Elektromagnetsko polje - Hipermarket znanja. Elektromagnetsko polje, njegov učinak na čovjeka, mjerenje i zaštita

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

Električni i magnetski procesi detaljno su prikazani u posebnom dijelu fizike. Ti se procesi temelje na elektromagnetskim interakcijama, koje zbog raznolikosti svojih pojavnih oblika imaju iznimno važnu ulogu u prirodi i tehnologiji. U elektrodinamici, riječi "električni naboj" i "električno nabijeno tijelo" označavaju čvrsto tijelo s viškom (negativno nabijeno tijelo) ili manjkom (pozitivno nabijeno tijelo) elektrona.

Za objašnjenje podrijetla sila koje djeluju između naboja koji miruju ili se kreću, postoji koncept električno polje. Za kvantitativno opisivanje električnog polja postoji posebna fizikalna veličina - jakost električnog polja(E), koja se mjeri silom koja djeluje na jedinični pozitivni naboj smješten u toj točki. Jedinica za električno polje je 1 V/m.

Kada struja teče kroz vodič, on stvara vlastito magnetsko polje (B). Budući da nema magnetskih naboja, linije sile magnetsko polje uvijek zatvoreno.

Elektromagnetsko polje se može opisati s dva vektora - napetost električno polje E i indukcijom magnetsko polje B. U isto vrijeme, elektricitet i magnetizam uvijek se moraju promatrati zajedno, kao jedno elektromagnetsko polje.

Odrediti elektromagnetsko polje u nekoj točki prostora, na primjer u zraku, znači odrediti vektore E i B u svakom trenutku vremena u svakoj točki prostora. Vektorske veličine su karakteristike sile elektromagnetsko polje. U međunarodni sustav Jedinice (SI) veličine povezane s elektromagnetskim poljem nazivaju se električne. Kao glavna električna veličina odabrana je sila električna struja (I) s mjernom jedinicom amper.

Prema vremenskoj ovisnosti, veličine koje karakteriziraju elektromagnetsko polje podijeljene su u sljedeće glavne vrste: trajnog(ne ovisi o vremenu), harmonik I proizvoljan periodične fluktuacije, impulsi, šumovi, amplitudno moduliran.

Stalno električno polje često se naziva elektrostatičko polje. Stvaraju ga nabijena dielektrična ili metalna tijela. Najjednostavnija struktura je elektrostatsko polje jednoliko nabijene ravnine, iznad i ispod koje je jednoliko, a vektor je okomit na nabijenu ravninu.

Trajno magnetsko polje stvaraju permanentni magnet ili istosmjerni vodiči. Grafički se struktura konstantnog magnetskog polja prikazuje silnicama na koje u svakoj točki tangira vektor jakosti magnetskog polja.

U prisutnosti vremenske ovisnosti, električna i magnetska polja su međusobno povezana i čine jednu cjelinu - elektromagnetsko polje. Kada harmonijske vibracije prostorna struktura elektromagnetskog polja ne ovisi samo o rasporedu naboja i struja na nekom vodljivom tijelu, već i o frekvenciji, odnosno omjeru valne duljine i veličine izvora. U tom slučaju moduli intenziteta električnog i magnetskog polja opadaju obrnuto proporcionalno udaljenosti od izvora do točke promatranja.

Za karakterizaciju periodičnih elektromagnetskih oscilacija, koristite sljedeće opcije:

1) korijen srednje kvadratne vrijednosti jakosti električnog polja;

2) srednja kvadratna vrijednost projekcije jakosti električnog polja na zadani pravac;

3) srednje kvadratne vrijednosti jakosti magnetskog polja i magnetske indukcije;

4) prosječna gustoća toka energije elektromagnetskog polja u ravnom valu.

Često su harmonijska polja modulirana po amplitudi. Svojstva moduliranih polja najviše dolaze do izražaja kod tzv. impulsna modulacija – kada se promatraju impulsi harmonijskog polja s trajanjem t. a zatim slijedi stanka na vrijeme t p nakon koje slijedi ponavljanje.

Pojedinačni monoimpulsi polja karakterizirani su trajanjem fronte (vrijeme porasta polja) i ukupnim trajanjem impulsa.

Polja koja se brzo mijenjaju šire se u obliku elektromagnetskog vala na velike udaljenosti od izvora. U elektromagnetskom valu postoji nedvosmislen odnos između polja E i B i smjera širenja vala, zadanog valnim vektorom. Svi elektromagnetski valovi u slobodnom prostoru šire se brzinom svjetlosti jednakom 300 000 km/s.

8.1. VRSTE ELEKTROMAGNETSKIH POLJA

Prirodna elektromagnetska polja i zračenje. Donedavno je glavna pozornost istraživača bila usmjerena na proučavanje EMF-a antropogenog podrijetla, čije razine znatno premašuju prirodnu elektromagnetsku pozadinu Zemlje.

Istodobno, posljednjih desetljeća uvjerljivo je dokazana važna uloga EMF-a prirodnog podrijetla u razvoju života na Zemlji te njegovom kasnijem razvoju i regulaciji.

U spektru prirodnih elektromagnetskih polja može se uvjetno razlikovati nekoliko komponenti - to je stalno magnetsko polje Zemlje (geomagnetsko polje, GMF), elektrostatsko polje i promjenjiva elektromagnetska polja u frekvencijskom području od 10 -3 Hz do 10 12. Hz.

Pri proučavanju utjecaja prirodnih EMF-a na biljni i životinjski svijet posebna se pozornost posvećuje geomagnetskom polju kao jednom od najvažnijih čimbenika okoliša. Vrijednost konstantnog GMF-a može varirati na površini Zemlje od 26 µT (u regiji Rio de Janeira) do 68 µT (u blizini geografskih polova), dosežući maksimume u područjima magnetskih anomalija (Kurska anomalija, do 190 µT).

Izmjenično magnetsko polje (uglavnom generirano strujama koje teku u ionosferi i magnetosferi) superponira se na glavno magnetsko polje Zemlje, čija je veličina beznačajna.

Geomagnetsko polje prolazi kroz varijacije s dugim (sekularnim) razdobljima (8000, 600 godina) i s razdobljima od nekoliko desetaka godina (60, 22, 11 godina), kao i kratkoperiodične dnevne varijacije, koje obično karakteriziraju različite digitalne aktivnosti indeksi (K-indeks, brojevi Wolf (W), itd.).

Kvaziperiodične promjene geomagnetskog polja s periodima od djelića sekunde do nekoliko minuta nazivaju se geomagnetske pulsacije. Obično se dijele na pravilne, stabilne, kontinuirane (P s - pulsacije se nastavljaju) i nepravilan impuls nalik buci (P; - pulsacije nepravilne). Prvi se promatraju uglavnom ujutro i dnevnih sati, a drugi - navečer i noću.

Sve vrste nepravilnih pulsacija su elementi geomagnetskih poremećaja i blisko su povezane s njima, dok se Pc pulsacije uočavaju iu vrlo mirnim uvjetima. Unatoč malim vrijednostima amplituda pulsiranja (od stotinki do stotina nT), brojni istraživači ukazuju na biološku aktivnost ovih oscilacija. To je, prvo, zbog postojeće određene selektivnosti u frekvenciji tijekom interakcije magnetskog polja s biološkim objektima i, drugo, činjenice da je brzina promjene intenziteta magnetskog polja tijekom vremena, tj. njegova vremenska izvedenica. Među stabilnim fluktuacijama postoje i one koje se događaju iz dana u dan u istim intervalima lokalnog vremena. U prirodi bi se očito mogla razviti prilagodba na elektromagnetsko "pumpanje" ove vrste. A ako je režim stabilnih fluktuacija (P c) "uobičajen" za biosustave, onda izolacija od njega može imati negativne posljedice za organizam.

Tijekom poremećaja (magnetskih oluja) uočava se globalna ekscitacija mikropulzacija, a zatim se mogu snimati desecima sati diljem svijeta. globus. Globalna i lokalna grmljavinska aktivnost pridonosi stvaranju prirodne elektromagnetske pozadine Zemlje. Gotovo uvijek postoje elektromagnetske oscilacije na frekvencijama od 4-30 Hz. Može se pretpostaviti da mogu poslužiti kao sinkronizatori nekih bioloških procesa, budući da su za mnoge od njih rezonantne frekvencije. EMF, čije je podrijetlo posljedica munje, također se opaža na višim frekvencijama (0,1-15 kHz).

Spektar sunčevog i galaktičkog zračenja koji dopire do Zemlje uključuje elektromagnetsko zračenje cijelog radiofrekvencijskog područja, infracrveno i ultraljubičasto zračenje, vidljiva svjetlost, ionizirajuće zračenje. Uzeti zajedno, prirodni Zemljini EMF predstavljaju cijeli spektar elektromagnetskih

“šumova”, pod čijim utjecajem postoji sama Zemlja i sav život na njoj.

Prirodni EMF, uključujući GMF, mogu imati dvosmislen učinak na ljudsko tijelo. S jedne strane, geomagnetske smetnje smatraju se faktorom rizika za okoliš: postoje dokazi o povezanosti s razvojem brojnih nuspojava u ljudskom tijelu. Tako je pokazano da geomagnetski poremećaji mogu imati desinkronizirajući učinak na biološki ritmovi i drugim procesima u tijelu ili biti glavni djelujući uzrok za modulaciju funkcionalnog stanja mozga. Uočena je povezanost između pojave geomagnetskih poremećaja i porasta broja klinički teških bolesti (infarkta miokarda i moždanog udara), kao i broja prometnih nesreća i nesreća zrakoplova. S druge strane, utvrđeno je da su neperiodične varijacije geomagnetskog polja uključene u regulaciju cirkadijurnih, infra- i cirka-septantnih bioloških ritmova, kao i odnosa između njih.

Tako je sada postalo jasno da prirodna elektromagnetska polja treba smatrati jednima od najvažnijih okolišni čimbenici. A ako je provedba života pod utjecajem prirodnog EMR-a toliko značajna i istovremeno "uobičajena" za biosustave, tada ulazak u situaciju u kojoj njihove razine prolaze kroz oštre fluktuacije ili su značajno smanjene može imati ozbiljne negativne posljedice.

Hipogeomagnetsko polje. Prvi put je ozbiljno razmatrano pitanje mogućnosti štetnog djelovanja na tijelo dugotrajnog izlaganja oslabljenim prirodnim elektromagnetskim poljima što je uzrokovalo pojavu pritužbi o pogoršanju dobrobiti i zdravlja ljudi koji rade u zaštićenim strukturama. , koji se široko koriste u raznim industrijama. Takve oklopljene strukture, obavljajući svoje glavne proizvodne funkcije - sprječavanje širenja EMF-a koji stvara oprema smještena u njima, izvan prostora zbog njihove značajke dizajna ujedno spriječiti prodiranje EMF prirodnog podrijetla u njih.

Tako se pojavila elektromagnetska higijena novi problem- proučavanje utjecaja nedostatka prirodnih elektromagnetskih polja na ljudski organizam i razvoj znanstveno-metodoloških pristupa njihovoj higijenskoj regulaciji.

Ispitivanje niza specijaliziranih oklopljenih struktura omogućilo je dobivanje novih zanimljivih podataka koji otkrivaju specifične značajke elektromagnetskog okruženja formiranog u njima, neuobičajenog za ljude, i, prije svega, značajno smanjenje razine geomagnetskog polja ( K o = 1,5-15 puta), prirodne varijable EMF i kršenje njihove prostorne orijentacije.

Pritom treba naglasiti da se za vrijeme magnetskih oluja, čije nepovoljno djelovanje na organizam subjektivno osjeća gotovo 30% stanovništva, razina geomagnetskog polja mijenja (povećava) u prosjeku za desetke ili stotine nanotesla, što je samo djelić ili nekoliko postotaka njegove vrijednosti. Pod gore opisanim uvjetima, promjena u GMF razinama iznosi desetke tisuća nanotesla.

Uzimajući u obzir da se cjelokupna evolucija čovjeka kao vrste, kao i formiranje i život njega kao jedinke odvijao pod stalnim regulacijskim utjecajem prirodnih elektromagnetskih polja, sugerirano je da nedostatak ovih čimbenika, tj. potrebno za tijelo za provedbu njegovog normalnog života, može pridonijeti razvoju nepovoljnih promjena u zdravstvenom stanju osoba koje rade u takvim uvjetima.

Stoga je ovaj problem izuzetno hitan, a njegovo rješavanje zadire u interese šire populacije.

Statička električna polja (SEP). SEP su polja stacionarnih električnih naboja, odnosno stacionarna električna polja istosmjerne struje. Pojava naboja statičkog elektriciteta može se dogoditi tijekom drobljenja, prskanja, razvijanja plina tvari, relativnog kretanja dvoje u kontaktu čvrste tvari, rasutih, tekućih i plinovitih materijala, uz intenzivno miješanje, kristalizaciju itd.

SEP nastaju u elektranama iu elektrotehnološkim procesima. Mogu postojati u obliku samog ESP-a (polja fiksnih naboja) ili stacionarnih električnih polja (električna polja istosmjerne struje).

SEP-ovi se široko koriste u nacionalno gospodarstvo za elektroplinsko čišćenje, elektrostatsko odvajanje ruda i materijala, elektrostatsko nanošenje boja i lakova i polimerni materijali itd.

Međutim, postoji niz industrija tehnološki procesi za proizvodnju, preradu i transport dielektričnih materijala, gdje je uočeno stvaranje elektrostatičkih naboja i polja uzrokovanih elektrifikacijom prerađenog proizvoda (tekstil, obrada drva, celuloza i papir, kemijska industrija i tako dalje.). Razine naprezanja SEB-a na opremi za predenje i tkanje dosežu 20-60 kV/m i više, au proizvodnji linoleuma filmski materijali mogu premašiti 240-250 kV/m.

Statički električni naboji nastaju i na ekranima PC katodnih cijevi.

U elektroenergetskim sustavima, PDS se formiraju u blizini pogonskih električnih instalacija, sklopnih uređaja i visokonaponskih istosmjernih vodova. U tom slučaju također dolazi do povećane ionizacije zraka (npr. kao posljedica koronskih pražnjenja) i pojave ionskih struja.

Glavni fizikalni parametri SEP-a su jakost polja i potencijali pojedinih točaka. napetost SEP - vektorska veličina, određena omjerom sile koja djeluje na točkasti naboj na veličinu ovog naboja, mjereno u voltima po metru (V/m). Energetske karakteristike SEP-a određene su potencijalima točaka polja.

Stalna magnetska polja (PMF). Izvori PMF-a na radnom mjestu su trajni magneti, elektromagneti, istosmjerni sustavi velike struje (istosmjerni dalekovodi, elektrolitske kupke i drugi električni uređaji).

Trajni magneti i elektromagneti naširoko se koriste u instrumentaciji, magnetskim podlošcima za dizalice i drugim uređajima za pričvršćivanje, magnetskim separatorima, magnetskim uređajima za obradu vode, magnetohidrodinamičkim (MHD) generatorima, strojevima za magnetsku rezonanciju (MRI) i elektronsku paramagnetsku rezonanciju (EPR). ), kao i u fizioterapijskoj praksi.

Glavni fizički parametri koji karakteriziraju PMF su: jakost polja(H) magnetski tok(F)

I magnetska indukcija (B). U SI sustavu jedinice za mjerenje jakosti magnetskog polja su amper po metru (A/m), magnetskog toka - weber (Wb), magnetske indukcije (ili gustoće magnetskog toka) - tesla (Tl).

Snažni izvori SMF su MHD generatori. Prema WHO (1986), razine PMF-a na lokacijama osoblja koje servisira MHD generatore i termonuklearne uređaje dosežu 50 mT. U uređajima za magnetsku rezonanciju koji se koriste u medicini pacijenti su izloženi PMF-u do 2 T i više. Visoke razine (10-100 mT) stvaraju se u salonima Vozilo na magnetnoj podlozi. Prosječna razina PMP-a u radno područje operatori u elektrolitičkim procesima su 5-10 mT. Razine PMF-a ispod visokonaponskih DC dalekovoda su reda veličine 20 μT.

Elektromagnetska polja industrijske frekvencije (EMF FC). Elektromagnetska polja (EMF) industrijske frekvencije (FC), koja su dio ultraniskofrekventnog područja radiofrekvencijskog spektra, najčešća su kako u industrijskim uvjetima tako iu svakodnevnom životu. Raspon industrijske frekvencije predstavljen je u našoj zemlji s frekvencijom od 50 Hz (u nizu zemalja američkog kontinenta 60 Hz). Glavni izvori IF EMP koji nastaju kao rezultat ljudskih aktivnosti su Različite vrste proizvodnja i kućanska električna oprema izmjenične struje.

Budući da je valna duljina koja odgovara frekvenciji od 50 Hz 6000 km, osoba je izložena čimbeniku u bliskoj zoni. U tom smislu, higijenska procjena EMF FC provodi se odvojeno za električne i magnetske komponente (EF i MF FC).

Posebnu pozornost treba obratiti na visokonaponske vodove (DV) i otvorenu rasklopnu opremu (ORG), koji u susjednom prostoru stvaraju električna i magnetska polja industrijske frekvencije (50 Hz). Udaljenosti preko kojih se ova polja šire od žica dalekovoda dosežu desetke metara. Zona je veća što je naponski razred dalekovoda veći Napredna razina električno polje, dok se dimenzije zone ne mijenjaju tijekom rada dalekovoda. Veličina zone opasne zbog razine magnetskog polja ovisi o količini struje koja teče ili o opterećenju voda. Zbog činjenice da se opterećenje dalekovoda mijenja više puta čak i tijekom dana, dimenzije zone povećane razine magnetskog polja također nisu konstantne.

Radovi na popravcima elektroenergetskih vodova i vanjskih sklopnih postrojenja izvode se u pravilu u uvjetima povećanih električnih i magnetskih polja. Ovisno o prirodi posla, vrijeme izloženosti osoblja može se kretati od nekoliko minuta do nekoliko sati po smjeni.

U proizvodnim uvjetima izvori električnih i magnetskih polja industrijske frekvencije su elektroenergetska i razvodna oprema, transformatori, električne peći i dr.

Značajnu razinu industrijske frekvencije EMP u stambene i javne zgrade unosi električna oprema, odnosno kabelski vodovi koji opskrbljuju potrošače električnom energijom, kao i razvodne ploče i transformatori. U prostorijama uz ove izvore, razina magnetskog polja obično je povećana, dok razina električnog polja nije visoka.

Dovoljno snažni izvori magnetskog polja u rasponu od 0-1000 Hz su transport na električnoj vuči - električni vlakovi, vagoni podzemne željeznice, trolejbusi, tramvaji itd. Maksimalna vrijednost magnetske indukcije u prigradskim električnim vlakovima doseže 75 μT. Prosječna vrijednost magnetske indukcije u vozilima s istosmjernim električnim pogonom je fiksna na 29 μT.

Elektromagnetska polja radio frekvencija (EMF RF). Uz široku primjenu u radiokomunikacijama i radiodifuziji, radarskoj i radioastronomiji, televiziji i medicini, EMP se koriste u raznim tehnološkim procesima: indukcijskom zagrijavanju, toplinskoj obradi metala i drva, zavarivanju plastike, stvaranju niskotemperaturne plazme itd. .

Elektromagnetska polja radiofrekvencijskog dijela spektra podijeljena su prema valnoj duljini u više područja (Tablica 8.1).

Elektromagnetsko polje karakterizira kombinacija promjenjivih električnih i magnetskih komponenti. Različite raspone radiovalova ujedinjuje zajednička fizička priroda, ali se značajno razlikuju po energiji sadržanoj u njima, prirodi širenja, apsorpcije, refleksije i kao rezultat toga po utjecaju na okoliš, uključujući i čovjeka. Što je valna duljina kraća i što je viša frekvencija osciliranja, kvant nosi više energije.

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

gdje je C brzina širenja elektromagnetskog vala u zraku (C=3-10 8 m/s);

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

Oko bilo kojeg izvora zračenja elektromagnetsko polje je podijeljeno u 3 zone: bližu - indukcijsku zonu, srednju - interferencijsku zonu i udaljenu - valnu zonu.

Ako su geometrijske dimenzije izvora zračenja manje od valne duljine zračenja λ (tj. postoji točkasti izvor), granice zona određene su sljedećim udaljenostima:

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

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

- Ρ>2 πλ - daleka zona (val).

U zoni indukcije nalaze se oni koji rade s izvorima zračenja u LF, MF i donekle HF i VHF području. Kada rade generatori mikrovalnog i EHF područja, oni koji rade su češće u valnoj zoni.

Ne postoji definitivan odnos između električne i magnetske komponente elektromagnetskog polja indukcije i one se mogu višestruko razlikovati (E ≠ 377 N). Intenzitet električne i magnetske komponente u zoni indukcije pomaknut je u fazi za 90?. Kada jedan od njih dosegne maksimum, drugi ima minimum. U zoni zračenja jakosti obje komponente polja se fazno podudaraju i ispunjeni su uvjeti kada je E = 377 N.

Budući da su u zoni indukcije radnici izloženi različitim električnim i magnetskim poljima, intenziteti izloženosti radnika s niskim (LF), srednjim (MF), visokim (HF) i vrlo visokim (VHF) frekvencijama procjenjuju se zasebno vrijednostima električne i magnetske komponente polja . Jakost električnog polja mjeri se u voltima po metru (V/m), dok se jakost magnetskog polja mjeri u amperima po metru (A/m).

U valnoj zoni, u kojoj praktički postoje ljudi koji rade s opremom koja generira decimetarske (UHF), centimetarske (UHF) i milimetarske (EHF) valove, intenzitet polja procjenjuje se vrijednošću gustoće fluksa energije, tj. količina energije

Stol8.1. Međunarodna klasifikacija elektromagnetskih valova

? domet	Naziv benda po frekvenciji	Raspon frekvencija	Naziv benda prema valnoj duljini	Valna duljina
	Ekstremno nizak, ELF	3-30Hz	Dekamegametar	100- 10 mm
	Ekstra nisko, OWL	30-300 Hz	Megametar	10-1 mm
	Infralow, ILF	0,3-3 kHz	Hektokilometar	1000-100 km
	Vrlo nizak, VLF	3-30 kHz	mirijametar	100-10 km
	Niske frekvencije, LF	30-300 kHz	Kilometar	10-1 km
	Srednje, srednje	0,3-3 MHz	Hektometrijski	1- 0,1 km
	Visoki tonovi, HF	3-30 MHz	Dekametar	100-10m
	Vrlo visoko, VHF	30-300 MHz	Metar	10-1 m
	Ultra visoki, UHF	0,3-3 GHz	decimetar	1- 0,1 m
	Ultra visoka, mikrovalna	3-30 GHz	centimetar	10-1 cm
	Ekstremno visoka, EHF	30-300 GHz	Milimetar	10-1 mm
	Hiper visok, GHF	300-3000 GHz	decimilimetar	1- 0,1 mm

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

Elektromagnetska polja brzo opadaju kako se udaljavaju od izvora zračenja. Jakost električne komponente polja u zoni indukcije opada obrnuto proporcionalno udaljenosti na treću potenciju, a jakost magnetske komponente opada obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti. U zoni zračenja jakost elektromagnetskog polja opada obrnuto proporcionalno udaljenosti do prvog stupnja.

Elektromagnetsko polje (EMF) radiofrekvencija karakteriziraju brojna svojstva (sposobnost zagrijavanja materijala, širenja u prostoru i refleksije od sučelja između dva medija, interakcija s materijom), zahvaljujući kojima se EMF široko koriste u raznim sektorima nacionalnog gospodarstva: za prijenos informacija (radiodifuzija, radiotelefonske veze, televizija, radar, radiometeorologija i dr.), u industriji, znanosti, tehnologiji i medicini. Elektromagnetski valovi u području niskih, srednjih, visokih i vrlo visokih frekvencija koriste se za toplinsku obradu metala, poluvodičkih materijala i dielektrika (površinsko zagrijavanje metala, kaljenje i popuštanje, lemljenje tvrdih legura na rezne alate, lemljenje, taljenje metala. i poluvodiča, zavarivanje, sušenje drva itd. Za indukcijsko zagrijavanje najviše se koristi EMF frekvencije 60-74, 440 i 880 kHz. Indukcijsko zagrijavanje provodi se uglavnom pomoću magnetske komponente EMF-a zbog vrtložnih struja. inducirani u materijalima kada su izloženi EMF-u.

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

Elektromagnetski valovi u UHF, SHF i EHF rasponima (mikrovalni) koriste se u radaru, radionavigaciji, radiorelejnim komunikacijama, višekanalnim radiokomunikacijama, radioastronomiji,

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

U fizioterapiji se EMF koristi kao snažan terapijski čimbenik u složenom liječenju mnogih bolesti (visokofrekventni uređaji za dijatermiju i induktotermiju, posebni uređaji za UHF terapiju i mikrovalni uređaji za mikrovalnu terapiju).

Trenutno se sve veći broj odašiljačkih radiotelevizijskih centara (RTC) nalazi na području gradova. Obuhvaćaju jednu ili više tehničkih zgrada, u kojima su smješteni radijski ili televizijski odašiljači i antenska polja, na kojima se nalazi do nekoliko desetaka antensko-fiderskih sustava.

Zona mogućeg štetnog učinka EMF-a koju stvara NRK može se podijeliti na dva dijela. Prvi je teritorij samog MRC-a, gdje je dopušten pristup samo osobama koje servisiraju odašiljače, komutatore i antensko-fider sustave. Drugi je susjedni teritorij, gdje se mogu nalaziti razne stambene i industrijske zgrade. U tom slučaju postoji opasnost od izloženosti stanovništva koje se nalazi u ovoj zoni.

U niskom frekvencijskom području (30-300 kHz), valna duljina je prilično velika (na primjer, za frekvenciju od 150 kHz, to će biti 200 0 m). Stoga, čak i na velikim udaljenostima, EMF vrijednost može biti prilično visoka. Dakle, na udaljenosti od 30 m od antene odašiljača snage 500 kW, koji radi na frekvenciji od 145 kHz, električno polje može preći 630 V/m, a magnetsko polje može preći 1,2 A/m.

U srednjem frekvencijskom području (300 kHz - 3 MHz) na udaljenosti od 30 m od antene, jakost električnog polja može biti 275 V / m, a na udaljenosti od 200 m - 10 V / m (sa snagom odašiljača

50 kW).

Antene televizijskih odašiljača predstavljaju opasnost za javno zdravlje na udaljenosti od nekoliko desetaka metara do nekoliko kilometara, ovisno o snazi ​​odašiljača.

Radarske stanice rade na frekvencijama od 500 MHz do 15 GHz i više. Elektromagnetsko polje koje stvaraju bitno se razlikuje od drugih izvora. To je zbog periodičkog kretanja antene u prostoru. Vremenski diskontinuitet zračenja posljedica je cikličkog rada radara za zračenje. Mjeriteljski radari mogu generirati oko 100 W/m 2 za svaki ciklus izlaganja na udaljenosti od 1 km. Radarske postaje zračnih luka stvaraju PES od oko 0,5 W/m 2 na udaljenosti od 60 m. Povećanje snage radara za razne namjene i korištenje visoko usmjerenih svestranih antena dovodi do značajnog povećanja intenziteta EMF-a i stvara velika područja s visokom gustoćom toka energije na tlu.

Posljednjih godina najintenzivnije se razvijaju sustavi mobilne mobilne radiokomunikacije. Njegovi glavni elementi su bazne stanice relativno male snage, čije su antene postavljene na krovove zgrada ili na posebne tornjeve. Bazne stanice održavaju radio komunikaciju s pretplatnicima unutar zone s radijusom od 0,5-10 km, koja se naziva "ćelija". Ovisno o standardu, mobilni radio sustavi rade u frekvencijskom rasponu 463-1880 MHz.

U elektroničkoj industriji izvori elektromagnetskog zračenja u radiovalnom području u područjima dinamičkog ispitivanja uređaja mogu biti uređaji koji se ispituju, elementi valovodnih staza, mjerni generatori.

8.2. BIOLOŠKO DJELOVANJE ELEKTROMAGNETSKIH POLJA

Međudjelovanje vanjskog EMF-a s biološkim objektima događa se induciranjem unutarnjih polja i električnih struja, čija veličina i distribucija u ljudskom tijelu ovisi o nizu parametara, kao što su veličina, oblik, anatomska struktura tijela, električna i magnetska svojstva. tkiva (dielektrična i magnetska propusnost i specifična vodljivost), orijentacija

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

Prema suvremenim konceptima, mehanizam djelovanja EMF-a u ultra-niskofrekventnom i niskofrekventnom području (do 10 kHz) svodi se na učinak inducirane električne struje na ekscitabilna tkiva: živčana i mišićna. Parametar koji određuje stupanj udara je gustoća vrtložne struje inducirane u tijelu. Istodobno, za električna polja (EF) razmatranog frekvencijskog raspona karakteristično je slabo prodiranje u ljudsko tijelo, a za magnetska polja (MF) tijelo je praktički prozirno.

Gustoće inducirane struje mogu se izračunati pomoću formula:

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

Gdje:

f - frekvencija;

E - EP napetost;

k je koeficijent koji se razlikuje za različita tkiva;

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

Gdje:

B - magnetska indukcija; σ - vodljivost tkiva; R je radijus biološkog objekta.

Značajke apsorpcije EMF energije biološkim objektima ovise o njihovoj veličini i valnoj duljini zračenja (frekvencijskom rasponu). Dakle, za frekvencijski raspon do 30 MHz (valna duljina znatno premašuje veličinu bioloških objekata) tipično je brzo smanjenje specifične apsorbirane snage s smanjenjem frekvencije. Za frekvencijsko područje od 30 MHz do 10 GHz, kada je valna duljina razmjerna veličini ljudskog tijela ili njegovih organa, uočava se najdublje prodiranje EMF energije. Za frekvencije iznad 10 GHz (valna duljina je znatno manja od veličine bioloških objekata) dolazi do apsorpcije EMF energije u površinskim slojevima bioloških tkiva.

Zapravo, apsorpciju EMF energije u tkivima određuju dva procesa: osciliranje slobodnih naboja i osciliranje dipolnih momenata s frekvencijom djelujućeg polja. Prvi učinak dovodi do pojave vodljivih struja i gubitaka energije povezanih s električnim otporom medija (gubici ionske vodljivosti), dok drugi proces dovodi do gubitaka energije zbog trenja dipolnih molekula u viskoznom mediju (dielektrični gubici) .

Na niskim frekvencijama, glavni doprinos apsorpciji EMF energije daju gubici povezani s ionskom vodljivošću, koja se povećava s povećanjem frekvencije polja. Daljnjim povećanjem frekvencije polja povećava se apsorpcija energije zbog gubitaka zbog rotacije dipolnih molekula medija, uglavnom vodenih i proteinskih molekula.

Primarni mehanizmi djelovanja apsorbirane EMF energije na mikromolekularnoj, subcelularnoj i staničnoj razini slabo su poznati. Jedna od manifestacija interakcije EMF-a s materijom općenito, a posebno s biološkim strukturama, je njihovo zagrijavanje. U tom slučaju raspodjela topline može biti neravnomjerna i dovesti do pojave "vrućih točaka" s općim blagim zagrijavanjem tkiva. Međutim, dokazano je da se biološki učinci pod utjecajem EMF-a mogu očitovati i na takozvanim "netoplinskim" razinama, kada se ne opaža opći porast temperature.

Nedavno je razvijena informacijska teorija utjecaja elektromagnetskih polja koja se temelji na konceptu interakcije vanjskih polja s unutarnjim poljima tijela.

Biološki učinak oslabljenog geomagnetskog polja (GMF). Kao što je ranije navedeno, prirodnu elektromagnetsku pozadinu Zemlje treba smatrati jednim od najvažnijih čimbenika okoliša. Prisutnost prirodnih EMP u okolišu neophodna je za provedbu normalnog života, a njihov nedostatak ili nedostatak može dovesti do negativnih posljedica za živi organizam.

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

Po prvi put, ozbiljno razmišljanje o mogućnosti štetnog učinka na tijelo dugog boravka pod utjecajem oslabljenog prirodnog EMR-a uzrokovano je pojavom pritužbi na pogoršanje dobrobiti i zdravlja među ljudima koji rade u zaštićenim strukturama. koji se široko koriste u raznim industrijama. Takve oklopljene strukture, obavljajući svoje glavne proizvodne funkcije - sprječavajući širenje EMP-a koji stvara oprema koja se nalazi u njima izvan prostora, zbog svojih značajki dizajna, istodobno sprječavaju prodor EMP-a prirodnog podrijetla u njih.

Rezultati kliničkog i fiziološkog pregleda radnika u oklopljenim sobama, koji su proveli Institut za biofizičku fiziku Ministarstva zdravstva i Istraživački institut MT Ruske akademije medicinskih znanosti, ukazuju na razvoj niza funkcionalnih promjena u vodećih sustava tijela. Sa strane središnje živčani sustav otkriveni su znakovi neravnoteže u glavnim živčanim procesima u obliku prevladavanja inhibicije, distonije cerebralnih žila s prisutnošću regulatorne interhemisferne asimetrije, povećanja amplitude normalnog fiziološkog tremora, povećanja vremena reakcije na nastajanja objekta u kontinuiranom analognom načinu praćenja i smanjenje kritične frekvencije fuzije svjetla.

Kršenje mehanizama regulacije autonomnog živčanog sustava očituje se u razvoju funkcionalnih promjena u kardiovaskularnom sustavu u obliku labilnosti pulsa i krvnog tlaka, neurocirkulacijske distonije hipertenzivnog tipa i poremećaja u procesu repolarizacije miokarda. .

Od strane imunološkog sustava zabilježen je pad ukupnog broja T-limfocita, koncentracije IgG i IgA te porast koncentracije IgE.

Povećanje morbiditeta s VUT-om zabilježeno je kod ljudi koji su dugo radili u zaštićenim strukturama. Istodobno, pokazalo se da je u ispitivanih bolesnika učestalost bolesti koje prate sindrom imunološke insuficijencije značajno veća nego kod praktički zdravih ljudi.

Podaci dobiveni u laboratorijskim pokusima omogućili su otkrivanje štetnog učinka dugotrajne zaštite prirodnih EMP (s različitim stupnjevima njihovog slabljenja) na životinjsko tijelo, što je značajno pojačanje uloge doprinosa

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

U nizu eksperimentalnih studija provedenih na Istraživačkom institutu MT Ruske akademije medicinskih znanosti, bioučinci vodećih sustava životinjskog tijela procijenjeni su u dinamici boravka u zaštićenim komorama (GMF slabljenje K = 100 i 500 puta) u različitim trajanjima dnevne sesije (od 0,25 h do 24 h dnevno) i ukupnim brojem sesija od 1 do 120.

Proučavajući funkcionalno stanje središnjeg živčanog sustava, otkrivene su promjene u EEG aktivnosti i uvjetovanoj refleksnoj aktivnosti životinja, što ukazuje na kršenje snage živčanih procesa prema povećanju inhibicije. Endokrini sustav je reagirao smanjenjem aktivnosti gonadotropnih hormona hipofize - (folikulostimulirajućeg i luteinizirajućeg) i povećanjem aktivnosti kortikosterona. Od strane reproduktivnog sustava uočeno je produljenje estrusnih ciklusa, te morfološke i funkcionalne promjene na jajnicima i maternici. Otkrivene su promjene u stanju humoralnog i staničnog dijela životinjskog imunološkog sustava.

Ozbiljnost i smjer detektiranih pomaka u određenoj mjeri ovise o trajanju boravka u hipogeomagnetskim uvjetima. Intermitentna izloženost HHMF-u izazvala je izraženije bioefekte na pojedinim tjelesnim sustavima u odnosu na stalnu izloženost, osobito u početnoj fazi izloženosti.

Dakle, navedeni podaci ukazuju na higijenski značaj hipogeomagnetskih prilika i potrebu njihovog odgovarajućeg reguliranja.

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

prevladavaju subjektivne pritužbe neurotične prirode (bol gladi, razdražljivost, poremećaj sna, osjećaj "strujnog udara" itd.). Objektivno se otkrivaju neizraženi funkcionalni pomaci koji nemaju nikakve specifične manifestacije.

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

Bioefekti kombiniranog djelovanja ESP-a i aeroiona na tijelo ukazuju na sinergizam u djelovanju ovih čimbenika. U ovom slučaju, prevladavajući faktor je ionska struja koja proizlazi iz kretanja zračnih iona u ESP.

Treba napomenuti da mehanizmi utjecaja ESP-a i odgovora tijela ostaju nejasni i zahtijevaju daljnje proučavanje.

Biološko djelovanje PMP-a. Živi organizmi su vrlo osjetljivi na djelovanje PMF-a. Postoje brojni radovi o djelovanju PMF-a na ljudski i životinjski organizam. Opisani su rezultati proučavanja utjecaja PMF-a na različite sustave i funkcije bioloških objekata na različitim razinama organizacije. Opće je prihvaćeno da su sustavi koji obavljaju regulacijske funkcije (živčani, kardiovaskularni, neuroendokrini i dr.) najosjetljiviji na djelovanje PMF-a.

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

Stručnjaci WHO-a, na temelju ukupno dostupnih podataka, došli su do zaključka da razine PMF-a do 2 T nemaju značajan učinak na glavne pokazatelje funkcionalnog stanja životinjskog organizma.

Domaći znanstvenici opisali su promjene u zdravstvenom stanju osoba koje rade s izvorima PMF-a. Najčešće se manifestiraju u obliku vegetativne distonije, astenovegetativnog i perifernog vazovegetativnog sindroma ili njihove kombinacije. Karakteriziran subjektivnim pritužbama astenične prirode, funkcionalnim promjenama u kardiovaskularnom sustavu (bradikardija, ponekad tahikardija, promjena T vala na EKG-u), sklonost hipotenziji. Krv je prilično otporna na djelovanje PMF-a. Postoji samo tendencija smanjenja broja eritrocita i sadržaja hemoglobina, te umjerena leukocitoza i limfocitoza.

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

Od nedvojbenog interesa su podaci epidemioloških studija koje su proveli strani autori. Dakle, proučavajući zdravstveno stanje 320 radnika u proizvodnji elektrolita (razine PMP - 7,6-14,6 mT), u usporedbi s kontrolnom skupinom (186 ljudi), pronađene su manje promjene u slici krvi i krvnog tlaka koje nisu prelazile normalne fiziološke fluktuacije. Drugi istraživači nisu pronašli značajne razlike u prevalenciji 19 nozoloških oblika bolesti između kontrolne skupine (792 osobe) i skupine stručnjaka (792 osobe) koji rade s akceleratorima, komorama s mjehurićima, izotopnom opremom i raznim magnetskim uređajima (razina PMF-a iz 0,5 mT do 2 T). Uočene razlike u prevalenciji niza nosoloških oblika smatraju se beznačajnima. Rezultat je potvrđen na dodatnom kontingentu ljudi (198 osoba u glavnoj skupini i 198 osoba u kontrolnoj skupini) izloženih PMF-u od 0,3 T tijekom 1 sata ili više). Brojne publikacije izvijestile su da su radnici u industriji aluminija bili izloženi visoke razine PMP, postoji povećana smrtnost od leukemije. Međutim, uloga samog PMF-a u ovom slučaju nije dovoljno jasna.

Biološki učinak EMP IF. Prva istraživanja utjecaja EMF IF na ljude proveli su sovjetski autori sredinom 1960-ih. Pri proučavanju zdravstvenog stanja osoba izloženih industrijskim učincima EMF FC tijekom održavanja trafostanica i nadzemnih vodova napona 220, 330, 400 i 500 kV (parametri intenziteta i vremena izloženosti samo električnom polju - EF AKO su procijenjene), po prvi put su zabilježene promjene u zdravstvenom stanju, izražene u obliku pritužbi i pomaka u nekim fiziološkim funkcijama. Osoblje koje je servisiralo trafostanice s naponom od 500 kV imalo je neurološke tegobe (glavobolja, razdražljivost, umor, letargija, pospanost), kao i pritužbe na kršenje kardiovaskularnog sustava i

gastrointestinalni trakt. Ove tegobe su popraćene nekim funkcionalnim promjenama u živčanom i kardiovaskularnom sustavu u obliku autonomne disfunkcije (tahiaritmije ili bradikardija, arterijska hipertenzija ili hipotenzija, labilnost pulsa). Na EKG-u, neki pojedinci pokazali su kršenje ritma i otkucaja srca, smanjenje napona QRS kompleksa, izravnavanje vala T. Neurološki poremećaji očitovali su se u povećanju tetivnih refleksa, tremoru kapaka i prstiju, smanjenje kornealnih refleksa i asimetrija temperature kože. Došlo je do povećanja vremena senzomotornih reakcija, povećanja pragova olfaktorne osjetljivosti, smanjenja pamćenja i pažnje. EEG je pokazao smanjenje amplitude alfa valova, promjenu amplitude evociranih potencijala na svjetlosni podražaj. Prema brojnim autorima, primijećene su neizražene promjene u sastavu periferne krvi - umjerena trombocitopenija, neutrofilna leukocitoza, monocitoza i sklonost retikulopeniji. Međutim, u kasnijim studijama koje su proveli strani autori u SAD-u, Kanadi, Francuskoj i nizu drugih zemalja, ti podaci nisu potvrđeni, iako neki istraživači bilježe prisutnost astenovegetativnih tegoba i promjena u takvim pokazateljima kao što su krvni tlak, EKG i EEG, kolesterol u krvi, kao i pomak u omjeru spolova u potomstvu, tendencija povećanja kromosomskih aberacija u somatskim stanicama (limfociti u krvi). U literaturi posljednjih 15 godina velika pozornost posvećena je novom aspektu problema - mogućem kancerogenom, uglavnom leukogenom učinku industrijskih i neindustrijskih učinaka EMF FC. U ovom slučaju, glavna uloga u većini studija pripisuje se magnetskom polju izuzetno niskog intenziteta ili njegovoj kombinaciji s električnim. U epidemiološkim studijama industrijskih kontingenata, približno 50% studija dobilo je podatke o povećanju (često statistički nepouzdanog) relativnog rizika od razvoja leukemije i tumora mozga kod osoblja koje servisira električne instalacije koje generiraju EMP FC. U epidemiološkim studijama koje procjenjuju rizik od razvoja leukemije u populaciji koja živi u blizini dalekovoda i drugih električnih instalacija koje stvaraju više od prirodnih razina MP HR, samo 20-30% studija ukazuje na povećan rizik od razvoja leukemije u djece. S tim u vezi, pitanje

Biološko djelovanje EMP RF. Apsorpcija i raspodjela apsorbirane energije unutar tijela bitno ovise o obliku i dimenzijama ozračenog objekta, o odnosu tih dimenzija i valne duljine zračenja. S ovih pozicija mogu se razlikovati 3 područja u RF EMF spektru: EMF s frekvencijom do 30 MHz, EMF s frekvencijom većom od 10 GHz i EMF s frekvencijom od 30 MHz - 10 GHz. Prvo područje karakterizira brzi pad vrijednosti apsorpcije s opadanjem frekvencije (približno proporcionalno kvadratu frekvencije). Posebnost drugog je vrlo brzo slabljenje EMF energije kada prodre u tkivo: gotovo sva energija apsorbira se u površinskim slojevima biostruktura. Treće područje, srednje po frekvenciji, karakterizirano je prisutnošću brojnih apsorpcijskih maksimuma, na kojima tijelo, takoreći, uvlači polje u sebe i apsorbira više energije nego što pada na njegov presjek. U ovom slučaju, fenomeni interferencije se oštro očituju, što dovodi do pojave lokalnih maksimuma apsorpcije, takozvanih "vrućih točaka". Za čovjeka uvjeti za pojavu lokalnih apsorpcijskih maksimuma u glavi javljaju se na frekvencijama od 750-2500 MHz, a maksimum zbog rezonancije s ukupnom veličinom tijela leži u frekvencijskom području

50-300 MHz.

Primarni mehanizmi djelovanja apsorbirane energije na mikromolekularnoj, substaničnoj i staničnoj razini slabo su poznati. Niz autora opisuje dostupne podatke o učinku EMF-a na stanične membrane, strukturu nekih proteina i električnu aktivnost neurona. Zabilježeni učinci ne mogu se uvijek tumačiti kao čisto toplinski. Dakle, dugotrajna rasprava o toplinskim i specifičnim učincima EMF-a još nije okončana. Organizam životinja i ljudi vrlo je osjetljiv na djelovanje RF EMF-a. Tisuće radova domaćih i stranih autora posvećene su biološkom učinku EMF-a. Budući da detaljan pregled dostupnih podataka nije moguć, glavna pozornost u ovom dijelu bit će posvećena utvrđenim obrascima biološkog djelovanja čimbenika.

Kritični organi i sustavi uključuju središnji živčani sustav, oči i spolne žlijezde. Neki autori među kritične ubrajaju hematopoetski sustav. Opisani su učinci na kardiovaskularni i neuroendokrini sustav, imunitet i metaboličke procese. Posljednjih godina pojavili su se podaci o poticajnom učinku EMF-a na procese karcinogeneze. Biološki učinak EMP ovisi o valnoj duljini (ili frekvenciji zračenja, načinu generiranja (kontinuirano, pulsno), uvjetima izloženosti tijela (konstantno, povremeno; opće, lokalno; intenzitet; trajanje).

Primijećeno je da se biološka aktivnost EMF-a smanjuje s povećanjem valne duljine (ili smanjenjem frekvencije) zračenja. U svjetlu navedenog, jasno je da su centimetarski, decimetarski i metarski raspon radiovalova najaktivniji.

Prema nizu autora, pulsirajuće EMF imaju veću biološku aktivnost od kontinuiranih. U usporednoj procjeni EMR-a kontinuiranih i impulsnih generacija s brzinom ponavljanja pulsa od stotina herca, također je zabilježena veća ozbiljnost bioefekata pod djelovanjem pulsnog zračenja u nizu pokazatelja. Međutim, tijekom kroničnog zračenja te su se razlike izravnale, što je bila osnova za uspostavljanje jedinstvenih maksimalnih vrijednosti odbitka za CW i pulsirajuće EMF. Analiza brzine reakcije sustava na djelovanje sila uzrokovanih poljem pokazuje da pulsirajuće polje s prosječnom gustoćom snage jednakom PES-u kontinuiranog ne može biti učinkovitije. Očigledno je ovo mišljenje istinito za

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

U praksi su ljudi često podvrgnuti povremenom izlaganju EMF-u od uređaja s pokretnim uzorkom zračenja (radarske postaje s rotirajućim ili skenirajućim antenama). Eksperimentalni rad pokazao je da uz iste parametre intenzitet-vrijeme, povremeni udari imaju manju biološku aktivnost u odnosu na kontinuirane, što se objašnjava razlikama u količini upadne i apsorbirane energije. Uočeno je da pri radnim ciklusima (Q) od > 2 do 20-30 postoji energetska ovisnost bioloških učinaka. Dakle, nije bilo značajnih razlika u bioučincima kontinuiranih utjecaja pri PES=10 mW/cm 2 i isprekidanih s Q=5 pri PES=50 mW/cm 2 i s Q=10 pri PES=100 mW/cm 2 . Promatrano u nizu slučajeva u određenim, u pravilu, ranim fazama razvoja, povećanje bioefekta zbog faktora diskontinuiteta u uvjetima dugotrajnog kroničnog iskustva izravnava se zbog razvoja adaptivnih procesa. Dinamika ovisnosti bioefekata o radnom ciklusu sugerira da će daljnjim povećanjem Q (> 20-30) učinci povremenih utjecaja biti manje izraženi od kontinuiranih, s jednakim energetskim karakteristikama. To je zbog produljenja pauza i učinkovitijeg tijeka procesa oporavka.

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

Pitanja kombiniranog učinka EMF-a s drugim čimbenicima okoliša nisu dovoljno proučena. Većina objavljenih radova posvećena je kombiniranom učinku mikrovalnog EMF-a s ionizirajućim zračenjem i toplinom. Međutim, zaključci autora su dvosmisleni. Dakle, postoje dokazi da mikrovalni EMF pogoršava tečaj radijacijske bolesti prema kriteriju preživljavanja pokusnih životinja. Utvrđen je sumacijski učinak kombiniranog učinka EMF-a i X-zračenja na stope preživljavanja, tjelesnu težinu, broj leukocita i trombocita. Istodobno su američki autori dobili podatke

svjedočeći o antagonističkoj prirodi biološkog djelovanja mikrovalnog polja i ionizirajućeg zračenja. Sličan rezultat dobiven je iu studijama domaćih istraživača. Neki radovi pokazuju ovisnost prirode bioefekta pri kombiniranoj izloženosti mikrovalnom EMF (1, 10, 40 mW/cm2) i mekom rendgenskom zračenju (250 R i 2500 R) o razinama izloženosti: sinergizam na visokim razinama i neovisno djelovanje na niskim razinama. U ostalim radovima iznose se podaci koji svjedoče o aditivnoj naravi bioefekta pri kombiniranom djelovanju mikrovalnog EMF-a i topline.

Kliničke manifestacije štetnih učinaka RF EMF opisuju uglavnom domaći autori. Ozljede uzrokovane EMF RF mogu biti akutne i kronične. Akutne lezije nastaju kada su izložene značajnim intenzitetima toplinskog EMF-a. Oni su izuzetno rijetki - u slučaju nesreća ili grubog kršenja sigurnosnih propisa. U domaćoj literaturi vojni liječnici opisuju nekoliko slučajeva akutnih lezija. U ovom slučaju najčešće je riječ o žrtvama koje rade u neposrednoj blizini emitirajućih radarskih antena. Sličan slučaj zračenja dvojice zrakoplovnih tehničara od radara na Filipinima opisuju i strani autori. Naznačili su intenzitet kojem su žrtve bile izložene: 379 mW/cm 2 tijekom 20 minuta i 16 W/cm 2 15-30 s. Akutne lezije karakteriziraju polisimptomatski poremećaji različitih organa i sustava, s izraženom astenizacijom, diencefalnim poremećajima i inhibicijom funkcije spolnih žlijezda. Žrtve prijavljuju izrazito pogoršanje zdravstvenog stanja tijekom rada s radarom ili neposredno nakon njegovog završetka, oštru glavobolju, vrtoglavicu, mučninu, opetovano krvarenje iz nosa i poremećaj sna. Ove pojave prate opća slabost, slabost, gubitak radne sposobnosti, nesvjestica, nestabilnost krvnog tlaka i leukocita; u slučajevima razvoja diencefalne patologije bilježe se napadi tahikardije, obilno znojenje, drhtanje tijela itd. Kršenja traju do 1,5-2 mjeseca.Kada su izloženi visokim razinama EMF (više od 80-100 mW / cm 2 ), katarakta se može razviti na očima.

Profesionalni uvjeti karakteriziraju kronične lezije. Obično se otkriju nakon nekoliko godina rada.

s mikrovalnim EMF izvorima pri razinama izloženosti u rasponu od desetinki do nekoliko mW/cm 2 i povremeno preko 10 mW/cm 2 . Simptomi i tijek kronični oblici lezije radiovalova nemaju strogo specifične manifestacije. U njihovoj kliničkoj slici tri su vodeća sindroma: astenični, astenovegetativni (ili sindrom neurocirkulacijske distonije) i hipotalamički. Astenični sindrom obično se promatra na početne faze bolesti i očituje se pritužbama na glavobolja, povećan umor, razdražljivost, ponavljajuća bol u području srca. Vegetativni pomaci obično su karakterizirani vagotoničnom orijentacijom reakcija (hipotenzija, bradikardija, itd.). U umjereno izraženim i izraženim stadijima bolesti često se dijagnosticira astenovegetativni sindrom ili sindrom neurocirkulacijske distonije hipertenzivnog tipa. U kliničkoj slici, na pozadini pogoršanja asteničnih manifestacija, od primarne su važnosti autonomni poremećaji povezani s prevlašću tonusa simpatičkog odjela autonomnog živčanog sustava, koji se očituje vaskularnom nestabilnošću s hipertenzivnim i angiospastičnim reakcijama. U nekim teškim slučajevima bolesti razvija se hipotalamički sindrom, karakteriziran paroksizmalnim stanjima u obliku simpatoadrenalne krize. Tijekom kriza mogući su napadi paroksizmalne fibrilacije atrija, ventrikularna ekstrasistolija. Bolesnici su vrlo ekscitabilni, emocionalno labilni. U nekim slučajevima nalaze se znakovi rane ateroskleroze, koronarna bolest srce, hipertenzija.

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

Poljski autori zabilježili su visoku učestalost funkcionalnih promjena u živčanom i kardiovaskularnom sustavu kod radnika izloženih EMF-u (oko 60%). Istodobno, nije bilo razlika u zdravstvenom stanju dviju velikih skupina izloženih PES-u do 0,2 mW/cm 2 i PES-u > 0,2-6 mW/cm 2

Treba napomenuti da u stranoj literaturi zapravo nema opisa štetnih učinaka na ljudsko zdravlje tijekom PES zračenja.

vrijednosti ispod 10 mW / cm 2. Prema stranim autorima, Gornja granica sigurna razina je između 1 i 10 mW/cm 2 .

Na temelju analize 10 radova zapadnih autora koji su proučavali zdravstveno stanje radnika pri razinama EMF-a koje u pravilu ne prelaze 5 mW/cm 2, stručnjaci WHO-a zaključili su da nema jasnih dokaza o štetnim učincima ovih učinaka na ljude. . Stručnjaci vjeruju da se patologija javlja na višim razinama. Međutim, nemoguće je ne obratiti pažnju na podatak iz istog dokumenta o većoj učestalosti promjena na očnoj leći u usporedbi s kontrolom u vojsci koja se bavi održavanjem radara, kod onih koji rade s mikrovalnim izvorima u uvjetima proizvodnje, kao iu stručnjacima za servisiranje radijske i televizijske i radijske opreme. U inozemstvu postoje izvještaji o nešto većoj incidenciji srčanih bolesti (poremećaji intrakardijalnog provođenja, ritma, ishemije) kod muških fizioterapeuta koji rade s kratkovalnom opremom (27 MHz), u usporedbi s drugim stručnjacima u ovom području.

Švedski znanstvenici utvrdili su nešto veći broj slučajeva razvojnih anomalija kod djece čije su majke – fizioterapeuti – tijekom trudnoće bile izložene kratkovalnom (27 MHz) i mikrovalnom EMF-u. Primijećen je porast broja spontanih pobačaja kod fizioterapeutkinja koje su bile izložene izlaganju mikrovalovima (nije bilo učinka u području kratkih valova).

Nažalost, u literaturi nema opisa učinaka dugotrajne izloženosti EMP-ima niskog intenziteta. Treba pretpostaviti da takve razine ne mogu uzrokovati čisto radiovalne ozljede. Međutim, visoka učestalost neuroloških poremećaja u radnika, u kombinaciji s vegetativnom distonijom u obliku promjene regulacije vaskularni tonus i funkcionalnih ekstrakardijalnih poremećaja, nužno je temeljito proučavanje prognostičkog značaja ovih poremećaja i njihove uloge u nastanku nekih općih somatskih bolesti, prvenstveno hipertenzivne i kronične ishemijske bolesti srca, kao i utjecaja dugotrajne izloženosti EMF-u na razvoj nekih involutivnih procesa, uključujući kataraktogenezu. Kao što je već spomenuto, posljednjih su se godina pojavili podaci o povezanosti EMF-a s onkološkim morbiditetom, a to se odnosi i na mikrovalne i na ultraduge domete. Otkriveno

viša frekvencija onkološke bolesti(prvenstveno leukemija) kod vojnog osoblja Poljska vojska posluživanje radara. U literaturi se aktivno raspravlja o ulozi EMF-a u razvoju leukemije kod djece i nekih profesionalnih kontingenata. Rezultati niza istraživanja ukazuju na potrebu ozbiljnih epidemioloških studija o ovoj problematici.

Sažimajući problem biološkog djelovanja EMF-a, otkrivenog na molekularnoj, staničnoj, sistemskoj i populacijskoj razini, fenomenološki se može objasniti s nekoliko biofizički učinci:

Induciranjem električnih potencijala u krvožilnom sustavu

žalbe;

Stimulacija proizvodnje magnetofosfena pulsevima

magnetsko polje u VLF - mikrovalni rasponi, amplituda od frakcija do desetaka mT;

Pokretanje varijabilnih polja širok raspon ljepilo

precizne i promjene tkiva; kada gustoća inducirane struje premašuje 10 mA/m 2 , mnogi od ovih učinaka vjerojatno su posljedica interakcije s komponentama stanične membrane. Mogućnosti utjecaja EMP na osobu su različite: kontinuirane i povremene, opće i lokalne, kombinirane iz više izvora i u kombinaciji s drugim štetnim čimbenicima u radnoj okolini itd. Kombinacija navedenih EMP parametara može imati značajno različite posljedice na odgovor ozračenog ljudskog tijela.

8.3. higijenski standardi emp

Racioniranje hipogeomagnetskog polja. Do sada u cijelom svijetu nije bilo higijenskih preporuka koje reguliraju izloženost ljudi oslabljenim GMF-ima. U cilju očuvanja zdravlja i učinkovitosti osoblja, započela je izrada regulatornih i metodoloških dokumenata koji znanstveno reguliraju rad u hipogeomagnetskim uvjetima.

Očigledno, razinu magnetske indukcije geomagnetskog polja karakterističnu za određeno područje treba smatrati optimalnom za osobu koja živi na određenom području.

Na temelju analize rezultata higijenskih studija Državnog državnog medicinskog sveučilišta u ustanovama za različite namjene, zdravstvenog stanja osoba koje rade s različitim stupnjevima slabljenja GMF-a, eksperimentalnih podataka na životinjama, Istraživački institut za medicinu rada Ruska akademija medicinskih znanosti, zajedno s IBP MH, razvila je higijenski standard „Privremeno dopuštene razine (TPL) slabljenja intenziteta geomagnetskog polja na radnim mjestima”, koji je uključen u SanPiN 2.2.4.1191-03 „Elektromagnetski polja u proizvodnim uvjetima”.

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

Intenzitet geomagnetskog polja vrednovano u jedinicama jakosti magnetskog polja (N, A/m) ili u jedinicama magnetske indukcije (V, T), koje su povezane sljedećim odnosom:

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

40 A/m (50 μT).

Intenzitet konstantnog magnetskog polja unutar oklopljenog objekta, prostorije, tehnička sredstva, izražen u vrijednostima jakosti (NV), je superpozicija intenziteta prodornog GMF-a, određenog koeficijentom zaštite, i jakosti magnetskog polja, zbog zaostale magnetizacije materijala od kojeg je izrađena struktura zaštite ( N NAM).

Privremeno dopušteni faktor prigušenja intenziteta GMF (K o) unutar oklopljenog objekta, prostorija, teh

medicinski lijek jednaka je omjeru GMF intenzitet otvorenog prostora (Ho) prema intenzitetu unutarnjeg magnetskog polja na radnom mjestu (H B):

K o =Ne/Nv.

Sukladno higijenskom standardu "Privremeno dopuštene razine (TPL) slabljenja intenziteta geomagnetskog polja na radnim mjestima", dopuštene razine slabljenja intenziteta geomagnetskog polja na radnim mjestima osoblja unutar objekta, prostora, tehnička oprema tijekom radne smjene ne smije biti veća od 2 puta u usporedbi s njezinim intenzitetom na otvorenom prostoru na području uz njihovu lokaciju.

Racioniranje ESP-a. U skladu sa SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromagnetska polja u proizvodnim uvjetima" i GOST 12.1.045-84. "SSBT. elektrostatička polja. Dopuštene razine na radnom mjestu i zahtjevi za praćenje”, najveća dopuštena vrijednost intenziteta ESP-a na radnom mjestu određuje se ovisno o vremenu izloženosti tijekom radnog dana.

Najveća dopuštena jakost elektrostatičkog polja (Epdu) na radnom mjestu uslužno osoblje ne smije prelaziti sljedeće vrijednosti:

Kada je izložen do 1 sat - 60 kV / m;

Kada je izložen 2 sata - 42,5 kV / m;

Kada je izložen 4 sata - 30,0 kV / m;

Kada je izložen 9 sati - 20,0 kV / m.

Regulatorni dokument "Dopuštene razine elektrostatičkih polja i gustoće ionske struje za osoblje trafostanica i nadzemnih vodova UHV istosmjerne struje" ? 6022-91 regulira uvjete za kombinirani utjecaj čimbenika navedenih u naslovu na osoblje koje servisira visokonaponske istosmjerne elektroenergetske sustave.

U skladu sa zahtjevima dokumenta, ESP granica i gustoća ionske struje za puni radni dan su 15 kV/m i 20 nA/m 2 ; za 5-satnu izloženost - 20 kV/m i 25 nA/m 2 . Kada je intenzitet ESP = 20 kV / m, izračun dopuštenog radnog vremena osoblja određuje se formulom:

Dopuštene razine intenziteta ESP također su regulirane na radnim mjestima operatera PVEM (SanPiN 2.2.2//2.4.1340-03 "Higijenski zahtjevi za osobna elektronička računala i organizacija rada"). Kao privremeno dopuštena vrijednost, jakost elektrostatskog polja ne smije biti veća od 15 kV/m.

Sanitarna i epidemiološka standardizacija neindustrijskih utjecaja ESP-a provodi se u skladu sa zahtjevima SanPiN 001-96 „Sanitarni standardi za dopuštene razine fizički faktori pri korištenju robe široke potrošnje u domaćim uvjetima", SanPiN 2.1.2.1002-2000 "Sanitarni i epidemiološki zahtjevi za stambene zgrade i prostore" i SN 2158-80 "Sanitarna i higijenska kontrola polimernih građevinskih materijala namijenjenih za upotrebu u izgradnji stambenih i javnih zgrada zgrade", prema kojem je ESP ESP za neprofesionalne uvjete izloženosti 15 kV / m.

Europski odbor "CENELEC" predlaže vrijednost od 14 kV/m kao kontroliranu razinu izloženosti ESP stanovništva, tj. praktički se podudara s onom usvojenom u Rusiji.

U skladu sa zahtjevima Udruge američkih higijeničara ASOS 1991, ESP razine na radnom mjestu osoblja ne smiju prelaziti 25 kV / m. Od razine 15 kV/m predviđena je uporaba zaštitne opreme (rukavice, odijela).

U Njemačkoj je najveća granica profesionalne izloženosti za ESP 40 kV/m tijekom radnog dana i 60 kV/m za izloženost do 2 sata dnevno.

Standard Europskog odbora CENELEC utvrđuje maksimalnu granicu za 8-satnu profesionalnu izloženost ESP-u od 4 kV/m. Iznutra

Razdoblje od 8 sati za jakosti veće od 42 kV/m, dopušteno vrijeme izlaganja određuje se formulom:

t<112/E.

Racioniranje PMP-a. Racioniranje i higijenska procjena trajnog magnetskog polja (PMF) provodi se prema njegovoj razini diferenciranoj ovisno o vremenu izloženosti radnika tijekom smjene, uzimajući u obzir uvjete opće (za cijelo tijelo) ili lokalne (ruke) , podlaktica) izloženost.

Razine PMF-a procjenjuju se u jedinicama jakosti magnetskog polja (N) u kA/m ili u jedinicama magnetske indukcije (V) m/T (Tablica 8.2).

Ako je potrebno da osoblje boravi u prostorima s različitim naponima (indukcija) PMF-a, ukupno vrijeme izvođenja radova u tim prostorima ne smije prelaziti maksimalno dopuštenu razinu za prostor s maksimalnim naponom.

MCL navedeni u tablici temelje se na razini neaktivnog faktora i stoga se razlikuju od onih utvrđenih u drugim zemljama ili od onih koje preporučuju međunarodne organizacije.

Nacionalni standardi koji reguliraju PZZ u drugim zemljama obično su regulirani ministarskim organizacijama i propisima. Na primjer, Ministarstvo energetike SAD-a uspostavilo je sljedeće PDU-ove:

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

ruke;

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

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

linearni akcelerator u Stanford Centru, fluktuirati s vremenom za ukupnu izloženost od 0,02 T do 0,2 T; za lokalno - na ruke - od 0,2 T do 2,0 T.

Godine 1991. Međunarodni odbor za neionizirajuće zračenje Međunarodne udruge za zaštitu od zračenja preporučio je sljedeće razine PMF-a kao MRL-ove (Tablica 8.3).

Racioniranje i procjena izloženosti EMP IF. U cilju očuvanja zdravlja osoblja koje rukuje električnom opremom i stanovništva koje je u svakodnevnom životu izloženo EMP FC, provodi se higijenska regulativa na temelju

Tablica 8.2.PMP utjecaj na radnike

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

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

Bilješka. PDU-ovi navedeni u tablici ne osiguravaju sigurnost osoba s ugrađenim srčanim stimulatorima i defibrilatorima, koji mogu odgovoriti na PMP na razini od 0,5 mT i nižoj.

složena higijenska, kliničko-fiziološka i eksperimentalna istraživanja.

Higijenska regulacija EMF FC provodi se odvojeno za električna (EP) i magnetska (MF) polja. Normalizirani parametri EP su napetost, koji se procjenjuje u kilovoltima po metru (kV / m), a za MP - magnetska indukcija ili jakost magnetskog polja, mjereno u mili ili mikroteslama (mTl, μT) i amperima ili kiloamperima po metru (A/m, kA/m).

Trenutno u Rusiji postoje higijenski standardi za industrijske i neindustrijske utjecaje EP i MF FC. Međutim, treba imati na umu da se dopuštene razine indukcije magnetskog polja pretvarača unutar stambenih prostorija i na području stambene izgradnje uzimaju kao privremeni standard i iznose 10 odnosno 50 μT (SanPiN 2.1.2.1002- 2000). Isti dokument utvrđuje daljinsko upravljanje za EP FC, koji se odnosi na stambene prostore i područje stambene izgradnje, u iznosu od 0,5 odnosno 1 kV / m, bez obzira na izvor. Navedene maksimalne razine znatno su niže od vrijednosti kontroliranih razina za populaciju predloženih međunarodnim preporukama ICNIRP, koje iznose 5 kV/m, odnosno 100 µT (80 A/m). Istodobno, u vezi s nedavnim podacima o mogućim štetnim (do kancerogenim) učincima na ljudsko zdravlje slabih magnetskih polja IF-a, preporučena su stroža ograničenja njihovih razina do 0,2 μT.

Higijenska regulacija EMF FC na radnim mjestima regulirana je SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromagnetska polja u proizvodnim uvjetima" ovisno o vremenu provedenom u elektromagnetskom polju.

Najveća dopuštena razina (MPL) EP IF-a za cijeli radni dan je 5 kV / m, a maksimalna MPC za udare ne duže od 10 minuta je 25 kV / m. U rasponu intenziteta od 5-20 kV/m dopušteno vrijeme zadržavanja određeno je formulom:

T \u003d 50 / E-2,

Gdje:

T - dopušteno vrijeme provedeno u EP-u na odgovarajućoj razini napetosti, h;

E je intenzitet djelovanja EF u kontroliranom području.

Nije dopušten boravak u EP-u s naponom većim od 25 kV / m bez uporabe zaštitne opreme.

Broj kontroliranih zona određen je razlikom u naponskim razinama električnog polja na radnom mjestu. Razmatrana razlika u razinama EP intenziteta kontroliranih zona je 1 kV/m.

Dopušteno vrijeme provedeno u EP-u može se provesti jednokratno ili djelomično tijekom radnog dana. U ostalom radnom vremenu potrebno je biti izvan zone utjecaja elektroničkog potpisa ili koristiti zaštitnu opremu.

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

Predviđeno vrijeme ne smije biti duže od 8 sati.

Maksimalne kontrolne granice za jakost periodičkog (sinusoidnog) magnetskog polja (MF) industrijske frekvencije na radnom mjestu postavljene su za uvjete općeg (na cijelo tijelo) i lokalnog (na udove) utjecaja (Tablica 8.4).

Tablica 8.4.Daljinski upravljač za izlaganje periodičnom magnetskom polju frekvencije 50 Hz

Dopuštena MF čvrstoća unutar vremenskih intervala određena je u skladu s interpolacijskom krivuljom danom u Dodatku 1 SanPiN 2.2.4.1191-03.

Ako je potrebno da osoblje boravi u zonama s različitim intenzitetom (indukcijom) magnetskog polja, ukupno vrijeme izvođenja radova u tim zonama ne smije prijeći maksimalnu kontrolnu granicu za one s maksimalnim intenzitetom.

Dopušteno vrijeme boravka može se ostvariti jednokratno ili djelomično tijekom radnog dana.

Za uvjete izlaganja pulsirajućem MF-u od 50 Hz, MPS vrijednosti amplitude jakosti polja (Npd) diferenciraju se ovisno o ukupnom trajanju izlaganja po smjeni (T) i karakteristikama načina generiranja impulsa.

Higijenska regulacija EMP u rasponu od 10 kHz - 300 GHz. Intenzitet elektromagnetskih polja radiofrekvencija na radnim mjestima osoblja koje radi s izvorima EMF-a i zahtjevi za praćenje regulirani su sanitarnim i epidemiološkim pravilima, standardima "Elektromagnetska polja u proizvodnim uvjetima" - SanPiN 2.2.4.1191-03 i GOST 12.1. 006-84 „Elektromagnetska polja radiofrekvencije. Dopuštene razine na radnim mjestima i zahtjevi za kontrolu”.

Daljinsko upravljanje električnim i magnetskim poljem u frekvencijskom području od 10-30 kHz tijekom cijele smjene je 500 V/m, odnosno 50 A/m. S trajanjem izloženosti električnim i magnetskim poljima do 2 sata po smjeni, daljinski upravljač je 1000 V / m, odnosno 100 A / m.

Tablica 8.5.Maksimalna daljinska kontrola intenziteta i gustoće fluksa energije EMF frekvencijskog područja 30 kHz - 300 GHz

Parametar	Najveće dopuštene razine u frekvencijskim pojasima (MHz)
	0,03-3,0	3,0-30,0	30,0-50,0	50,0-300,0	300,0-300000,0
E, V/m
Nas
PES µW/cm1					1000 5000*

Bilješka. *za stanja lokalnog zračenja ruku.

Frekvencijski raspon daljinskog upravljača EMF 30 kHz - 300 GHz određuje se veličinom izloženosti energiji (EE).

Najveće dopuštene razine električnog i magnetskog polja, gustoća EMF energije ne smiju prelaziti vrijednosti navedene u tab. 8.5.

8.4. NAČELA MJERENJA PARAMETARA ELEKTRIČNOG I MAGNETSKOG POLJA

Principi mjerenja jakosti električnog polja. Metoda mjerenja parametara električnog polja temelji se na svojstvu vodljivog tijela postavljenog u električno polje. Ako se dva vodljiva tijela stave u jednoliko električno polje, tada između središta električnih naboja tijela nastaje razlika potencijala jednaka razlici potencijala vanjskog električnog polja. Ta razlika potencijala povezana je s modulom vanjskog električnog polja.

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

Principi mjerenja jakosti (indukcije) magnetskog polja. Za mjerenje intenziteta izravnih i niskofrekventnih magnetskih polja, pretvarači temeljeni na efekt dvorane, koji se odnosi na galvanomagnetske pojave koje se javljaju kada se postavi vodič

ili poluvodiča sa strujom u magnetskom polju. U te pojave spadaju: pojava potencijalne razlike (emf), promjena električnog otpora vodiča, pojava temperaturne razlike.

Hallov efekt nastaje kada se napon primijeni na par suprotnih stranica pravokutne poluvodičke ploče, uzrokujući istosmjernu struju. Pod djelovanjem vektora indukcije okomitog na ploču, na pokretne nosioce naboja djelovat će sila okomita na vektor gustoće istosmjerne struje. Posljedica toga bit će pojava potencijalne razlike između drugog para ploča. Ova razlika potencijala naziva se Hallova emf. Njegova vrijednost proporcionalna je komponenti vektora magnetske indukcije okomito na ploču, debljini ploče i Hallovoj konstanti, koja je karakteristika poluvodiča. Poznavajući koeficijent proporcionalnosti između emf i magnetske indukcije i mjereći emf, odredite vrijednost magnetske indukcije.

Za mjerenje srednje kvadratne vrijednosti jakosti izmjeničnog magnetskog polja, kao primarni pretvornik koristi se okvirna antena, čije su dimenzije male u usporedbi s valnom duljinom. Pod djelovanjem izmjeničnog magnetskog polja na izlazu antene petlje nastaje izmjenični napon čija je trenutna vrijednost proporcionalna projekciji trenutne vrijednosti jakosti magnetskog polja na os okomitu na ravninu petlje. antene i prolazi kroz njezino središte. Mjerenje efektivne vrijednosti ovog napona daje vrijednost proporcionalnu efektivnoj vrijednosti projekcije jakosti magnetskog polja na os antene.

Principi mjerenja gustoće toka energije elektromagnetskog polja. Na frekvencijama od 300 MHz do desetaka GHz mjeri se gustoća toka energije (EFD) u već formiranom elektromagnetskom valu. U ovom slučaju, PES je povezan s jakostima električnog ili magnetskog polja. Stoga se za mjerenje PES-a koriste mjerači srednje kvadratne vrijednosti jakosti električnog ili magnetskog polja koji su kalibrirani u jedinicama gustoće toka energije elektromagnetskog polja.

8.5. mjere zaštite pri radu s izvorima emp

Pri izboru sredstava zaštite od statičkog elektriciteta (zaštita izvora polja ili radnog mjesta, uporaba neutralizatora statičkog elektriciteta, ograničenje vremena rada i sl.), značajke tehnoloških procesa, fizikalna i kemijska svojstva obrađenog materijala, treba voditi računa o mikroklimi prostora i sl. što uvjetuje diferenciran pristup pri izradi zaštitnih mjera.

Jedan od uobičajenih načina zaštite od statičkog elektriciteta je smanjenje stvaranja elektrostatičkog naboja ili njegovo uklanjanje s elektrificiranog materijala, čime se postiže:

1) uzemljenje metalnih i električno vodljivih elemenata opreme;

2) povećanje površinske i ukupne vodljivosti dielektrika;

3) ugradnja neutralizatora statičkog elektriciteta. Uzemljenje se provodi bez obzira na korištenje drugih

metode zaštite. Uzemljuju se ne samo elementi opreme, već i izolirani električno vodljivi dijelovi tehnoloških instalacija.

Učinkovitije sredstvo zaštite je povećanje vlažnosti zraka na 65-75%, kada je to moguće u uvjetima tehnološkog procesa.

Osobna zaštitna oprema može biti antistatička obuća, antistatička haljina, narukvice za uzemljenje za zaštitu ruku i druga oprema koja osigurava elektrostatičko uzemljenje ljudskog tijela.

S općim učinkom PMF-a na tijelo radnika, područja proizvodnog područja s razinama iznad MPC-a trebaju biti označena posebnim znakovima upozorenja s dodatnim objašnjenjem: „Oprez! Magnetsko polje!" Potrebno je provesti organizacijske mjere za smanjenje utjecaja PMF-a na ljudski organizam odabirom racionalnog načina rada i odmora, smanjenjem vremena provedenog u uvjetima djelovanja PMF-a, određivanjem puta koji ograničava kontakt s PMF u radnom području.

Prilikom popravka sustava sabirnica treba predvidjeti rješenja za skretnice. Osobe koje služe

DC tehnološke instalacije, sustavi sabirnica ili oni koji su u kontaktu s izvorima PMF-a moraju proći preliminarne i periodične medicinske preglede u skladu sa standardima Ministarstva zdravstva i medicinske industrije i Državnog odbora za sanitarni i epidemiološki nadzor Rusije. Prilikom liječničkih pregleda treba se rukovoditi općim medicinskim kontraindikacijama za rad sa štetnim čimbenicima u radnoj okolini.

U uvjetima lokalnog utjecaja (ograničeno na ruke, gornji rameni pojas radnika), u poduzećima elektroničke industrije, kroz tehnološke kazete treba koristiti za rad povezan s montažom poluvodičkih uređaja koji ograničavaju kontakt ruku radnika koji rade sa

PMP.

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

U higijenskoj praksi koriste se tri osnovna načela zaštite: zaštita vremenom, zaštita udaljenošću i zaštita uporabom kolektivne ili individualne zaštitne opreme. Osim toga, preliminarni i godišnji periodični pregledi osoblja koje servisira električne instalacije EHV-a provode se u skladu sa standardima Državnog sanitarnog i epidemiološkog nadzora i Ministarstva zdravstva i medicinske industrije Rusije, koji osiguravaju sprječavanje štetnih učinaka na zdravlje.

Načelo zaštite vremena provode se uglavnom u zahtjevima relevantnih regulatornih i metodoloških dokumenata koji reguliraju industrijski utjecaj EMF FC. Dopušteno vrijeme boravka osoblja pod utjecajem EMF FC ograničeno je duljinom radnog dana i sukladno tome smanjuje se s povećanjem intenziteta izloženosti. Za stanovništvo je osigurana prevencija štetnih učinaka djelovanja EP IF-a uz diferencirano daljinsko upravljanje.

ovisno o vrsti teritorija (stambeno, često ili rijetko posjećeno), što je manifestacija osiguranja zaštite ljudi ograničenjem vremena izloženosti, uglavnom zbog primjene načela zaštite udaljenošću. Za nadzemne vodove posebno visokog napona (EHV) različitih klasa utvrđuju se sve veće veličine sanitarno-zaštitnih zona.

Za postavljanje nadzemnih vodova od 330 kV i više potrebno je dodijeliti područja udaljena od stambenog područja.

Pri projektiranju nadzemnih vodova napona 750-1150 kV potrebno je predvidjeti njihovo uklanjanje od granica naselja, u pravilu, najmanje 250-300 m, odnosno. I samo u iznimnim slučajevima, kada ovaj zahtjev nije moguće ispuniti zbog lokalnih uvjeta, vodovi 330, 500, 750 i 1150 kV mogu se približiti granici seoskih naselja, ali ne bliže od 20, 30, 40 i 55 kV. m odnosno; u ovom slučaju, jakost električnog polja ispod žica nadzemnog voda ne smije biti veća od 5 kV / m. Mogućnost približavanja nadzemnih vodova granici naselja treba dogovoriti s tijelima sanitarnog i epidemiološkog nadzora.

U zoni sanitarne zaštite zabranjeno je:

Stambena izgradnja i postavljanje rekreacijskih područja;

Smještaj poduzeća za održavanje vozila, skladišta naftnih derivata;

Skladištenje zapaljivih materijala svih vrsta i rad s njima;

Zaustavljanje vozila, čije dimenzije prelaze dopuštene, popravak strojeva i mehanizama;

Izvođenje radova navodnjavanja strojevima za zalijevanje, čiji vodeni mlaz može doći u dodir s nadzemnim vodovima;

Postavljanje dugih neuzemljenih vodiča (žičanih ograda, strija za vješanje grožđa, hmelja i sl.) dostupnih javnosti;

Obaranje više stabala istovremeno prilikom čišćenja dalekovoda, penjanje na drveće, kao i rad po jakom vjetru, magli i poledici.

Na području sanitarno zaštitne zone nadzemnih vodova napona 750 kV i više zabranjeno je:

Upravljajte strojevima i mehanizmima bez zaštitnih zaslona, ​​osiguravajući smanjenje napetosti EP-a na radnim mjestima zaposlenika;

Postavite stambene zgrade i okućnice;

Uključiti djecu i mladež do 18 godina u poljoprivredne radove.

Dopušteno:

Korištenje sanitarno-zaštitne zone nadzemnog voda za postavljanje poljoprivrednih kultura koje ne zahtijevaju dugi boravak ljudi tijekom njihove obrade;

Očuvanje i rad postojećih stambenih zgrada i kućanskih parcela koje se nalaze unutar zone sanitarne zaštite nadzemnih vodova napona 330-500 kV, podložno smanjenju napona električne energije unutar stambenih zgrada i na otvorenim prostorima na prihvatljive razine.

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

a) stvaranje sanitarno zaštitne zone i strogo poštivanje zahtjeva za njezino korištenje;

b) pri organiziranju radova unutar sanitarno-zaštitne zone poduzimaju se sljedeće mjere za smanjenje razine električnog polja:

Pokretni strojevi i mehanizmi (automobili, traktori, poljoprivredne samohodne i vučene jedinice itd.) opremljeni su pouzdanim električnim kontaktom s tlom. Za uzemljenje strojeva i mehanizama na pneumatskom putu dopušteno je koristiti metalni lanac pričvršćen na nosivi okvir;

Strojevi i mehanizmi koji nemaju metalne kabine moraju biti opremljeni zaštitnim zaslonima, vizirima povezanim s tijelom. Zasloni i viziri mogu biti izrađeni od lima ili metalne mreže;

Kako bi se isključila električna pražnjenja kada osoba dodiruje vodiče, oni su uzemljeni, produženi vodiči su uzemljeni na nekoliko mjesta i postavljeni okomito na

prema VL;

Prilikom izvođenja građevinskih i instalacijskih radova, produženi metalni proizvodi (cjevovodi, žice komunikacijskih vodova itd.) Uzemljeni su na radilištima i najmanje na dvije točke na različitim mjestima;

c) zgrade unutar zone sanitarne zaštite zaštićene su uzemljenim štitom, metalni krovovi su pouzdano

uzemljen na najmanje dva mjesta. S uređajem za uzemljenje, vrijednost otpora nije standardizirana;

d) za smanjenje jakosti električnog polja na otvorenim prostorima, ako je potrebno, postaviti uređaje za zaštitu kabela, kao i armiranobetonske ograde. U istu svrhu sadi se drveće i grmlje;

e) na raskrižju cesta s nadzemnim vodovima postavljaju se znakovi zabrane zaustavljanja prijevoza, a po potrebi i ograničenja veličine vozila;

f) u postupku pripreme i izvođenja radova u blizini nadzemnih vodova odgovorne osobe za izvođenje ovih radova dužne su uputiti radnike i pratiti provođenje mjera zaštite od djelovanja električnog polja i poštivanje sigurnosnih zahtjeva;

g) u naseljima u blizini kojih prolaze nadzemni vodovi, elektromrežna poduzeća, zajedno s općinskim vlastima, provode rad s objašnjenjima među stanovništvom kako bi promicali mjere sigurnosti pri radu i ljudi u blizini nadzemnih vodova, a također postavljaju znakove upozorenja na mjestima povećane opasnosti.

Istodobno, zbog nepostojanja odgovarajućeg regulatornog i metodološkog dokumenta kojim bi se regulirali njihovi neproduktivni učinci, zaštita stanovništva nije osigurana za MP HR (uglavnom zbog nedovoljnog poznavanja problematike).

Sprječavanje štetnih učinaka EMF FC na osobu korištenjem zaštitne opreme predviđeno je samo za industrijske udare i samo za električnu komponentu (EC FC) u skladu sa zahtjevima GOST 12.1.002-84 i SanPiN N 5802-91 i GOST posebno dizajniran za rješavanje ovih problema 12.4.154-85 "SSBT. Zaštitni uređaji za zaštitu od električnih polja industrijske frekvencije. Opći tehnički zahtjevi, osnovni parametri i dimenzije” i GOST 12.4.172-87 “SSBT. Individualni komplet za zaštitu od električnih polja industrijske frekvencije. Opći tehnički zahtjevi i metode kontrole”.

Skupna zaštitna oprema uključuje dvije glavne kategorije takve opreme: stacionarnu i mobilnu (prijenosnu). Stacionarni zasloni može biti drugačiji

uzemljene metalne konstrukcije (štitovi, nadstrešnice, šupe - pune ili mrežaste, kabelski sustavi) postavljene iznad radnih mjesta osoblja koje se nalazi u području EF FC. Mobilna (prijenosna) sredstva zaštite su razne vrste uklonjivih zaslona. Kolektivni pravni lijekovi trenutno se koriste ne samo za osiguranje očuvanja zdravlja osoblja koje servisira električne instalacije ultra visokog napona i, kao rezultat toga, izloženo učincima EF FC, već i za zaštitu stanovništva kako bi se osigurale standardne vrijednosti FC EF napona u stambenoj zoni (najčešće u vrtnim površinama).parcele koje se nalaze u blizini trase VL). U tim se slučajevima najčešće koriste zasloni kabela, izrađeni u skladu s inženjerskim proračunima.

Glavni Osobna zaštitna oprema iz EP FC trenutno su pojedinačni kompleti za zaštitu. U Rusiji postoje različite vrste kompleta s različitim stupnjevima zaštite, ne samo za radove na zemlji u području utjecaja EP FC s naponom ne većim od 60 kV / m, već i za izvođenje radova s izravnim dodirom s dijelovima pod naponom pod naponom (rad pod naponom) na nadzemnim vodovima napona 110-1150 kV. Kako bi se spriječila rana dijagnoza i liječenje zdravstvenih poremećaja koji rade pod utjecajem radiofrekventnog elektromagnetskog zračenja, potrebno je provoditi preliminarne i periodične medicinske preglede u skladu s naredbama Ministarstva zdravstva i socijalnog razvoja Ruske Federacije. Sve osobe s početnim manifestacijama kliničkih poremećaja uzrokovanih izlaganjem radio valovima, kao i s općim bolestima, čiji se tijek može pogoršati pod utjecajem nepovoljnih čimbenika u radnoj okolini, potrebno je uzeti na promatranje uz odgovarajuće higijenske i terapijske mjere usmjerene na poboljšanje uvjeta rada i vraćanje zdravlja. U slučajevima koji su karakterizirani progresivnim tijekom profesionalne patologije ili pogoršani općim bolestima, provodi se privremeni ili trajni premještaj radnika na drugo radno mjesto. Žene tijekom trudnoće i dojenja također podliježu premještaju na drugo radno mjesto ako razine EMR na radnom mjestu premašuju MPC utvrđen za stanovništvo. Osobe mlađe od 18 godina

rasta, samostalan rad na instalacijama koje su izvori elektromagnetskog zračenja u radiofrekvencijskom području nisu dopušteni. Zaštitne mjere za radnike treba primijeniti na svim vrstama rada, ako razine EMP na radnom mjestu prelaze dopuštene.

Zaštita osoblja od izloženosti RF EMR-u ostvaruje se organizacijskim i inženjerskim mjerama, te uporabom osobne zaštitne opreme.

Organizacijske aktivnosti uključuju: izbor racionalnih načina rada instalacija; ograničenje mjesta i vremena boravka osoblja u zoni zračenja i drugo. Inženjerske mjere uključuju: racionalno postavljanje opreme, korištenje sredstava koja ograničavaju protok elektromagnetske energije na radna mjesta osoblja (amortizeri struje, oklopi). Na osobnu zaštitnu opremu uključuju zaštitne naočale, štitnike, kacige, zaštitnu odjeću (kombinezoni, kombinezoni, itd.).

Način zaštite u svakom konkretnom slučaju treba odrediti uzimajući u obzir radni frekvencijski raspon, prirodu posla i potrebnu učinkovitost zaštite.

Principi zaštite su različiti ovisno o namjeni i izvedbi emitera. Zaštita osoblja od izlaganja može se provesti automatizacijom tehnoloških procesa ili daljinskim upravljanjem, isključujući obveznu prisutnost operatera u blizini izvora zračenja, zaštitom radnih induktora.

U slučajevima kada je nemoguće prebaciti opremu na automatsko ili daljinsko upravljanje (tehnički nemoguće ili povezano s velikim materijalnim troškovima), potrebno je zaštititi radno mjesto. Ove se aktivnosti provode i pri servisiranju EGU opreme s velikom rezervom energije, namijenjene obradi dijelova velikih dimenzija. Oklop radnih mjesta provodi se iu slučajevima kada je oklop izvora elektromagnetskog polja nemoguć zbog specifičnosti tehnološkog procesa (rad na ispitnim stolovima i sl.).

Sva sredstva i metode zaštite od elektromagnetskih polja mogu se podijeliti u 3 skupine: organizacijske, inženjerske te tretmansko-preventivne.

Organizacijski događaji kako tijekom projektiranja tako iu radnim objektima, oni osiguravaju sprječavanje ulaska ljudi u područja s visokim intenzitetom EMP, stvarajući sanitarne zaštitne zone oko antenskih struktura za različite namjene. Za predviđanje razina elektromagnetskog zračenja u fazi projektiranja, koriste se metode proračuna za određivanje PES i EMF jakosti.

Opća načela na kojima se temelji inženjerska i tehnička zaštita, svode se na sljedeće: električno brtvljenje elemenata kruga, blokova, jedinica instalacije u cjelini kako bi se smanjilo ili eliminiralo elektromagnetsko zračenje; zaštita radnog mjesta od zračenja ili njegovo udaljavanje na sigurnu udaljenost od izvora zračenja. Za zaštitu radnog mjesta preporuča se koristiti različite vrste zaslona: reflektirajuće (čvrsti metal od metalne mreže, metalizirana tkanina) i apsorbirajuće (od materijala koji apsorbiraju radio).

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

U slučaju kada su zračenju izloženi samo određeni dijelovi tijela ili lica, moguće je koristiti zaštitnu haljinu, pregaču, pelerinu s kapuljačom, rukavice, zaštitne naočale, štitnike.

Terapeutske i preventivne mjere trebala biti usmjerena, prije svega, na rano otkrivanje znakova štetnog djelovanja elektromagnetskih polja U liječničkom pregledu sudjeluju terapeut, neuropatolog, oftalmolog.

Uputa

Uzmite dvije baterije i povežite ih električnom trakom. Spojite baterije tako da su im krajevi različiti, odnosno da plus bude nasuprot minusa i obrnuto. Pomoću spajalica za papir pričvrstite žicu na kraj svake baterije. Zatim stavite jednu od spajalica na vrh baterija. Ako spajalica ne dosegne sredinu svake od njih, možda ćete je morati izravnati na željenu duljinu. Osigurajte dizajn trakom. Uvjerite se da su krajevi žica slobodni i da rubovi spajalice za papir dosežu središte svake baterije. Spojite baterije odozgo, učinite isto s druge strane.

Uzmi bakrenu žicu. Ostavite oko 15 centimetara žice ravno, a zatim je počnite omotati oko stakla. Napravite oko 10 okreta. Ostavite ravno još 15 centimetara. Spojite jednu od žica iz napajanja na jedan od slobodnih krajeva rezultirajuće bakrene zavojnice. Provjerite jesu li žice dobro povezane jedna s drugom. Kada je spojen, krug daje magnetski polje. Spojite drugu žicu napajanja na bakrenu žicu.

Pritom, kada struja teče kroz zavojnicu, smještena unutra bit će magnetizirana. Spajalice će se zalijepiti, pa će se dijelovi žlice ili vilice, odvijača magnetizirati i privlačiti druge metalne predmete dok struja prolazi kroz zavojnicu.

Bilješka

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

Koristan savjet

Metal koji se najlakše magnetizira je željezo. Ne birajte aluminij ili bakar kada provjeravate polje.

Da biste stvorili elektromagnetsko polje, morate natjerati njegov izvor da zrači. Istodobno, mora proizvesti kombinaciju dvaju polja, električnog i magnetskog, koja se mogu širiti u prostoru stvarajući jedno drugo. Elektromagnetsko polje se može širiti prostorom u obliku elektromagnetskog vala.

Trebat će vam

• - izolirana žica;
• - noktiju;
• - dva vodiča;
• - Ruhmkorffova zavojnica.

Uputa

Uzmite izoliranu žicu s malim otporom, bakar je najbolji. Namotajte ga na čeličnu jezgru, običan čavao duljine 100 mm (tkanje) će učiniti. Spojite žicu na izvor napajanja, obična baterija će učiniti. Bit će električna polje, koji u njemu stvara električnu struju.

Usmjereno kretanje nabijenog (električne struje) zauzvrat će generirati magnetski polje, koji će biti koncentriran u čeličnoj jezgri, oko koje je omotana žica. Jezgra se okreće i k sebi je privlače feromagneti (nikl, kobalt itd.). Dobivena polje može se nazvati elektromagnetskim, jer električni polje magnetski.

Da bi se dobilo klasično elektromagnetsko polje, potrebno je da su i električno i magnetsko polje mijenjao s vremenom, zatim elektriku polje generira magnetski i obrnuto. Za to je potrebno da se pokretni naboji ubrzaju. Najlakši način da to učinite je da ih natjerate da osciliraju. Stoga je za dobivanje elektromagnetskog polja dovoljno uzeti vodič i uključiti ga u normalnu kućnu mrežu. No bit će toliko malen da ga neće biti moguće izmjeriti instrumentima.

Da biste dobili dovoljno snažno magnetsko polje, napravite Hertzov vibrator. Da biste to učinili, uzmite dva ravna identična vodiča, pričvrstite ih tako da razmak između njih bude 7 mm. To će biti otvoreni oscilatorni krug, s malim električnim kapacitetom. Pričvrstite svaki od vodiča na Ruhmkorf stezaljke (to vam omogućuje primanje visokonaponskih impulsa). Spojite krug na bateriju. Pražnjenja će započeti u iskrištu između vodiča, a sam vibrator će postati izvor elektromagnetskog polja.

Povezani Videi

Uvođenje novih tehnologija i široka uporaba električne energije doveli su do pojave umjetnih elektromagnetskih polja koja najčešće imaju štetan učinak na čovjeka i okoliš. Ova fizička polja nastaju tamo gdje postoje pokretni naboji.

Priroda elektromagnetskog polja

Elektromagnetsko polje je posebna vrsta materije. Nastaje oko vodiča duž kojih se kreću električni naboji. Polje sile sastoji se od dva neovisna polja - magnetskog i električnog, koja ne mogu postojati izolirana jedno od drugog. Električno polje, kada nastaje i mijenja se, uvijek stvara magnetsko polje.

Jedan od prvih koji je sredinom 19. stoljeća istraživao prirodu promjenjivih polja bio je James Maxwell, koji je zaslužan za stvaranje teorije elektromagnetskog polja. Znanstvenik je pokazao da električni naboji koji se kreću ubrzano stvaraju električno polje. Njegovom promjenom stvara se polje magnetskih sila.

Izvor izmjeničnog magnetskog polja može biti magnet, ako ga pokrenete, kao i električni naboj koji oscilira ili se giba ubrzano. Ako se naboj giba konstantnom brzinom, tada kroz vodič teče konstantna struja koju karakterizira konstantno magnetsko polje. Šireći se u prostoru, elektromagnetsko polje nosi energiju, koja ovisi o veličini struje u vodiču i frekvenciji emitiranih valova.

Utjecaj elektromagnetskog polja na osobu

Razina svih elektromagnetskih zračenja koja stvaraju tehnički sustavi koje je dizajnirao čovjek višestruko je veća od prirodnog zračenja planeta. To je toplinski učinak, koji može dovesti do pregrijavanja tjelesnih tkiva i nepovratnih posljedica. Na primjer, dugotrajno korištenje mobitela, koji je izvor zračenja, može dovesti do povećanja temperature mozga i očne leće.

Elektromagnetska polja koja nastaju korištenjem kućanskih aparata mogu uzrokovati maligne neoplazme. Posebno se to odnosi na dječje tijelo. Dugotrajna prisutnost osobe u blizini izvora elektromagnetskih valova smanjuje učinkovitost imunološkog sustava, dovodi do bolesti srca i krvnih žila.

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

Što je elektromagnetsko polje, kako ono utječe na ljudsko zdravlje i zašto ga mjeriti - saznat ćete iz ovog članka. Nastavljajući vas upoznati s asortimanom naše trgovine, reći ćemo vam o korisnim uređajima - indikatorima jakosti elektromagnetskog polja (EMF). Mogu se koristiti iu poduzećima i kod kuće.

Što je elektromagnetsko polje?

Suvremeni svijet nezamisliv je bez kućanskih aparata, mobitela, struje, tramvaja i trolejbusa, televizora i računala. Navikli smo na njih i uopće ne razmišljamo o tome da bilo koji električni uređaj oko sebe stvara elektromagnetsko polje. Nevidljiv je, ali utječe na sve žive organizme, uključujući i ljude.

elektromagnetsko polje - poseban obrazac tvar koja nastaje međudjelovanjem pokretnih čestica s električnim nabojem. Električno i magnetsko polje su međusobno povezana i mogu jedno drugo rađati - zbog čega se u pravilu o njima govori zajedno kao o jednom, elektromagnetskom polju.

Glavni izvori elektromagnetskih polja uključuju:

- električni vodovi;
— transformatorske podstanice;
– elektroinstalacije, telekomunikacije, TV i internet kablovi;
– mobilni tornjevi, radio i TV tornjevi, pojačala, mobilne i satelitske telefonske antene, Wi-Fi ruteri;
— računala, televizori, zasloni;
- kućanski električni uređaji;
– indukcijske i mikrovalne (MW) pećnice;
— električni transport;
- radari.

Utjecaj elektromagnetskih polja na ljudsko zdravlje

Elektromagnetska polja utječu na sve biološke organizme - biljke, insekte, životinje, ljude. Znanstvenici koji proučavaju učinak elektromagnetskih polja na ljude došli su do zaključka da dugotrajna i redovita izloženost elektromagnetskim poljima može dovesti do:
- povećan umor, poremećaji spavanja, glavobolje, smanjeni tlak, smanjen broj otkucaja srca;
- poremećaji u imunološkom, živčanom, endokrinom, spolnom, hormonskom, kardiovaskularnom sustavu;
- razvoj onkoloških bolesti;
- razvoj bolesti središnjeg živčanog sustava;
- alergijske reakcije.

EMI zaštita

Postoje sanitarni standardi koji određuju maksimalno dopuštene razine jakosti elektromagnetskog polja ovisno o vremenu provedenom u opasnom području - za stambene prostore, radna mjesta, mjesta u blizini izvora jakog polja. Ako nije moguće strukturno smanjiti zračenje, na primjer, iz elektromagnetskog dalekovoda (EMF) ili ćelijskog tornja, tada se izrađuju servisne upute, zaštitna oprema za radno osoblje i sanitarno-karantenske zone ograničenog pristupa.

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

Posebne službe uz pomoć uređaja stalno prate razinu intenziteta EMF na radnim mjestima iu stambenim prostorijama. Za svoje zdravlje možete se pobrinuti i sami kupnjom prijenosnog uređaja "Impulse" ili seta "Impulse" + tester nitrata "SOEKS".

Zašto su nam potrebni kućanski uređaji za mjerenje jakosti elektromagnetskog polja?

Elektromagnetsko polje negativno utječe na ljudsko zdravlje, stoga je korisno znati koja mjesta posjećujete (kod kuće, u uredu, u vrtu, u garaži) mogu biti opasna. Morate shvatiti da povećanu elektromagnetsku pozadinu mogu stvoriti ne samo vaši električni uređaji, telefoni, televizori i računala, već i neispravne instalacije, električni uređaji susjeda, industrijski objekti koji se nalaze u blizini.

Stručnjaci su utvrdili da je kratkotrajna izloženost čovjeka EMF-u praktički bezopasna, ali je dugotrajan boravak u području s povećanom elektromagnetskom pozadinom opasan. To su zone koje se mogu detektirati pomoću uređaja tipa "Impuls". Dakle, možete provjeriti mjesta na kojima provodite najviše vremena; dječja soba i vaša spavaća soba; studija. Uređaj sadrži vrijednosti utvrđene regulatornim dokumentima, tako da možete odmah procijeniti stupanj opasnosti za vas i vaše najmilije. Moguće je da nakon pregleda odlučite odmaknuti računalo od kreveta, riješiti se mobitela s pojačalom antene, zamijeniti staru mikrovalnu pećnicu novom, zamijeniti izolaciju na vratima hladnjaka s No Frost modom .

Shmelev V.E., Sbitnev S.A.

"TEORIJSKE OSNOVE ELEKTROTEHNIKE"

"TEORIJA ELEKTROMAGNETSKOG POLJA"

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije elektromagnetskog polja

§ 1.1. Određivanje elektromagnetskog polja i njegovih fizikalnih veličina.
Matematički aparat teorije elektromagnetskog polja

elektromagnetsko polje(EMF) je vrsta materije koja silno djeluje na nabijene čestice i u svim je točkama određena s dva para vektorskih veličina koje karakteriziraju njezine dvije strane – električno i magnetsko polje.

Električno polje- ovo je komponenta EMF-a, koju karakterizira utjecaj na električki nabijenu česticu silom proporcionalnom naboju čestice i neovisnom o njezinoj brzini.

Magnetsko polje- ovo je komponenta EMF-a, koju karakterizira utjecaj na pokretnu česticu silom proporcionalnom naboju čestice i njezinoj brzini.

Osnovna svojstva i metode za proračun EMF-a koji se proučavaju u kolegiju Teoretske osnove elektrotehnike uključuju kvalitativno i kvantitativno proučavanje EMF-a koji se nalazi u električnim, radio-elektroničkim i biomedicinskim uređajima. Za to su najprikladnije jednadžbe elektrodinamike u integralnom i diferencijalnom obliku.

Matematički aparat teorije elektromagnetskog polja (TEMF) temelji se na skalarnoj teoriji polja, vektorskoj i tenzorskoj analizi, te diferencijalnom i integralnom računu.

Kontrolna pitanja

1. Što je elektromagnetsko polje?

2. Što se naziva električno i magnetsko polje?

3. Na čemu se temelji matematički aparat teorije elektromagnetskog polja?

§ 1.2. Fizičke veličine koje karakteriziraju EMF

Vektor jakosti električnog polja u točki Q naziva se vektor sile koja djeluje na električki nabijenu nepokretnu česticu postavljenu u točku Q ako ova čestica ima jedinični pozitivan naboj.

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

Gdje E mjereno u V/m.

Karakterizira se magnetsko polje vektor magnetske indukcije. Magnetska indukcija u nekoj točki promatranja Q je vektorska veličina čiji je modul jednak magnetskoj sili koja djeluje na nabijenu česticu koja se nalazi u točki Q, koja ima jedinični naboj i giba se jediničnom brzinom, a vektori sile, brzine, magnetske indukcije, kao i naboj čestice zadovoljavaju uvjet

.

Magnetska sila koja djeluje na zakrivljeni vodič s strujom može se odrediti formulom

.

Na ravni vodič, ako je u jednoličnom polju, djeluje sljedeća magnetska sila

.

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

1 T je takva magnetska indukcija pri kojoj na ravni vodič sa strujom od 1A djeluje magnetska sila jednaka 1N ako su linije magnetske indukcije usmjerene okomito na vodič s strujom i ako je duljina vodiča 1 m. .

Osim jakosti električnog polja i magnetske indukcije, u teoriji elektromagnetskog polja razmatraju se sljedeće vektorske veličine:

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

EMF vektori su funkcije prostora i vremena:

Gdje Q- osmatračnica, t- trenutak vremena.

Ako je točka promatranja Q je u vakuumu, tada između odgovarajućih parova vektorskih veličina vrijede sljedeći odnosi

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

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

Kontrolna pitanja

1. Što je jakost električnog polja?

2. Što se naziva magnetska indukcija?

3. Kolika je magnetska sila koja djeluje na nabijenu česticu koja se giba?

4. Kolika je magnetska sila koja djeluje na vodič s strujom?

5. Koje vektorske veličine karakteriziraju električno polje?

6. Koje vektorske veličine karakteriziraju magnetsko polje?

§ 1.3. Izvori elektromagnetskog polja

Izvori EMP su električni naboji, električni dipoli, pokretni električni naboji, električne struje, magnetski dipoli.

Pojmovi električnog naboja i električne struje dati su u kolegiju fizike. Električne struje su tri vrste:

1. Provodne struje.

2. Struje pomaka.

3. Prijenosne struje.

Provodna struja- brzina prolaska pokretnih naboja elektrovodljivog tijela kroz određenu površinu.

Prednaponska struja- brzina promjene strujanja vektora električnog pomaka kroz određenu površinu.

.

Prijenosna struja karakterizira sljedeći izraz

Gdje v - brzina prijenosa tijela kroz površinu S; n - vektor jedinične normale na površinu; - linearna gustoća naboja tijela koja lete kroz površinu u smjeru normale; ρ je volumna gustoća električnog naboja; str v - gustoća prijenosne struje.

električni dipol naziva se par točkastih naboja + q i - q koji se nalazi na udaljenosti l jedna od druge (slika 1).

Točkasti električni dipol karakterizira vektor električnog dipolnog momenta:

magnetski dipol zove se ravni krug s električnom strujom ja Magnetski dipol karakterizira vektor momenta magnetskog dipola

Gdje S je vektor površine ravne plohe razvučene preko strujnog kruga. Vektor S usmjerena okomito na ovu ravnu površinu, štoviše, ako se gleda s kraja vektora S , tada će se kretanje duž konture u smjeru koji se podudara sa smjerom struje dogoditi suprotno od kazaljke na satu. To znači da je smjer vektora dipolnog magnetskog momenta povezan sa smjerom struje prema pravilu desnog vijka.

Atomi i molekule tvari su električni i magnetski dipoli, pa se svaka točka realnog tipa u EMF-u može karakterizirati zapreminskom gustoćom električnog i magnetskog dipolnog momenta:

P - električna polarizacija tvari:

M - magnetizacija tvari:

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

Magnetizacija materije je vektorska veličina jednaka zapreminskoj gustoći momenta magnetskog dipola u nekoj točki realnog tijela.

električni pomak- to je vektorska veličina, koja se za bilo koju točku promatranja, bez obzira nalazi li se u vakuumu ili u tvari, određuje iz relacije:

(za vakuum ili materiju),

(samo za vakuum).

Jakost magnetskog polja- vektorska veličina, koja se za bilo koju točku promatranja, bez obzira nalazi li se u vakuumu ili u tvari, određuje iz relacije:

,

gdje se jakost magnetskog polja mjeri u A/m.

Osim polarizacije i magnetizacije, postoje i drugi izvori EMF-a raspodijeljenih po volumenu:

- gustoća masovnog električnog naboja ; ,

gdje se volumna gustoća električnog naboja mjeri u C/m 3 ;

- vektor gustoće električne struje, čija je normalna komponenta jednaka

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

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

Kontrolna pitanja

1. Koji su izvori elektromagnetskog polja?

2. Što je struja provođenja?

3. Što je prednaponska struja?

4. Što je prijenosna struja?

5. Što je električni dipol i električni dipolni moment?

6. Što je magnetski dipol i magnetski dipolni moment?

7. Kako se naziva električna polarizacija i magnetizacija tvari?

8. Što se naziva električnim pomakom?

9. Kako se naziva jakost magnetskog polja?

10. Što je volumetrijska gustoća električnog naboja i gustoća struje?

Primjer primjene MATLAB-a

Zadatak.

S obzirom: Strujni krug s električnom strujom ja u prostoru je opseg trokuta čije su kartezijeve koordinate vrhova dane: x 1 , x 2 , x 3 , g 1 , g 2 , g 3 , z 1 , z 2 , z 3 . Ovdje su indeksi brojevi vrhova. Vrhovi su numerirani u smjeru toka električne struje.

Potreban sastaviti MATLAB funkciju koja izračunava vektor dipolnog magnetskog momenta kruga. Prilikom sastavljanja m-datoteke može se pretpostaviti da se prostorne koordinate mjere u metrima, a struja se mjeri u amperima. Dopuštena je proizvoljna organizacija ulaznih i izlaznih parametara.

Riješenje

% m_dip_moment - izračun magnetskog dipolnog momenta trokutastog kruga sa strujom u prostoru

%pm = m_dip_moment(tok,čvorovi)

% ULAZNI PARAMETRI

% struje - struja u krugu;

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

% IZLAZNI PARAMETAR

% pm je redna matrica kartezijevih komponenti vektora magnetskog dipolnog momenta.

funkcija pm = m_dip_moment(tok,čvorovi);

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

% U posljednjoj izjavi vektor površine trokuta množi se strujom

>> čvorovi=10*rand(3)

9.5013 4.8598 4.5647

2.3114 8.913 0.18504

6.0684 7.621 8.2141

>> pm=m_dip_moment(1,čvorovi)

13.442 20.637 -2.9692

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

§ 1.4. Prostorni diferencijalni operatori u teoriji elektromagnetskog polja

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

,

Gdje V 1 - područje koje sadrži točku Q; S 1 - područje ograničenja zatvorene površine V 1 , Q 1 - točka koja pripada površini S 1 ; δ - najveća udaljenost od točke Q na točke na površini S 1 (maks| QQ 1 |).

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

Rotor(vrtložno) vektorsko polje F (Q)=F (x, y, z) je vektorsko polje definirano formulom:

istrunuti F =

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

Predstavimo grad, div i rot preko nabla operatora:

Ove operatore pišemo u kartezijevim koordinatama:

; ;

Laplaceov operator u Kartezijevim koordinatama definiran je formulom:

Diferencijalni operatori drugog reda:

Integralni teoremi

teorem gradijenta ;

Teorem o divergenciji

Teorem o rotoru

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

.

Kontrolna pitanja

1. Što se naziva gradijent skalarnog polja?

2. Što se naziva divergencija vektorskog polja?

3. Kako se naziva rotor vektorskog polja?

4. Što je operator nabla i kako se preko njega izražavaju diferencijalni operatori prvog reda?

5. Koji integralni teoremi vrijede za skalarna i vektorska polja?

Primjer primjene MATLAB-a

Zadatak.

S obzirom: U volumenu tetraedra skalarna i vektorska polja mijenjaju se po linearnom zakonu. Koordinate vrhova tetraedra dane su matricom oblika [ x 1 , g 1 , z 1 ; x 2 , g 2 , z 2 ; x 3 , g 3 , z 3 ; x 4 , g 4 , z 4]. Vrijednosti skalarnog polja u vrhovima dane su matricom [F 1 ; F 2; F 3; F 4]. Kartezijeve komponente vektorskog polja u vrhovima dane su matricom [ F 1 x, F 1g, F 1z; F 2x, F 2g, F 2z; F 3x, F 3g, F 3z; F 4x, F 4g, F 4z].

Definirati u volumenu tetraedra, gradijent skalarnog polja, kao i divergenciju i zakrivljenost vektorskog polja. Napišite MATLAB funkciju za ovo.

Riješenje. Ispod je tekst m-funkcije.

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

%=grad_div_rot(čvorovi,skalar,vektor)

% ULAZNI PARAMETRI

% čvorova - matrica koordinata vrhova tetraedra:

% linija odgovara vrhovima, stupci - koordinatama;

% skalarno - stupčasta matrica skalarnih vrijednosti polja u vrhovima;

% vektor - matrica komponenti vektorskog polja u vrhovima:

% IZLAZNI PARAMETRI

% grad - redna matrica kartezijevih komponenti gradijenta skalarnog polja;

% div - vrijednost divergencije vektorskog polja u volumenu tetraedra;

% rot - redna matrica kartezijevih komponenti rotora vektorskog polja.

% U proračunima se uzima da u volumenu tetraedra

% vektorska i skalarna polja mijenjaju se u prostoru po linearnom zakonu.

funkcija =grad_div_rot(čvorovi,skalar,vektor);

a=inv(); % Matrica koeficijenata linearne interpolacije

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

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

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

Primjer pokretanja razvijene m-funkcije:

>> čvorovi=10*rand(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> skalar=rand(4,1)

>>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(čvorovi,skalar,vektor)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Ako pretpostavimo da se prostorne koordinate mjere u metrima, a vektorska i skalarna polja su bezdimenzionalna, tada u ovaj primjer dogodilo se:

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

div F = -1,0112 m -1;

istrunuti F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 g + 0.78844*1 z) m -1 .

§ 1.5. Osnovni zakoni teorije elektromagnetskog polja

EMF jednadžbe u integralnom obliku

Cijeli važeći zakon:

ili

Kruženje vektora jakosti magnetskog polja duž konture l jednaka je ukupnoj električnoj struji koja teče kroz površinu S, rastegnut preko konture l, ako smjer struje tvori desni sustav sa smjerom zaobilaženja kruga.

Zakon elektromagnetske indukcije:

,

Gdje E c je jakost vanjskog električnog polja.

EMF elektromagnetske indukcije e i u strujnom krugu l jednaka brzini promjene magnetskog toka kroz površinu S, rastegnut preko konture l, a smjer brzine promjene magnetskog toka formira se sa smjerom e i lijevoruki sustav.

Gaussov teorem u integralnom obliku:

Strujanje vektora električnog pomaka kroz zatvorenu površinu S jednak je zbroju slobodnih električnih naboja u volumenu omeđenom površinom S.

Zakon kontinuiteta linija magnetske indukcije:

Magnetski tok kroz bilo koju zatvorenu površinu jednak je nuli.

Neposredna primjena jednadžbi u integralnom obliku omogućuje izračunavanje najjednostavnijih elektromagnetskih polja. Za proračun elektromagnetskih polja složenijeg oblika koriste se jednadžbe u diferencijalnom obliku. Te se jednadžbe nazivaju Maxwellove jednadžbe.

Maxwellove jednadžbe za stacionarne medije

Ove jednadžbe izravno slijede iz odgovarajućih jednadžbi u integralnom obliku i iz matematičkih definicija prostornih diferencijalnih operatora.

Ukupni trenutni zakon u diferencijalnom obliku:

,

Ukupna gustoća električne struje,

Vanjska gustoća električne struje,

Gustoća struje vodljivosti,

Gustoća struje pomaka: ,

Gustoća prijenosne struje: .

To znači da je električna struja vrtložni izvor vektorskog polja jakosti magnetskog polja.

Zakon elektromagnetske indukcije u diferencijalnom obliku:

To znači da je izmjenično magnetsko polje vrtložni izvor za prostornu raspodjelu vektora jakosti električnog polja.

Jednadžba kontinuiteta linija magnetske indukcije:

To znači da polje vektora magnetske indukcije nema izvora, tj. u prirodi ne postoje magnetski naboji (magnetski monopoli).

Gaussov teorem u diferencijalnom obliku:

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

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

Odnosi između vektora polja i elektrofizičkih svojstava medija

Poznato je da

(1)

Svi dielektrici su polarizirani električnim poljem. Svi magneti su magnetizirani magnetskim poljem. Statička dielektrična svojstva tvari mogu se u potpunosti opisati funkcionalnom ovisnošću vektora polarizacije P od vektora jakosti električnog polja E (P =P (E )). Statička magnetska svojstva tvari mogu se u potpunosti opisati funkcionalnom ovisnošću vektora magnetizacije M od vektora jakosti magnetskog polja H (M =M (H )). U općem slučaju, takve su ovisnosti dvosmislene (histereze) prirode. To znači da vektor polarizacije ili magnetizacije u točki Q određena je ne samo vrijednošću vektora E ili H u ovom trenutku, ali i povijest promjene vektora E ili H u ovom trenutku. Iznimno je teško eksperimentalno istražiti i modelirati te ovisnosti. Stoga se u praksi često pretpostavlja da vektori P I E , i M I H su kolinearne, a elektrofizička svojstva tvari opisuju se skalarnim funkcijama histereze (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Ako se karakteristike histereze gornjih funkcija mogu zanemariti, tada se električna svojstva opisuju funkcijama s jednom vrijednošću P=P(E), M=M(H).

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

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

,

(4)

Prema tome, relativna dielektrična i magnetska propusnost tvari:

Apsolutna permitivnost tvari:

Apsolutna magnetska permeabilnost tvari:

Relacije (2), (3), (4) karakteriziraju dielektrična i magnetska svojstva tvari. Električno vodljiva svojstva tvari mogu se opisati Ohmovim zakonom u diferencijalnom obliku

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

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

Energija elektromagnetskog polja

Volumetrijska gustoća energije električnog polja je

,

Gdje W e se mjeri u J / m 3.

Volumetrijska gustoća energije magnetskog polja je

,

Gdje W m se mjeri u J / m 3.

Volumetrijska gustoća energije elektromagnetskog polja jednaka je

U slučaju linearnih električnih i magnetskih svojstava tvari, volumna gustoća energije EMF-a jednaka je

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

Specifična snaga gubitaka topline iz provodnih struja

Specifična snaga izvora trećih strana

Kontrolna pitanja

1. Kako se formulira ukupni strujni zakon u integralnom obliku?

2. Kako se u integralnom obliku formulira zakon elektromagnetske indukcije?

3. Kako se Gaussov teorem i zakon kontinuiteta magnetskog toka formuliraju u integralnom obliku?

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

5. Kako se u diferencijalnom obliku formulira zakon elektromagnetske indukcije?

6. Kako se Gaussov teorem i zakon kontinuiteta linija magnetske indukcije formuliraju u integralnom obliku?

7. Koji odnosi opisuju električna svojstva tvari?

8. Kako se energija elektromagnetskog polja izražava preko vektorskih veličina koje ga određuju?

9. Kako se utvrđuje specifična snaga toplinskih gubitaka i specifična snaga tuđih izvora?

Primjeri primjene MATLAB-a

Zadatak 1.

S obzirom: Unutar volumena tetraedra magnetska indukcija i magnetizacija tvari mijenjaju se po linearnom zakonu. Dane su koordinate vrhova tetraedra, dane su i vrijednosti vektora magnetske indukcije i magnetizacije tvari na vrhovima.

Izračunati gustoću električne struje u volumenu tetraedra, pomoću m-funkcije sastavljene u rješenju zadatka iz prethodnog paragrafa. Izvršite izračun u naredbenom prozoru MATLAB, uz pretpostavku da su prostorne koordinate mjerene u milimetrima, magnetska indukcija u teslima, jakost magnetskog polja i magnetizacija u kA/m.

Riješenje.

Postavimo izvorne podatke u format koji je kompatibilan s grad_div_rot m-funkcijom:

>> čvorovi=5*rand(4,3)

0.94827 2.7084 4.3001

0.96716 0.75436 4.2683

3.4111 3.4895 2.9678

1.5138 1.8919 2.4828

>> B=rand(4,3)*2,6-1,3

1.0394 0.41659 0.088605

0.83624 -0.41088 0.59049

0.37677 -0.54671 -0.49585

0.82673 -0.4129 0.88009

>> mu0=4e-4*pi % apsolutne vakuumske magnetske permeabilnosti, μH/mm

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

122.53 -99.216 822.32

233.26 350.22 40.663

364.93 218.36 684.26

83.828 530.68 -588.68

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

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

U ovom primjeru, vektor ukupne gustoće struje u razmatranom volumenu pokazao se jednak (-914,2* 1 x + 527.76*1 g - 340.67*1 z) A/mm 2 . Za određivanje modula gustoće struje, izvršite sljedeću izjavu:

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

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

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

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

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

Zadatak 2.

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

Potreban izračunati volumetrijsku gustoću električnog naboja unutar tetraedra.

Riješenje može se napraviti na sličan način:

>> čvorovi=3*rand(4,3)

2.9392 2.2119 0.59741

0.81434 0.40956 0.89617

0.75699 0.03527 1.9843

2.6272 2.6817 0.85323

>> eps0=8,854e-3 % apsolutna permitivnost vakuuma, nF/m

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

9.3845 8.4699 4.519

1.2956 10.31 11.596

19.767 6.679 15.207

11.656 8.6581 10.596

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

0.076467 0.21709 -0.015323

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

§ 1.6. Rubni uvjeti za EMF vektore.
Zakon očuvanja naboja. Umov-Poyntingov teorem

ili

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

Zakon očuvanja naboja

Ako nema izvora struje trećih strana, onda

,

a u općem slučaju, tj. vektor ukupne gustoće struje nema izvora, tj. linije ukupne struje su uvijek zatvorene

Umov-Poyntingov teorem

Volumetrijska gustoća snage koju troši materijalna točka u EMF-u jednaka je

Prema identitetu (1)

Ovo je jednadžba bilance snage za volumen V. U općem slučaju, u skladu s jednakošću (3), elektromagnetska snaga koju stvaraju izvori unutar volumena V, ide na toplinske gubitke, na akumulaciju EMF energije i na zračenje u okolni prostor kroz zatvorenu površinu koja ograničava taj volumen.

Integrand u integralu (2) naziva se Poyntingov vektor:

,

Gdje P mjereno u W / m 2.

Taj je vektor jednak gustoći toka elektromagnetske snage na nekoj točki promatranja. Jednakost (3) je matematički izraz Umov-Poyntingovog teorema.

Elektromagnetska snaga koju zrači područje V u okolni prostor jednak je protoku Pointingovog vektora kroz zatvorenu plohu S, granično područje V.

Kontrolna pitanja

1. Koji izrazi opisuju rubne uvjete za vektore elektromagnetskog polja na sučeljima medija?

2. Kako se u diferencijalnom obliku formulira zakon održanja naboja?

3. Kako se u integralnom obliku formulira zakon održanja naboja?

4. Koji izrazi opisuju rubne uvjete za gustoću struje na sučeljima medija?

5. Kolika je volumna gustoća snage koju troši materijalna točka u elektromagnetskom polju?

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

7. Što je Pointingov vektor?

8. Kako je formuliran Umov-Poyntingov teorem?

Primjer primjene MATLAB-a

Zadatak.

S obzirom: U prostoru postoji trokutasta ploha. Koordinate vrhova su postavljene. Također su dane vrijednosti vektora jakosti električnog i magnetskog polja na vrhovima. Komponenta jakosti električnog polja treće strane je nula.

Potreban izračunajte elektromagnetsku snagu koja prolazi kroz tu trokutastu površinu. Sastavite MATLAB funkciju koja izvodi ovaj izračun. Prilikom izračuna, uzmite u obzir da je pozitivni normalni vektor usmjeren na takav način da ako gledate s njegovog kraja, tada će se kretanje u uzlaznom redoslijedu brojeva vrhova dogoditi suprotno od kazaljke na satu.

Riješenje. Ispod je tekst m-funkcije.

% em_power_tri - izračun elektromagnetske snage koja prolazi

% trokutaste plohe u prostoru

%P=em_power_tri(čvorovi,E,H)

% ULAZNI PARAMETRI

% čvorova - kvadratna matrica poput ." ,

% u čijem su svakom retku ispisane koordinate pripadajućeg vrha.

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

% Redovi odgovaraju vrhovima, stupci odgovaraju Kartezijevim komponentama.

% H - matrica komponenti vektora jakosti magnetskog polja u vrhovima.

% IZLAZNI PARAMETAR

%P - elektromagnetska snaga koja prolazi kroz trokut

% U izračunima se pretpostavlja da na trokutu

% vektori jakosti polja mijenjaju se u prostoru po linearnom zakonu.

funkcija P=em_snaga_tri(čvorovi,E,H);

% Izračunajte vektor dvostruke površine trokuta

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

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

Primjer pokretanja razvijene m-funkcije:

>> čvorovi=2*rand(3,3)

0.90151 0.5462 0.4647

1.4318 0.50954 1.6097

1.7857 1.7312 1.8168

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

0.46379 0.15677 1.6877

0.47863 1.2816 0.3478

0.099509 0.38177 0.34159

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

1.9886 0.62843 1.1831

0.87958 0.73016 0.23949

0.6801 0.78648 0.076258

>> P=em_power_tri(čvorovi,E,H)

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

Elektromagnetsko polje, poseban oblik materije. Pomoću elektromagnetskog polja ostvaruje se međudjelovanje nabijenih čestica.

Ponašanje elektromagnetskog polja proučava klasična elektrodinamika. Elektromagnetsko polje opisuje se Maxwellovim jednadžbama koje povezuju veličine koje karakteriziraju polje s njegovim izvorima, odnosno s nabojima i strujama raspoređenim u prostoru. Elektromagnetsko polje nepokretnih ili jednoliko gibajućih nabijenih čestica neraskidivo je povezano s tim česticama; kako se čestice brže gibaju, elektromagnetsko polje se od njih "odvaja" i samostalno postoji u obliku elektromagnetskih valova.

Iz Maxwellovih jednadžbi proizlazi da izmjenično električno polje stvara magnetsko polje, a izmjenično magnetsko polje stvara električno, pa elektromagnetsko polje može postojati i u odsutnosti naboja. Generiranje elektromagnetskog polja izmjeničnim magnetskim poljem i magnetskog polja izmjeničnim električnim dovodi do toga da električno i magnetsko polje ne postoje odvojeno, neovisno jedno o drugom. Dakle, elektromagnetsko polje je vrsta materije, određena u svim točkama dvjema vektorskim veličinama koje karakteriziraju njegove dvije komponente - "električno polje" i "magnetsko polje", a koja djeluje silom na nabijene čestice, ovisno o njihovoj brzini i veličini od njihove naplate.

Elektromagnetsko polje u vakuumu, odnosno u slobodnom stanju, nepovezano s česticama materije, postoji u obliku elektromagnetskih valova, a širi se u vakuumu u odsutnosti vrlo jakih gravitacijskih polja brzinom jednaka brzina Sveta c= 2,998. 10 8 m/s. Takvo polje karakterizira jakost električnog polja E i indukcija magnetskog polja U. Za opisivanje elektromagnetskog polja u sredstvu koriste se i veličine električne indukcije D i jakosti magnetskog polja H. U materiji, kao iu prisutnosti vrlo jakih gravitacijskih polja, odnosno u blizini vrlo velikih masa tvari, brzina širenja elektromagnetskog polja manja je od vrijednosti c.

Komponente vektora koje karakteriziraju elektromagnetsko polje čine, prema teoriji relativnosti, jedno fizička količina- tenzor elektromagnetskog polja, čije se komponente transformiraju tijekom prijelaza iz jednog inercijalnog referentnog okvira u drugi u skladu s Lorentzovim transformacijama.

Elektromagnetsko polje ima energiju i zamah. Postojanje impulsa elektromagnetskog polja prvi put je eksperimentalno otkriveno u pokusima P. N. Lebedeva na mjerenju tlaka svjetlosti 1899. godine. Elektromagnetsko polje uvijek ima energiju. Gustoća energije elektromagnetskog polja = 1/2 (ED+HH).

Elektromagnetsko polje se širi u prostoru. Gustoća toka energije elektromagnetskog polja određena je Poyntingovim vektorom S=, jedinica W/m 2 . Smjer Poyntingovog vektora je okomit E I H a poklapa se sa smjerom širenja elektromagnetske energije. Njegova vrijednost jednaka je energiji prenesenoj kroz jedinicu površine okomito na S po jedinici vremena. Gustoća impulsa polja u vakuumu K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

Na visokim frekvencijama elektromagnetskog polja njegova kvantna svojstva postaju značajna te se elektromagnetsko polje može smatrati fluksom kvanta polja – fotona. U ovom slučaju opisuje se elektromagnetsko polje