sada u cijelom svijetu nije bilo higijenskih preporuka koje reguliraju izloženost ljudi oslabljenim GMF-ima. U cilju očuvanja zdravlja i efikasnosti osoblja započeta je izrada regulatornih i metodoloških dokumenata kojima se naučno reguliše rad u hipogeomagnetnim uslovima.

Očigledno, nivo magnetne indukcije geomagnetnog polja karakterističnog za dato područje treba smatrati optimalnim za osobu koja živi na određenom području.

Na osnovu analize rezultata higijenskih studija Državnog državnog medicinskog univerziteta u objektima različite namene, zdravstvenog stanja osoba koje rade sa različitim stepenom slabljenja GMF, eksperimentalnih podataka na životinjama, Istraživački institut za medicinu rada g. Ruska akademija medicinskih nauka, zajedno sa IBP MH, razvila je higijenski standard "Privremeni dozvoljeni nivoi (TPL) slabljenja intenziteta geomagnetnog polja na radnim mestima", koji je uključen u SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromagnetski polja u proizvodnim uslovima”.

Glavni normalizovani parametri geomagnetskog polja su njegov intenzitet i koeficijent slabljenja.

Intenzitet geomagnetskog polja procjenjuju se u jedinicama jačine magnetnog polja (N, A/m) ili u jedinicama magnetske indukcije (V, T), koje su povezane sljedećim odnosom:

Intenzitet GMF-a na otvorenom prostoru, izražen veličinom intenziteta GMF-a (Hq), karakteriše pozadinsku vrijednost intenziteta GMF-a, karakterističnu za ovo područje. Napetost stalnog GMF-a na teritoriji Ruska Federacija na visini od 1,2-1,7 m od površine Zemlje, može varirati od 36 A/m do 50 A/m (od 45 µT do 62 µT), dostižući maksimalne vrijednosti u područjima visokih geografskih širina i anomalija. Veličina intenziteta GMF-a na geografskoj širini Moskve je oko

40 A/m (50 μT).

Intenzitet konstantnog magnetnog polja unutar zaštićenog objekta, prostorije, tehnička sredstva, izraženo u vrijednostima čvrstoće (NV), je superpozicija intenziteta prodornog GMF-a, određenog koeficijentom zaštite, i jačine magnetnog polja, zbog preostale magnetizacije materijala od kojeg je napravljena zaštitna struktura ( N NAM).

Privremeni dozvoljeni faktor slabljenja intenziteta GMF (K o) unutar zaštićenog objekta, prostorija, tehnički

medicinski lijek jednak je omjeru GMF intenzitet otvorenog prostora (Ho) do intenziteta unutrašnjeg magnetnog polja na radnom mjestu (H B):

K o =Ne/Nv.

U skladu sa higijenskim standardom „Privremeni dozvoljeni nivoi (TPL) slabljenja intenziteta geomagnetnog polja na radnim mestima“, dozvoljeni nivoi slabljenja intenziteta geomagnetnog polja na radnim mestima osoblja unutar objekta, prostorija, tehnička oprema tokom radne smjene ne bi trebala biti veća od 2 puta u odnosu na njen intenzitet na otvorenom prostoru na teritoriji koja se nalazi u blizini njihove lokacije.

Racioniranje ESP-a. U skladu sa SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromagnetna polja u proizvodnim uslovima" i GOST 12.1.045-84. „SSBT. elektrostatička polja. Dozvoljeni nivoi na radnim mestima i zahtevi za praćenje“, maksimalna dozvoljena vrednost intenziteta ESP na radnim mestima utvrđuje se u zavisnosti od vremena izlaganja tokom radnog dana.

Maksimalna dozvoljena jačina elektrostatičkog polja (Epdu) na radnim mestima servisno osoblje ne smije prelaziti sljedeće vrijednosti:

Kada su izloženi do 1 sat - 60 kV / m;

Kada je izložen 2 sata - 42,5 kV / m;

Kada je izložen 4 sata - 30,0 kV / m;

Kada je izložen 9 sati - 20,0 kV / m.

Regulatorni dokument "Dozvoljeni nivoi elektrostatičkih polja i gustine jonske struje za osoblje trafostanica i UHV nadzemnih vodova jednosmerne struje" ? 6022-91 reguliše uslove za kombinovani uticaj faktora navedenih u naslovu na osoblje koje opslužuje sisteme jednosmerne struje ultravisokog napona.

U skladu sa zahtjevima dokumenta, ESP granica i gustina jonske struje za puni radni dan su 15 kV/m i 20 nA/m 2 ; za 5-satnu ekspoziciju - 20 kV/m i 25 nA/m 2 . Kada je intenzitet ESP = 20 kV / m, proračun dozvoljenog radnog vremena osoblja određuje se po formuli:

Dozvoljeni nivoi intenziteta ESP regulisani su i na radnim mestima PVEM operatera (SanPiN 2.2.2//2.4.1340-03 „Higijenski zahtevi za personalne elektronske računare i organizacija rada“). Kao privremeno dozvoljena vrijednost, jačina elektrostatičkog polja ne smije prelaziti 15 kV/m.

Sanitarna i epidemiološka standardizacija neindustrijskih uticaja ESP-a vrši se u skladu sa zahtevima SanPiN 001-96 „Sanitarni standardi za dozvoljene nivoe fizički faktori prilikom upotrebe robe široke potrošnje u domaćim uslovima", SanPiN 2.1.2.1002-2000 "Sanitarni i epidemiološki zahtjevi za stambene zgrade i prostorije" i SN 2158-80 "Sanitarno-higijenska kontrola polimernih građevinskih materijala namijenjenih za upotrebu u izgradnji stambenih i javnih objekata zgrade“, prema kojem ESP ESP za neprofesionalne uslove izloženosti iznosi 15 kV/m.

Evropski komitet „CENELEC“ predlaže vrednost od 14 kV/m kao kontrolisan nivo izloženosti ESP stanovništva, tj. praktično se poklapa sa onim usvojenim u Rusiji.

U skladu sa zahtjevima Udruženja američkih higijeničara ASOS 1991, nivoi ESP-a na radnom mjestu osoblja ne bi trebali prelaziti 25 kV/m. Od nivoa od 15 kV/m, predviđena je upotreba zaštitne opreme (rukavice, odijela).

U Njemačkoj je maksimalna profesionalna izloženost ESP-u 40 kV/m tokom radnog dana i 60 kV/m za izlaganje do 2 sata dnevno.

Standard Evropskog komiteta CENELEC postavlja maksimalnu granicu za 8-satnu profesionalnu izloženost ESP od 4 kV/m. Unutra

8-satni period za čvrstoće veće od 42 kV/m, dozvoljeno vrijeme izlaganja određuje se po formuli:

t<112/E.

Racioniranje PMP-a. Racioniranje i higijenska procjena stalnog magnetnog polja (PMF) vrši se prema njegovom nivou diferenciranom u zavisnosti od vremena izlaganja radnika u toku smjene, uzimajući u obzir opšte (za cijelo tijelo) ili lokalno stanje (ruke). , podlaktica).

Nivoi PMF-a se procjenjuju u jedinicama jačine magnetnog polja (N) u kA / m ili u jedinicama magnetne indukcije (V) m / T (Tabela 8.2).

Ukoliko je potrebno da osoblje boravi u prostorima sa različitim naponima (indukcijom) PMF-a, ukupno vrijeme za obavljanje poslova u tim prostorima ne bi trebalo da prelazi maksimalno dozvoljeni nivo za područje sa najvećim naponom.

MCL-ovi dati u tabeli su zasnovani na neaktivnom nivou faktora i stoga se razlikuju od onih uspostavljenih u drugim zemljama ili od onih koje preporučuju međunarodne organizacije.

Nacionalni standardi koji regulišu primarnu zdravstvenu zaštitu u drugim zemljama obično su regulisani organizacijama i propisima odeljenja. Na primjer, Ministarstvo energetike SAD-a uspostavilo je sljedeće PDU-ove:

Za 8-satnu ekspoziciju - 0,01 T za cijelo tijelo, 0,1 T za

ruke;

Za<1 ч - 0,1 Тл на все тело, 1,0 Тл - на руки;

Za<10 мин - 0,5 Тл на все тело, 2,0 Тл - на руки. Нормативные уровни ПМП, регламентирующие условия труда на

linearni akcelerator u Stanford centru, fluktuiraju s vremenom za ukupnu ekspoziciju od 0,02 T do 0,2 T; za lokalno - na ruke - od 0,2 T do 2,0 T.

Godine 1991. Međunarodni komitet za nejonizujuće zračenje Međunarodnog udruženja za zaštitu od zračenja preporučio je sljedeće nivoe PMF-a kao MRL (Tabela 8.3).

Racioniranje i procjena izloženosti EMF IF. U cilju očuvanja zdravlja osoblja koje rukuje električnom opremom i stanovništva izloženog EMF FC u svakodnevnom životu provodi se higijenska regulacija na osnovu

Tabela 8.2.Uticaj PMP na radnike

Vrijeme ekspozicije po radnom danu, minuta	Uslovi izlaganja
	Općenito (cijelo tijelo)		Lokalno (ograničeno na ruke, rameni pojas)
	PDU napetost, kA/m	Daljinsko upravljanje magnetnom indukcijom, mT	PDU napetost, kA/m	Daljinsko upravljanje magnetnom indukcijom, mT
61-480
11-60
0-10

Tabela 8.3.Međunarodne preporuke za PDU PMP (1991.)

Bilješka. PDU-ovi navedeni u tabeli ne osiguravaju sigurnost osoba sa ugrađenim pejsmejkerima i defibrilatorima, koji mogu reagirati na PMP na nivou od 0,5 mT i niže.

kompleksne higijenske, kliničko-fiziološke i eksperimentalne studije.

Higijenska regulacija EMF FC se vrši odvojeno za električna (EP) i magnetna (MF) polja. Normalizovani parametri EP su tenzija, koji se procjenjuje u kilovoltima po metru (kV / m), a za MP - magnetna indukcija ili jačina magnetnog polja, mjereno u mili ili mikrotesla (mTl, μT) i amperima ili kiloamperima po metru (A / m, kA / m).

Trenutno u Rusiji postoje higijenski standardi za industrijske i neindustrijske uticaje EP i MF FC. Međutim, treba imati na umu da se dozvoljeni nivoi indukcije magnetnog polja pretvarača unutar stambenih objekata i na teritoriji stambenog naselja uzimaju kao privremeni standard i iznose 10 i 50 μT, respektivno (SanPiN 2.1.2.1002- 2000). Istim dokumentom utvrđuju se daljinski upravljači za EP FC, koji se odnose na stambene prostore i teritoriju stambene izgradnje, u iznosu od 0,5 i 1 kV/m, respektivno, bez obzira na izvor. Navedeni maksimalni nivoi su značajno niži od vrednosti kontrolisanih nivoa za populaciju predloženih međunarodnim preporukama ICNIRP, a koje su 5 kV/m i 100 µT (80 A/m), respektivno. Istovremeno, u vezi sa najnovijim podacima o mogućim štetnim (do kancerogenih) efektima na zdravlje ljudi slabih magnetnih polja IF, preporučena su stroža ograničenja njihovih nivoa, do 0,2 μT.

Higijensko regulisanje EMF FC na radnim mestima regulisano je SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromagnetna polja u proizvodnim uslovima" u zavisnosti od vremena provedenog u elektromagnetnom polju.

Maksimalni dozvoljeni nivo (MPL) EP IF za puni radni dan je 5 kV/m, a maksimalni MPC za udare ne duži od 10 minuta je 25 kV/m. U rasponu intenziteta od 5-20 kV/m, dozvoljeno vrijeme zadržavanja određuje se formulom:

T \u003d 50 / E-2,

gdje:

T - dozvoljeno vrijeme provedeno u EP na odgovarajućem nivou napetosti, h;

E je intenzitet EF u kontrolisanom području.

Nije dozvoljen boravak u EP sa naponom većim od 25 kV/m bez upotrebe zaštitne opreme.

Broj kontrolisanih zona određen je razlikom u naponskim nivoima električnog polja na radnom mestu. Razmatrana razlika u nivoima EP intenziteta kontrolisanih zona iznosi 1 kV/m.

Dozvoljeno vrijeme provedeno u EP može se implementirati jednokratno ili djelimično u toku radnog dana. U ostatku radnog vremena potrebno je biti izvan zone uticaja elektronskog potpisa ili koristiti zaštitnu opremu.

Vrijeme koje osoblje provodi tokom radnog dana u područjima s različitim intenzitetom električnog polja (Tpr) izračunava se po formuli:

Zadato vreme ne bi trebalo da prelazi 8 sati.

Maksimalne kontrolne granice za jačinu periodičnog (sinusoidnog) magnetnog polja (MF) industrijske frekvencije na radnim mjestima postavljene su za uvjete općih (na cijelo tijelo) i lokalnih (na udove) uticaja (Tabela 8.4).

Tabela 8.4.Daljinski upravljač za izlaganje periodičnom magnetnom polju frekvencije 50 Hz

Dozvoljena MF jačina u vremenskim intervalima određuje se u skladu sa interpolacionom krivom datom u Dodatku 1 SanPiN 2.2.4.1191-03.

Ukoliko je neophodno da osoblje boravi u zonama sa različitim intenzitetom (indukcijom) magnetnog polja, ukupno vreme za obavljanje poslova u tim zonama ne bi trebalo da prelazi maksimalnu kontrolnu granicu za one sa maksimalnim intenzitetom.

Dozvoljeno vrijeme boravka može se realizovati jednokratno ili djelimično u toku radnog dana.

Za uslove izlaganja impulsnom MF 50 Hz, MPS amplitudne vrednosti jačine polja (Npd) se diferenciraju u zavisnosti od ukupnog trajanja ekspozicije po smeni (T) i karakteristikama režima generisanja impulsa.

Higijenska regulacija EMF u opsegu od 10 kHz - 300 GHz. Intenzitet elektromagnetnih polja radio frekvencija na radnim mestima osoblja koje radi sa EMF izvorima, kao i zahtevi za praćenje regulisani su sanitarnim i epidemiološkim pravilima, standardima "Elektromagnetna polja u uslovima proizvodnje" - SanPiN 2.2.4.1191-03 i GOST 12.1. 006-84 „Elektromagnetna polja radio frekvencije. Dozvoljeni nivoi na radnim mjestima i zahtjevi za kontrolu”.

Daljinsko upravljanje električnim i magnetnim poljem u frekvencijskom opsegu 10-30 kHz tokom cijele smjene iznosi 500 V/m, odnosno 50 A/m. Uz trajanje izlaganja električnom i magnetnom polju do 2 sata po smjeni, daljinski upravljač je 1000 V/m, odnosno 100 A/m.

Tabela 8.5.Maksimalno daljinsko upravljanje intenzitetom i gustinom energetskog fluksa EMF frekvencijskog opsega 30 kHz - 300 GHz

Parametar	Maksimalni dozvoljeni nivoi u frekvencijskim opsezima (MHz)
	0,03-3,0	3,0-30,0	30,0-50,0	50,0-300,0	300,0-300000,0
E, V/m
Nas
PES µW/cm1					1000 5000*

Bilješka. *za uslove lokalnog ozračivanja ruku.

Frekvencijski opseg EMF daljinskog upravljača 30 kHz - 300 GHz je određen veličinom izlaganja energiji (EE).

Maksimalni dozvoljeni nivoi električnih i magnetnih polja, gustina fluksa EMF energije ne bi trebalo da pređu vrednosti date u tab. 8.5.

8.4. PRINCIPI MJERNIH PARAMETARA ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH POLJA

Principi mjerenja jačine električnog polja. Metoda za mjerenje parametara električnog polja zasniva se na svojstvu provodnog tijela smještenog u električnom polju. Ako se dva provodna tijela stave u jednolično električno polje, tada nastaje razlika potencijala jednaka razlici potencijala vanjskog električnog polja između centara električnih naboja tijela. Ova razlika potencijala povezana je s modulom vanjskog električnog polja.

Prilikom mjerenja intenziteta naizmjeničnog električnog polja kao primarni pretvarač koristi se dipolna antena čije su dimenzije male u odnosu na valnu dužinu. U jednoličnom električnom polju između elemenata dipolne antene (cilindara, čunjeva itd.) nastaje naizmjenični napon čija će trenutna vrijednost biti proporcionalna projekciji trenutne vrijednosti jakosti električnog polja na os dipolna antena. Mjerenje efektivne vrijednosti ovog napona će dati vrijednost proporcionalnu efektivnoj vrijednosti projekcije jakosti električnog polja na osu dipolne antene. Odnosno, govorimo o električnom polju koje je postojalo u svemiru prije uvođenja dipolne antene u njega. Stoga su za mjerenje efektivne vrijednosti naizmjeničnog električnog polja potrebna dipolna antena i RMS voltmetar.

Principi mjerenja jačine (indukcije) magnetnog polja. Za mjerenje intenziteta direktnih i niskofrekventnih magnetnih polja, pretvarači na bazi hall efekat, koji se odnosi na galvanomagnetne pojave koje nastaju kada se postavi provodnik

ili poluprovodnik sa strujom u magnetskom polju. Ove pojave uključuju: pojavu razlike potencijala (emf), promjenu električnog otpora provodnika, pojavu temperaturne razlike.

Holov efekat nastaje kada se napon dovede na par suprotnih strana pravougaone poluprovodničke ploče, izazivajući jednosmernu struju. Pod dejstvom vektora indukcije okomitog na ploču, sila okomita na vektor gustine jednosmerne struje će delovati na pokretne nosioce naboja. Posljedica ovoga će biti pojava razlike potencijala između drugog para ploča. Ova razlika potencijala naziva se Holova emf. Njegova vrijednost je proporcionalna komponenti vektora magnetske indukcije okomitoj na ploču, debljini ploče i Holovoj konstanti, koja je karakteristika poluvodiča. Poznavajući koeficijent proporcionalnosti između emf i magnetske indukcije i mjerenje emf, odredite vrijednost magnetske indukcije.

Za mjerenje srednje kvadratne vrijednosti jačine naizmjeničnog magnetnog polja, kao primarni pretvarač koristi se okvirna antena čije su dimenzije male u odnosu na valnu dužinu. Pod djelovanjem naizmjeničnog magnetskog polja na izlazu okvirne antene nastaje naizmjenični napon čija je trenutna vrijednost proporcionalna projekciji trenutne vrijednosti jačine magnetnog polja na os okomitu na ravninu petlje antene i prolazi kroz njen centar. Mjerenje RMS vrijednosti ovog napona daje vrijednost proporcionalnu RMS vrijednosti projekcije jačine magnetnog polja na osu okvirne antene.

Principi mjerenja gustine energetskog fluksa elektromagnetnog polja. Na frekvencijama od 300 MHz do desetina GHz, gustina energetskog fluksa (EFD) se mjeri u već formiranom elektromagnetnom talasu. U ovom slučaju, PES je povezan sa jačinom električnog ili magnetnog polja. Stoga se za mjerenje PES-a koriste metri srednje kvadratne vrijednosti jačine električnog ili magnetskog polja, koji se kalibriraju u jedinicama gustine energetskog fluksa elektromagnetnog polja.

8.5. mjere zaštite pri radu sa izvorima emp

Prilikom odabira sredstava zaštite od statičkog elektriciteta (zaslon izvora polja ili radnog mjesta, upotreba neutralizatora statičkog elektriciteta, ograničavanje vremena rada i sl.), karakteristike tehnoloških procesa, fizičko-hemijska svojstva obrađenog materijala, treba uzeti u obzir mikroklimu prostorija i sl., što određuje diferenciran pristup pri izradi zaštitnih mjera.

Jedno od uobičajenih sredstava zaštite od statičkog elektriciteta je smanjenje stvaranja elektrostatičkih naboja ili njihovo uklanjanje iz elektrificiranog materijala, što se postiže:

1) uzemljenje metalnih i električno provodnih elemenata opreme;

2) povećanje površine i obimne provodljivosti dielektrika;

3) ugradnja neutralizatora statičkog elektriciteta. Uzemljenje se vrši bez obzira na upotrebu drugog

metode zaštite. Uzemljeni su ne samo elementi opreme, već i izolirani električno provodljivi dijelovi tehnoloških instalacija.

Efikasnije sredstvo zaštite je povećanje vlažnosti vazduha na 65-75%, kada je to moguće u uslovima tehnološkog procesa.

Lična zaštitna oprema može biti antistatička obuća, antistatička haljina, narukvice za uzemljenje za zaštitu ruku i druga oprema koja obezbeđuje elektrostatičko uzemljenje ljudskog tela.

S obzirom na opšte dejstvo PMF-a na organizam radnika, površine proizvodnog prostora sa nivoima koji prelaze MPC treba da budu obeleženi posebnim znakovima upozorenja sa dodatnim objašnjenjem: „Oprez! Magnetno polje!" Neophodno je sprovesti organizacione mere za smanjenje uticaja PMF na ljudski organizam izborom racionalnog načina rada i odmora, smanjenjem vremena provedenog u uslovima delovanja PMF, određivanjem rute koja ograničava kontakt sa PMF u radnom prostoru.

Prilikom popravke sabirničkih sistema treba predvidjeti ranžirna rješenja. Osobe koje služe

Tehnološke instalacije jednosmerne struje, sistemi sabirnica ili oni u kontaktu sa PMF izvorima moraju biti podvrgnuti preliminarnim i periodičnim medicinskim pregledima u skladu sa standardima Ministarstva zdravlja i medicinske industrije i Državnog komiteta za sanitarni i epidemiološki nadzor Rusije. Prilikom lekarskih pregleda treba se rukovoditi opštim medicinskim kontraindikacijama za rad sa štetnim faktorima u radnoj sredini.

Pod uslovima lokalnog udara (ograničeno na šake, gornji rameni pojas radnika), u preduzećima elektronske industrije treba koristiti tehnološke kasete za radove u vezi sa montažom poluprovodničkih uređaja koji ograničavaju kontakt ruku radnici sa kojima rade

PMP.

U preduzećima za proizvodnju trajnih magneta, vodeće mjesto u preventivnim mjerama pripada automatizaciji procesa mjerenja magnetnih parametara proizvoda pomoću digitalnih automatskih uređaja, što isključuje kontakt sa PMF-om. Preporučljivo je koristiti daljinske uređaje (pincete od nemagnetnih materijala, pincete, hvataljke), koje sprječavaju mogućnost lokalnog djelovanja PMF-a na radnika. Treba koristiti uređaje za blokiranje koji isključuju elektromagnetnu instalaciju kada ruke uđu u područje pokrivenosti PMP-a.

U higijenskoj praksi koriste se tri osnovna principa zaštite: zaštita vremenom, zaštita daljinom i zaštita korištenjem kolektivne ili individualne zaštitne opreme. Osim toga, preliminarne i godišnje periodične inspekcije osoblja koje opslužuje električne instalacije EHV-a provode se u skladu sa standardima Državnog sanitarnog i epidemiološkog nadzora i Ministarstva zdravlja i medicinske industrije Rusije, koji osiguravaju prevenciju štetnih efekata. na zdravlje.

Princip zaštite vremena implementirani su uglavnom u zahtjevima relevantnih regulatornih i metodoloških dokumenata koji regulišu industrijski uticaj EMF FC. Dozvoljeno vrijeme boravka osoblja pod uticajem EMF FC ograničeno je dužinom radnog dana i, shodno tome, opada sa povećanjem intenziteta izlaganja. Za stanovništvo je obezbeđena prevencija štetnih efekata dejstva EP IF uz diferencirano daljinsko upravljanje

zavisno od vrste teritorije (stambena, često ili rijetko posjećena), što je manifestacija obezbjeđivanja zaštite ljudi ograničavanjem vremena ekspozicije, uglavnom zbog implementacije principa zaštite na daljinu. Za nadzemne vodove ekstra visokog napona (EHV) različitih klasa uspostavljaju se sve veće veličine zona sanitarne zaštite.

Za postavljanje nadzemnih vodova od 330 kV i više treba izdvojiti teritorije udaljene od stambenog naselja.

Prilikom projektovanja nadzemnih vodova napona 750-1150 kV, potrebno je osigurati njihovo uklanjanje od granica naselja, u pravilu, najmanje 250-300 m. I samo u izuzetnim slučajevima, kada se ovaj uslov ne može ispuniti zbog lokalnih uslova, 330, 500, 750 i 1150 kV vodovi se mogu približiti granici seoskih naselja, ali najviše do 20, 30, 40 i 55 m respektivno; u ovom slučaju, jačina električnog polja ispod žica nadzemnog voda ne bi trebala biti veća od 5 kV / m. Mogućnost približavanja nadzemnih vodova granici naselja treba dogovoriti sa organima sanitarnog i epidemiološkog nadzora.

U zoni sanitarne zaštite zabranjeno je:

Stambena izgradnja i postavljanje rekreacijskih zona;

Postavljanje preduzeća za održavanje vozila, skladišta naftnih derivata;

Skladištenje zapaljivih materijala svih vrsta i rad s njima;

Zaustavljanje vozila čije su dimenzije veće od dozvoljenih, popravka mašina i mehanizama;

Izvođenje radova na navodnjavanju mašinama za navodnjavanje čiji mlaz vode može doći u kontakt sa nadzemnim vodovima;

Postavljanje dugih neuzemljenih provodnika (žičane ograde, strije za viseće grožđe, hmelj, itd.) dostupnih javnosti;

Obaranje više stabala istovremeno pri čišćenju nadzemnog voda, penjanje na drveće, kao i rad u uslovima jakog vjetra, magle i leda.

Na teritoriji zone sanitarne zaštite nadzemnih vodova napona 750 kV i više zabranjeno je:

Rukovati mašinama i mehanizmima bez zaštitnih paravana, obezbeđujući smanjenje napetosti EP na radnim mestima zaposlenih;

Postaviti stambene zgrade i okućnice;

Uključite djecu i adolescente mlađe od 18 godina u poljoprivredne radove.

Dozvoljeno:

Korištenje sanitarne zaštitne zone nadzemnog voda za smještaj poljoprivrednih kultura koje ne zahtijevaju duži boravak ljudi tokom njihove prerade;

Očuvanje i eksploatacija postojećih stambenih objekata i kućnih parcela koje se nalaze u zoni sanitarne zaštite nadzemnih vodova napona 330-500 kV, uz smanjenje napona električne energije unutar stambenih zgrada i na otvorenim površinama na prihvatljiv nivo.

Mjere zaštite stanovništva od djelovanja EP FC određene su sljedećim zahtjevima:

a) stvaranje sanitarne zaštitne zone i striktno poštovanje uslova koji regulišu njeno korišćenje;

b) pri organizovanju radova u zoni sanitarne zaštite preduzimaju se sledeće mere za smanjenje nivoa električnog polja:

Pokretne mašine i mehanizmi (automobili, traktori, poljoprivredne samohodne i vučene jedinice, itd.) opremljeni su pouzdanim električnim kontaktom sa zemljom. Za mašine i mehanizme za uzemljenje na pneumatskom kursu dozvoljena je upotreba metalnog lanca pričvršćenog na noseći okvir;

Mašine i mehanizmi koji nemaju metalne kabine moraju biti opremljeni zaštitnim ekranima, vizirima povezanim sa karoserijom. Zasloni i viziri mogu biti izrađeni od lima ili metalne mreže;

Da bi se isključila električna pražnjenja kada osoba dođe u kontakt sa provodnicima, oni su uzemljeni, produženi provodnici su uzemljeni na nekoliko mesta i postavljeni okomito na

do VL;

Prilikom izvođenja građevinskih i instalaterskih radova, prošireni metalni proizvodi (cevovodi, žice komunikacionih vodova i dr.) uzemljuju se na gradilištima i najmanje na dve tačke na različitim mestima;

c) objekti koji se nalaze u zoni sanitarne zaštite zaštićeni su uzemljenim štitom, metalni krovovi su pouzdano

uzemljen na najmanje dva mjesta. Kod uređaja za uzemljenje vrijednost otpora nije standardizirana;

d) za smanjenje jačine električnog polja na otvorenim prostorima, po potrebi postaviti uređaje za zaštitu kablova, kao i armirano-betonske ograde. U istu svrhu sade se drveće i grmlje;

e) na raskrsnici puteva sa nadzemnim vodovima postavljeni su znakovi zabrane zaustavljanja prevoza, a po potrebi i ograničenja veličine vozila;

f) u postupku pripreme i izvođenja radova u blizini nadzemnih vodova, lica odgovorna za izvođenje ovih radova dužna su da upute radnike i prate sprovođenje mjera zaštite od djelovanja električnog polja i poštovanje sigurnosnih zahtjeva;

g) u naseljima u blizini kojih prolaze nadzemni vodovi, elektromrežna preduzeća, zajedno sa opštinskim vlastima, sprovode rad na objašnjavanju stanovništva radi promovisanja mera bezbednosti pri radu i ljudi u blizini nadzemnih vodova, kao i postavljaju znakove upozorenja na mestima povećane opasnosti.

Istovremeno, zbog nepostojanja odgovarajućeg regulatornog i metodološkog dokumenta kojim bi se regulisali njihovi neproizvodni uticaji, nije obezbeđena zaštita stanovništva za VP VP (uglavnom zbog nedovoljnog poznavanja problematike).

Sprečavanje štetnih efekata EMF FC na osobu korišćenjem zaštitne opreme predviđeno je samo za industrijske uticaje i samo za električnu komponentu (EC FC) u skladu sa zahtevima GOST 12.1.002-84 i SanPiN N 5802-91 i GOST posebno dizajniran za rješavanje ovih pitanja 12.4.154-85 "SSBT. Screening uređaji za zaštitu od električnih polja industrijske frekvencije. Opšti tehnički zahtjevi, osnovni parametri i dimenzije” i GOST 12.4.172-87 “SSBT. Individualni komplet za zaštitu od električnih polja industrijske frekvencije. Opšti tehnički zahtjevi i metode kontrole”.

Kolektivna zaštitna oprema uključuje dvije glavne kategorije takve opreme: stacionarnu i mobilnu (prijenosnu). Stacionarni ekrani može biti drugačije

uzemljene metalne konstrukcije (štitovi, nadstrešnice, šupe - pune ili mrežaste, kablovski sistemi) postavljene iznad radnih mjesta osoblja koje se nalazi u zoni EF FC. Mobilna (prijenosna) sredstva zaštite su različite vrste uklonjivih ekrana. Kolektivni lijekovi trenutno se koriste ne samo da bi se osiguralo očuvanje zdravlja osoblja koje opslužuje ultravisokonaponske električne instalacije i, kao rezultat toga, izloženo dejstvu EF FC, već i za zaštitu stanovništva kako bi se osigurale standardne vrijednosti napona FC EF u stambenom naselju (najčešće u vrtnim površinama). parcele koje se nalaze u blizini trase VL). U ovim slučajevima najčešće se koriste kablovski ekrani, izrađeni u skladu sa inženjerskim proračunima.

Main osobne zaštitne opreme iz EP FC su trenutno pojedinačni kompleti za zaštitu. U Rusiji postoje razne vrste kompleta sa različitim stepenom zaštite, ne samo za radove na zemlji u zoni udara EP FC sa naponom ne većim od 60 kV / m, već i za izvođenje radova sa direktnim kontaktom sa dijelovima pod naponom (rad pod naponom) na nadzemnim vodovima napona 110-1150 kV. U cilju prevencije rane dijagnoze i liječenja zdravstvenih poremećaja pod utjecajem radiofrekventnog elektromagnetnog zračenja, potrebno je provoditi preliminarne i periodične medicinske preglede u skladu sa naredbama Ministarstva zdravlja i socijalnog razvoja Ruske Federacije. Sve osobe sa početnim manifestacijama kliničkih poremećaja izazvanih izlaganjem radio talasima, kao i sa opštim bolestima čiji se tok može pogoršati pod uticajem štetnih faktora u radnoj sredini, treba da budu pod nadzorom uz odgovarajuće higijensko terapijske mjere usmjerene na poboljšanje uslova rada i vraćanje zdravlja. U slučajevima koje karakteriše progresivni tok profesionalne patologije ili su pogoršane opštim bolestima, vrši se privremeni ili trajni premeštaj zaposlenih na drugo radno mesto. Žene u trudnoći i dojenju takođe podliježu premještaju na drugi posao, ako nivoi EMR na radnom mjestu premašuju MPC utvrđenu za stanovništvo. Osobe mlađe od 18 godina

rasta, do samostalnih radova na instalacijama koje su izvori elektromagnetnog zračenja u radiofrekvencijskom opsegu nisu dozvoljeni. Zaštitne mjere za radnike treba primjenjivati ​​na svim vrstama poslova, ako nivoi EMP na radnom mjestu prelaze dozvoljene.

Zaštita osoblja od izlaganja RF EMR-u ostvaruje se organizacionim i inženjerskim merama, kao i upotrebom lične zaštitne opreme.

Organizacijske aktivnosti uključuju: izbor racionalnih načina rada instalacija; ograničenje mjesta i vremena boravka osoblja u zoni zračenja i drugo. Inženjerske mjere obuhvataju: racionalno postavljanje opreme, upotrebu sredstava koja ograničavaju protok elektromagnetne energije do radnih mjesta osoblja (apsorberi snage, oklopi). Na ličnu zaštitnu opremu uključuju naočale, štitove, kacige, zaštitnu odjeću (kombinezon, kombinezon itd.).

Način zaštite u svakom konkretnom slučaju treba odrediti uzimajući u obzir opseg radne frekvencije, prirodu obavljenog posla i potrebnu efikasnost zaštite.

Principi zaštite su različiti u zavisnosti od namene i dizajna emitera. Zaštita osoblja od izlaganja može se vršiti automatizacijom tehnoloških procesa ili daljinskim upravljanjem, isključujući obavezno prisustvo operatera u blizini izvora zračenja, zaštitom radnih induktora.

U slučajevima kada je nemoguće prebaciti opremu na automatsko ili daljinsko upravljanje (tehnički nemoguće ili povezano sa visokim materijalnim troškovima), potrebno je zaštititi radno mjesto. Ove aktivnosti se provode i kod servisiranja EGU opreme sa velikom rezervom energije, namenjene za obradu delova velikih dimenzija. Zaštita radnih mjesta se provodi iu slučajevima kada je zaštita izvora elektromagnetnog polja nemoguća zbog specifičnosti tehnološkog procesa (rad na ispitnim stolovima i sl.).

Sva sredstva i metode zaštite od EMF-a mogu se podijeliti u 3 grupe: organizacione, inženjerske i tretmansko-preventivne.

Organizacioni događaji kako tokom projektovanja tako iu pogonskim objektima, onemogućavaju ulazak ljudi u područja visokog EMF intenziteta, stvarajući sanitarne zaštitne zone oko antenskih konstrukcija različite namjene. Za predviđanje nivoa elektromagnetnog zračenja u fazi projektovanja, koriste se metode proračuna za određivanje PES i EMF jačine.

Opšti principi na kojima se zasniva inženjersko-tehnička zaštita, svode se na sljedeće: električno zaptivanje elemenata kola, blokova, jedinica instalacije u cjelini u cilju smanjenja ili eliminacije elektromagnetnog zračenja; zaštititi radno mjesto od zračenja ili ga ukloniti na sigurnu udaljenost od izvora zračenja. Za zaštitu radnog mjesta preporučuje se korištenje različitih vrsta ekrana: reflektirajućih (čvrsti metal od metalne mreže, metalizirane tkanine) i upijajućih (od materijala koji apsorbiraju radio).

Kao lična zaštitna oprema preporučuje se posebna odjeća od metalizirane tkanine i zaštitne naočale.

U slučaju kada su samo pojedini dijelovi tijela ili lica izloženi zračenju, moguće je koristiti zaštitnu haljinu, kecelju, ogrtač sa kapuljačom, rukavice, zaštitne naočale, štitnike.

Terapijske i preventivne mjere treba imati za cilj, prije svega, rano otkrivanje znakova štetnog djelovanja elektromagnetnih polja U medicinskom pregledu učestvuju terapeut, neuropatolog, oftalmolog.

Uputstvo

Uzmite dvije baterije i spojite ih električnom trakom. Spojite baterije tako da im krajevi budu različiti, odnosno plus je nasuprot minusa i obrnuto. Upotrijebite spajalice da pričvrstite žicu na kraj svake baterije. Zatim stavite jednu od spajalica na baterije. Ako spajalica ne dopire do sredine svake od njih, možda ćete morati da je ispravite do željene dužine. Pričvrstite dizajn trakom. Uvjerite se da su krajevi žica slobodni i da rubovi spajalice dosežu središte svake baterije. Spojite baterije odozgo, uradite isto sa druge strane.

Uzmi bakarnu žicu. Ostavite oko 15 centimetara žice ravno, a zatim je počnite omotati oko stakla. Uradite oko 10 okreta. Ostavite ravno još 15 centimetara. Spojite jednu od žica iz napajanja na jedan od slobodnih krajeva rezultirajućeg bakrenog zavojnice. Uvjerite se da su žice dobro povezane jedna s drugom. Kada je spojen, krug daje magnet polje. Spojite drugu žicu napajanja na bakarnu žicu.

Pri tome, kada struja teče kroz zavojnicu, smešten unutra biće magnetizovan. Spajalice će se zalijepiti, pa će se dijelovi kašike ili viljuške, odvijača magnetizirati i privlačiti druge metalne predmete dok se struja primjenjuje na zavojnicu.

Bilješka

Zavojnica može biti vruća. Uvjerite se da u blizini nema zapaljivih tvari i pazite da ne opečete kožu.

Koristan savjet

Metal koji se najlakše magnetizira je željezo. Ne birajte aluminijum ili bakar prilikom provere polja.

Da biste napravili elektromagnetno polje, potrebno je da njegov izvor zrači. Istovremeno, mora proizvesti kombinaciju dva polja, električnog i magnetskog, koja se mogu širiti u svemiru, stvarajući jedno drugo. Elektromagnetno polje može se širiti u svemiru u obliku elektromagnetnog talasa.

Trebaće ti

• - izolirana žica;
• - nokat;
• - dva provodnika;
• - Ruhmkorff kalem.

Uputstvo

Uzmite izoliranu žicu s malim otporom, najbolje je bakar. Namotajte ga na čeličnu jezgru, poslužit će i običan ekser dužine 100 mm (tkanje). Spojite žicu na izvor napajanja, obična baterija će biti dovoljna. Bit će električna polje, koji u njemu stvara električnu struju.

Smjerno kretanje nabijene (električne struje) će zauzvrat stvoriti magnet polje, koji će biti koncentriran u čeličnom jezgru, sa žicom namotanom oko njega. Jezgro se okreće i privlače je feromagneti (, nikl, kobalt, itd.). Rezultat polje može se nazvati elektromagnetnim, jer je električno polje magnetna.

Da bi se dobilo klasično elektromagnetno polje, potrebno je da i električno i magnetno polje polje vremenom mijenjao, zatim elektriku polje generiraće magnetne i obrnuto. Za to je potrebno da se pokretni naboji ubrzaju. Najlakši način da to učinite je da ih oscilirate. Stoga je za dobivanje elektromagnetnog polja dovoljno uzeti provodnik i uključiti ga u normalnu kućnu mrežu. Ali bit će toliko mali da ga neće biti moguće mjeriti instrumentima.

Da biste dobili dovoljno snažno magnetsko polje, napravite Hertz vibrator. Da biste to učinili, uzmite dva ravna identična vodiča, pričvrstite ih tako da razmak između njih bude 7 mm. Ovo će biti otvoreni oscilatorni krug, sa malim električnim kapacitetom. Pričvrstite svaki od vodiča na Ruhmkorfove stezaljke (omogućava vam primanje visokonaponskih impulsa). Spojite strujni krug na bateriju. Pražnjenja će početi u iskričnom razmaku između vodiča, a sam vibrator će postati izvor elektromagnetnog polja.

Povezani video zapisi

Uvođenje novih tehnologija i široka upotreba električne energije dovela je do pojave vještačkih elektromagnetnih polja, koja najčešće štetno djeluju na čovjeka i okoliš. Ova fizička polja nastaju tamo gdje postoje pokretni naboji.

Priroda elektromagnetnog polja

Elektromagnetno polje je posebna vrsta materije. Javlja se oko vodiča duž kojih se kreću električni naboji. Polje sile se sastoji od dva nezavisna polja – magnetskog i električnog, koja ne mogu postojati odvojeno jedno od drugog. Električno polje, kada nastaje i mijenja se, uvijek stvara magnetno polje.

Jedan od prvih koji je sredinom 19. veka istraživao prirodu promenljivih polja bio je Džejms Maksvel, koji je zaslužan za stvaranje teorije elektromagnetnog polja. Naučnik je pokazao da električni naboji koji se kreću ubrzano stvaraju električno polje. Njegovom promjenom stvara se polje magnetskih sila.

Izvor naizmjeničnog magnetnog polja može biti magnet, ako ga pokrenete, kao i električni naboj koji oscilira ili se kreće ubrzano. Ako se naboj kreće konstantnom brzinom, tada kroz provodnik teče stalna struja, koju karakterizira konstantno magnetsko polje. Šireći se u prostoru, elektromagnetno polje nosi energiju, koja zavisi od veličine struje u provodniku i frekvencije emitovanih talasa.

Uticaj elektromagnetnog polja na osobu

Nivo svih elektromagnetnih zračenja koje stvaraju tehnički sistemi koje je čovjek osmislio višestruko je veći od prirodnog zračenja planete. To je termički efekat, koji može dovesti do pregrijavanja tjelesnih tkiva i nepovratnih posljedica. Na primjer, dugotrajna upotreba mobilnog telefona, koji je izvor zračenja, može dovesti do povećanja temperature mozga i očnog sočiva.

Elektromagnetna polja nastala upotrebom kućanskih aparata mogu uzrokovati maligne neoplazme. To se posebno odnosi na dječji organizam. Dugotrajno prisustvo osobe u blizini izvora elektromagnetnih talasa smanjuje efikasnost imunog sistema, dovodi do oboljenja srca i krvnih sudova.

Naravno, nemoguće je potpuno napustiti upotrebu tehničkih sredstava koja su izvor elektromagnetnog polja. Ali možete primijeniti najjednostavnije preventivne mjere, na primjer, koristite telefon samo sa slušalicama, ne ostavljajte kablove uređaja u električnim utičnicama nakon korištenja opreme. U svakodnevnom životu preporučuje se korištenje produžnih kabela i kabela sa zaštitnim oklopom.

Što je elektromagnetno polje, kako utječe na zdravlje ljudi i zašto ga mjeriti - naučit ćete iz ovog članka. Nastavljajući da vas upoznajemo s asortimanom naše trgovine, reći ćemo vam o korisnim uređajima - indikatorima jačine elektromagnetnog polja (EMF). Mogu se koristiti i u poslovnim prostorima i kod kuće.

Šta je elektromagnetno polje?

Savremeni svijet je nezamisliv bez kućanskih aparata, mobilnih telefona, struje, tramvaja i trolejbusa, televizora i kompjutera. Navikli smo na njih i uopće ne mislimo da bilo koji električni uređaj stvara elektromagnetno polje oko sebe. Nevidljiv je, ali utiče na sve žive organizme, uključujući ljude.

Elektromagnetno polje - poseban obrazac materija koja nastaje interakcijom pokretnih čestica s električnim nabojima. Električno i magnetsko polje međusobno su međusobno povezane i mogu stvarati jedno drugo – zbog čega se po pravilu o njima govori zajedno kao o jednom, elektromagnetnom polju.

Glavni izvori elektromagnetnih polja uključuju:

- dalekovodi;
— transformatorske podstanice;
– električne instalacije, telekomunikacije, TV i Internet kablovi;
– stubovi za mobilne telefone, radio i TV tornjevi, pojačala, antene za mobilne i satelitske telefone, Wi-Fi ruteri;
— kompjuteri, televizori, displeji;
- kućni električni aparati;
– indukcijske i mikrotalasne (MW) pećnice;
— električni transport;
- radari.

Utjecaj elektromagnetnih polja na ljudsko zdravlje

Elektromagnetna polja utiču na sve biološke organizme - biljke, insekte, životinje, ljude. Naučnici koji proučavaju efekte elektromagnetnih polja na ljude došli su do zaključka da produženo i redovno izlaganje elektromagnetnim poljima može dovesti do:
- povećan umor, poremećaji spavanja, glavobolje, sniženi pritisak, smanjen broj otkucaja srca;
- poremećaji u imunološkom, nervnom, endokrinom, seksualnom, hormonalnom, kardiovaskularnom sistemu;
- razvoj onkoloških bolesti;
- razvoj bolesti centralnog nervnog sistema;
- alergijske reakcije.

EMI zaštita

Postoje sanitarni standardi koji utvrđuju maksimalno dozvoljene nivoe jačine elektromagnetnog polja u zavisnosti od vremena provedenog u opasnom području - za stambene prostore, radna mesta, mesta u blizini izvora jakog polja. Ako nije moguće strukturno smanjiti zračenje, na primjer, iz elektromagnetnog dalekovoda (EMF) ili ćelijskog tornja, tada se razvijaju servisne upute, zaštitna oprema za radno osoblje i sanitarno-karantenske zone ograničenog pristupa.

Različite upute reguliraju vrijeme boravka osobe u opasnoj zoni. Zaštitne mreže, folije, stakla, odijela od metalizirane tkanine na bazi polimernih vlakana mogu smanjiti intenzitet elektromagnetnog zračenja za hiljade puta. Na zahtjev GOST-a, zone EMF zračenja su ograđene i opremljene znakovima upozorenja "Ne ulazite, opasno je!" i simbol elektromagnetne opasnosti.

Specijalne službe uz pomoć uređaja stalno prate nivo intenziteta EMF-a na radnim mestima iu stambenim prostorijama. O svom zdravlju možete brinuti sami kupovinom prijenosnog uređaja "Impuls" ili kompleta "Impuls" + nitrat tester "SOEKS".

Zašto su nam potrebni kućni uređaji za mjerenje jačine elektromagnetnog polja?

Elektromagnetno polje negativno utiče na zdravlje ljudi, pa je korisno znati koja mjesta koja posjećujete (kod kuće, u kancelariji, u bašti, u garaži) mogu biti opasna. Morate shvatiti da povećanu elektromagnetnu pozadinu mogu stvoriti ne samo vaši električni uređaji, telefoni, televizori i kompjuteri, već i neispravne instalacije, električni uređaji susjeda, industrijski objekti koji se nalaze u blizini.

Stručnjaci su utvrdili da je kratkotrajno izlaganje EMF-u na osobu praktički bezopasno, ali je dug boravak u području s povećanom elektromagnetnom pozadinom opasan. To su zone koje se mogu detektovati pomoću uređaja tipa "Impuls". Dakle, možete provjeriti mjesta na kojima provodite najviše vremena; dječja i spavaća soba; studija. Uređaj sadrži vrijednosti koje su utvrđene regulatornim dokumentima, tako da možete odmah procijeniti stepen opasnosti za vas i vaše najmilije. Moguće je da nakon pregleda odlučite da odmaknete kompjuter od kreveta, riješite se mobitela sa pojačanom antenom, promijenite staru mikrovalnu pećnicu za novu, zamijenite izolaciju vrata frižidera sa No Frost modom .

Šmeljev V.E., Sbitnev S.A.

"TEORIJSKI OSNOVI ELEKTROTEHNIKE"

"TEORIJA ELEKTROMAGNETNOG POLJA"

Poglavlje 1. Osnovni koncepti teorije elektromagnetnog polja

§ 1.1. Određivanje elektromagnetnog polja i njegovih fizičkih veličina.
Matematički aparat teorije elektromagnetnog polja

elektromagnetno polje(EMF) je vrsta materije koja djeluje silom na nabijene čestice i određena je u svim tačkama sa dva para vektorskih veličina koje karakterišu njene dvije strane – električno i magnetsko polje.

Električno polje- ovo je komponenta EMF-a, koju karakterizira udar na električno nabijenu česticu sa silom proporcionalnom naboju čestice i neovisnom o njenoj brzini.

Magnetno polje- ovo je komponenta EMF-a, koju karakterizira udar na česticu koja se kreće sa silom proporcionalnom naboju čestice i njenoj brzini.

Osnovna svojstva i metode za proračun EMF-a izučavane na predmetu Teorijske osnove elektrotehnike uključuju kvalitativno i kvantitativno proučavanje EMF-a koji se nalazi u električnim, radio-elektronskim i biomedicinskim uređajima. Za to su najprikladnije jednadžbe elektrodinamike u integralnom i diferencijalnom obliku.

Matematički aparat teorije elektromagnetnog polja (TEMF) zasniva se na skalarnoj teoriji polja, vektorskoj i tenzorskoj analizi, kao i diferencijalnom i integralnom računu.

Kontrolna pitanja

1. Šta je elektromagnetno polje?

2. Šta se naziva električno i magnetsko polje?

3. Šta je osnova matematičkog aparata teorije elektromagnetnog polja?

§ 1.2. Fizičke veličine koje karakterišu EMF

Vektor jačine električnog polja u tački Q naziva se vektor sile koja djeluje na električki nabijenu stacionarnu česticu smještenu u tački Q ako ova čestica ima jedinični pozitivan naboj.

Prema ovoj definiciji, električna sila koja djeluje na tačkasti naboj q je jednako:

Gdje E mjereno u V/m.

Karakterizirano je magnetsko polje vektor magnetne indukcije. Magnetna indukcija na nekoj tački posmatranja Q je vektorska veličina čiji je modul jednak magnetskoj sili koja djeluje na nabijenu česticu koja se nalazi u tački Q, koji ima jedinični naboj i kreće se jediničnom brzinom, a vektori sile, brzine, magnetne indukcije, kao i naboj čestice zadovoljavaju uslov

.

Magnetska sila koja djeluje na krivolinijski vodič sa strujom može se odrediti formulom

.

Na ravan vodič, ako je u jednoličnom polju, djeluje sljedeća magnetna sila

.

U svim najnovijim formulama B - magnetna indukcija, koja se mjeri u teslama (Tl).

1 T je takva magnetska indukcija pri kojoj magnetna sila jednaka 1N djeluje na pravi provodnik sa strujom od 1A ako su linije magnetske indukcije usmjerene okomito na provodnik sa strujom i ako je dužina vodiča 1 m .

Pored jačine električnog polja i magnetne indukcije, u teoriji elektromagnetnog polja razmatraju se i sljedeće vektorske veličine:

1) električna indukcija D (električni pomak), koji se mjeri u C/m 2,

EMF vektori su funkcije prostora i vremena:

Gdje Q- osmatračnica, t- trenutak vremena.

Ako je tačka posmatranja Q je u vakuumu, onda između odgovarajućih parova vektorskih veličina vrijede sljedeće relacije

gdje je apsolutna permitivnost vakuuma (osnovna električna konstanta), = 8,85419 * 10 -12;

Apsolutna magnetna permeabilnost vakuuma (osnovna magnetna konstanta); \u003d 4π * 10 -7.

Kontrolna pitanja

1. Kolika je jačina električnog polja?

2. Šta se naziva magnetna indukcija?

3. Kolika je magnetna sila koja djeluje na pokretnu nabijenu česticu?

4. Kolika je magnetna sila koja djeluje na provodnik sa strujom?

5. Koje vektorske veličine karakterišu električno polje?

6. Koje vektorske veličine karakterišu magnetno polje?

§ 1.3. Izvori elektromagnetnog polja

Izvori EMF-a su električni naboji, električni dipoli, pokretni električni naboji, električne struje, magnetni dipoli.

U toku fizike daju se pojmovi električnog naboja i električne struje. Električne struje su tri vrste:

1. Provodne struje.

2. Struje pomaka.

3. Prenos struje.

Struja provodljivosti- brzina prolaska pokretnih naelektrisanja električno provodnog tijela kroz određenu površinu.

Bias current- brzina promjene strujanja vektora električnog pomaka kroz određenu površinu.

.

Prijenos struje karakteriše sledeći izraz

Gdje v - brzina prenosa tijela kroz površinu S; n - vektor jedinice normalne na površinu; - linearna gustina naelektrisanja tela koja lete kroz površinu u pravcu normale; ρ je zapreminska gustina električnog naboja; str v - gustina prenosne struje.

električni dipol naziva se par tačkastih naboja + q i - q nalazi na udaljenosti l jedan od drugog (slika 1).

Tačkasti električni dipol karakterizira vektor električnog dipolnog momenta:

magnetni dipol naziva se ravno kolo sa električnom strujom I. Magnetski dipol karakterizira vektor magnetskog dipolnog momenta

Gdje S je vektor površine ravne površine rastegnute preko strujnog kola. Vector S usmjerena okomito na ovu ravnu površinu, osim toga, ako se gleda sa kraja vektora S , tada će se kretanje duž konture u smjeru koji se poklapa sa smjerom struje dogoditi suprotno od kazaljke na satu. To znači da je smjer vektora dipolnog magnetskog momenta povezan sa smjerom struje prema pravilu desnog zavrtnja.

Atomi i molekuli materije su električni i magnetni dipoli, tako da se svaka tačka realnog tipa u EMF-u može okarakterisati nasipnom gustinom električnog i magnetskog dipolnog momenta:

P - električna polarizacija supstance:

M - magnetizacija supstance:

Električna polarizacija materije je vektorska veličina jednaka zapreminskoj gustoći električnog dipolnog momenta u nekoj tački realnog tijela.

Magnetizacija materije je vektorska veličina jednaka zapreminskoj gustini magnetnog dipolnog momenta u nekoj tački realnog tela.

električni pomak- ovo je vektorska veličina, koja se za bilo koju tačku posmatranja, bez obzira da li je u vakuumu ili u tvari, određuje iz relacije:

(za vakuum ili materiju),

(samo za vakum).

Jačina magnetnog polja- vektorska veličina, koja se za bilo koju tačku posmatranja, bez obzira da li se nalazi u vakuumu ili u tvari, određuje iz relacije:

,

gdje se jačina magnetnog polja mjeri u A/m.

Osim polarizacije i magnetizacije, postoje i drugi volumno raspoređeni EMF izvori:

- zapreminska gustina električnog naboja ; ,

gdje se zapreminska gustina električnog naboja mjeri u C/m 3 ;

- vektor gustine električne struje, čija je normalna komponenta jednaka

U općenitijem slučaju, struja koja teče kroz otvorenu površinu S, jednak je fluksu vektora gustine struje kroz ovu površinu:

gdje se vektor gustine električne struje mjeri u A/m 2 .

Kontrolna pitanja

1. Koji su izvori elektromagnetnog polja?

2. Šta je struja provodljivosti?

3. Šta je struja pristranosti?

4. Šta je prijenosna struja?

5. Šta je električni dipol i električni dipolni moment?

6. Šta je magnetni dipol i magnetski dipolni moment?

7. Šta se naziva električna polarizacija i magnetizacija supstance?

8. Šta se zove električni pomak?

9. Šta se naziva jačinom magnetnog polja?

10. Kolika je volumetrijska gustina električnog naboja i gustina struje?

Primjer primjene MATLAB-a

Zadatak.

Dato: Krug sa električnom strujom I u prostoru je obim trokuta, čije su kartezijanske koordinate vrhova date: x 1 , x 2 , x 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3 . Ovdje su indeksi brojevi vrhova. Vrhovi su numerisani u pravcu strujanja električne struje.

Obavezno sastaviti MATLAB funkciju koja izračunava vektor dipolnog magnetnog momenta kola. Prilikom sastavljanja m-fajla može se pretpostaviti da se prostorne koordinate mjere u metrima, a struja u amperima. Dozvoljena je proizvoljna organizacija ulaznih i izlaznih parametara.

Rješenje

% m_dip_moment - proračun magnetnog dipolnog momenta trokutastog kola sa strujom u prostoru

%pm = m_dip_moment(tok,čvorovi)

% ULAZNI PARAMETRI

% struje - struja u kolu;

% čvorova - kvadratna matrica oblika ." , čiji svaki red sadrži koordinate odgovarajućeg vrha.

% IZLAZNI PARAMETAR

% pm je matrica reda kartezijanskih komponenti vektora magnetskog dipolnog momenta.

funkcija pm = m_dip_moment(tok,čvorovi);

pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;

% U posljednjoj izjavi, vektor površine trougla se množi sa strujom

>> čvorovi=10*rand(3)

9.5013 4.8598 4.5647

2.3114 8.913 0.18504

6.0684 7.621 8.2141

>> pm=m_dip_moment(1,čvorovi)

13.442 20.637 -2.9692

U ovom slučaju se pokazalo P M = (13,442* 1 x + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A * m 2 ako je struja u kolu 1 A.

§ 1.4. Prostorni diferencijalni operatori u teoriji elektromagnetnog polja

Gradijent skalarno polje Φ( Q) = Φ( x, y, z) naziva se vektorsko polje definisano formulom:

,

Gdje V 1 - područje koje sadrži tačku Q; S 1 - granična površina zatvorene površine V 1 , Q 1 - tačka koja pripada površini S 1 ; δ - najveća udaljenost od tačke Q do tačaka na površini S 1 (max| QQ 1 |).

Divergencija vektorsko polje F (Q)=F (x, y, z) naziva se skalarno polje definisano formulom:

Rotor(vorteks) vektorsko polje F (Q)=F (x, y, z) je vektorsko polje definisano formulom:

truleži F =

Nabla operator je vektorski diferencijalni operator, koji je u kartezijanskim koordinatama definiran formulom:

Predstavimo grad, div i rot preko nabla operatora:

Ove operatore pišemo u kartezijanskim koordinatama:

; ;

Laplaceov operator u kartezijanskim koordinatama je definiran formulom:

Diferencijalni operatori drugog reda:

Integralne teoreme

teorema o gradijentu ;

Teorema divergencije

Teorema rotora

U teoriji EMF-a koristi se još jedna od integralnih teorema:

.

Kontrolna pitanja

1. Šta se naziva gradijent skalarnog polja?

2. Šta se naziva divergencijom vektorskog polja?

3. Šta se naziva rotor vektorskog polja?

4. Šta je nabla operator i kako se njime izražavaju diferencijalni operatori prvog reda?

5. Koje integralne teoreme vrijede za skalarna i vektorska polja?

Primjer primjene MATLAB-a

Zadatak.

Dato: U zapremini tetraedra, skalarno i vektorsko polje se menjaju prema linearnom zakonu. Koordinate vrhova tetraedra date su matricom oblika [ x 1 , y 1 , z 1 ; x 2 , y 2 , z 2 ; x 3 , y 3 , z 3 ; x 4 , y 4 , z 4 ]. Vrijednosti skalarnog polja na vrhovima date su matricom [F 1 ; F 2; F 3; F 4]. Kartezijanske komponente vektorskog polja na vrhovima date su matricom [ F 1 x, F 1y, F 1z; F 2x, F 2y, F 2z; F 3x, F 3y, F 3z; F 4x, F 4y, F 4z].

Definiraj u zapremini tetraedra, gradijent skalarnog polja, kao i divergenciju i zavoj vektorskog polja. Napišite MATLAB funkciju za ovo.

Rješenje. Ispod je tekst m-funkcije.

% grad_div_rot - Izračunajte gradijent, divergenciju i zavoj... u zapremini tetraedra

%=grad_div_rot(čvorovi,skalarni,vektor)

% ULAZNI PARAMETRI

% čvorova - matrica koordinata vrha tetraedra:

% linija odgovara vrhovima, kolone - koordinatama;

% skalar - stupasta matrica vrijednosti skalarnog polja na vrhovima;

% vektor - matrica komponenti vektorskog polja na vrhovima:

% IZLAZNI PARAMETRI

% grad - matrica reda kartezijanskih gradijent komponenti skalarnog polja;

% div - vrijednost divergencije vektorskog polja u zapremini tetraedra;

% rot - matrica reda kartezijanskih komponenti rotora vektorskog polja.

% U proračunima se pretpostavlja da je u zapremini tetraedra

% vektorska i skalarna polja variraju u prostoru prema linearnom zakonu.

funkcija =grad_div_rot(čvorovi,skalarni,vektor);

a=inv(); % Matrica koeficijenata linearne interpolacije

grad=(a(2:end,:)*skalar)."; % Komponente gradijenta skalarnog polja

div=*vektor(:); % Divergencija vektorskog polja

rot=suma(križ(a(2:kraj,:),vektor."),2).";

Primjer pokretanja razvijene m-funkcije:

>> čvorovi=10*rand(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> skalar=rand(4,1)

>>vektor=rand(4,3)

0.52515 0.01964 0.50281

0.20265 0.68128 0.70947

0.67214 0.37948 0.42889

0.83812 0.8318 0.30462

>> =grad_div_rot(čvorovi,skalarni,vektor)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Ako pretpostavimo da se prostorne koordinate mjere u metrima, a vektorsko i skalarno polje bezdimenzionalno, tada u ovaj primjer dogodilo:

grad F = (-0,16983* 1 x - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z) m -1 ;

div F = -1,0112 m -1;

truleži F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 y + 0.78844*1 z) m -1 .

§ 1.5. Osnovni zakoni teorije elektromagnetnog polja

EMF jednadžbe u integralnom obliku

Potpuni važeći zakon:

ili

Kruženje vektora jačine magnetnog polja duž konture l jednaka je ukupnoj električnoj struji koja teče kroz površinu S, razvučen preko konture l, ako smjer struje formira desnoruki sistem sa smjerom zaobilaženja kola.

Zakon elektromagnetne indukcije:

,

Gdje E c je jačina vanjskog električnog polja.

EMF elektromagnetne indukcije e i u kolu l jednaka brzini promjene magnetskog toka kroz površinu S, razvučen preko konture l, a smjer brzine promjene magnetskog fluksa formira se sa smjerom e i levoruki sistem.

Gaussova teorema u integralnom obliku:

Protok vektora električnog pomaka kroz zatvorenu površinu S jednak je zbiru slobodnih električnih naboja u zapremini ograničenoj površinom S.

Zakon kontinuiteta linija magnetne indukcije:

Magnetski tok kroz bilo koju zatvorenu površinu je nula.

Direktna primjena jednadžbi u integralnom obliku omogućava izračunavanje najjednostavnijih elektromagnetnih polja. Za proračun elektromagnetnih polja složenijeg oblika koriste se jednadžbe u diferencijalnom obliku. Ove jednačine se nazivaju Maxwellove jednačine.

Maxwellove jednadžbe za stacionarne medije

Ove jednačine direktno slijede iz odgovarajućih jednačina u integralnom obliku i iz matematičkih definicija prostornih diferencijalnih operatora.

Ukupno važeći zakon u diferencijalnom obliku:

,

Ukupna gustina električne struje,

Eksterna gustina električne struje,

Gustina struje provodljivosti,

Gustina struje pomaka: ,

Gustoća struje prijenosa: .

To znači da je električna struja vrtložni izvor vektorskog polja jačine magnetnog polja.

Zakon elektromagnetne indukcije u diferencijalnom obliku:

To znači da je promjenjivo magnetsko polje izvor vrtloga za prostornu distribuciju vektora jakosti električnog polja.

Jednačina kontinuiteta linija magnetne indukcije:

To znači da polje vektora magnetske indukcije nema izvora, tj. u prirodi nema magnetnih naboja (magnetnih monopola).

Gaussova teorema u diferencijalnom obliku:

To znači da su izvori vektorskog polja električnog pomaka električni naboji.

Da bi se osigurala jedinstvenost rješenja problema EMF analize, potrebno je Maxwellove jednadžbe dopuniti jednadžbama materijalne veze između vektora E I D , i B I H .

Odnosi između vektora polja i elektrofizičkih svojstava medija

To je poznato

(1)

Svi dielektrici su polarizovani električnim poljem. Svi magneti su magnetizirani magnetnim poljem. Statička dielektrična svojstva tvari mogu se u potpunosti opisati funkcionalnom ovisnošću vektora polarizacije P iz vektora jakosti električnog polja E (P =P (E )). Statička magnetska svojstva tvari mogu se u potpunosti opisati funkcionalnom ovisnošću vektora magnetizacije M iz vektora jačine magnetnog polja H (M =M (H )). U opštem slučaju, takve su zavisnosti dvosmislene (histereze) prirode. To znači da je vektor polarizacije ili magnetizacije u tački Q nije određena samo vrijednošću vektora E ili H u ovom trenutku, ali i istorija promene vektora E ili H na ovom mjestu. Izuzetno je teško eksperimentalno istražiti i modelirati ove ovisnosti. Stoga se u praksi često pretpostavlja da su vektori P I E , i M I H su kolinearni, a elektrofizička svojstva materije su opisana skalarnim histerezisnim funkcijama (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Ako se karakteristike histereze gore navedenih funkcija mogu zanemariti, tada se električna svojstva opisuju jednovrijednim funkcijama P=P(E), M=M(H).

U mnogim slučajevima, ove funkcije se mogu približno smatrati linearnim, tj.

Tada, uzimajući u obzir relaciju (1), možemo napisati sljedeće

,

(4)

Prema tome, relativna dielektrična i magnetska permeabilnost tvari:

Apsolutna permitivnost supstance:

Apsolutna magnetna permeabilnost supstance:

Relacije (2), (3), (4) karakterišu dielektrična i magnetna svojstva supstance. Električna provodljiva svojstva tvari mogu se opisati Ohmovim zakonom u diferencijalnom obliku

gdje - konkretno električna provodljivost tvari, mjereno u S/m.

U općenitijem slučaju, ovisnost između gustoće struje provodljivosti i vektora jakosti električnog polja ima nelinearni karakter vektorske histereze.

Energija elektromagnetnog polja

Volumetrijska gustina energije električnog polja je

,

Gdje W e se mjeri u J/m3.

Volumetrijska gustina energije magnetnog polja je

,

Gdje W m se mjeri u J/m3.

Volumetrijska gustina energije elektromagnetnog polja je jednaka

U slučaju linearnih električnih i magnetnih svojstava materije, zapreminska gustina energije EMF je jednaka

Ovaj izraz vrijedi za trenutne vrijednosti vektora specifične energije i EMF.

Specifična snaga toplotnih gubitaka od provodnih struja

Specifična snaga izvora treće strane

Kontrolna pitanja

1. Kako je ukupni važeći zakon formulisan u integralnom obliku?

2. Kako je zakon elektromagnetne indukcije formulisan u integralnom obliku?

3. Kako su Gaussova teorema i zakon kontinuiteta magnetskog fluksa formulisani u integralnom obliku?

4. Kako se formuliše zakon ukupne struje u diferencijalnom obliku?

5. Kako se formuliše zakon elektromagnetne indukcije u diferencijalnom obliku?

6. Kako se u integralnom obliku formuliraju Gaussova teorema i zakon kontinuiteta linija magnetske indukcije?

7. Koji odnosi opisuju električna svojstva materije?

8. Kako se energija elektromagnetnog polja izražava u vektorskim veličinama koje ga određuju?

9. Kako se određuje specifična snaga toplotnih gubitaka i specifična snaga izvora treće strane?

Primjeri MATLAB aplikacija

Zadatak 1.

Dato: Unutar zapremine tetraedra, magnetna indukcija i magnetizacija supstance se menjaju prema linearnom zakonu. Date su koordinate vrhova tetraedra, date su i vrijednosti vektora magnetske indukcije i magnetizacije tvari na vrhovima.

Izračunati gustoću električne struje u zapremini tetraedra, koristeći m-funkciju sastavljenu u rješenju zadatka iz prethodnog paragrafa. Izvršite proračun u komandnom prozoru MATLAB-a, pod pretpostavkom da su prostorne koordinate izmjerene u milimetrima, magnetna indukcija u telasima, jačina magnetnog polja i magnetizacija u kA/m.

Rješenje.

Postavimo izvorne podatke u format kompatibilan sa grad_div_rot m-funkcijom:

>> čvorovi=5*rand(4,3)

0.94827 2.7084 4.3001

0.96716 0.75436 4.2683

3.4111 3.4895 2.9678

1.5138 1.8919 2.4828

>> B=rand(4,3)*2.6-1.3

1.0394 0.41659 0.088605

0.83624 -0.41088 0.59049

0.37677 -0.54671 -0.49585

0.82673 -0.4129 0.88009

>> mu0=4e-4*pi % apsolutna vakuum magnetna permeabilnost, μH/mm

>> M=rand(4,3)*1800-900

122.53 -99.216 822.32

233.26 350.22 40.663

364.93 218.36 684.26

83.828 530.68 -588.68

>> =grad_div_rot(čvorovi,jedinice(4,1),B/mu0-M)

0 -3,0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

U ovom primjeru, vektor ukupne gustine struje u razmatranoj zapremini pokazao se jednakim (-914,2* 1 x + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm 2 . Da biste odredili modul gustine struje, izvršite sljedeću naredbu:

>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")

Izračunata vrijednost gustine struje ne može se dobiti u visoko magnetiziranim medijima u stvarnim tehničkim uređajima. Ovaj primjer je čisto edukativan. A sada provjerimo ispravnost postavljanja raspodjele magnetske indukcije u volumenu tetraedra. Da biste to učinili, izvršite sljedeću naredbu:

>> =grad_div_rot(čvorovi,jedinice(4,1),B)

0 -3,0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Ovdje smo dobili vrijednost div B \u003d -0,34415 T / mm, što ne može biti u skladu sa zakonom kontinuiteta linija magnetske indukcije u diferencijalnom obliku. Iz ovoga slijedi da je distribucija magnetne indukcije u volumenu tetraedra pogrešno postavljena.

Zadatak 2.

Neka tetraedar, čije su koordinate vrha date, bude u zraku (mjerne jedinice su metri). Neka su date vrijednosti vektora jakosti električnog polja na njegovim vrhovima (mjerne jedinice - kV/m).

Obavezno izračunajte volumetrijsku gustinu električnog naboja unutar tetraedra.

Rješenje može se uraditi na sličan način:

>> čvorovi=3*rand(4,3)

2.9392 2.2119 0.59741

0.81434 0.40956 0.89617

0.75699 0.03527 1.9843

2.6272 2.6817 0.85323

>> eps0=8.854e-3 % apsolutna permitivnost vakuuma, nF/m

>> E=20*rand(4,3)

9.3845 8.4699 4.519

1.2956 10.31 11.596

19.767 6.679 15.207

11.656 8.6581 10.596

>> =grad_div_rot(čvorovi,jedinice(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

U ovom primjeru, volumetrijska gustina naboja je 0,10685 μC/m 3 .

§ 1.6. Granični uslovi za EMF vektore.
Zakon održanja naboja. Umov-Poyntingova teorema

ili

Ovdje je označeno: H 1 - vektor jačine magnetnog polja na interfejsu između medija u okruženju br. 1; H 2 - isto u okruženju br. 2; H 1t- tangencijalna (tangencijalna) komponenta vektora jačine magnetnog polja na interfejsu medija u mediju br. 1; H 2t- isto u okruženju br. 2; E 1 je vektor ukupne jačine električnog polja na interfejsu medija u mediju br. 1; E 2 - isto u okruženju br. 2; E 1 c - komponenta treće strane vektora jačine električnog polja na interfejsu medija u medijumu br. 1; E 2c - isto u okruženju br. 2; E 1t- tangencijalna komponenta vektora jakosti električnog polja na interfejsu medija u mediju br. 1; E 2t- isto u okruženju br. 2; E 1s t- tangencijalna komponenta treće strane vektora jačine električnog polja na interfejsu medija u mediju br. 1; E 2t- isto u okruženju br. 2; B 1 - vektor magnetne indukcije na granici između medija u mediju br. 1; B 2 - isto u okruženju br. 2; B 1n- normalna komponenta vektora magnetne indukcije na granici između medija u mediju br. 1; B 2n- isto u okruženju br. 2; D 1 - vektor električnog pomaka na interfejsu medija u medijumu br. 1; D 2 - isto u okruženju br. 2; D 1n- normalna komponenta vektora električnog pomaka na interfejsu medija u mediju br. 1; D 2n- isto u okruženju br. 2; σ je površinska gustoća električnog naboja na granici između medija, mjerena u C/m 2 .

Zakon održanja naboja

Ako ne postoje trenutni izvori treće strane, onda

,

i u opštem slučaju, tj. vektor ukupne gustine struje nema izvora, tj. linije ukupne struje su uvek zatvorene

Umov-Poyntingova teorema

Volumetrijska gustina snage koju troši materijalna tačka u EMF je jednaka

Prema identitetu (1)

Ovo je jednačina ravnoteže snage za volumen V. U opštem slučaju, u skladu sa jednakošću (3), elektromagnetska snaga koju stvaraju izvori unutar zapremine V, ide na gubitke toplote, na akumulaciju EMF energije i na zračenje u okolni prostor kroz zatvorenu površinu koja ograničava ovu zapreminu.

Integrand u integralu (2) naziva se Poyntingov vektor:

,

Gdje P mjereno u W/m 2.

Ovaj vektor je jednak gustini elektromagnetnog toka snage u nekoj tački posmatranja. Jednakost (3) je matematički izraz Umov-Poyntingove teoreme.

Elektromagnetna snaga koju zrači područje V u okolni prostor jednak je protoku Poyntingovog vektora kroz zatvorenu površinu S, granično područje V.

Kontrolna pitanja

1. Koji izrazi opisuju granične uslove za vektore elektromagnetnog polja na interfejsima medija?

2. Kako se formuliše zakon održanja naelektrisanja u diferencijalnom obliku?

3. Kako je zakon održanja naelektrisanja formulisan u integralnom obliku?

4. Koji izrazi opisuju granične uslove za gustinu struje na interfejsima medija?

5. Kolika je zapreminska gustina energije koju troši materijalna tačka u elektromagnetnom polju?

6. Kako se piše jednadžba ravnoteže elektromagnetne snage za određeni volumen?

7. Šta je Poyntingov vektor?

8. Kako je formulisana Umov-Poyntingova teorema?

Primjer primjene MATLAB-a

Zadatak.

Dato: U prostoru postoji trouglasta površina. Koordinate vrha su postavljene. Također su date vrijednosti vektora jakosti električnog i magnetskog polja na vrhovima. Komponenta treće strane jačine električnog polja je nula.

Obavezno izračunaj elektromagnetnu snagu koja prolazi kroz ovu trokutastu površinu. Sastavite MATLAB funkciju koja izvodi ovaj proračun. Prilikom izračunavanja, uzmite u obzir da je pozitivni vektor normale usmjeren na takav način da ako gledate s njegovog kraja, tada će se kretanje u rastućem redoslijedu brojeva vrhova dogoditi u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Rješenje. Ispod je tekst m-funkcije.

% em_power_tri - proračun elektromagnetne snage koja prolazi

% trokutaste površine u prostoru

%P=em_power_tri(čvorovi,E,H)

% ULAZNI PARAMETRI

% čvorova - kvadratna matrica kao ." ,

% u čijem su redu upisane koordinate odgovarajućeg vrha.

% E - matrica komponenti vektora jakosti električnog polja na vrhovima:

% Redovi odgovaraju vrhovima, kolone odgovaraju kartezijanskim komponentama.

% H - matrica komponenti vektora jačine magnetnog polja na vrhovima.

% IZLAZNI PARAMETAR

%P - elektromagnetna snaga koja prolazi kroz trougao

% Proračuni pretpostavljaju da je na trouglu

% vektora jačine polja se mijenjaju u prostoru prema linearnom zakonu.

funkcija P=em_power_tri(čvorovi,E,H);

% Izračunajte vektor dvostruke površine trougla

S=)]) det()]) det()])];

P=zbroj(križ(E,(jedinice(3,3)+oko(3))*H,2))*S."/24;

Primjer pokretanja razvijene m-funkcije:

>> čvorovi=2*rand(3,3)

0.90151 0.5462 0.4647

1.4318 0.50954 1.6097

1.7857 1.7312 1.8168

>> E=2*rand(3,3)

0.46379 0.15677 1.6877

0.47863 1.2816 0.3478

0.099509 0.38177 0.34159

>> H=2*rand(3,3)

1.9886 0.62843 1.1831

0.87958 0.73016 0.23949

0.6801 0.78648 0.076258

>> P=em_power_tri(čvorovi,E,H)

Ako pretpostavimo da se prostorne koordinate mjere u metrima, vektor jakosti električnog polja je u voltima po metru, vektor jačine magnetnog polja u amperima po metru, tada se u ovom primjeru pokazalo da je elektromagnetna snaga koja prolazi kroz trokut jednaka 0,18221 W.

Elektromagnetno polje, poseban oblik materije. Pomoću elektromagnetnog polja vrši se interakcija između nabijenih čestica.

Ponašanje elektromagnetnog polja proučava klasična elektrodinamika. Elektromagnetno polje je opisano Maxwellovim jednadžbama, koje povezuju veličine koje karakterišu polje sa njegovim izvorima, odnosno sa naelektrisanjem i strujama raspoređenim u prostoru. Elektromagnetno polje stacionarnih ili jednoliko pokretnih naelektrisanih čestica je neraskidivo povezano sa ovim česticama; kako se čestice brže kreću, elektromagnetno polje se „odvaja“ od njih i postoji nezavisno u obliku elektromagnetnih talasa.

Iz Maxwellovih jednadžbi slijedi da naizmjenično električno polje stvara magnetsko polje, a naizmjenično magnetno polje stvara električno, pa elektromagnetno polje može postojati i bez naboja. Stvaranje elektromagnetskog polja naizmjeničnim magnetskim poljem i magnetskog polja naizmjeničnim električnim dovodi do činjenice da električno i magnetsko polje ne postoje odvojeno, neovisno jedno o drugom. Dakle, elektromagnetno polje je vrsta materije, određena u svim tačkama sa dve vektorske veličine koje karakterišu njegove dve komponente - "električno polje" i "magnetno polje", i koja deluje silom na naelektrisane čestice, u zavisnosti od njihove brzine i veličine. njihovog zaduženja.

Elektromagnetno polje u vakuumu, odnosno u slobodnom stanju, nije povezano sa česticama materije, postoji u obliku elektromagnetnih talasa i širi se u vakuumu u odsustvu veoma jakih gravitacionih polja brzinom jednaka brzina Sveta c= 2.998. 10 8 m/s. Takvo polje karakterizira jačina električnog polja E i indukcija magnetnog polja IN. Za opisivanje elektromagnetnog polja u mediju koriste se i količine električne indukcije D i jačina magnetnog polja H. U materiji, kao iu prisustvu veoma jakih gravitacionih polja, odnosno u blizini veoma velikih masa materije, brzina širenja elektromagnetnog polja je manja od vrednosti c.

Komponente vektora koji karakterišu elektromagnetno polje formiraju, prema teoriji relativnosti, jednu fizička količina- tenzor elektromagnetnog polja čije se komponente transformišu tokom prelaska iz jednog inercijalnog referentnog okvira u drugi u skladu sa Lorentz transformacijama.

Elektromagnetno polje ima energiju i zamah. Postojanje impulsa elektromagnetnog polja prvi put je eksperimentalno otkriveno u eksperimentima P. N. Lebedeva na mjerenju pritiska svjetlosti 1899. Elektromagnetno polje uvijek ima energiju. Gustoća energije elektromagnetnog polja = 1/2 (ED+HH).

Elektromagnetno polje se širi u svemiru. Gustina fluksa energije elektromagnetnog polja određena je Poyntingovim vektorom S=, jedinica W/m 2 . Smjer Poyntingovog vektora je okomit E I H i poklapa se sa smjerom širenja elektromagnetne energije. Njegova vrijednost je jednaka energiji prenesenoj kroz jediničnu površinu okomitu na S po jedinici vremena. Gustina impulsa polja u vakuumu K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

Na visokim frekvencijama elektromagnetnog polja, njegova kvantna svojstva postaju značajna i elektromagnetno polje se može posmatrati kao tok kvanta polja – fotona. U ovom slučaju je opisano elektromagnetno polje