Campo electromagnético - Hipermercado del conocimiento. Campo electromagnético, su efecto en humanos, medición y protección.

En este capítulo, el término "campos electromagnéticos" se refiere a la parte de las emisiones electromagnéticas cuyo rango de frecuencia se encuentra entre 0 Hz y 300 GHz.

Los procesos eléctricos y magnéticos se presentan en detalle en una sección especial de física. Estos procesos se basan en interacciones electromagnéticas que, por la variedad de sus manifestaciones, juegan un papel excepcionalmente importante en la naturaleza y la tecnología. En electrodinámica, las palabras "carga eléctrica" ​​y "cuerpo cargado eléctricamente" significan un cuerpo sólido con un exceso (cuerpo con carga negativa) o una deficiencia (cuerpo con carga positiva) de electrones.

Para explicar el origen de las fuerzas que actúan entre cargas en reposo o en movimiento, existe un concepto campo eléctrico. Para caracterizar cuantitativamente el campo eléctrico, existe una cantidad física especial: fuerza del campo eléctrico(E), que se mide por la fuerza que actúa sobre una unidad de carga positiva colocada en ese punto. La unidad del campo eléctrico es 1 V/m.

Cuando la corriente fluye a través de un conductor, crea su propio campo magnético (B). Como no hay cargas magnéticas, las líneas de fuerza campo magnético siempre cerrado

El campo electromagnético se puede describir mediante dos vectores: tensión campo eléctrico E y por inducción campo magnético B. Al mismo tiempo, la electricidad y el magnetismo siempre deben considerarse juntos, como uno solo. campo electromagnetico.

Determinar el campo electromagnético en algún punto del espacio, por ejemplo, en el aire, significa determinar los vectores E y B en cada momento del tiempo en cada punto del espacio. Las cantidades vectoriales son características de fuerza campo electromagnetico. A sistema internacional Unidades (SI) Las cantidades asociadas con un campo electromagnético se denominan eléctricas. Como se elige la cantidad eléctrica principal fuerza corriente eléctrica (I) con la unidad de medida amperio.

Según la dependencia del tiempo, las cantidades que caracterizan el campo electromagnético se dividen en los siguientes tipos principales: permanente(no depende del tiempo), armónico y arbitrario fluctuaciones periódicas, impulsos, ruidos, modulada en amplitud.

Un campo eléctrico constante a menudo se denomina campo electrostático. Es creado por cuerpos dieléctricos o metálicos cargados. La estructura más simple es el campo electrostático de un plano uniformemente cargado, por encima y por debajo del cual es uniforme, y el vector es perpendicular al plano cargado.

Un campo magnético permanente es creado por un imán permanente o conductores de corriente continua. Gráficamente, la estructura de un campo magnético constante se representa mediante líneas de fuerza a las que el vector de intensidad del campo magnético es tangente en cada punto.

En presencia de una dependencia del tiempo, los campos eléctrico y magnético están conectados entre sí y forman un todo único: campo electromagnetico. Cuando vibraciones armónicas la estructura espacial del campo electromagnético depende no sólo de la distribución de cargas y corrientes en algún cuerpo conductor, sino también de la frecuencia, o más bien de la relación entre la longitud de onda y el tamaño de la fuente. En este caso, los módulos de intensidad de los campos eléctrico y magnético disminuyen en proporción inversa a la distancia desde la fuente hasta el punto de observación.

Para caracterizar las oscilaciones electromagnéticas periódicas, utilice las siguientes opciones:

1) valor cuadrático medio de la fuerza del campo eléctrico;

2) valor cuadrático medio de la proyección de la intensidad del campo eléctrico en una dirección dada;

3) valores cuadráticos medios de la fuerza del campo magnético y la inducción magnética;

4) la densidad de flujo de energía promedio del campo electromagnético en una onda plana.

A menudo, los campos armónicos se modulan en amplitud. Las propiedades de los campos modulados son más pronunciadas en el caso de los llamados. modulación de pulso - cuando se observan pulsos de un campo armónico con una duración t. y luego hay una pausa por un tiempo t p seguido de una repetición.

Los monopulsos individuales del campo se caracterizan por la duración del frente (tiempo de subida del campo) y la duración total del pulso.

Los campos que cambian rápidamente se propagan en forma de ondas electromagnéticas a largas distancias de la fuente. En una onda electromagnética, existe una relación inequívoca entre los campos E y B y la dirección de propagación de la onda, dada por el vector de onda. Todas las ondas electromagnéticas en el espacio libre se propagan a la velocidad de la luz igual a 300.000 km/s.

8.1. TIPOS DE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

Campos electromagnéticos naturales y radiación. Hasta hace poco, la atención principal de los investigadores se centró en el estudio de los campos electromagnéticos de origen antropogénico, cuyos niveles superan significativamente el fondo electromagnético natural de la Tierra.

Al mismo tiempo, en las últimas décadas se ha demostrado fehacientemente el importante papel de los campos electromagnéticos de origen natural en el desarrollo de la vida en la Tierra y su posterior desarrollo y regulación.

En el espectro de campos electromagnéticos naturales, se pueden distinguir condicionalmente varios componentes: este es el campo magnético constante de la Tierra (campo geomagnético, GMF), el campo electrostático y campos electromagnéticos variables en el rango de frecuencia de 10 -3 Hz a 10 12 Hz.

Al estudiar la influencia de los campos electromagnéticos naturales en la vida silvestre, se presta especial atención al campo geomagnético como uno de los factores ambientales más importantes. El valor de la constante GMF puede variar en la superficie terrestre desde 26 µT (en la región de Río de Janeiro) hasta 68 µT (cerca de los polos geográficos), alcanzando máximos en áreas de anomalías magnéticas (anomalía de Kursk, hasta 190 µT).

Un campo magnético alterno (principalmente generado por las corrientes que fluyen en la ionosfera y la magnetosfera) se superpone al campo magnético principal de la Tierra, cuya magnitud es insignificante.

El campo geomagnético sufre variaciones con periodos largos (seculares) (8000, 600 años) y con periodos de decenas de años (60, 22, 11 años), así como variaciones diarias de periodo corto, que suelen caracterizarse por diversas actividades digitales índices (índice K, números Wolf (W), etc.).

Los cambios cuasiperiódicos en el campo geomagnético con períodos que van desde fracciones de segundo hasta varios minutos se denominan pulsaciones geomagnéticas. Por lo general, se dividen en regulares, estables, continuos (P con - las pulsaciones continúan) e irregular, como un ruido, impulso (P; - pulsaciones irregulares). Los primeros se observan principalmente por la mañana y horas diurnas, y el segundo - por la tarde y por la noche.

Todos los tipos de pulsaciones irregulares son elementos de las perturbaciones geomagnéticas y están íntimamente relacionadas con ellas, mientras que las pulsaciones Pc también se observan en condiciones de mucha calma. A pesar de los pequeños valores de las amplitudes de pulsación (de centésimas a centenas de nT), varios investigadores apuntan a la actividad biológica de estas oscilaciones. Esto se debe, en primer lugar, a la existencia de cierta selectividad en frecuencia durante la interacción del campo magnético con los objetos biológicos y, en segundo lugar, al hecho de que la tasa de cambio en la intensidad del campo magnético a lo largo del tiempo, es decir, su derivada temporal. Entre las fluctuaciones estables están las que ocurren día a día en los mismos intervalos de hora local. En la naturaleza, aparentemente, podría desarrollarse una adaptación al "bombeo" electromagnético de este tipo. Y si el régimen de fluctuaciones estables (P c) es "habitual" para los biosistemas, su aislamiento puede tener consecuencias negativas para el organismo.

Durante las perturbaciones (tormentas magnéticas), se observa una excitación global de micropulsaciones, y luego se pueden registrar durante decenas de horas en todo el mundo. el mundo. La actividad de tormentas eléctricas globales y locales contribuye a la formación del fondo electromagnético natural de la Tierra. Casi siempre existen oscilaciones electromagnéticas a frecuencias de 4-30 Hz. Se puede suponer que pueden servir como sincronizadores de algunos procesos biológicos, ya que son frecuencias resonantes para varios de ellos. Los campos electromagnéticos, cuyo origen se debe a la actividad de los rayos, también se observan en frecuencias más altas (0,1-15 kHz).

El espectro de radiación solar y galáctica que llega a la Tierra incluye radiación electromagnética de todo el rango de radiofrecuencia, infrarrojo y Radiación ultravioleta, luz visible, radiación ionizante. En conjunto, los campos electromagnéticos naturales de la Tierra representan un espectro completo de campos electromagnéticos.

"ruidos", bajo la influencia de la cual existe la Tierra misma y toda la vida en ella.

Los EMF naturales, incluidos los GMF, pueden tener un efecto ambiguo en el cuerpo humano. Por un lado, las perturbaciones geomagnéticas se consideran un factor de riesgo ambiental: existe evidencia de una conexión con el desarrollo de una serie de reacciones adversas en el cuerpo humano. Así, se demuestra que las perturbaciones geomagnéticas pueden tener un efecto desincronizador en ritmos biológicos y otros procesos en el cuerpo o ser la principal causa actuante para modular el estado funcional del cerebro. Se observó una relación entre la ocurrencia de perturbaciones geomagnéticas y un aumento en el número de enfermedades clínicamente graves (infartos de miocardio y accidentes cerebrovasculares), así como el número de accidentes de tránsito y accidentes aéreos. Por otro lado, se encontró que variaciones no periódicas del campo geomagnético están involucradas en la regulación de los ritmos biológicos circadianos, infra y circa-septales, así como la relación entre ellos.

Por lo tanto, ahora ha quedado claro que los campos electromagnéticos naturales deben considerarse como uno de los más importantes factores medioambientales. Y si la implementación de la vida bajo la influencia de la EMR natural es tan significativa y al mismo tiempo "habitual" para los biosistemas, entrar en una situación en la que sus niveles sufran fuertes fluctuaciones o se reduzcan significativamente puede tener graves consecuencias negativas.

Campo hipogeomagnético. Por primera vez, se consideró seriamente la cuestión de la posibilidad de un efecto adverso en el cuerpo de la exposición prolongada a campos electromagnéticos naturales debilitados que provocó la aparición de quejas sobre el deterioro del bienestar y la salud entre las personas que trabajan en estructuras blindadas. , que son ampliamente utilizados en diversas industrias. Dichas estructuras blindadas, que realizan sus principales funciones de producción: evitar la propagación de los campos electromagnéticos generados por los equipos colocados en ellas, fuera de las instalaciones debido a su caracteristicas de diseño al mismo tiempo previenen la penetración de EMF de origen natural en ellos.

Así, en la higiene electromagnética apareció nuevo problema- estudio del impacto en el cuerpo humano de estar en un déficit de campos electromagnéticos naturales y el desarrollo de enfoques científicos y metodológicos para su regulación higiénica.

El examen de una serie de estructuras blindadas especializadas permitió obtener nuevos datos interesantes que revelan las características específicas del entorno electromagnético formado en ellas, inusual para los humanos y, en primer lugar, una disminución significativa en los niveles del campo geomagnético ( K o = 1.5-15 veces), variables EMF naturales y violación de su orientación espacial.

Al mismo tiempo, se debe enfatizar que durante las tormentas magnéticas, cuyo efecto adverso en el cuerpo lo siente subjetivamente casi el 30% de la población, el nivel del campo geomagnético cambia (aumenta) en promedio en decenas o cientos de nanotesla, que es solo una fracción o un pequeño porcentaje de su valor. En las condiciones descritas anteriormente, el cambio en los niveles de GMF es de decenas de miles de nanoteslas.

Teniendo en cuenta que toda la evolución del hombre como especie, así como la formación y vida de él como individuo, transcurría bajo la constante influencia reguladora de los campos electromagnéticos naturales, se sugirió que la deficiencia de estos factores, por lo que necesario para el cuerpo para la realización de su vida normal, puede contribuir al desarrollo de cambios adversos en el estado de salud de las personas que trabajan en tales condiciones.

Por lo tanto, este problema es sumamente urgente y su solución afecta los intereses de la población en general.

Campos eléctricos estáticos (SEP). Los SEP son campos de cargas eléctricas estacionarias o campos eléctricos estacionarios de corriente continua. La aparición de cargas de electricidad estática puede ocurrir durante aplastamiento, salpicadura, desprendimiento de gases de sustancias, movimiento relativo de dos en contacto sólidos, materiales a granel, líquidos y gaseosos, con mezcla intensiva, cristalización, etc.

Los SEP se crean en centrales eléctricas y en procesos electrotecnológicos. Pueden existir en forma de ESP (campos de cargas fijas) o campos eléctricos estacionarios (campos eléctricos de corriente continua).

Los SEP son ampliamente utilizados en economía nacional para limpieza de electrogases, separación electrostática de minerales y materiales, aplicación electrostática de pintura y barniz y materiales poliméricos etc.

Sin embargo, hay una serie de industrias procesos tecnológicos para la fabricación, procesamiento y transporte de materiales dieléctricos, donde se aprecie la formación de cargas y campos electrostáticos provocados por la electrificación del producto procesado (textil, carpintería, pulpa y papel, industria química y etc.). Los niveles de tensión de SEB en los equipos de hilado y tejido alcanzan 20-60 kV/m y más, y en la producción de linóleo, los materiales de película pueden superar los 240-250 kV/m.

Las cargas eléctricas estáticas también se forman en las pantallas de los tubos de rayos catódicos de PC.

En los sistemas de energía, los PDS se forman cerca de instalaciones eléctricas en funcionamiento, interruptores y líneas de alimentación de CC de alto voltaje. En este caso, también hay una mayor ionización del aire (por ejemplo, como resultado de descargas de corona) y la aparición de corrientes de iones.

Los principales parámetros físicos del SEP son la intensidad de campo y los potenciales de sus puntos individuales. tensión del SEP - una cantidad vectorial, determinada por la relación de la fuerza que actúa sobre carga puntual a la magnitud de esta carga, medida en voltios por metro (V/m). Las características energéticas del SEP están determinadas por los potenciales de los puntos de campo.

Campos magnéticos permanentes (PMF). Las fuentes de PMF en los lugares de trabajo son imanes permanentes, electroimanes, sistemas de CC de alta corriente (líneas de transmisión de CC, baños de electrolitos y otros dispositivos eléctricos).

Los imanes permanentes y electroimanes son ampliamente utilizados en instrumentación, arandelas magnéticas para grúas y otros dispositivos de fijación, separadores magnéticos, dispositivos magnéticos de tratamiento de agua, generadores magnetohidrodinámicos (MHD), imágenes por resonancia magnética (MRI) y máquinas de resonancia paramagnética electrónica (EPR). así como en la práctica de fisioterapia.

Los principales parámetros físicos que caracterizan al PMF son: campo de fuerza(H) flujo magnético(F)

y inducción magnética (B). En el sistema SI, las unidades para medir la intensidad del campo magnético son amperios por metro (A / m), flujo magnético - weber (Wb), inducción magnética (o densidad de flujo magnético) - tesla (Tl).

Fuentes potentes de SMF son los generadores MHD. Según la OMS (1986), los niveles de PMF en las ubicaciones del personal que da servicio a los generadores MHD y dispositivos termonucleares alcanzan las 50 mT. En los dispositivos de resonancia magnética utilizados en medicina, los pacientes están expuestos a PMF hasta 2 T y más. Los niveles altos (10-100 mT) se crean en los salones Vehículo en una almohadilla magnética. Niveles promedio de PMP en área de trabajo operadores en procesos electrolíticos son 5-10 mT. Los niveles de PMF en líneas de transmisión de CC de alto voltaje son del orden de 20 μT.

Campos electromagnéticos de frecuencia industrial (EMF FC). Los campos electromagnéticos (EMF) de frecuencia industrial (FC), que forman parte del rango de frecuencia ultrabaja del espectro de radiofrecuencia, son los más comunes tanto en condiciones industriales como en la vida cotidiana. El rango de frecuencia industrial se presenta en nuestro país con una frecuencia de 50 Hz (en varios países del continente americano 60 Hz). Las principales fuentes de IF EMF creadas como resultado de las actividades humanas son diferentes tipos producción y material eléctrico doméstico de corriente alterna.

Dado que la longitud de onda correspondiente a la frecuencia de 50 Hz es de 6000 km, una persona está expuesta a un factor en la zona cercana. En este sentido, la evaluación higiénica del EMF FC se realiza por separado para los componentes eléctricos y magnéticos (EF y MF FC).

Debe prestarse especial atención a las líneas eléctricas de alta tensión (TL) y aparamenta abierta (ORG), que crean campos eléctricos y magnéticos de frecuencia industrial (50 Hz) en el espacio adyacente. Las distancias sobre las cuales estos campos se propagan desde los cables de las líneas eléctricas alcanzan decenas de metros. Cuanto mayor sea la clase de voltaje de la línea eléctrica, mayor será la zona nivel avanzado campo eléctrico, mientras que las dimensiones de la zona no cambian durante la operación de la línea de transmisión de energía. El tamaño de la zona peligrosa debido al nivel del campo magnético depende de la cantidad de corriente que circula o de la carga de la línea. Debido al hecho de que la carga de la línea de transmisión de energía cambia repetidamente incluso durante el día, las dimensiones de la zona de un nivel aumentado del campo magnético tampoco son constantes.

Los trabajos de reparación en líneas eléctricas y aparamenta exterior se llevan a cabo, por regla general, en condiciones de aumento de los campos eléctricos y magnéticos. Dependiendo de la naturaleza del trabajo realizado, el tiempo de exposición del personal puede oscilar entre varios minutos y varias horas por turno.

En condiciones de producción, las fuentes de campos eléctricos y magnéticos de frecuencia industrial son equipos de distribución de energía y energía, transformadores, hornos eléctricos, etc.

Un nivel significativo de campos electromagnéticos de frecuencia industrial en edificios públicos y residenciales es introducido por equipos eléctricos, a saber, líneas de cable que suministran electricidad a los consumidores, así como tableros de distribución y transformadores. En las habitaciones adyacentes a estas fuentes, el nivel del campo magnético suele aumentar, mientras que el nivel del campo eléctrico no es alto.

Las fuentes suficientemente potentes de un campo magnético en el rango de 0-1000 Hz son el transporte con tracción eléctrica: trenes eléctricos, vagones de metro, trolebuses, tranvías, etc. El valor máximo de inducción magnética en los trenes eléctricos de cercanías alcanza los 75 μT. El valor medio de la inducción magnética en vehículos con accionamiento eléctrico de CC se fija en 29 μT.

Campos electromagnéticos de radiofrecuencias (EMF RF). Junto con una amplia aplicación en radiocomunicaciones y radiodifusión, radar y radioastronomía, televisión y medicina, los campos electromagnéticos se utilizan en diversos procesos tecnológicos: calentamiento por inducción, tratamiento térmico de metales y madera, soldadura de plásticos, creación de plasma a baja temperatura, etc. .

Los campos electromagnéticos de la parte de radiofrecuencia del espectro se dividen por longitud de onda en una serie de rangos (Cuadro 8.1).

El campo electromagnético se caracteriza por una combinación de componentes eléctricos y magnéticos variables. Diferentes rangos de ondas de radio están unidos por una naturaleza física común, pero difieren significativamente en la energía contenida en ellos, la naturaleza de propagación, absorción, reflexión y, como resultado, en su efecto sobre el medio ambiente, incluidos los humanos. Cuanto más corta es la longitud de onda y mayor la frecuencia de oscilación, más energía transporta el cuanto.

La relación entre la energía (I) y la frecuencia (f) de las vibraciones se define como I = h-f o I = (h-C) / λ, ya que existe una relación f = C / λ entre la longitud de onda (λ) y la frecuencia (f),

donde C es la velocidad de propagación de una onda electromagnética en el aire (C=3-10 8 m/s);

h-Constante de Planck, igual a 6,6-10 -34 W/cm 2.

Alrededor de cualquier fuente de radiación, el campo electromagnético se divide en 3 zonas: la cercana, la zona de inducción, la intermedia, la zona de interferencia y la lejana, la zona de ondas.

Si las dimensiones geométricas de la fuente de radiación son menores que la longitud de onda de la radiación λ (es decir, hay una fuente puntual), los límites de las zonas están determinados por las siguientes distancias:

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

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

- Ρ>2 πλ - zona lejana (onda).

Aquellos que trabajan con fuentes de radiación en los rangos LF, MF y, en cierta medida, HF y VHF están en la zona de inducción. Cuando se operan generadores de los rangos de microondas y EHF, los que operan se encuentran con mayor frecuencia en la zona de ondas.

No existe una relación definida entre los componentes eléctricos y magnéticos del campo electromagnético de inducción, y pueden diferir entre sí muchas veces (E ≠ 377 N). La intensidad de los componentes eléctricos y magnéticos en la zona de inducción está desfasada en 90°. Cuando uno de ellos alcanza un máximo, el otro tiene un mínimo. En la zona de radiación, las intensidades de ambas componentes del campo coinciden en fase y las condiciones se cumplen cuando E = 377 N.

Dado que en la zona de inducción los trabajadores están expuestos a diferentes campos eléctricos y magnéticos, las intensidades de exposición de los trabajadores con frecuencias baja (LF), media (MF), alta (HF) y muy alta (VHF) se estiman por separado por los valores de los componentes eléctricos y magnéticos del campo. La intensidad del campo eléctrico se mide en voltios por metro (V/m), mientras que la intensidad del campo magnético se mide en amperios por metro (A/m).

En la zona de oleaje, en la que prácticamente hay personas trabajando con equipos que generan ondas decimétricas (UHF), centimétricas (UHF) y milimétricas (EHF), la intensidad de campo se estima por el valor de la densidad de flujo de energía, es decir la cantidad de energía

Mesa8.1. Clasificación internacional de ondas electromagnéticas

? rango	Nombre de la banda por frecuencia	Rango de frecuencia	Nombre de la banda por longitud de onda	Longitud de onda
	Extremadamente bajo, ELF	3-30Hz	Decamegámetro	100- 10 mm
	Extrabajo, BÚHO	30-300 Hz	megámetro	10-1mm
	Infrabajo, ILF	0,3-3kHz	hectokilómetro	1000-100 kilómetros
	Muy bajo, VLF	3-30kHz	miriámetro	100-10 kilómetros
	Bajas frecuencias, LF	30-300kHz	Kilómetro	10-1 km
	Medio, rango medio	0,3-3 MHz	hectométrico	1- 0,1 km
	Agudos, HF	3-30 MHz	Decámetro	100-10m
	Muy alto, VHF	30-300 MHz	Metro	10-1 metro
	Ultra alta, UHF	0,3-3 GHz	decímetro	1- 0,1 m
	Ultra alta, microondas	3-30 GHz	centímetro	10-1cm
	EHF extremadamente alto	30-300 GHz	Milímetro	10-1mm
	Hiper alto, GHF	300-3000 GHz	decimilimetro	1- 0,1 mm

caída por unidad de superficie. En este caso, la densidad de flujo de energía (PEF) se expresa en vatios por 1 m 2 o en unidades derivadas: milivatios y microvatios por cm 2 (mW/cm 2, μW/cm 2).

Los campos electromagnéticos decaen rápidamente a medida que se alejan de las fuentes de radiación. La intensidad de la componente eléctrica del campo en la zona de inducción decrece inversamente con la distancia a la tercera potencia, y la intensidad de la componente magnética decrece inversamente con el cuadrado de la distancia. En la zona de radiación, la fuerza del campo electromagnético disminuye en proporción inversa a la distancia al primer grado.

El campo electromagnético (CEM) de las radiofrecuencias se caracteriza por una serie de propiedades (la capacidad de calentar materiales, propagarse en el espacio y reflejarse desde la interfaz entre dos medios, interactuar con la materia), gracias a las cuales los campos electromagnéticos se utilizan ampliamente en varios sectores. de la economía nacional: para la transmisión de información (radiodifusión, comunicaciones radiotelefónicas, televisión, radar, radiometeorología, etc.), en la industria, la ciencia, la tecnología y la medicina. Las ondas electromagnéticas en el rango de frecuencias baja, media, alta y muy alta se utilizan para el tratamiento térmico de metales, materiales semiconductores y dieléctricos (calentamiento superficial de metales, temple y revenido, soldadura de aleaciones duras en herramientas de corte, soldadura blanda, fusión de metales y semiconductores, soldadura, secado de madera, etc. Para el calentamiento por inducción, el EMF con una frecuencia de 60-74, 440 y 880 kHz es el más utilizado. El calentamiento por inducción se lleva a cabo principalmente por el componente magnético del EMF debido a las corrientes de Foucault. inducida en materiales cuando se exponen a CEM.

Los campos electromagnéticos de HF y VHF se utilizan ampliamente en radiocomunicaciones, radiodifusión, televisión, medicina, para calentar dieléctricos en un campo eléctrico de alta frecuencia (soldadura de una película de polímero en la fabricación de cubiertas para libros, carpetas, bolsos, juguetes, monos, polimerización de pegamento al pegar productos de madera, calentamiento de plásticos y presporoshkov, etc.). El calentamiento de los dieléctricos se lleva a cabo principalmente por el componente eléctrico de la EMF. Las instalaciones de calefacción dieléctrica funcionan principalmente en frecuencias de 27, 39 y 40 MHz.

Las ondas electromagnéticas en los rangos UHF, SHF y EHF (microondas) se utilizan en radares, radionavegación, radiocomunicaciones, radiocomunicaciones multicanal, radioastronomía,

radioespectroscopia, geodesia, detección de fallas, fisioterapia, etc. A veces, los campos electromagnéticos de banda UHF se utilizan para la vulcanización del caucho, el tratamiento térmico de productos alimenticios, la esterilización, la pasteurización, el recalentamiento de productos alimenticios, etc.

En fisioterapia, los campos electromagnéticos se utilizan como un poderoso factor terapéutico en el tratamiento complejo de muchas enfermedades (dispositivos de alta frecuencia para diatermia e inductotermia, dispositivos especiales para terapia UHF y dispositivos de microondas para terapia con microondas).

En la actualidad, un número creciente de centros emisores de radiotelevisión (RTC) están ubicados en el territorio de las ciudades. Incluyen uno o más edificios técnicos, donde se ubican los transmisores de radio o televisión y los campos de antena, en los que hay hasta varias docenas de sistemas de alimentación de antena.

La zona de posible efecto adverso de los campos electromagnéticos creada por la República Popular China se puede dividir en dos partes. El primero es el territorio del propio MRC, donde solo se permiten personas que dan servicio a transmisores, conmutadores y sistemas de alimentación de antena. El segundo es el territorio adyacente, donde se pueden ubicar varios edificios residenciales e industriales. En este caso, existe el peligro de exposición de la población ubicada en esta zona.

En el rango de baja frecuencia (30-300 kHz), la longitud de onda es bastante grande (por ejemplo, para una frecuencia de 150 kHz, será de 200 0 m). Por lo tanto, incluso a distancias considerables, el valor de EMF puede ser bastante alto. Entonces, a una distancia de 30 m de la antena de un transmisor con una potencia de 500 kW, que opera a una frecuencia de 145 kHz, el campo eléctrico puede exceder los 630 V/m y el campo magnético puede exceder los 1,2 A/m.

En el rango de frecuencia media (300 kHz - 3 MHz) a una distancia de 30 m de la antena, la intensidad del campo eléctrico puede ser de 275 V/m, y a una distancia de 200 m - 10 V/m (con potencia del transmisor

50 kw).

Las antenas de los transmisores de televisión representan un peligro para la salud pública a una distancia de varias decenas de metros a varios kilómetros, dependiendo de la potencia del transmisor.

Las estaciones de radar operan en frecuencias de 500 MHz a 15 GHz y superiores. El campo electromagnético que crean es fundamentalmente diferente de otras fuentes. Esto se debe al movimiento periódico de la antena en el espacio. La discontinuidad temporal de la irradiación se debe al funcionamiento cíclico del radar para la radiación. Los radares metrológicos pueden generar alrededor de 100 W/m 2 por cada ciclo de exposición a una distancia de 1 km. Las estaciones de radar aeroportuarias crean un PES de alrededor de 0,5 W/m 2 a una distancia de 60 m Un aumento en la potencia de los radares para diversos propósitos y el uso de antenas todo horizonte altamente direccionales conduce a un aumento significativo en la intensidad de EMF y crea grandes áreas con una alta densidad de flujo de energía en el suelo.

En los últimos años, los sistemas de radiocomunicaciones móviles celulares se han desarrollado más intensamente. Sus elementos principales son estaciones base de potencia relativamente baja, cuyas antenas se instalan en los techos de los edificios o en torres especiales. Las estaciones base mantienen la comunicación por radio con los abonados dentro de una zona con un radio de 0,5 a 10 km, denominada "célula". Dependiendo del estándar, los sistemas de radio celular operan en el rango de frecuencia de 463-1880 MHz.

En la industria electrónica, las fuentes de radiación electromagnética en el rango de ondas de radio en las áreas de prueba dinámica de dispositivos pueden ser dispositivos bajo prueba, elementos de rutas de guía de ondas, generadores de medición.

8.2. ACCIÓN BIOLÓGICA DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

La interacción de los campos electromagnéticos externos con los objetos biológicos se produce mediante la inducción de campos internos y corrientes eléctricas, cuya magnitud y distribución en el cuerpo humano depende de una serie de parámetros, como el tamaño, la forma, la estructura anatómica del cuerpo, las propiedades eléctricas y magnéticas. de tejidos (permeabilidad dieléctrica y magnética y conductividad específica), orientación

cuerpos relativos a los vectores de campos eléctricos y magnéticos, así como a las características de los campos electromagnéticos (frecuencia, intensidad, modulación, polarización, etc.).

De acuerdo con los conceptos modernos, el mecanismo de acción de los campos electromagnéticos en los rangos de frecuencia ultra baja y baja (hasta 10 kHz) se reduce al efecto de la corriente eléctrica inducida en los tejidos excitables: nervioso y muscular. El parámetro que determina el grado de impacto es la densidad de la corriente de Foucault inducida en el cuerpo. Al mismo tiempo, para los campos eléctricos (EF) del rango de frecuencia considerado, es característica una débil penetración en el cuerpo humano, y para los campos magnéticos (MF), el cuerpo es prácticamente transparente.

Las densidades de corriente inducida se pueden calcular mediante las fórmulas:

- para PE: j=k-f-E,

dónde:

f - frecuencia;

E - tensión EP;

k es un coeficiente que difiere para diferentes tejidos;

- por parlamentario: j=7i-R-a-f-B,

dónde:

B - inducción magnética; σ - conductividad tisular; R es el radio del objeto biológico.

Las características de la absorción de energía EMF por objetos biológicos dependen de su tamaño y longitud de onda de radiación (rango de frecuencia). Por lo tanto, para el rango de frecuencia de hasta 30 MHz (la longitud de onda excede significativamente el tamaño de los objetos biológicos), es típica una rápida disminución en la potencia absorbida específica con la disminución de la frecuencia. Para el rango de frecuencia de 30 MHz a 10 GHz, cuando la longitud de onda es acorde con el tamaño del cuerpo humano o sus órganos, se observa la penetración más profunda de la energía EMF. Para frecuencias por encima de 10 GHz (la longitud de onda es significativamente más pequeña que el tamaño de los objetos biológicos), la absorción de energía EMF ocurre en las capas superficiales de los tejidos biológicos.

De hecho, la absorción de energía EMF en los tejidos está determinada por dos procesos: la oscilación de cargas libres y la oscilación de momentos dipolares con la frecuencia del campo actuante. El primer efecto da lugar a la aparición de corrientes de conducción y pérdidas de energía asociadas a la resistencia eléctrica del medio (pérdidas de conductividad iónica), mientras que el segundo proceso da lugar a pérdidas de energía por rozamiento de moléculas dipolares en un medio viscoso (pérdidas dieléctricas) .

A bajas frecuencias, la principal contribución a la absorción de energía EMF la realizan las pérdidas asociadas con la conductividad iónica, que aumenta al aumentar la frecuencia del campo. Con un aumento adicional en la frecuencia de campo, la absorción de energía aumenta debido a las pérdidas debido a la rotación de las moléculas dipolares del medio, principalmente moléculas de agua y proteínas.

Los principales mecanismos de acción de la energía EMF absorbida a nivel micromolecular, subcelular y celular son poco conocidos. Una de las manifestaciones de la interacción de los campos electromagnéticos con la materia en general y con las estructuras biológicas en particular es su calentamiento. En este caso, la distribución del calor puede ser desigual y dar lugar a la aparición de "puntos calientes" con un ligero calentamiento general de los tejidos. Sin embargo, se ha demostrado que los efectos biológicos bajo la influencia de los campos electromagnéticos también pueden manifestarse en los llamados niveles "no térmicos", cuando no se observa un aumento general de la temperatura.

Recientemente se ha desarrollado la teoría de la información del impacto de los campos electromagnéticos, basada en el concepto de la interacción de los campos externos con los campos internos del cuerpo.

Efecto biológico de un campo geomagnético debilitado (GMF). Como se señaló anteriormente, el fondo electromagnético natural de la Tierra debe considerarse como uno de los factores ambientales más importantes. La presencia de campos electromagnéticos naturales en el medio ambiente es necesaria para la implementación de una vida normal, y su ausencia o deficiencia puede tener consecuencias negativas para un organismo vivo.

Se ha establecido que cuando el GMF se debilita de 2 a 5 veces con respecto al MF natural, se observa un aumento del 40% en el número de enfermedades en las personas que trabajan en salas blindadas. Cuando una persona se encuentra en condiciones hipogeomagnéticas artificiales, se notan cambios en la psique, aparecen ideas e imágenes no estándar.

Por primera vez, la aparición de quejas sobre el deterioro del bienestar y la salud entre las personas que trabajan en estructuras protegidas provocó que se pensara seriamente en la posibilidad de un efecto adverso en el cuerpo de una estadía prolongada bajo la influencia de EMR natural debilitado. que son ampliamente utilizados en diversas industrias. Dichas estructuras blindadas, que realizan sus principales funciones de producción, evitando la propagación de EMP generado por el equipo ubicado en ellas fuera de las instalaciones, debido a sus características de diseño, al mismo tiempo que evitan la penetración de CEM de origen natural en ellas.

Los resultados de un examen clínico y fisiológico de trabajadores en salas blindadas, realizado por el Instituto de Física Biofísica del Ministerio de Salud y el Instituto de Investigación de MT de la Academia Rusa de Ciencias Médicas, indican el desarrollo de una serie de cambios funcionales en los principales sistemas del cuerpo. Del lado del centro sistema nervioso se revelaron signos de desequilibrio en los principales procesos nerviosos en forma de predominio de la inhibición, distonía de los vasos cerebrales con presencia de asimetría interhemisférica reguladora, aumento de la amplitud del temblor fisiológico normal, aumento del tiempo de reacción a un objeto emergente en el modo de seguimiento analógico continuo, y una disminución en la frecuencia crítica de la fusión de parpadeo de luz.

Las violaciones de los mecanismos de regulación del sistema nervioso autónomo se manifiestan en el desarrollo de cambios funcionales en el sistema cardiovascular en forma de labilidad del pulso y la presión arterial, distonía neurocirculatoria de tipo hipertensivo y alteraciones en el proceso de repolarización del miocardio. .

Por parte del sistema inmunológico, se observó una disminución en el número total de linfocitos T, la concentración de IgG e IgA y un aumento en la concentración de IgE.

Se observó un aumento de la morbilidad con VUT en personas que han estado trabajando en estructuras protegidas durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, se demostró que en los pacientes examinados la frecuencia de enfermedades que acompañan al síndrome de insuficiencia inmunológica supera significativamente la de personas prácticamente sanas.

Los datos obtenidos en experimentos de laboratorio permitieron revelar el efecto adverso del blindaje a largo plazo de los campos electromagnéticos naturales (con diversos grados de debilitamiento) en el cuerpo animal, lo que es un refuerzo significativo del papel de la contribución.

de este factor en el desarrollo de cambios en el cuerpo humano e indica su importancia higiénica

En una serie de estudios experimentales realizados en el Instituto de Investigación de MT de la Academia Rusa de Ciencias Médicas, se evaluaron los bioefectos de los principales sistemas del cuerpo animal en la dinámica de estancia en cámaras blindadas (GMF debilitamiento K = 100 y 500 veces) en varias duraciones de la sesión diaria (de 0,25 h a 24 h por día) y el número total de sesiones de 1 a 120.

Al estudiar el estado funcional del sistema nervioso central, se revelaron cambios en la actividad EEG y la actividad refleja condicionada de los animales, lo que indica una violación de la fuerza de los procesos nerviosos hacia un aumento de la inhibición. El sistema endocrino reaccionó con una disminución de la actividad de las hormonas gonadotrópicas de la hipófisis (estimulantes del folículo y luteinizantes) y un aumento de la actividad de la corticosterona. Por parte del sistema reproductivo, se observó alargamiento de los ciclos estrales, así como cambios morfológicos y funcionales en los ovarios y útero. Se revelaron cambios en el estado de las partes humoral y celular del sistema inmunitario animal.

La severidad y dirección de los cambios detectados tienen cierta dependencia de la duración de la estancia en condiciones hipogeomagnéticas. La exposición intermitente a HHMF causó efectos biológicos más pronunciados en los sistemas corporales individuales en comparación con la exposición constante, especialmente en la etapa inicial de exposición.

Así, los datos anteriores indican la importancia higiénica de las condiciones hipogeomagnéticas y la necesidad de su adecuada regulación.

Acción biológica de los campos electrostáticos (ESF). La ESP es un factor con una actividad biológica relativamente baja. En la década de 1960, el efecto biológico de la ESP se asoció con descargas eléctricas que ocurren cuando una persona entra en contacto con objetos cargados o sin conexión a tierra. Fue con él que se asoció el posible desarrollo de reacciones neuróticas, incluidas las fobias. En los años siguientes, los científicos llegaron a la conclusión de que la propia ESP tiene actividad biológica. Los trastornos detectados en los trabajadores bajo la influencia de la ESP son, por regla general, de naturaleza funcional y se enmarcan en el marco del síndrome astenoneurótico y la distonía vegetativo-vascular. en sintomas

predominan las quejas subjetivas de carácter neurótico (dolor de hambre, irritabilidad, alteración del sueño, sensación de "choque eléctrico", etc.). Objetivamente, se detectan cambios funcionales no pronunciados, que no tienen manifestaciones específicas.

La sangre es resistente a la ESP. Sólo existe una ligera tendencia a la disminución de los recuentos de glóbulos rojos (eritrocitos, hemoglobina), ligera linfocitosis y monocitosis.

Los efectos biológicos de los efectos combinados de ESP y los iones de aire en el cuerpo indican sinergia en la acción de estos factores. En este caso, el factor que prevalece es la corriente iónica resultante del movimiento de iones de aire en el PES.

Cabe señalar que los mecanismos de influencia ESP y las reacciones de respuesta del cuerpo siguen sin estar claros y requieren más estudio.

Acción biológica de PMP. Los organismos vivos son muy sensibles a los efectos del PMF. Hay muchos trabajos sobre el efecto de PMF en los organismos humanos y animales. Se describen los resultados del estudio de la influencia de PMF en varios sistemas y funciones de objetos biológicos en varios niveles de organización. Generalmente se acepta que los sistemas que realizan funciones reguladoras (nervioso, cardiovascular, neuroendocrino, etc.) son los más sensibles a los efectos de la FMP.

Deben tenerse en cuenta las conocidas opiniones contradictorias sobre la actividad biológica de PMF.

Los expertos de la OMS, basándose en la totalidad de los datos disponibles, llegaron a la conclusión de que los niveles de PMF de hasta 2 T no tienen un efecto significativo en los principales indicadores del estado funcional del cuerpo animal.

Los investigadores nacionales han descrito cambios en el estado de salud de las personas que trabajan con fuentes de PMF. La mayoría de las veces se manifiestan en forma de distonía vegetativa, como síndromes vasovegetativos periféricos y novegetativos, o una combinación de los mismos. Caracterizado por quejas subjetivas de naturaleza asténica, cambios funcionales en el sistema cardiovascular (bradicardia, a veces taquicardia, un cambio en el ECG de la onda T), tendencia a la hipotensión. La sangre es bastante resistente a los efectos del PMF. Solo hay una tendencia a reducir el número de eritrocitos y el contenido de hemoglobina, así como leucocitosis y linfocitosis moderadas.

El síndrome vasovegetativo periférico (o polineuritis autonómica-sensible) se caracteriza por trastornos vegetativos, tróficos y sensitivos en las partes distales de las manos, ocasionalmente acompañados de trastornos motores y reflejos leves.

De indudable interés son los datos de estudios epidemiológicos realizados por autores extranjeros. Entonces, al estudiar el estado de salud de 320 trabajadores en la producción de electrolitos (niveles de PMP - 7,6-14,6 mT), en comparación con el grupo de control (186 personas), se encontraron cambios menores en el cuadro de sangre y presión arterial que no iban más allá fluctuaciones fisiológicas normales. Otros investigadores no encontraron diferencias significativas en la prevalencia de 19 formas nosológicas de enfermedades entre el grupo de control (792 personas) y un grupo de especialistas (792 personas) que trabajaban con aceleradores, cámaras de burbujas, equipos isotópicos y diversos dispositivos magnéticos (nivel PMF de 0,5 mT hasta 2 T). Las diferencias observadas en la prevalencia de varias formas nosológicas se consideran insignificantes. El resultado se confirmó con un contingente adicional de personas (198 personas en el grupo principal y 198 personas en el grupo de control) expuestas a PMF 0,3 T durante 1 hora o más). Varias publicaciones han informado que los trabajadores de la industria del aluminio expuestos a niveles altos PMP, hay una mayor mortalidad por leucemia. Sin embargo, el papel del PMF en sí mismo no está lo suficientemente claro en este caso.

Efecto biológico de EMF IF. Los primeros estudios sobre la influencia de los IF EMF en humanos fueron realizados por autores soviéticos a mediados de la década de 1960. Al estudiar el estado de salud de las personas expuestas a los efectos industriales de CEM FC durante el mantenimiento de subestaciones y líneas eléctricas aéreas con un voltaje de 220, 330, 400 y 500 kV (parámetros de intensidad-tiempo de exposición a solo un campo eléctrico - EF IF fueron evaluados), por primera vez se notaron cambios en el estado de salud, expresados ​​en forma de quejas y cambios en algunas funciones fisiológicas. El personal que prestaba servicio a las subestaciones con un voltaje de 500 kV tenía quejas neurológicas (dolor de cabeza, irritabilidad, fatiga, letargo, somnolencia), así como quejas sobre la violación del sistema cardiovascular y

tracto gastrointestinal. Estas molestias iban acompañadas de algunos cambios funcionales en los sistemas nervioso y cardiovascular en forma de disfunción autonómica (taquiarritmias o bradicardia, hipertensión o hipotensión arterial, labilidad del pulso). En el ECG, algunas personas mostraron una alteración del ritmo y la frecuencia cardíaca, una disminución del voltaje del complejo QRS, aplanamiento de la onda T. Los trastornos neurológicos se manifestaron en un aumento de los reflejos tendinosos, temblor de los párpados y los dedos, disminución de los reflejos corneales y asimetría de la temperatura de la piel. Hubo un aumento en el tiempo de las reacciones sensoriomotoras, un aumento en los umbrales de la sensibilidad olfativa, una disminución en la memoria y la atención. El EEG mostró una disminución en la amplitud de las ondas alfa, un cambio en la amplitud de los potenciales evocados a la estimulación lumínica. Según varios autores, no se observaron cambios pronunciados en la composición de la sangre periférica: trombocitopenia moderada, leucocitosis neutrofílica, monocitosis y tendencia a la reticulopenia. Sin embargo, en estudios posteriores realizados por autores extranjeros en los EE. UU., Canadá, Francia y varios otros países, estos datos no se han confirmado, aunque algunos investigadores notan la presencia de quejas asthenovegetative y cambios en indicadores tales como presión arterial, ECG y EEG, colesterol en sangre , así como un cambio en la proporción de sexos en la descendencia, una tendencia a aumentar las aberraciones cromosómicas en las células somáticas (linfocitos sanguíneos). En la literatura de los últimos 15 años, se ha prestado mucha atención a un nuevo aspecto del problema: el posible efecto cancerígeno, principalmente leucogénico, de los efectos industriales y no industriales de los EMF FC. En este caso, el papel principal en la mayoría de los estudios se asigna a un campo magnético de muy baja intensidad, o su combinación con uno eléctrico. En estudios epidemiológicos de contingentes industriales, aproximadamente el 50% de los estudios obtuvieron datos sobre un aumento (a menudo estadísticamente poco confiable) en el riesgo relativo de desarrollar leucemia y tumores cerebrales en el personal que realiza el mantenimiento de instalaciones eléctricas que generan EMF FC. En estudios epidemiológicos que evalúan el riesgo de desarrollar leucemia en la población que vive cerca de líneas eléctricas aéreas y otras instalaciones eléctricas que crean niveles de MP HR superiores a los naturales, solo el 20-30% de los estudios indican un mayor riesgo de desarrollar leucemia en niños. En este sentido, la pregunta

Acción biológica RF EMP. La absorción y la distribución de la energía absorbida en el interior del cuerpo dependen esencialmente de la forma y las dimensiones del objeto irradiado, de la relación de estas dimensiones con la longitud de onda de la radiación. A partir de estas posiciones, se pueden distinguir 3 regiones en el espectro RF EMF: EMF con una frecuencia de hasta 30 MHz, EMF con una frecuencia de más de 10 GHz y EMF con una frecuencia de 30 MHz - 10 GHz. La primera región se caracteriza por una rápida disminución del valor de absorción al disminuir la frecuencia (aproximadamente proporcional al cuadrado de la frecuencia). Una característica distintiva del segundo es la atenuación muy rápida de la energía EMF cuando penetra en el tejido: casi toda la energía se absorbe en las capas superficiales de las bioestructuras. La tercera región, de frecuencia intermedia, se caracteriza por la presencia de una serie de máximos de absorción, en los que el cuerpo, por así decirlo, atrae el campo hacia sí mismo y absorbe más energía de la que cae en su sección transversal. En este caso, los fenómenos de interferencia se manifiestan bruscamente, dando lugar a la aparición de máximos de absorción locales, los denominados "puntos calientes". Para los humanos, las condiciones para la ocurrencia de máximos de absorción local en la cabeza ocurren en frecuencias de 750-2500 MHz, y el máximo debido a la resonancia con el tamaño total del cuerpo se encuentra en el rango de frecuencia

50-300 MHz.

Los mecanismos primarios de acción de la energía absorbida a nivel micromolecular, subcelular y celular son poco conocidos. Varios autores describen los datos disponibles sobre el efecto de los campos electromagnéticos en las membranas celulares, la estructura de algunas proteínas y la actividad eléctrica de las neuronas. Los efectos señalados no siempre pueden interpretarse como puramente térmicos. Por lo tanto, la discusión a largo plazo sobre los efectos térmicos y específicos de los campos electromagnéticos aún no ha terminado. El organismo de animales y humanos es muy sensible a los efectos de RF EMF. Miles de obras de autores nacionales y extranjeros están dedicadas al efecto biológico de los campos electromagnéticos. Dado que no es posible una revisión detallada de los datos disponibles, la atención principal en esta sección se dará a los patrones establecidos de la acción biológica del factor.

Los órganos y sistemas críticos incluyen el sistema nervioso central, los ojos y las gónadas. Algunos autores incluyen al sistema hematopoyético entre los críticos. Se describen los efectos sobre los sistemas cardiovascular y neuroendocrino, la inmunidad y los procesos metabólicos. En los últimos años han aparecido datos sobre el efecto inductor de los CEM sobre los procesos de carcinogénesis. El efecto biológico de los CEM depende de la longitud de onda (o frecuencia de radiación, modo de generación (continuo, pulsado), condiciones de exposición del cuerpo (constante, intermitente, general, local, intensidad, duración).

Se observa que la actividad biológica de los campos electromagnéticos disminuye con el aumento de la longitud de onda (o la disminución de la frecuencia) de la radiación. A la luz de lo anterior, está claro que los rangos de ondas de radio de centímetro, decímetro y metro son los más activos.

Según varios autores, los CEM pulsados ​​tienen mayor actividad biológica que los continuos. En una evaluación comparativa de la EMR de generaciones continuas y pulsadas con una tasa de repetición de pulsos de cientos de hercios, también se observó una mayor gravedad de los efectos biológicos bajo la acción de la radiación pulsada en una serie de indicadores. Sin embargo, en el curso de la irradiación crónica, estas diferencias se nivelaron, lo que fue la base para establecer valores de deducción máximos uniformes para CW y CEM pulsados. Un análisis de la velocidad de reacción de los sistemas a los efectos de las fuerzas provocadas por el campo muestra que un campo pulsado con una densidad de potencia media igual a la PES de uno continuo no puede ser más efectivo. Aparentemente, esta opinión es cierta para

acciones impulsivas con una frecuencia suficientemente alta de repetición de impulsos, pero no pueden extenderse a casos de exposición a impulsos poderosos únicos o raramente recurrentes.

En la práctica, las personas suelen estar expuestas a campos electromagnéticos intermitentes de dispositivos con un patrón de radiación en movimiento (estaciones de radar con antenas giratorias o de exploración). El trabajo experimental ha demostrado que con los mismos parámetros de intensidad-tiempo, los impactos intermitentes tienen menos actividad biológica en comparación con los continuos, lo que se explica por las diferencias en la cantidad de energía incidente y absorbida. Se observa que en ciclos de trabajo (Q) de > 2 a 20-30, existe una dependencia energética de los efectos biológicos. Así, no hubo diferencias significativas en los bioefectos de impactos continuos a PES=10 mW/cm 2 e intermitentes con Q=5 a PES=50 mW/cm 2 y con Q=10 a PES=100 mW/cm 2 . Observado en varios casos en ciertas, por regla general, primeras etapas de desarrollo, la mejora de los efectos biológicos debido al factor de discontinuidad en condiciones de experiencia crónica a largo plazo se nivela debido al desarrollo de procesos adaptativos. La dinámica de la dependencia de los bioefectos en el ciclo de trabajo sugiere que con un aumento adicional en Q (> 20-30), los efectos de los impactos intermitentes serán menos pronunciados que los continuos, con las mismas características energéticas. Esto se debe al alargamiento de las pausas y al flujo más eficiente de los procesos de recuperación.

Las diferencias significativas en la cantidad de energía incidente y absorbida explican la menor actividad biológica de las irradiaciones locales de partes del cuerpo (excepto la cabeza) en comparación con la exposición total.

Los problemas del efecto combinado de los campos electromagnéticos con otros factores ambientales no se han estudiado lo suficiente. La mayoría de los trabajos publicados están dedicados al efecto combinado de EMF de microondas con radiación ionizante y calor. Sin embargo, las conclusiones de los autores son ambiguas. Por lo tanto, hay evidencia de que los campos electromagnéticos de microondas agravan el curso enfermedad por radiación según el criterio de supervivencia de los animales de experimentación. Se ha establecido el efecto sumatorio del efecto combinado de los campos electromagnéticos y la radiación de rayos X sobre las tasas de supervivencia, el peso corporal, los recuentos de leucocitos y plaquetas. Al mismo tiempo, los autores estadounidenses recibieron datos

testificando la naturaleza antagónica de la acción biológica del campo de microondas y la radiación ionizante. Un resultado similar se obtuvo en los estudios de investigadores nacionales. Algunos trabajos muestran la dependencia de la naturaleza de los bioefectos bajo exposición combinada a CEM de microondas (1, 10, 40 mW/cm2) y radiación de rayos X suaves (250 R y 2500 R) en los niveles de exposición: sinergismo a niveles altos y acción independiente en niveles bajos. El resto de los artículos presentan datos que atestiguan la naturaleza aditiva del bioefecto bajo la acción combinada de microondas EMF y calor.

Las manifestaciones clínicas de los efectos adversos de RF EMF son descritas principalmente por autores nacionales. Las lesiones causadas por EMF RF pueden ser agudas o crónicas. Las lesiones agudas ocurren cuando se exponen a intensidades significativas de campos electromagnéticos térmicos. Son extremadamente raros, en caso de accidentes o violaciones graves de las normas de seguridad. En la literatura nacional, los médicos militares describen varios casos de lesiones agudas. En este caso, la mayoría de las veces estamos hablando de víctimas que trabajan en las inmediaciones de las antenas de radar emisoras. Autores extranjeros también describen un caso similar de exposición a la radiación de dos técnicos aeronáuticos de un radar en Filipinas. Indicaron la intensidad a la que estuvieron expuestas las víctimas: 379 mW/cm 2 durante 20 minutos y 16 W/cm 2 durante 15-30 s. Las lesiones agudas se caracterizan por trastornos polisintomáticos de varios órganos y sistemas, con astenia pronunciada, trastornos diencefálicos e inhibición de la función de las gónadas. Las víctimas informan de un claro deterioro de la salud durante el trabajo con el radar o inmediatamente después de su finalización, un fuerte dolor de cabeza, mareos, náuseas, hemorragias nasales repetidas y trastornos del sueño. Estos fenómenos van acompañados de debilidad general, debilidad, pérdida de la capacidad de trabajo, desmayos, inestabilidad de la presión arterial y recuentos de glóbulos blancos; en casos de desarrollo de patología diencefálica, se observan ataques de taquicardia, sudoración profusa, temblores corporales, etc.. Las violaciones persisten hasta por 1.5-2 meses.Cuando se expone a altos niveles de EMF (más de 80-100 mW / cm 2 ), se pueden desarrollar cataratas en los ojos.

Las condiciones laborales se caracterizan por lesiones crónicas. Por lo general, se descubren después de varios años de trabajo.

con fuentes de campos electromagnéticos de microondas a niveles de exposición que van desde décimas hasta varios mW/cm 2 y periódicamente superan los 10 mW/cm 2 . Síntomas y curso formas crónicas las lesiones por ondas de radio no tienen manifestaciones estrictamente específicas. En su cuadro clínico, se distinguen tres síndromes principales: asténico, astenovegetativo (o síndrome de distonía neurocirculatoria) e hipotalámico. El síndrome asténico generalmente se observa en fases iniciales enfermedades y se manifiesta por quejas de dolor de cabeza, aumento de la fatiga, irritabilidad, dolor recurrente en el área del corazón. Los cambios vegetativos generalmente se caracterizan por una orientación vagotónica de las reacciones (hipotensión, bradicardia, etc.). En etapas moderadamente pronunciadas y pronunciadas de la enfermedad, a menudo se diagnostica el síndrome astenovegetativo o el síndrome de distonía neurocirculatoria del tipo hipertensivo. En el cuadro clínico, en el contexto de la agravación de las manifestaciones asténicas, los trastornos autonómicos asociados con el predominio del tono de la división simpática del sistema nervioso autónomo, que se manifiestan por inestabilidad vascular con reacciones hipertensivas y angioespásticas, son de importancia primordial. En algunos casos graves de la enfermedad, se desarrolla un síndrome hipotalámico, caracterizado por condiciones paroxísticas en forma de crisis simpatoadrenales. Durante las crisis, son posibles los ataques de fibrilación auricular paroxística, extrasístole ventricular. Los pacientes son altamente excitables, emocionalmente lábiles. En algunos casos, se encuentran signos de aterosclerosis temprana, enfermedad coronaria corazón, hipertensión.

A niveles más bajos y en rangos de frecuencia más bajos (<30 МГц) выраженных заболеваний не описано. В отдельных случаях могут отмечаться определенные функциональные сдвиги, отражающие чувствительность организма к ЭМП.

Autores polacos observaron una alta frecuencia de cambios funcionales en los sistemas nervioso y cardiovascular en trabajadores expuestos a campos electromagnéticos (alrededor del 60%). Al mismo tiempo, no hubo diferencias en el estado de salud de dos grandes grupos expuestos a PES hasta 0,2 mW/cm 2 y PES > 0,2-6 mW/cm 2

Cabe señalar que en la literatura extranjera en realidad no hay una descripción de los efectos nocivos para la salud humana durante la radiación PES.

valores por debajo de 10 mW/cm2. Según autores extranjeros, límite superior el nivel seguro se encuentra entre 1 y 10 mW/cm 2 .

Con base en el análisis de 10 trabajos de autores occidentales que estudiaron el estado de salud de los trabajadores a niveles de EMF que no superan, por regla general, los 5 mW/cm 2, los expertos de la OMS concluyeron que no hay evidencia clara de efectos adversos de estos efectos en humanos. . Los expertos creen que la patología ocurre en niveles más altos. Sin embargo, es imposible no prestar atención a la información dada en el mismo documento sobre una mayor frecuencia de cambios en el cristalino de los ojos en comparación con el control en los militares involucrados en el mantenimiento de radares, en aquellos que trabajan con fuentes de microondas en condiciones de producción, así como en especialistas en mantenimiento de equipos de radio y televisión y radio. En el extranjero, hay informes de una incidencia ligeramente mayor de enfermedades del corazón (alteraciones en la conducción intracardíaca, ritmo, isquemia) en fisioterapeutas masculinos que trabajan con equipos de onda corta (27 MHz), en comparación con otros especialistas en este campo.

Científicos suecos han identificado un número ligeramente mayor de casos de anomalías del desarrollo en niños cuyas madres, fisioterapeutas, estuvieron expuestas durante el embarazo a campos electromagnéticos de onda corta (27 MHz) y microondas. Se observó un aumento en el número de abortos espontáneos en mujeres fisioterapeutas expuestas a microondas (no hubo efecto en el rango de onda corta).

Desafortunadamente, no existe una descripción en la literatura de los efectos de la exposición a largo plazo a los campos electromagnéticos de baja intensidad. Debe suponerse que tales niveles no pueden causar lesiones puramente por ondas de radio. Sin embargo, una alta frecuencia de trastornos neurológicos en los trabajadores, combinado con distonía vegetativa en forma de un cambio en la regulación tono vascular y trastornos extracardíacos funcionales, requiere un estudio exhaustivo de la importancia pronóstica de estos trastornos y su papel en el origen de algunas enfermedades somáticas generales, principalmente la hipertensión y la cardiopatía isquémica crónica, así como el efecto de la exposición a largo plazo a los CEM en el desarrollo de algunos procesos involutivos, incluida la cataratogénesis. Como se mencionó anteriormente, en los últimos años han aparecido datos sobre la asociación de los CEM con la morbilidad oncológica, y esto se aplica tanto a las microondas como a los rangos ultralargos. Descubierto

mayor frecuencia enfermedades oncológicas(principalmente leucemia) en personal militar ejército polaco radares de servicio. El tema del papel de los campos electromagnéticos en el desarrollo de la leucemia en niños y algunos contingentes profesionales se discute activamente en la literatura. Los resultados de una serie de estudios indican la necesidad de estudios epidemiológicos serios sobre este tema.

Resumiendo el problema de la acción biológica de los CEM, detectados a nivel molecular, celular, sistémico y poblacional, pueden ser explicados fenomenológicamente por varios efectos biofísicos:

Induciendo potenciales eléctricos en el sistema circulatorio.

apelaciones;

Estimulación de la producción de magnetofosfeno por pulsos

campo magnético en VLF - rangos de microondas, amplitud de fracciones a decenas de mT;

Iniciando campos variables una amplia gama pegamento

cambios precisos y tisulares; cuando la densidad de corriente inducida supera los 10 mA/m 2 , es probable que muchos de estos efectos se deban a la interacción con los componentes membranas celulares. Las opciones para el impacto de los CEM en una persona son diversas: continuas e intermitentes, generales y locales, combinadas de varias fuentes y combinadas con otros factores adversos en el entorno laboral, etc. La combinación de los parámetros EMF anteriores puede tener consecuencias significativamente diferentes para la respuesta del cuerpo humano irradiado.

8.3. normas higiénicas emp

Racionamiento del campo hipogeomagnético. Hasta ahora, no ha habido recomendaciones higiénicas en todo el mundo que regulen la exposición humana a GMF debilitados. Con el fin de preservar la salud y la eficiencia del personal, se ha iniciado la elaboración de documentos normativos y metodológicos, regulando científicamente el trabajo en condiciones hipogeomagnéticas.

Aparentemente, el nivel de inducción magnética del campo geomagnético característico del área dada debe considerarse óptimo para una persona que vive en un área determinada.

Con base en el análisis de los resultados de los estudios de higiene de la Universidad Médica Estatal Estatal en instalaciones para diversos fines, el estado de salud de las personas que trabajan con diversos grados de debilitamiento del GMF, datos experimentales en animales, el Instituto de Investigación de Medicina Ocupacional de la Academia Rusa de Ciencias Médicas, junto con el IBP MH, desarrolló un estándar higiénico "Niveles Permisibles Temporales (TPL) del debilitamiento de la intensidad del campo geomagnético en los lugares de trabajo", que está incluido en SanPiN 2.2.4.1191-03 "Electromagnetic campos en condiciones de producción”.

Los principales parámetros normalizados del campo geomagnético son su intensidad y coeficiente de atenuación.

Intensidad del campo geomagnético evaluados en unidades de fuerza de campo magnético (N, A/m) o en unidades de inducción magnética (V, T), las cuales están relacionadas por la siguiente relación:

La intensidad de la GMF en el espacio abierto, expresada en la magnitud de la intensidad de la GMF (Hq), caracteriza el valor de fondo de la intensidad de la GMF, característica de esta área en particular. Tensión de GMF permanente sobre el territorio Federación Rusa a una altura de 1,2-1,7 m de la superficie terrestre, puede variar de 36 A/m a 50 A/m (de 45 µT a 62 µT), alcanzando valores máximos en zonas de altas latitudes y anomalías. La magnitud de la intensidad GMF en la latitud de Moscú es de aproximadamente

40 A/m (50 µT).

La intensidad del campo magnético constante dentro del objeto blindado, habitación, medios tecnicos, expresado en valores de fuerza (НВ), es una superposición de la intensidad del GMF penetrante, determinada por el coeficiente de blindaje, y la fuerza del campo magnético, debido a la magnetización residual del material del que está hecha la estructura de blindaje ( Í NAM).

Factor de atenuación de intensidad admisible temporal GMF (K o) dentro de un objeto blindado, local, técnico

remedio medico es igual a la razón Intensidad GMF del espacio abierto (Ho) a la intensidad del campo magnético interno en el lugar de trabajo (H B):

Ko = No/Nv.

De acuerdo con la norma higiénica "Niveles Temporales Permisibles (TPL) de debilitamiento de la intensidad del campo geomagnético en los lugares de trabajo", los niveles permisibles de debilitamiento de la intensidad del campo geomagnético en los lugares de trabajo del personal dentro de la instalación, locales, equipo técnico durante un turno de trabajo no debe exceder 2 veces en comparación con su intensidad en el espacio abierto en el territorio adyacente a su ubicación.

Racionamiento de la ESP. De acuerdo con SanPiN 2.2.4.1191-03 "Campos electromagnéticos en condiciones de producción" y GOST 12.1.045-84. "SSBT. campos electrostáticos. Niveles permisibles en los lugares de trabajo y requisitos para el control”, el valor máximo permisible de intensidad de PES en los lugares de trabajo se establece en función del tiempo de exposición durante la jornada laboral.

Intensidad de campo electrostático máxima permitida (Epdu) en los lugares de trabajo personal de servicio no debe exceder los siguientes valores:

Cuando se expone hasta 1 hora - 60 kV / m;

Cuando se expone a 2 horas - 42,5 kV / m;

Cuando se expone a 4 horas - 30,0 kV / m;

Cuando se expone durante 9 horas - 20,0 kV / m.

Documento normativo "Niveles permisibles de campos electrostáticos y densidad de corriente iónica para el personal de subestaciones y líneas aéreas de corriente continua UHV" ? 6022-91 regula las condiciones para la influencia combinada de los factores indicados en el título sobre el personal que presta servicio a los sistemas de energía de corriente continua de ultra alta tensión.

De acuerdo con los requisitos del documento, el límite ESP y la densidad de corriente de iones para un día completo de trabajo son 15 kV/my 20 nA/m 2 ; para exposición de 5 horas - 20 kV/m y 25 nA/m 2 . Cuando la intensidad del ESP = 20 kV/m, el cálculo del tiempo de trabajo admisible del personal se determina mediante la fórmula:

Los niveles permisibles de intensidad ESP también están regulados en los lugares de trabajo de los operadores de PVEM (SanPiN 2.2.2//2.4.1340-03 "Requisitos de higiene para computadoras electrónicas personales y organización del trabajo"). Como valor permisible temporalmente, la fuerza del campo electrostático no debe exceder los 15 kV/m.

La normalización sanitaria y epidemiológica de los impactos no industriales de ESP se realiza de acuerdo con los requisitos de SanPiN 001-96 “Estándares sanitarios para niveles permisibles factores físicos cuando se utilizan bienes de consumo en condiciones domésticas", SanPiN 2.1.2.1002-2000 "Requisitos sanitarios y epidemiológicos para edificios y locales residenciales" y SN 2158-80 "Control sanitario e higiénico de materiales de construcción poliméricos destinados a su uso en la construcción de edificios residenciales y públicos edificios”, según el cual la ESP ESP para condiciones de exposición no profesional es de 15 kV/m.

El Comité Europeo "CENELEC" propone un valor de 14 kV/m como nivel controlado de exposición ESP de la población, es decir. prácticamente coincidiendo con la adoptada en Rusia.

De acuerdo con los requisitos de la Asociación de Higienistas Estadounidenses ASOS 1991, los niveles de ESP en el lugar de trabajo del personal no deben exceder los 25 kV/m. A partir de un nivel de 15 kV/m, se prevé el uso de equipos de protección (guantes, trajes).

En Alemania, el límite máximo de exposición ocupacional para ESP es de 40 kV/m durante la jornada laboral y de 60 kV/m para una exposición de hasta 2 horas al día.

La norma del Comité Europeo CENELEC establece un límite máximo de exposición laboral de 8 horas a ESP de 4 kV/m. En el interior

período de 8 horas para fuerzas superiores a 42 kV/m, el tiempo de exposición permisible se determina mediante la fórmula:

t<112/E.

Racionamiento de PMP. El racionamiento y evaluación higiénica de un campo magnético permanente (PMF) se realiza según su nivel diferenciado en función del tiempo de exposición del trabajador durante la jornada, teniendo en cuenta las condiciones de carácter general (para todo el cuerpo) o local (manos). , antebrazo) exposición.

Los niveles de PMF se evalúan en unidades de fuerza de campo magnético (N) en kA/m o en unidades de inducción magnética (V) m/T (Cuadro 8.2).

Si es necesario que el personal permanezca en áreas con diferentes tensiones (inducción) del PMF, el tiempo total para realizar el trabajo en estas áreas no debe exceder el nivel máximo permisible para el área con máxima tensión.

Los MCL dados en la tabla se basan en un nivel de factor inactivo y, por lo tanto, difieren de los establecidos en otros países o de los recomendados por organizaciones internacionales.

Los estándares nacionales que rigen la APS en otros países generalmente se rigen por organizaciones y reglamentos departamentales. Por ejemplo, el Departamento de Energía de EE. UU. ha establecido las siguientes PDU:

Para una exposición de 8 horas: 0,01 T para todo el cuerpo, 0,1 T para

brazos;

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

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

acelerador lineal en el Stanford Center, fluctúa con el tiempo para una exposición total de 0,02 T a 0,2 T; para locales - en las manos - de 0,2 T a 2,0 T.

En 1991, el Comité Internacional sobre Radiación No Ionizante de la Asociación Internacional para la Protección Radiológica recomendó los siguientes niveles de PMF como LMR (Cuadro 8.3).

Racionamiento y evaluación de la exposición a CEM IF. Para preservar la salud del personal que opera equipos eléctricos y la población expuesta a CEM FC en la vida cotidiana, la regulación higiénica se lleva a cabo sobre la base de

Tabla 8.2.Impacto del PMP en los trabajadores

Tiempo de exposición por día laborable, minutos	Condiciones de exposición
	General (cuerpo entero)		Local (limitado a manos, cintura escapular)
	tensión de la PDU, kA/m	Control remoto de inducción magnética, mT	tensión de la PDU, kA/m	Control remoto de inducción magnética, mT
61-480
11-60
0-10

Tabla 8.3.Recomendaciones internacionales para PDU PMP (1991)

Nota. Las PDU proporcionadas en la tabla no garantizan la seguridad de las personas con marcapasos y desfibriladores implantados, que pueden responder a PMP a un nivel de 0,5 mT e inferior.

complejos estudios higiénicos, clínico-fisiológicos y experimentales.

La regulación higiénica de EMF FC se realiza por separado para campos eléctricos (EP) y magnéticos (MF). Los parámetros normalizados del EP son tensión, que se estima en kilovoltios por metro (kV/m), y para MP - inducción magnética o fuerza de campo magnético, medidos respectivamente en mili o microtesla (mTl, μT) y amperios o kiloamperios por metro (A/m, kA/m).

Actualmente en Rusia existen normas higiénicas para impactos industriales y no industriales de EP y MF FC. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los niveles permisibles de inducción de campo magnético del inversor dentro de locales residenciales y en el territorio del desarrollo residencial se toman como un estándar temporal y son 10 y 50 μT, respectivamente (SanPiN 2.1.2.1002- 2000). El mismo documento establece el control remoto para los EP FC, que se aplican a los locales residenciales y al territorio de desarrollo residencial, que ascienden a 0,5 y 1 kV/m, respectivamente, independientemente de la fuente. Los niveles máximos especificados son significativamente inferiores a los valores de niveles controlados para la población propuestos por las recomendaciones internacionales ICNIRP, que son 5 kV/m y 100 µT (80 A/m), respectivamente. Al mismo tiempo, en relación con los datos recientes sobre los posibles efectos adversos (hasta cancerígenos) en la salud humana de los campos magnéticos débiles de la FI, se han recomendado límites más estrictos en sus niveles, hasta 0,2 μT.

La regulación higiénica de EMF FC en los lugares de trabajo está regulada por SanPiN 2.2.4.1191-03 "Campos electromagnéticos en condiciones de producción" según el tiempo pasado en el campo electromagnético.

El nivel máximo permisible (MPL) del IF EP para una jornada completa de trabajo es de 5 kV/m, y el MPC máximo para impactos de no más de 10 minutos es de 25 kV/m. En el rango de intensidad de 5-20 kV/m, el tiempo de residencia permisible está determinado por la fórmula:

T \u003d 50 / E-2,

dónde:

T - tiempo permisible pasado en el EP en el nivel apropiado de tensión, h;

E es la intensidad de la EF que actúa en el área controlada.

No está permitido permanecer en un EP con tensión superior a 25 kV/m sin el uso de equipo de protección.

El número de zonas controladas está determinado por la diferencia en los niveles de voltaje del campo eléctrico en el lugar de trabajo. La diferencia considerada en los niveles de intensidad EP de las zonas controladas es de 1 kV/m.

El tiempo permisible de permanencia en el EP puede implementarse una sola vez o fraccionadamente durante la jornada laboral. Durante el resto del tiempo de trabajo, es necesario estar fuera de la zona de influencia de la firma electrónica o utilizar equipos de protección.

El tiempo que pasa el personal durante la jornada laboral en áreas con diferente intensidad del campo eléctrico (Tpr) se calcula mediante la fórmula:

El tiempo dado no debe exceder las 8 horas.

Los límites máximos de control de la fuerza de un campo magnético (MF) periódico (sinusoidal) de frecuencia industrial en los lugares de trabajo se establecen para condiciones de impactos generales (en todo el cuerpo) y locales (en las extremidades). (Cuadro 8.4).

Tabla 8.4.Mando a distancia para la exposición a un campo magnético periódico con una frecuencia de 50 Hz

La fuerza MF permisible dentro de los intervalos de tiempo se determina de acuerdo con la curva de interpolación proporcionada en el Apéndice 1 de SanPiN 2.2.4.1191-03.

Si es necesario que el personal permanezca en zonas con diferente intensidad (inducción) del campo magnético, el tiempo total de trabajo en estas zonas no debe exceder el límite máximo de control para aquellas con máxima intensidad.

El tiempo de permanencia admisible se puede realizar una sola vez o fraccionadamente durante la jornada laboral.

Para las condiciones de exposición a MF pulsada 50 Hz, los MPS del valor de amplitud de la intensidad de campo (Npd) se diferencian en función de la duración total de la exposición por turno (T) y de las características de los modos de generación pulsada.

Regulación higiénica de EMF en el rango de 10 kHz - 300 GHz. La intensidad de los campos electromagnéticos de radiofrecuencias en los lugares de trabajo del personal que trabaja con fuentes EMF y los requisitos para el monitoreo están regulados por normas sanitarias y epidemiológicas, estándares "Campos electromagnéticos en condiciones de producción" - SanPiN 2.2.4.1191-03 y GOST 12.1. 006-84 “Radiofrecuencias de campos electromagnéticos. Niveles permisibles en los lugares de trabajo y requisitos para el control”.

El control remoto de los campos eléctricos y magnéticos en el rango de frecuencia de 10-30 kHz durante todo el turno es de 500 V/m y 50 A/m, respectivamente. Con una duración de exposición a campos eléctricos y magnéticos de hasta 2 horas por turno, el control remoto es de 1000 V/m y 100 A/m, respectivamente.

Tabla 8.5.Control remoto máximo de intensidad y densidad de flujo de energía del rango de frecuencia EMF 30 kHz - 300 GHz

Parámetro	Niveles máximos permisibles en bandas de frecuencia (MHz)
	0,03-3,0	3,0-30,0	30,0-50,0	50,0-300,0	300,0-300000,0
E, V/m
A nosotros
PES µW/cm1					1000 5000*

Nota. *para condiciones de irradiación local de las manos.

El rango de frecuencia EMF del control remoto 30 kHz - 300 GHz está determinado por la magnitud de la exposición a la energía (EE).

Los niveles máximos permitidos de campos eléctricos y magnéticos, densidad de flujo de energía EMF no deben exceder los valores dados en pestaña. 8.5.

8.4. PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE PARÁMETROS DE CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS

Principios de medición de la intensidad del campo eléctrico. El método para medir los parámetros de un campo eléctrico se basa en la propiedad de un cuerpo conductor colocado en un campo eléctrico. Si dos cuerpos conductores se colocan en un campo eléctrico uniforme, surge una diferencia de potencial igual a la diferencia de potencial del campo eléctrico externo entre los centros de carga eléctrica de los cuerpos. Esta diferencia de potencial está relacionada con el módulo del campo eléctrico externo.

Al medir la intensidad de un campo eléctrico alterno, se utiliza una antena dipolo como convertidor primario, cuyas dimensiones son pequeñas en comparación con la longitud de onda. En un campo eléctrico uniforme, entre los elementos de una antena dipolo (cilindros, conos, etc.) surge una tensión alterna cuyo valor instantáneo será proporcional a la proyección del valor instantáneo de la intensidad del campo eléctrico sobre el eje de la antena dipolo. La medición del valor rms de esta tensión dará un valor proporcional al valor rms de la proyección de la intensidad del campo eléctrico sobre el eje de la antena dipolo. Es decir, estamos hablando de un campo eléctrico que existía en el espacio antes de la introducción de una antena dipolo en él. Por tanto, se necesita una antena dipolo y un voltímetro RMS para medir el valor rms de un campo eléctrico alterno.

Principios de medición de la fuerza (inducción) del campo magnético. Para medir la intensidad de los campos magnéticos directos y de baja frecuencia, los transductores basados ​​en efecto Hall, que se refiere a los fenómenos galvanomagnéticos que ocurren cuando se coloca un conductor

o semiconductor con corriente en un campo magnético. Estos fenómenos incluyen: la aparición de una diferencia de potencial (emf), un cambio en la resistencia eléctrica del conductor, la aparición de una diferencia de temperatura.

El efecto Hall ocurre cuando se aplica un voltaje a un par de caras opuestas de una placa semiconductora rectangular, lo que provoca una corriente continua. Bajo la acción del vector de inducción perpendicular a la placa, una fuerza perpendicular al vector de densidad DC actuará sobre los portadores de carga en movimiento. La consecuencia de esto será la aparición de una diferencia de potencial entre el otro par de caras de las placas. Esta diferencia de potencial se denomina fem de Hall. Su valor es proporcional a la componente del vector de inducción magnética perpendicular a la placa, el espesor de la placa y la constante de Hall, que es una característica del semiconductor. Conociendo el coeficiente de proporcionalidad entre la fem y la inducción magnética y midiendo la fem, determine el valor de la inducción magnética.

Para medir el valor de la raíz cuadrada media de la intensidad del campo magnético alterno, se utiliza una antena de cuadro como transductor primario, cuyas dimensiones son pequeñas en comparación con la longitud de onda. Bajo la acción de un campo magnético alterno, surge una tensión alterna en la salida de la antena de cuadro, cuyo valor instantáneo es proporcional a la proyección del valor instantáneo de la intensidad del campo magnético en el eje perpendicular al plano del bucle. antena y pasando por su centro. La medición del valor RMS de este voltaje da un valor proporcional al valor RMS de la proyección de la intensidad del campo magnético en el eje de la antena de cuadro.

Principios de medición de la densidad de flujo de energía de un campo electromagnético. A frecuencias de 300 MHz a decenas de GHz, la densidad de flujo de energía (EFD) se mide en una onda electromagnética ya formada. En este caso, el PES está relacionado con las fuerzas de los campos eléctricos o magnéticos. Por lo tanto, para medir el PES, se utilizan metros de la raíz cuadrada media del valor de las intensidades de los campos eléctricos o magnéticos, que se calibran en unidades de densidad de flujo de energía del campo electromagnético.

8.5. medidas de protección cuando se trabaja con fuentes de emp

Al elegir medios de protección contra la electricidad estática (protección de la fuente del campo o lugar de trabajo, el uso de neutralizadores de electricidad estática, limitación del tiempo de funcionamiento, etc.), las características de los procesos tecnológicos, las propiedades físicas y químicas del material procesado, se debe tener en cuenta el microclima del local, etc., lo que determina un enfoque diferenciado a la hora de desarrollar las medidas de protección.

Uno de los medios habituales de protección contra la electricidad estática es reducir la generación de cargas electrostáticas o su eliminación del material electrificado, con lo que se consigue:

1) puesta a tierra de elementos metálicos y eléctricamente conductores del equipo;

2) un aumento en las superficies y la conductividad global de los dieléctricos;

3) instalación de neutralizadores de electricidad estática. La puesta a tierra se realiza independientemente del uso de otros

métodos de protección. No solo los elementos del equipo están conectados a tierra, sino también las secciones conductoras de electricidad aisladas de las instalaciones tecnológicas.

Un medio de protección más efectivo es aumentar la humedad del aire al 65-75%, cuando sea posible bajo las condiciones del proceso tecnológico.

El equipo de protección personal puede ser zapatos antiestáticos, batas antiestáticas, pulseras de conexión a tierra para la protección de las manos y otros equipos que proporcionan conexión a tierra electrostática del cuerpo humano.

Con el efecto general de PMF en el cuerpo de los trabajadores, las áreas del área de producción con niveles que excedan el MPC deben marcarse con señales de advertencia especiales con una inscripción explicativa adicional: “¡Precaución! ¡Un campo magnético!" Es necesario llevar a cabo medidas organizativas para reducir el impacto de PMF en el cuerpo humano eligiendo un modo racional de trabajo y descanso, reduciendo el tiempo pasado en las condiciones de acción de PMF, determinando la ruta que limita el contacto con el PMF en el área de trabajo.

Cuando se reparan sistemas de barras colectoras, se deben proporcionar soluciones de derivación. personas que sirven

Las instalaciones tecnológicas de CC, los sistemas de barras colectoras o aquellos en contacto con fuentes de PMF deben someterse a exámenes médicos preliminares y periódicos de acuerdo con los estándares del Ministerio de Salud e Industria Médica y el Comité Estatal de Supervisión Sanitaria y Epidemiológica de Rusia. Durante los exámenes médicos, uno debe guiarse por las contraindicaciones médicas generales para trabajar con factores nocivos en el entorno laboral.

Bajo la condición de impacto local (limitado a las manos, cintura escapular superior de los trabajadores), en las empresas de la industria electrónica, a través de casetes tecnológicos deben utilizarse para trabajos relacionados con el montaje de dispositivos semiconductores que limitan el contacto de las manos de trabajadores que trabajan con

PMP.

En las empresas para la producción de imanes permanentes, el lugar principal en las medidas preventivas pertenece a la automatización del proceso de medición de los parámetros magnéticos de los productos utilizando dispositivos automáticos digitales, que excluye el contacto con PMF. Es aconsejable utilizar dispositivos remotos (pinzas de materiales no magnéticos, pinzas, mangos), que evitan la posibilidad de acción local del PMF sobre el trabajador. Se deben utilizar dispositivos de bloqueo que apaguen la instalación electromagnética cuando las manos entren en el área de cobertura del PMP.

En la práctica higiénica se utilizan tres principios básicos de protección: protección por tiempo, protección por distancia y protección mediante el uso de equipos de protección colectivos o individuales. Además, se llevan a cabo inspecciones periódicas preliminares y anuales del personal que da servicio a las instalaciones eléctricas del EHV de acuerdo con los estándares de la Supervisión Sanitaria y Epidemiológica del Estado y el Ministerio de Salud e Industria Médica de Rusia, que aseguran la prevención de efectos adversos. en salud.

El principio de la protección del tiempo. se implementan principalmente en los requisitos de los documentos normativos y metodológicos relevantes que regulan el impacto industrial de EMF FC. El tiempo permitido para que el personal permanezca bajo la influencia de CEM FC está limitado por la duración de la jornada laboral y, en consecuencia, disminuye con el aumento de la intensidad de la exposición. Para la población se brinda la prevención de los efectos adversos de los efectos de EP IF junto con control remoto diferenciado

según el tipo de territorio (residencial, frecuentado o poco frecuentado), lo que es una manifestación de asegurar la protección humana mediante la limitación del tiempo de exposición, principalmente por la aplicación del principio de protección por distancia. Para líneas aéreas de extra alta tensión (EHV) de varias clases, se establecen áreas de protección sanitaria de tamaño creciente.

Para la colocación de líneas aéreas de 330 kV y más, se deben asignar territorios alejados de la zona residencial.

Al diseñar líneas aéreas con un voltaje de 750-1150 kV, se debe proporcionar su eliminación de los límites de los asentamientos, por regla general, al menos 250-300 m, respectivamente. Y sólo en casos excepcionales, cuando este requisito no pueda cumplirse por las condiciones locales, se podrán acercar al límite de asentamientos rurales líneas de 330, 500, 750 y 1150 kV, pero no más de 20, 30, 40 y 55 kV. m respectivamente; en este caso, la intensidad del campo eléctrico debajo de los cables de la línea aérea no debe ser superior a 5 kV / m. La posibilidad de acercar las líneas aéreas al borde de los asentamientos deberá ser acordada con las autoridades de supervisión sanitaria y epidemiológica.

Dentro de la zona de protección sanitaria está prohibido:

Construcción de viviendas y colocación de áreas de esparcimiento;

Colocación de empresas para el mantenimiento de vehículos, almacenes de productos petrolíferos;

Almacenamiento de materiales combustibles de todo tipo y operaciones con ellos;

Detención de vehículos cuyas dimensiones excedan las permitidas, reparación de máquinas y mecanismos;

Realizar trabajos de riego con máquinas de riego, cuyo chorro de agua puede entrar en contacto con líneas aéreas;

Colocación de conductores largos sin puesta a tierra (alambres, estrías para colgar uvas, lúpulo, etc.) accesibles al público;

Talar varios árboles al mismo tiempo al despejar la línea aérea, trepar árboles, así como trabajar con vientos fuertes, niebla y hielo.

En el territorio de la zona de protección sanitaria de líneas aéreas con una tensión de 750 kV y superior, está prohibido:

Operar máquinas y mecanismos sin pantallas protectoras, proporcionando una reducción en la tensión de la EP en los lugares de trabajo de los empleados;

Colocar edificios residenciales y parcelas domésticas;

Involucrar a niños, niñas y adolescentes menores de 18 años para el trabajo agrícola.

Permitió:

Utilización de la zona de protección sanitaria de la línea aérea para la colocación de cultivos agrícolas que no requieran una larga permanencia de personas durante su procesamiento;

Conservación y operación de edificaciones residenciales existentes y solares domésticos ubicados dentro de la zona de protección sanitaria de líneas aéreas con un voltaje de 330-500 kV, sujeto a una disminución del voltaje de energía eléctrica dentro de edificaciones residenciales y en áreas abiertas a niveles aceptables.

Las medidas para proteger a la población de los efectos de EP FC están determinadas por los siguientes requisitos:

a) creación de una zona de protección sanitaria y observancia estricta de los requisitos que rigen su uso;

b) al organizar el trabajo dentro de la zona de protección sanitaria, se toman las siguientes medidas para reducir los niveles del campo eléctrico:

Las máquinas y mecanismos móviles (automóviles, tractores, unidades agrícolas autopropulsadas y remolcadas, etc.) están equipados con un contacto eléctrico confiable con el suelo. Para máquinas y mecanismos de puesta a tierra en un curso neumático, se permite utilizar una cadena de metal fijada en un marco de soporte;

Las máquinas y mecanismos que no tengan cabinas metálicas deben estar equipados con pantallas protectoras, viseras conectadas al cuerpo. Las pantallas y viseras pueden ser de chapa o malla metálica;

Para excluir descargas eléctricas cuando una persona entra en contacto con los conductores, estos se conectan a tierra, los conductores extendidos se conectan a tierra en varios lugares y se colocan perpendiculares a

a VL;

Al realizar trabajos de construcción e instalación, los productos metálicos extendidos (tuberías, cables de líneas de comunicación, etc.) están conectados a tierra en los sitios de trabajo y al menos en dos puntos en diferentes lugares;

c) los edificios mantenidos dentro de la zona de protección sanitaria están protegidos por un blindaje puesto a tierra, los techos metálicos están confiablemente

conectado a tierra en al menos dos lugares. Con un dispositivo de puesta a tierra, el valor de la resistencia no está estandarizado;

d) para reducir la fuerza del campo eléctrico en áreas abiertas, si es necesario, instale dispositivos de blindaje de cables, así como cercas de hormigón armado. Con el mismo fin se plantan árboles y arbustos;

e) en la intersección de carreteras con líneas aéreas, se instalan carteles que prohíben la parada del transporte y, si es necesario, limitan el tamaño del vehículo;

f) en el proceso de preparación y ejecución de trabajos cerca de líneas aéreas, las personas responsables de realizar estos trabajos están obligadas a instruir a los trabajadores y monitorear la implementación de medidas de protección contra los efectos de un campo eléctrico y el cumplimiento de los requisitos de seguridad;

g) en los asentamientos por donde pasen las líneas aéreas, las empresas de red eléctrica, en conjunto con las autoridades municipales, realicen labores de divulgación entre la población para promover medidas de seguridad cuando se trabaje y haya personas cerca de las líneas aéreas, así como instalar señales de advertencia en los lugares de mayor peligrosidad.

Al mismo tiempo, debido a la falta de un documento normativo y metodológico apropiado que regule sus impactos no productivos, no se brinda protección a la población para el MP HR (principalmente por el insuficiente conocimiento del tema).

La prevención de los efectos adversos de EMF FC en una persona mediante el uso de equipo de protección se proporciona solo para impactos industriales y solo para el componente eléctrico (EC FC) de acuerdo con los requisitos de GOST 12.1.002-84 y SanPiN N 5802-91 y GOST especialmente diseñado para abordar estos problemas 12.4.154-85 "SSBT. Dispositivos de apantallamiento para la protección contra campos eléctricos de frecuencia industrial. Requisitos técnicos generales, parámetros básicos y dimensiones” y GOST 12.4.172-87 “SSBT. Kit de blindaje individual para protección contra campos eléctricos de frecuencia industrial. Requisitos técnicos generales y métodos de control”.

El equipo de protección colectiva incluye dos categorías principales de dicho equipo: estacionario y móvil (portátil). pantallas estacionarias Puede ser diferente

Estructuras metálicas puestas a tierra (escudos, marquesinas, cobertizos - sólidos o de malla, sistemas de cables) colocadas sobre los lugares de trabajo del personal ubicado en el área de la EF FC. Medios de protección móviles (portátiles) Hay varios tipos de pantallas extraíbles. Remedios colectivos se utilizan actualmente no solo para garantizar la preservación de la salud del personal que realiza el mantenimiento de las instalaciones eléctricas de ultra alta tensión y, como resultado, está expuesto a los efectos de EF FC, sino también para proteger a la población con el fin de garantizar los valores estándar. de la tensión FC EF en el área residencial (más a menudo en áreas ajardinadas) parcelas ubicadas cerca de la ruta VL). En estos casos, las pantallas de cable se utilizan con mayor frecuencia, construidas de acuerdo con los cálculos de ingeniería.

Principal equipo de protección personal de EP FC son actualmente kits de blindaje individuales. En Rusia, existen varios tipos de kits con diversos grados de blindaje, no solo para trabajos de suelo en el área de impacto del EP FC con un voltaje de no más de 60 kV / m, sino también para realizar trabajos. con contacto directo con partes vivas bajo tensión (trabajo bajo tensión) en líneas aéreas con tensión 110-1150 kV. Para prevenir el diagnóstico y tratamiento tempranos de los trastornos de salud que trabajan bajo la influencia de la radiación electromagnética de radiofrecuencia, es necesario realizar exámenes médicos preliminares y periódicos de acuerdo con las órdenes del Ministerio de Salud y Desarrollo Social de la Federación Rusa. Todas las personas con manifestaciones iniciales de trastornos clínicos causados ​​por la exposición a ondas de radio, así como con enfermedades generales, cuyo curso puede agravarse bajo la influencia de factores adversos en el medio ambiente de trabajo, deben ser tomadas en observación con medidas higiénicas y terapéuticas apropiadas. medidas encaminadas a mejorar las condiciones de trabajo y restaurar la salud. En los casos caracterizados por un curso progresivo de patología ocupacional o agravados por enfermedades generales, se lleva a cabo el traslado temporal o permanente de los empleados a otro puesto de trabajo. Las mujeres durante el embarazo y la lactancia también están sujetas a transferencia a otro trabajo, si los niveles de EMR en el lugar de trabajo superan el MPC establecido para la población. Personas menores de 18 años

rasta, al trabajo independiente en instalaciones que son fuentes de radiación electromagnética en el rango de radiofrecuencia no están permitidos. Las medidas de protección para los trabajadores deben aplicarse en todo tipo de trabajo, si los niveles de EMP en el lugar de trabajo superan los permitidos.

La protección del personal contra la exposición a RF EMR se logra mediante medidas organizativas y de ingeniería, así como mediante el uso de equipo de protección personal.

Las actividades organizativas incluyen: selección de modos racionales de operación de instalaciones; limitación del lugar y tiempo de permanencia del personal en la zona de radiación, y otros. Medidas de ingeniería incluyen: colocación racional de equipos, uso de medios que limitan el flujo de energía electromagnética a los lugares de trabajo del personal (absorbedores de energía, blindaje). Al equipo de protección personal incluyen gafas, escudos, cascos, ropa de protección (monos, overoles, etc.).

El método de protección en cada caso específico debe determinarse teniendo en cuenta el rango de frecuencia de operación, la naturaleza del trabajo realizado y la eficiencia de protección requerida.

Los principios de protección son diferentes según el propósito y el diseño de los emisores. La protección del personal contra la exposición puede llevarse a cabo mediante la automatización de procesos tecnológicos o el control remoto, excluyendo la presencia obligatoria de un operador cerca de la fuente de radiación, mediante el blindaje de los inductores de trabajo.

En los casos en que sea imposible transferir el equipo a control remoto o automático (técnicamente imposible o asociado con altos costos de material), es necesario proteger el lugar de trabajo. Estas actividades también se llevan a cabo cuando se realiza el mantenimiento de equipos EGU con una gran reserva de energía, diseñados para procesar piezas de gran tamaño. El blindaje de los lugares de trabajo también se lleva a cabo en los casos en que el blindaje de las fuentes de campos electromagnéticos es imposible debido a las especificidades del proceso tecnológico (trabajo en bancos de prueba, etc.).

Todos los medios y métodos de protección EMF se pueden dividir en 3 grupos: organizativos, de ingeniería y de tratamiento y prevención.

Eventos organizacionales tanto durante el diseño como en las instalaciones operativas, prevén evitar que las personas ingresen a áreas con alta intensidad de EMF, creando zonas de protección sanitaria alrededor de las estructuras de antena para diversos propósitos. Para predecir los niveles de radiación electromagnética en la etapa de diseño, se utilizan métodos de cálculo para determinar el PES y la fuerza EMF.

Los principios generales que sustentan la ingeniería y la protección técnica, se reducen a lo siguiente: estanqueidad eléctrica de los elementos del circuito, bloques, unidades de la instalación en su conjunto para reducir o eliminar las radiaciones electromagnéticas; proteger el lugar de trabajo de la radiación o retirarlo a una distancia segura de la fuente de radiación. Para blindar el lugar de trabajo, se recomienda utilizar varios tipos de pantallas: reflectantes (metal sólido a partir de una malla metálica, tela metalizada) y absorbentes (a partir de materiales radioabsorbentes).

Como equipo de protección personal se recomienda ropa especial de tela metalizada y goggles.

En el caso de que solo ciertas partes del cuerpo o la cara estén expuestas a la radiación, es posible usar una bata protectora, un delantal, una capa con capucha, guantes, gafas protectoras, escudos.

Medidas terapéuticas y preventivas debe estar dirigida, en primer lugar, a la detección temprana de signos de efectos adversos de los campos electromagnéticos El terapeuta, neuropatólogo, oftalmólogo participan en el examen médico.

Instrucción

Tome dos baterías y conéctelas con cinta aislante. Conecte las baterías de modo que sus extremos sean diferentes, es decir, el más esté opuesto al menos y viceversa. Utilice clips para sujetar un cable al extremo de cada batería. A continuación, coloque uno de los sujetapapeles encima de las baterías. Si el clip no llega al centro de cada uno, es posible que deba enderezarlo a la longitud deseada. Asegure el diseño con cinta adhesiva. Asegúrese de que los extremos de los cables estén libres y que los bordes del clip lleguen al centro de cada batería. Conecte las baterías desde arriba, haga lo mismo en el otro lado.

Toma alambre de cobre. Deje unos 15 centímetros del cable recto y luego comience a envolverlo alrededor del vidrio. Haz unas 10 vueltas. Deja recto otros 15 centímetros. Conecte uno de los cables de la fuente de alimentación a uno de los extremos libres de la bobina de cobre resultante. Asegúrese de que los cables estén bien conectados entre sí. Cuando está conectado, el circuito da un magnético campo. Conecte el otro cable de la fuente de alimentación al cable de cobre.

En ese momento, cuando la corriente fluya a través de la bobina, colocada en el interior, se magnetizará. Los sujetapapeles se pegarán entre sí, por lo que las partes de una cuchara o un tenedor y los destornilladores se magnetizarán y atraerán otros objetos metálicos mientras se aplica corriente a la bobina.

Nota

La bobina puede estar caliente. Asegúrese de que no haya sustancias inflamables cerca y tenga cuidado de no quemarse la piel.

Aviso util

El metal más fácilmente magnetizable es el hierro. No seleccione aluminio o cobre cuando verifique el campo.

Para hacer un campo electromagnético, necesitas hacer que su fuente irradie. Al mismo tiempo, debe producir una combinación de dos campos, eléctrico y magnético, que puedan propagarse en el espacio, dándose origen el uno al otro. Un campo electromagnético puede propagarse en el espacio en forma de onda electromagnética.

Necesitará

• - Cable aislado;
• - uña;
• - dos conductores;
• - Bobina Ruhmkorff.

Instrucción

Tome un cable aislado con baja resistencia, el cobre es el mejor. Enróllelo en un núcleo de acero, un clavo regular de 100 mm de largo (tejido) servirá. Conecte el cable a una fuente de alimentación, una batería normal servirá. habrá electricidad campo, que genera una corriente eléctrica en él.

El movimiento direccional de la carga (corriente eléctrica) generará a su vez un campo magnético campo, que se concentrará en un núcleo de acero, con un alambre enrollado a su alrededor. El núcleo gira y es atraído hacia sí mismo por ferromagnetos (níquel, cobalto, etc.). La resultante campo puede llamarse electromagnético, porque la electricidad campo magnético.

Para obtener un campo electromagnético clásico, es necesario que tanto el campo eléctrico como el magnético campo cambiado con el tiempo, entonces la electricidad campo generará magnético y viceversa. Para ello es necesario que las cargas en movimiento reciban aceleración. La forma más fácil de hacer esto es hacerlos oscilar. Por lo tanto, para obtener un campo electromagnético, basta con tomar un conductor y conectarlo a una red doméstica normal. Pero será tan pequeño que no será posible medirlo con instrumentos.

Para obtener un campo magnético lo suficientemente potente, haga un vibrador Hertz. Para hacer esto, tome dos conductores idénticos rectos, fíjelos de modo que el espacio entre ellos sea de 7 mm. Este será un circuito abierto oscilatorio, con una pequeña capacidad eléctrica. Conecte cada uno de los conductores a las abrazaderas Ruhmkorf (le permite recibir pulsos de alto voltaje). Conecte el circuito a la batería. Las descargas comenzarán en el espacio de chispas entre los conductores, y el vibrador mismo se convertirá en una fuente de un campo electromagnético.

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La introducción de nuevas tecnologías y el uso generalizado de la electricidad ha dado lugar a la aparición de campos electromagnéticos artificiales, que en la mayoría de los casos tienen efectos nocivos para los seres humanos y el medio ambiente. Estos campos físicos surgen donde hay cargas en movimiento.

La naturaleza del campo electromagnético.

El campo electromagnético es un tipo especial de materia. Ocurre alrededor de conductores a lo largo de los cuales se mueven cargas eléctricas. El campo de fuerza consta de dos campos independientes, magnético y eléctrico, que no pueden existir aislados uno del otro. El campo eléctrico, cuando surge y cambia, invariablemente genera uno magnético.

Uno de los primeros en investigar la naturaleza de los campos variables a mediados del siglo XIX fue James Maxwell, a quien se le atribuye la creación de la teoría del campo electromagnético. El científico demostró que las cargas eléctricas que se mueven con aceleración crean un campo eléctrico. Cambiarlo genera un campo de fuerzas magnéticas.

La fuente de un campo magnético alterno puede ser un imán, si lo pones en movimiento, así como una carga eléctrica que oscila o se mueve con aceleración. Si la carga se mueve a una velocidad constante, entonces fluye una corriente constante a través del conductor, que se caracteriza por un campo magnético constante. Al propagarse en el espacio, el campo electromagnético transporta energía, que depende de la magnitud de la corriente en el conductor y de la frecuencia de las ondas emitidas.

El impacto del campo electromagnético en una persona.

El nivel de todas las radiaciones electromagnéticas creadas por los sistemas técnicos diseñados por el hombre es muchas veces superior a la radiación natural del planeta. Este es un efecto térmico, que puede provocar un sobrecalentamiento de los tejidos corporales y consecuencias irreversibles. Por ejemplo, el uso prolongado de un teléfono móvil, que es una fuente de radiación, puede provocar un aumento de la temperatura del cerebro y del cristalino del ojo.

Los campos electromagnéticos generados por el uso de electrodomésticos pueden causar neoplasias malignas. En particular, esto se aplica al cuerpo de los niños. La presencia a largo plazo de una persona cerca de la fuente de ondas electromagnéticas reduce la eficiencia del sistema inmunológico y conduce a enfermedades del corazón y los vasos sanguíneos.

Por supuesto, es imposible abandonar por completo el uso de medios técnicos que son la fuente de un campo electromagnético. Pero puede aplicar las medidas preventivas más simples, por ejemplo, use el teléfono solo con un auricular, no deje los cables de los electrodomésticos en los tomacorrientes después de usar el equipo. En la vida cotidiana, se recomienda utilizar alargaderas y cables con blindaje protector.

¿Qué es un campo electromagnético, cómo afecta la salud humana y por qué medirlo? Aprenderá de este artículo. Continuando familiarizándolo con la variedad de nuestra tienda, le informaremos sobre dispositivos útiles: indicadores de la fuerza del campo electromagnético (EMF). Se pueden utilizar tanto en empresas como en el hogar.

¿Qué es un campo electromagnético?

El mundo moderno es impensable sin electrodomésticos, teléfonos móviles, electricidad, tranvías y trolebuses, televisores y ordenadores. Estamos acostumbrados a ellos y no pensamos en absoluto que cualquier aparato eléctrico cree un campo electromagnético a su alrededor. Es invisible, pero afecta a cualquier organismo vivo, incluidos los humanos.

Campo electromagnetico - forma especial materia que surge de la interacción de partículas en movimiento con cargas eléctricas. Los campos eléctricos y magnéticos están interconectados entre sí y pueden originarse entre sí, razón por la cual, por regla general, se habla de ellos juntos como un solo campo electromagnético.

Las principales fuentes de campos electromagnéticos incluyen:

- líneas eléctricas;
— subestaciones transformadoras;
– cableado eléctrico, telecomunicaciones, cables de TV e Internet;
– torres de telefonía celular, torres de radio y televisión, amplificadores, antenas de telefonía celular y satelital, enrutadores Wi-Fi;
— ordenadores, televisores, pantallas;
- electrodomésticos;
– hornos de inducción y microondas (MW);
— transporte eléctrico;
- radares.

Efecto de los campos electromagnéticos en la salud humana

Los campos electromagnéticos afectan a cualquier organismo biológico: plantas, insectos, animales, personas. Los científicos que estudian el efecto de los campos electromagnéticos en los humanos han llegado a la conclusión de que la exposición prolongada y regular a los campos electromagnéticos puede provocar:
- aumento de la fatiga, trastornos del sueño, dolores de cabeza, disminución de la presión, disminución del ritmo cardíaco;
- trastornos en los sistemas inmunológico, nervioso, endocrino, sexual, hormonal, cardiovascular;
- el desarrollo de enfermedades oncológicas;
- el desarrollo de enfermedades del sistema nervioso central;
- reacciones alérgicas.

protección contra interferencias electromagnéticas

Existen normas sanitarias que establecen los niveles máximos permitidos de intensidad de campo electromagnético en función del tiempo de permanencia en la zona peligrosa: para locales residenciales, lugares de trabajo, lugares cercanos a fuentes de un campo fuerte. Si no es posible reducir la radiación estructuralmente, por ejemplo, de una línea de transmisión electromagnética (EMF) o una torre celular, se desarrollan instrucciones de servicio, equipo de protección para el personal de trabajo y zonas de acceso restringido de cuarentena sanitaria.

Varias instrucciones regulan el tiempo de permanencia de una persona en la zona de peligro. Las redes de protección, las películas, los acristalamientos y los trajes hechos de tela metalizada a base de fibras de polímero pueden reducir la intensidad de la radiación electromagnética miles de veces. A pedido de GOST, las zonas de radiación EMF están cercadas y equipadas con señales de advertencia "¡No ingrese, es peligroso!" y el símbolo de peligro electromagnético.

Los servicios especiales con la ayuda de dispositivos monitorean constantemente el nivel de intensidad de EMF en los lugares de trabajo y en los locales residenciales. Puede cuidar su salud por su cuenta comprando un dispositivo portátil "Impulse" o un conjunto "Impulse" + probador de nitratos "SOEKS".

¿Por qué necesitamos dispositivos domésticos para medir la fuerza del campo electromagnético?

El campo electromagnético afecta negativamente a la salud humana, por lo que es útil saber qué lugares que visita (en casa, en la oficina, en el jardín, en el garaje) pueden ser peligrosos. Debe comprender que un fondo electromagnético aumentado puede ser creado no solo por sus electrodomésticos, teléfonos, televisores y computadoras, sino también por cableado defectuoso, electrodomésticos de vecinos, instalaciones industriales ubicadas cerca.

Los expertos han descubierto que una exposición breve a los campos electromagnéticos en una persona es prácticamente inofensiva, pero una estancia prolongada en un área con un fondo electromagnético aumentado es peligrosa. Estas son las zonas que se pueden detectar utilizando dispositivos del tipo “Impulso”. Así, puedes consultar los lugares en los que pasas más tiempo; guardería y tu dormitorio; estudiar. El dispositivo contiene los valores establecidos por los documentos reglamentarios, por lo que puede evaluar de inmediato el grado de peligro para usted y sus seres queridos. Es posible que luego del examen decidas alejar la computadora de la cama, deshacerte del celular con antena amplificada, cambiar el viejo horno de microondas por uno nuevo, reemplazar el aislamiento de la puerta del refrigerador con el modo No Frost .

Shmelev V.E., Sbitnev S.A.

"FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA"

"TEORÍA DEL CAMPO ELECTROMAGNÉTICO"

Capítulo 1. Conceptos básicos de la teoría del campo electromagnético

§ 1.1. Determinación del campo electromagnético y sus magnitudes físicas.
Aparato matemático de la teoría del campo electromagnético.

campo electromagnetico(EMF) es un tipo de materia que tiene un efecto de fuerza sobre partículas cargadas y está determinado en todos los puntos por dos pares de cantidades vectoriales que caracterizan sus dos lados: campos eléctricos y magnéticos.

Campo eléctrico- este es un componente de la EMF, que se caracteriza por el impacto en una partícula cargada eléctricamente con una fuerza proporcional a la carga de la partícula e independiente de su velocidad.

un campo magnetico- este es un componente de la EMF, que se caracteriza por el impacto en una partícula en movimiento con una fuerza proporcional a la carga de la partícula y su velocidad.

Las propiedades y los métodos básicos para calcular los campos electromagnéticos estudiados en el curso sobre los fundamentos teóricos de la ingeniería eléctrica implican un estudio cualitativo y cuantitativo de los campos electromagnéticos que se encuentran en dispositivos eléctricos, radioelectrónicos y biomédicos. Para ello, las ecuaciones de la electrodinámica en forma integral y diferencial son las más adecuadas.

El aparato matemático de la teoría del campo electromagnético (TEMF) se basa en la teoría del campo escalar, el análisis vectorial y tensorial, así como el cálculo diferencial e integral.

preguntas de examen

1. ¿Qué es un campo electromagnético?

2. ¿Qué se llama campo eléctrico y magnético?

3. ¿Cuál es la base del aparato matemático de la teoría del campo electromagnético?

§ 1.2. Magnitudes físicas que caracterizan la CEM

Vector de fuerza de campo eléctrico en el punto q se llama vector de la fuerza que actúa sobre una partícula estacionaria cargada eléctricamente colocada en un punto q si esta partícula tiene una unidad de carga positiva.

Según esta definición, la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga puntual q es igual a:

dónde mi medido en V/m.

El campo magnético se caracteriza vector de inducción magnética. Inducción magnética en algún punto de observación. q es una cantidad vectorial, cuyo módulo es igual a la fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada ubicada en un punto q, que tiene una unidad de carga y se mueve con una unidad de velocidad, y los vectores de fuerza, velocidad, inducción magnética y también la carga de la partícula satisfacen la condición

.

La fuerza magnética que actúa sobre un conductor curvilíneo con corriente se puede determinar mediante la fórmula

.

Sobre un conductor rectilíneo, si está en un campo uniforme, actúa la siguiente fuerza magnética

.

En todas las últimas fórmulas B - inducción magnética, que se mide en tesla (Tl).

1 T es una inducción magnética en la que una fuerza magnética igual a 1N actúa sobre un conductor rectilíneo con una corriente de 1A si las líneas de inducción magnética se dirigen perpendicularmente al conductor con corriente, y si la longitud del conductor es de 1 m .

Además de la intensidad del campo eléctrico y la inducción magnética, en la teoría del campo electromagnético se consideran las siguientes cantidades vectoriales:

1) inducción eléctrica D (desplazamiento eléctrico), que se mide en C / m 2,

Los vectores EMF son funciones de espacio y tiempo:

dónde q- punto de observación, t- momento del tiempo.

Si el punto de observación q está en el vacío, entonces se cumplen las siguientes relaciones entre los pares correspondientes de cantidades vectoriales

donde es la permitividad absoluta del vacío (constante eléctrica básica), = 8.85419 * 10 -12;

Permeabilidad magnética absoluta del vacío (constante magnética básica); \u003d 4π * 10 -7.

preguntas de examen

1. ¿Cuál es la fuerza del campo eléctrico?

2. ¿A qué se llama inducción magnética?

3. ¿Cuál es la fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada en movimiento?

4. ¿Cuál es la fuerza magnética que actúa sobre un conductor con corriente?

5. ¿Qué cantidades vectoriales caracterizan el campo eléctrico?

6. ¿Qué cantidades vectoriales caracterizan el campo magnético?

§ 1.3. Fuentes de campo electromagnético

Las fuentes de EMF son cargas eléctricas, dipolos eléctricos, cargas eléctricas en movimiento, corrientes eléctricas, dipolos magnéticos.

Los conceptos de carga eléctrica y corriente eléctrica se dan en el curso de física. Las corrientes eléctricas son de tres tipos:

1. Corrientes de conducción.

2. Corrientes de desplazamiento.

3. Corrientes de transferencia.

Corriente de conducción- la velocidad de paso de las cargas móviles de un cuerpo eléctricamente conductor a través de una determinada superficie.

Corriente de polarización- la tasa de cambio del flujo del vector de desplazamiento eléctrico a través de una superficie determinada.

.

Corriente de transferencia caracterizado por la siguiente expresión

dónde v - la velocidad de transferencia de cuerpos a través de la superficie S; norte - vector de la unidad normal a la superficie; - densidad de carga lineal de cuerpos que vuelan a través de la superficie en la dirección de la normal; ρ es la densidad volumétrica de la carga eléctrica; pags v - densidad de corriente de transferencia.

dipolo eléctrico se llama un par de cargas puntuales + q y - q ubicado a distancia yo entre sí (Fig. 1).

Un dipolo eléctrico puntual se caracteriza por el vector de momento dipolar eléctrico:

dipolo magnético llamado circuito plano con corriente eléctrica YO. El dipolo magnético se caracteriza por el vector de momento dipolar magnético

dónde S es el vector de área de la superficie plana extendida sobre el circuito con corriente. Vector S dirigida perpendicular a esta superficie plana, además, si se ve desde el final del vector S , entonces el movimiento a lo largo del contorno en la dirección que coincide con la dirección de la corriente ocurrirá en sentido contrario a las agujas del reloj. Esto significa que la dirección del vector del momento magnético del dipolo está relacionada con la dirección de la corriente de acuerdo con la regla del tornillo derecho.

Los átomos y las moléculas de la materia son dipolos eléctricos y magnéticos, por lo que cada punto del tipo real en la EMF se puede caracterizar por la densidad aparente del momento dipolar eléctrico y magnético:

PAGS - polarización eléctrica de la sustancia:

METRO - la magnetización de la sustancia:

Polarización eléctrica de la materia. es una cantidad vectorial igual a la densidad aparente del momento dipolar eléctrico en algún punto de un cuerpo real.

Magnetización de la materia es una cantidad vectorial igual a la densidad aparente del momento dipolar magnético en algún punto de un cuerpo real.

desplazamiento eléctrico- esta es una cantidad vectorial, que para cualquier punto de observación, ya sea en el vacío o en una sustancia, se determina a partir de la relación:

(para vacío o materia),

(solo para vacío).

Intensidad del campo magnético- una cantidad vectorial, que para cualquier punto de observación, ya sea en el vacío o en una sustancia, se determina a partir de la relación:

,

donde la intensidad del campo magnético se mide en A/m.

Además de la polarización y la magnetización, existen otras fuentes EMF distribuidas por volumen:

- densidad de carga eléctrica a granel ; ,

donde la densidad volumétrica de la carga eléctrica se mide en C/m 3 ;

- vector de densidad de corriente electrica, cuya componente normal es igual a

En un caso más general, la corriente que fluye a través de una superficie abierta S, es igual al flujo del vector de densidad de corriente a través de esta superficie:

donde el vector de densidad de corriente eléctrica se mide en A/m 2 .

preguntas de examen

1. ¿Cuáles son las fuentes del campo electromagnético?

2. ¿Qué es la corriente de conducción?

3. ¿Qué es la corriente de polarización?

4. ¿Qué es la corriente de transferencia?

5. ¿Qué es un dipolo eléctrico y un momento dipolar eléctrico?

6. ¿Qué es un dipolo magnético y un momento dipolar magnético?

7. ¿Cómo se llama la polarización eléctrica y la magnetización de una sustancia?

8. ¿A qué se llama desplazamiento eléctrico?

9. ¿Cómo se llama la fuerza del campo magnético?

10. ¿Cuál es la densidad de carga eléctrica volumétrica y la densidad de corriente?

Ejemplo de aplicaciónMATLAB

Una tarea.

Dado: Circuito con corriente eléctrica yo en el espacio es el perímetro de un triángulo, cuyas coordenadas cartesianas de los vértices se dan: X 1 , X 2 , X 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3 . Aquí los subíndices son los números de vértice. Los vértices están numerados en la dirección del flujo de corriente eléctrica.

Requerido componga una función de MATLAB que calcule el vector de momento magnético dipolar del circuito. Al compilar el archivo m, se puede suponer que las coordenadas espaciales se miden en metros y la corriente se mide en amperios. Se permite la organización arbitraria de parámetros de entrada y salida.

Solución

% m_dip_moment - cálculo del momento dipolar magnético de un circuito triangular con corriente en el espacio

%pm = m_dip_moment(tok,nodos)

% PARÁMETROS DE ENTRADA

% de corriente - corriente en el circuito;

% nodos - una matriz cuadrada de la forma ." , cada fila contiene las coordenadas del vértice correspondiente.

% PARÁMETRO DE SALIDA

% pm es una matriz de filas de los componentes cartesianos del vector de momento dipolar magnético.

function pm = m_dip_moment(tok,nodes);

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

% En la última declaración, el vector de área del triángulo se multiplica por el actual

>> nodos=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,nodos)

13.442 20.637 -2.9692

En este caso resultó PAGS M = (13.442* 1 X + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A * m 2 si la corriente en el circuito es de 1 A.

§ 1.4. Operadores diferenciales espaciales en la teoría del campo electromagnético

Degradado campo escalar Φ( q) = Φ( x, y, z) se denomina campo vectorial definido por la fórmula:

,

dónde V 1 - área que contiene el punto q; S 1 - área límite de superficie cerrada V 1 , q 1 - punto perteneciente a la superficie S una ; δ - la mayor distancia desde el punto q a puntos en la superficie S 1 (máx.| qq 1 |).

Divergencia campo vectorial F (q)=F (x, y, z) se denomina campo escalar definido por la fórmula:

Rotor(vórtice) campo vectorial F (q)=F (x, y, z) es un campo vectorial definido por la fórmula:

putrefacción F =

operador nabla es un operador diferencial vectorial, que en coordenadas cartesianas se define mediante la fórmula:

Representemos grad, div y rot a través del operador nabla:

Escribimos estos operadores en coordenadas cartesianas:

; ;

El operador de Laplace en coordenadas cartesianas se define mediante la fórmula:

Operadores diferenciales de segundo orden:

Teoremas integrales

teorema del gradiente ;

teorema de la divergencia

teorema del rotor

En la teoría de EMF, también se usa uno más de los teoremas integrales:

.

preguntas de examen

1. ¿Cómo se llama el gradiente de un campo escalar?

2. ¿Cómo se llama la divergencia de un campo vectorial?

3. ¿Cómo se llama el rotor de un campo vectorial?

4. ¿Qué es el operador nabla y cómo se expresan los operadores diferenciales de primer orden en términos de él?

5. ¿Qué teoremas integrales son válidos para campos escalares y vectoriales?

Ejemplo de aplicaciónMATLAB

Una tarea.

Dado: En el volumen del tetraedro, los campos escalar y vectorial cambian según una ley lineal. Las coordenadas de los vértices del tetraedro están dadas por una matriz de la forma [ X 1 , y 1 , z 1 ; X 2 , y 2 , z 2 ; X 3 , y 3 , z 3 ; X 4 , y 4 , z cuatro]. Los valores del campo escalar en los vértices vienen dados por la matriz [Ф 1 ; F2; F 3; F 4]. Las componentes cartesianas del campo vectorial en los vértices están dadas por la matriz [ 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].

Definir en el volumen del tetraedro, el gradiente del campo escalar, así como la divergencia y rotacional del campo vectorial. Escriba una función de MATLAB para esto.

Solución. A continuación se muestra el texto de la función m.

% grad_div_rot - Calcula gradiente, divergencia y rotacional... en el volumen de un tetraedro

%=grad_div_rot(nodos,escalares,vector)

% PARÁMETROS DE ENTRADA

% nodos - matriz de coordenadas de vértice de tetraedro:

% líneas corresponden a vértices, columnas - coordenadas;

% escalar: matriz columnar de valores de campo escalar en los vértices;

% vector - matriz de componentes de campo vectorial en los vértices:

% PARÁMETROS DE SALIDA

% grad - matriz de filas de componentes de gradiente cartesianos del campo escalar;

% div - valor de divergencia del campo vectorial en el volumen del tetraedro;

% rot - matriz de filas de componentes cartesianos del rotor de campo vectorial.

% En los cálculos, se supone que en el volumen de un tetraedro

% Los campos vectoriales y escalares varían en el espacio según una ley lineal.

función =grad_div_rot(nodos,escalar,vector);

a=inv(); % Matriz de coeficientes de interpolación lineal

grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Componentes de gradiente de campo escalar

div=*vector(:); % de divergencia de un campo vectorial

rot=sum(cross(a(2:end,:),vector."),2).";

Un ejemplo de ejecución de la función m desarrollada:

>> nodos=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

>> escalar=rand(4,1)

>>vector=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(nodos,escalar,vector)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Si asumimos que las coordenadas espaciales se miden en metros, y los campos vectoriales y escalares son adimensionales, entonces en este ejemplo sucedió:

grado Ф = (-0.16983* 1 X - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z) m -1 ;

división F = -1,0112 m -1;

putrefacción F = (-0.91808*1 X + 0.20057*1 y + 0.78844*1 z) m -1 .

§ 1.5. Leyes básicas de la teoría del campo electromagnético

Ecuaciones EMF en Forma Integral

Ley actual completa:

o

Circulación del vector de intensidad del campo magnético a lo largo del contorno yo es igual a la corriente eléctrica total que fluye a través de la superficie S, estirado sobre el contorno yo, si la dirección de la corriente forma un sistema de mano derecha con la dirección de derivación del circuito.

Ley de la inducción electromagnética:

,

dónde mi c es la fuerza del campo eléctrico externo.

EMF de inducción electromagnética mi y en el circuito yo igual a la tasa de cambio del flujo magnético a través de la superficie S, estirado sobre el contorno yo, y la dirección de la tasa de cambio del flujo magnético se forma con la dirección mi y sistema para zurdos.

Teorema de Gauss en forma integral:

Flujo de vector de desplazamiento eléctrico a través de una superficie cerrada S es igual a la suma de las cargas eléctricas libres en el volumen delimitado por la superficie S.

La ley de continuidad de las líneas de inducción magnética:

El flujo magnético a través de cualquier superficie cerrada es cero.

La aplicación directa de ecuaciones en forma integral permite calcular los campos electromagnéticos más simples. Para calcular campos electromagnéticos de forma más compleja, se utilizan ecuaciones en forma diferencial. Estas ecuaciones se llaman ecuaciones de Maxwell.

Ecuaciones de Maxwell para medios estacionarios

Estas ecuaciones se derivan directamente de las ecuaciones correspondientes en forma integral y de las definiciones matemáticas de los operadores diferenciales espaciales.

Ley actual total en forma diferencial:

,

Densidad de corriente eléctrica total,

Densidad de corriente eléctrica externa,

Densidad de corriente de conducción,

Densidad de corriente de desplazamiento: ,

Densidad de corriente de transferencia: .

Esto significa que la corriente eléctrica es una fuente de vórtice del campo vectorial de la intensidad del campo magnético.

La ley de la inducción electromagnética en forma diferencial:

Esto significa que el campo magnético alterno es una fuente de vórtice para la distribución espacial del vector de intensidad del campo eléctrico.

La ecuación de continuidad de las líneas de inducción magnética:

Esto significa que el campo del vector de inducción magnética no tiene fuentes, es decir en la naturaleza no existen cargas magnéticas (monopolos magnéticos).

Teorema de Gauss en forma diferencial:

Esto significa que las fuentes del campo vectorial de desplazamiento eléctrico son cargas eléctricas.

Para garantizar la unicidad de la solución del problema de análisis EMF, es necesario complementar las ecuaciones de Maxwell con las ecuaciones de la conexión material entre los vectores. mi y D , tanto como B y H .

Relaciones entre vectores de campo y propiedades electrofísicas del medio

Se sabe que

(1)

Todos los dieléctricos están polarizados por un campo eléctrico. Todos los imanes están magnetizados por un campo magnético. Las propiedades dieléctricas estáticas de una sustancia pueden describirse completamente mediante la dependencia funcional del vector de polarización PAGS del vector de fuerza de campo eléctrico mi (PAGS =PAGS (mi )). Las propiedades magnéticas estáticas de una sustancia pueden describirse completamente mediante la dependencia funcional del vector de magnetización METRO del vector de fuerza de campo magnético H (METRO =METRO (H )). En el caso general, tales dependencias son de naturaleza ambigua (histéresis). Esto significa que el vector de polarización o magnetización en el punto q está determinada no sólo por el valor del vector mi o H en este punto, sino también la historia del cambio en el vector mi o H en este punto. Es extremadamente difícil investigar y modelar experimentalmente estas dependencias. Por lo tanto, en la práctica a menudo se supone que los vectores PAGS y mi , tanto como METRO y H son colineales, y las propiedades electrofísicas de la materia se describen mediante funciones de histéresis escalares (| PAGS |=|PAGS |(|mi |), |METRO |=|METRO |(|H |). Si las características de histéresis de las funciones anteriores pueden despreciarse, entonces las propiedades eléctricas se describen mediante funciones de un solo valor. PAGS=PAGS(mi), METRO=METRO(H).

En muchos casos, estas funciones pueden considerarse aproximadamente lineales, es decir,

Entonces, teniendo en cuenta la relación (1), podemos escribir lo siguiente

,

(4)

En consecuencia, la permeabilidad dieléctrica y magnética relativa de la sustancia:

Permitividad absoluta de una sustancia:

Permeabilidad magnética absoluta de una sustancia:

Las relaciones (2), (3), (4) caracterizan las propiedades dieléctricas y magnéticas de la sustancia. Las propiedades eléctricamente conductoras de una sustancia se pueden describir mediante la ley de Ohm en forma diferencial

donde - específico conductividad eléctrica sustancias, medidas en S/m.

En un caso más general, la dependencia entre la densidad de corriente de conducción y el vector de intensidad de campo eléctrico tiene un carácter de histéresis vectorial no lineal.

Energía del campo electromagnético

La densidad de energía volumétrica del campo eléctrico es

,

dónde W e se mide en J / m 3.

La densidad de energía volumétrica del campo magnético es

,

dónde W m se mide en J / m 3.

La densidad de energía volumétrica del campo electromagnético es igual a

En el caso de las propiedades eléctricas y magnéticas lineales de la materia, la densidad de energía volumétrica de la EMF es igual a

Esta expresión es válida para valores instantáneos de energía específica y vectores EMF.

Potencia específica de las pérdidas de calor de las corrientes de conducción.

Potencia específica de fuentes de terceros

preguntas de examen

1. ¿Cómo se formula la ley de corriente total en forma integral?

2. ¿Cómo se formula la ley de la inducción electromagnética en forma integral?

3. ¿Cómo se formula en forma integral el teorema de Gauss y la ley de continuidad del flujo magnético?

4. ¿Cómo se formula la ley de corriente total en forma diferencial?

5. ¿Cómo se formula la ley de la inducción electromagnética en forma diferencial?

6. ¿Cómo se formula en forma integral el teorema de Gauss y la ley de continuidad de las líneas de inducción magnética?

7. ¿Qué relaciones describen las propiedades eléctricas de la materia?

8. ¿Cómo se expresa la energía de un campo electromagnético en términos de las cantidades vectoriales que lo determinan?

9. ¿Cómo se determina el poder específico de las pérdidas de calor y el poder específico de fuentes de terceros?

Ejemplos de aplicaciones de MATLAB

Tarea 1.

Dado: Dentro del volumen de un tetraedro, la inducción magnética y la magnetización de una sustancia cambian según una ley lineal. Se dan las coordenadas de los vértices del tetraedro, también se dan los valores de los vectores de inducción magnética y la magnetización de la sustancia en los vértices.

Calcular densidad de corriente eléctrica en el volumen del tetraedro, utilizando la función m compilada en la solución del problema del párrafo anterior. Realice el cálculo en la ventana de comandos de MATLAB, suponiendo que las coordenadas espaciales se miden en milímetros, la inducción magnética en teslas, la intensidad del campo magnético y la magnetización en kA/m.

Solución.

Configuremos los datos de origen en un formato compatible con la función m grad_div_rot:

>> nodos=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 % permeabilidad magnética al vacío absoluto, 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(nodos,unos(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

En este ejemplo, el vector de la densidad de corriente total en el volumen considerado resultó ser igual a (-914.2* 1 X + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm 2 . Para determinar el módulo de densidad de corriente, ejecute la siguiente declaración:

>> cur_d=raíz cuadrada(cur_dens*cur_dens.")

El valor calculado de la densidad de corriente no se puede obtener en medios altamente magnetizados en dispositivos técnicos reales. Este ejemplo es puramente educativo. Y ahora verifiquemos la corrección de establecer la distribución de la inducción magnética en el volumen del tetraedro. Para ello, ejecute la siguiente sentencia:

>> =grad_div_rot(nodos,unos(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Aquí tenemos el valor div B \u003d -0.34415 T / mm, que no puede estar de acuerdo con la ley de continuidad de las líneas de inducción magnética en forma diferencial. De esto se deduce que la distribución de la inducción magnética en el volumen del tetraedro está configurada incorrectamente.

Tarea 2.

Deje que el tetraedro, cuyas coordenadas de vértice se dan, esté en el aire (las unidades de medida son metros). Deje que se den los valores del vector de intensidad de campo eléctrico en sus vértices (unidades de medida - kV/m).

Requerido calcular la densidad volumétrica de carga eléctrica dentro del tetraedro.

Solución se puede hacer de manera similar:

>> nodos=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 % permitividad de vacío absoluto, 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(nodos,unos(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

En este ejemplo, la densidad de carga volumétrica resultó ser 0,10685 μC/m 3 .

§ 1.6. Condiciones de contorno para vectores EMF.
La ley de conservación de la carga. Teorema de Umov-Poynting

o

Está marcado aquí: H 1 - el vector de la intensidad del campo magnético en la interfaz entre los medios en el entorno No. 1; H 2 - lo mismo en el entorno No. 2; H 1t- componente tangencial (tangencial) del vector de intensidad del campo magnético en la interfaz de medios en el medio No. 1; H 2t- lo mismo en el ambiente No. 2; mi 1 es el vector de la intensidad de campo eléctrico total en la interfaz de medios en el medio No. 1; mi 2 - lo mismo en el entorno No. 2; mi 1 c - componente de terceros del vector de intensidad de campo eléctrico en la interfaz de medios en el medio No. 1; mi 2c - lo mismo en el entorno No. 2; mi 1t- componente tangencial del vector de intensidad de campo eléctrico en la interfaz de medios en el medio No. 1; mi 2t- lo mismo en el ambiente No. 2; mi 1s t- componente tangencial de terceros del vector de intensidad de campo eléctrico en la interfaz de medios en el medio No. 1; mi 2t- lo mismo en el ambiente No. 2; B 1 - vector de inducción magnética en la interfaz entre medios en el medio No. 1; B 2 - lo mismo en el entorno No. 2; B 1norte- la componente normal del vector de inducción magnética en la interfaz entre medios en el medio No. 1; B 2norte- lo mismo en el ambiente No. 2; D 1 - vector de desplazamiento eléctrico en la interfaz de medios en el medio No. 1; D 2 - lo mismo en el entorno No. 2; D 1norte- componente normal del vector de desplazamiento eléctrico en la interfaz de medios en el medio No. 1; D 2norte- lo mismo en el ambiente No. 2; σ es la densidad superficial de la carga eléctrica en la interfaz entre medios, medida en C/m 2 .

Ley de conservación de la carga

Si no hay fuentes de corriente de terceros, entonces

,

y en el caso general, es decir, el vector de densidad de corriente total no tiene fuentes, es decir, las líneas de corriente total siempre están cerradas

Teorema de Umov-Poynting

La densidad de potencia volumétrica consumida por un punto material en el EMF es igual a

Según la identidad (1)

Esta es la ecuación de balance de potencia para el volumen V. En el caso general, de acuerdo con la igualdad (3), la potencia electromagnética generada por fuentes dentro del volumen V, se destina a pérdidas de calor, a la acumulación de energía EMF ya la radiación hacia el espacio circundante a través de una superficie cerrada que limita este volumen.

El integrando en la integral (2) se llama vector de Poynting:

,

dónde PAGS medido en W / m 2.

Este vector es igual a la densidad de flujo de potencia electromagnética en algún punto de observación. La igualdad (3) es una expresión matemática del teorema de Umov-Poynting.

Potencia electromagnética radiada por el área. V en el espacio circundante es igual al flujo del vector de Poynting a través de una superficie cerrada S, área límite V.

preguntas de examen

1. ¿Qué expresiones describen las condiciones de contorno para los vectores de campo electromagnético en las interfaces de medios?

2. ¿Cómo se formula la ley de conservación de la carga en forma diferencial?

3. ¿Cómo se formula la ley de conservación de la carga en forma integral?

4. ¿Qué expresiones describen las condiciones de contorno para la densidad de corriente en las interfaces de los medios?

5. ¿Cuál es la densidad de volumen de la potencia consumida por un punto material en un campo electromagnético?

6. ¿Cómo se escribe la ecuación de balance de potencia electromagnética para cierto volumen?

7. ¿Qué es el vector de Poynting?

8. ¿Cómo se formula el teorema de Umov-Poynting?

Ejemplo de aplicaciónMATLAB

Una tarea.

Dado: Hay una superficie triangular en el espacio. Se establecen las coordenadas del vértice. También se dan los valores de los vectores de intensidad de campo eléctrico y magnético en los vértices. El componente de terceros de la intensidad del campo eléctrico es cero.

Requerido calcular la potencia electromagnética que pasa a través de esta superficie triangular. Componga una función de MATLAB que realice este cálculo. Al calcular, considere que el vector normal positivo está dirigido de tal manera que si mira desde su extremo, el movimiento en orden ascendente de los números de vértice ocurrirá en sentido contrario a las agujas del reloj.

Solución. A continuación se muestra el texto de la función m.

% em_power_tri - cálculo de la potencia electromagnética que pasa

% superficie triangular en el espacio

%P=em_power_tri(nodos,E,H)

% PARÁMETROS DE ENTRADA

% nodos - matriz cuadrada como ." ,

% en cada línea de la cual se escriben las coordenadas del vértice correspondiente.

% E - matriz de componentes del vector de intensidad de campo eléctrico en los vértices:

% Las filas corresponden a vértices, las columnas corresponden a componentes cartesianos.

% H - matriz de componentes del vector de intensidad de campo magnético en los vértices.

% PARÁMETRO DE SALIDA

%P - potencia electromagnética que pasa a través del triángulo

% Los cálculos asumen que en el triángulo

Los vectores de % de intensidad de campo cambian en el espacio de acuerdo con una ley lineal.

función P=em_power_tri(nodos,E,H);

% Calcular el vector doble área del triángulo

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

P=suma(cruz(E,(unos(3,3)+ojo(3))*H,2))*S.”/24;

Un ejemplo de ejecución de la función m desarrollada:

>> nodos=2*al azar(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(nodos,E,H)

Si asumimos que las coordenadas espaciales se miden en metros, el vector de fuerza del campo eléctrico está en voltios por metro, el vector de fuerza del campo magnético está en amperios por metro, entonces, en este ejemplo, la potencia electromagnética que pasa a través del triángulo resultó ser 0.18221 W.

Campo electromagnético, una forma especial de materia. Por medio de un campo electromagnético se lleva a cabo la interacción entre partículas cargadas.

El comportamiento de un campo electromagnético es estudiado por la electrodinámica clásica. El campo electromagnético se describe mediante las Ecuaciones de Maxwell, que relacionan las cantidades que caracterizan el campo con sus fuentes, es decir, con cargas y corrientes distribuidas en el espacio. El campo electromagnético de partículas cargadas estacionarias o en movimiento uniforme está indisolublemente ligado a estas partículas; a medida que las partículas se mueven más rápido, el campo electromagnético se "separa" de ellas y existe de forma independiente en forma de ondas electromagnéticas.

De las ecuaciones de Maxwell se deduce que un campo eléctrico alterno genera un campo magnético, y un campo magnético alterno genera uno eléctrico, por lo que puede existir un campo electromagnético en ausencia de cargas. La generación de un campo electromagnético por un campo magnético alterno y un campo magnético por uno eléctrico alterno conduce al hecho de que los campos eléctrico y magnético no existen por separado, independientemente uno del otro. Por lo tanto, el campo electromagnético es un tipo de materia, determinado en todos los puntos por dos cantidades vectoriales que caracterizan sus dos componentes - "campo eléctrico" y "campo magnético", y que ejerce una fuerza sobre partículas cargadas, dependiendo de su velocidad y la magnitud de su cargo.

Un campo electromagnético en el vacío, es decir, en estado libre, no asociado a partículas de materia, existe en forma de ondas electromagnéticas, y se propaga en el vacío en ausencia de campos gravitatorios muy fuertes a una velocidad igual velocidad sveta C= 2.998. 10 8 m/s. Tal campo se caracteriza por la fuerza del campo eléctrico. mi e inducción de campo magnético A. Para describir el campo electromagnético en el medio, también se utilizan las cantidades de inducción eléctrica. D y la fuerza del campo magnético H. En la materia, así como en presencia de campos gravitatorios muy fuertes, es decir, cerca de masas de materia muy grandes, la velocidad de propagación del campo electromagnético es menor que el valor C.

Las componentes de los vectores que caracterizan el campo electromagnético forman, según la teoría de la relatividad, un solo cantidad física- tensor de campo electromagnético, cuyas componentes se transforman durante la transición de un marco de referencia inercial a otro de acuerdo con las transformaciones de Lorentz.

Un campo electromagnético tiene energía y cantidad de movimiento. La existencia de un pulso de campo electromagnético se descubrió por primera vez experimentalmente en los experimentos de P. N. Lebedev al medir la presión de la luz en 1899. Un campo electromagnético siempre tiene energía. Densidad de energía del campo electromagnético = 1/2(ED+HH).

El campo electromagnético se propaga en el espacio. La densidad de flujo de energía del campo electromagnético está determinada por el vector de Poynting S=, unidad W/m 2 . La dirección del vector de Poynting es perpendicular mi y H y coincide con la dirección de propagación de la energía electromagnética. Su valor es igual a la energía transferida a través de una unidad de área perpendicular a S por unidad de tiempo. Densidad de momento de campo en el vacío K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

A altas frecuencias del campo electromagnético, sus propiedades cuánticas se vuelven significativas y el campo electromagnético puede considerarse como un flujo de cuantos de campo: fotones. En este caso, el campo electromagnético se describe