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Campo elettromagnetico - Ipermercato della conoscenza. Campo elettromagnetico, suoi effetti sull'uomo, misura e protezione

In questo capitolo, con il termine "campi elettromagnetici" si intende la porzione di emissioni elettromagnetiche il cui intervallo di frequenza è compreso tra 0 Hz e 300 GHz.

I processi elettrici e magnetici sono presentati in dettaglio in una sezione speciale di fisica. Questi processi si basano su interazioni elettromagnetiche che, a causa della varietà delle loro manifestazioni, svolgono un ruolo eccezionalmente importante in natura e tecnologia. In elettrodinamica, le parole "carica elettrica" e "corpo caricato elettricamente" indicano un corpo solido con un eccesso (corpo caricato negativamente) o una carenza (corpo caricato positivamente) di elettroni.

Per spiegare l'origine delle forze che agiscono tra cariche a riposo o in movimento, esiste un concetto campo elettrico. Per caratterizzare quantitativamente il campo elettrico, esiste una quantità fisica speciale - intensità del campo elettrico(E), che è misurata dalla forza che agisce su una carica positiva unitaria posta in quel punto. L'unità del campo elettrico è 1 V/m.

Quando la corrente scorre attraverso un conduttore, crea il proprio campo magnetico (B). Poiché non ci sono cariche magnetiche, le linee di forza campo magnetico sempre chiuso.

Il campo elettromagnetico può essere descritto da due vettori: tensione campo elettrico E e per induzione campo magnetico B. Allo stesso tempo, elettricità e magnetismo devono sempre essere considerati insieme, come una cosa sola campo elettromagnetico.

Determinare il campo elettromagnetico in un punto dello spazio, ad esempio nell'aria, significa determinare i vettori E e B in ogni momento del tempo in ogni punto dello spazio. Le quantità vettoriali sono caratteristiche di forza campo elettromagnetico. IN sistema internazionale unità (SI) le quantità associate a un campo elettromagnetico sono chiamate elettriche. Poiché viene scelta la quantità elettrica principale forza corrente elettrica (I) con l'unità di misura ampere.

In base alla dipendenza dal tempo, le grandezze che caratterizzano il campo elettromagnetico sono suddivise nelle seguenti tipologie principali: permanente(non dipendente dal tempo), armonico E arbitrario fluttuazioni periodiche, impulsi, rumori, modulato in ampiezza.

Un campo elettrico costante è spesso chiamato campo elettrostatico. È creato da corpi dielettrici o metallici carichi. La struttura più semplice è il campo elettrostatico di un piano uniformemente carico, sopra e sotto il quale è uniforme, e il vettore è perpendicolare al piano carico.

Un campo magnetico permanente è creato da un magnete permanente o da conduttori di corrente continua. Graficamente, la struttura di un campo magnetico costante è rappresentata utilizzando linee di forza a cui il vettore dell'intensità del campo magnetico è tangente in ciascun punto.

In presenza di una dipendenza temporale, i campi elettrico e magnetico sono collegati tra loro e formano un tutt'uno - campo elettromagnetico. Quando vibrazioni armoniche la struttura spaziale del campo elettromagnetico dipende non solo dalla distribuzione delle cariche e delle correnti su qualche corpo conduttore, ma anche dalla frequenza, ovvero dal rapporto tra la lunghezza d'onda e la dimensione della sorgente. In questo caso i moduli di intensità dei campi elettrico e magnetico diminuiscono in modo inversamente proporzionale alla distanza dalla sorgente al punto di osservazione.

Per caratterizzare le oscillazioni elettromagnetiche periodiche, utilizzare le seguenti opzioni:

1) valore quadratico medio dell'intensità del campo elettrico;

2) valore quadratico medio della proiezione dell'intensità del campo elettrico su una data direzione;

3) valori quadratici medi dell'intensità del campo magnetico e dell'induzione magnetica;

4) la densità media del flusso di energia del campo elettromagnetico in un'onda piana.

Spesso i campi armonici sono modulati in ampiezza. Le proprietà dei campi modulati sono più pronunciate nel caso del cosiddetto. modulazione dell'impulso - quando si osservano impulsi di un campo armonico con una durata t. e poi c'è una pausa per un tempo t p seguita da una ripetizione.

I singoli monoimpulsi del campo sono caratterizzati dalla durata del fronte (tempo di salita del campo) e dalla durata totale dell'impulso.

I campi che cambiano rapidamente si propagano sotto forma di un'onda elettromagnetica su lunghe distanze dalla sorgente. In un'onda elettromagnetica esiste una relazione univoca tra i campi E e B e la direzione di propagazione dell'onda, data dal vettore d'onda. Tutte le onde elettromagnetiche nello spazio libero si propagano alla velocità della luce pari a 300.000 km/s.

8.1. TIPI DI CAMPI ELETTROMAGNETICI

Campi elettromagnetici naturali e radiazioni. Fino a poco tempo fa, l'attenzione principale dei ricercatori era focalizzata sullo studio dei campi elettromagnetici di origine antropica, i cui livelli superano significativamente il fondo elettromagnetico naturale della Terra.

Allo stesso tempo, negli ultimi decenni, è stato dimostrato in modo convincente l'importante ruolo dei campi elettromagnetici di origine naturale nello sviluppo della vita sulla Terra e nel suo successivo sviluppo e regolamentazione.

Nello spettro dei campi elettromagnetici naturali, è possibile distinguere condizionatamente diversi componenti: questo è il campo magnetico costante della Terra (campo geomagnetico, GMF), il campo elettrostatico e i campi elettromagnetici variabili nell'intervallo di frequenza da 10 -3 Hz a 10 12 Hz.

Quando si studia l'influenza dei campi elettromagnetici naturali sulla fauna selvatica, viene prestata particolare attenzione al campo geomagnetico come uno dei fattori ambientali più importanti. Il valore della costante GMF può variare sulla superficie terrestre da 26 µT (nella regione di Rio de Janeiro) a 68 µT (in prossimità dei poli geografici), raggiungendo i massimi nelle aree di anomalie magnetiche (anomalia di Kursk, fino a 190 µT).

Al campo magnetico principale della Terra è sovrapposto un campo magnetico alternato (generato principalmente da correnti che scorrono nella ionosfera e nella magnetosfera), la cui grandezza è insignificante.

Il campo geomagnetico subisce variazioni con lunghi periodi (secolari) (8000, 600 anni) e con periodi di decine di anni (60, 22, 11 anni), nonché variazioni giornaliere di breve periodo, che sono solitamente caratterizzate da varie attività digitali indici (indice K, numeri Wolf (W), ecc.).

Vengono chiamati cambiamenti quasi periodici nel campo geomagnetico con periodi da frazioni di secondo a diversi minuti pulsazioni geomagnetiche. Di solito sono divisi in regolari, stabili, continui (P con - le pulsazioni continuano) e irregolare, simile al rumore, impulso (P; - pulsazioni irregolari). I primi si osservano principalmente al mattino e ore diurne e il secondo - la sera e la notte.

Tutti i tipi di pulsazioni irregolari sono elementi di disturbi geomagnetici e sono strettamente correlati ad essi, mentre le pulsazioni Pc si osservano anche in condizioni molto calme. Nonostante i piccoli valori delle ampiezze delle pulsazioni (da centesimi a centinaia di nT), numerosi ricercatori indicano l'attività biologica di queste oscillazioni. Ciò è dovuto, in primo luogo, alla certa selettività esistente in frequenza durante l'interazione del campo magnetico con oggetti biologici e, in secondo luogo, al fatto che il tasso di variazione dell'intensità del campo magnetico nel tempo, ad es. la sua derivata temporale. Tra le fluttuazioni stabili ci sono quelle che si verificano giorno per giorno agli stessi intervalli di ora locale. In natura, a quanto pare, si potrebbe sviluppare un adattamento al "pompaggio" elettromagnetico di questo tipo. E se il regime delle fluttuazioni stabili (P c) è "normale" per i biosistemi, allora l'isolamento da esso può avere conseguenze negative per l'organismo.

Durante le perturbazioni (tempeste magnetiche) si osserva un'eccitazione globale di micropulsazioni, che poi possono essere registrate per decine di ore in tutto il mondo. il globo. L'attività temporalesca globale e locale contribuisce alla formazione del fondo elettromagnetico naturale della Terra. Esistono quasi sempre oscillazioni elettromagnetiche a frequenze di 4-30 Hz. Si può presumere che possano fungere da sincronizzatori di alcuni processi biologici, poiché sono frequenze di risonanza per alcuni di essi. I campi elettromagnetici, la cui origine è dovuta all'attività dei fulmini, si osservano anche a frequenze più elevate (0,1-15 kHz).

Lo spettro della radiazione solare e galattica che raggiunge la Terra comprende la radiazione elettromagnetica dell'intera gamma di radiofrequenze, infrarossi e radiazioni ultraviolette, luce visibile, radiazioni ionizzanti. Presi insieme, i campi elettromagnetici naturali della Terra rappresentano un intero spettro di campi elettromagnetici

"rumori", sotto l'influenza dei quali esistono la Terra stessa e tutta la vita su di essa.

I campi elettromagnetici naturali, inclusi i GMF, possono avere un effetto ambiguo sul corpo umano. Da un lato, i disturbi geomagnetici sono considerati un fattore di rischio ambientale: vi è evidenza di una connessione con lo sviluppo di una serie di reazioni avverse nel corpo umano. Pertanto, è dimostrato che i disturbi geomagnetici possono avere un effetto desincronizzante su ritmi biologici e altri processi nel corpo o essere la causa principale che agisce per modulare lo stato funzionale del cervello. È stata rilevata una relazione tra il verificarsi di disturbi geomagnetici e un aumento del numero di malattie clinicamente gravi (infarti del miocardio e ictus), nonché il numero di incidenti stradali e aerei. D'altra parte, è stato scoperto che le variazioni non periodiche del campo geomagnetico sono coinvolte nella regolazione dei ritmi biologici circadiani, infra e circa-settantali, nonché nella loro relazione.

Pertanto, ora è diventato chiaro che i campi elettromagnetici naturali dovrebbero essere considerati uno dei più importanti fattori ambientali. E se l'implementazione della vita sotto l'influenza dell'EMR naturale è così significativa e allo stesso tempo "abituale" per i biosistemi, entrare in una situazione in cui i loro livelli subiscono forti fluttuazioni o sono significativamente ridotti può avere gravi conseguenze negative.

Campo ipogeomagnetico. Per la prima volta è stata presa in seria considerazione la questione della possibilità di un effetto negativo sul corpo di un'esposizione prolungata a campi elettromagnetici naturali indeboliti che ha causato la comparsa di lamentele sul deterioramento del benessere e della salute tra le persone che lavorano in strutture schermate , che sono ampiamente utilizzati in vari settori. Tali strutture schermate, svolgendo le loro principali funzioni produttive - impedendo la diffusione di campi elettromagnetici generati dalle apparecchiature poste al loro interno, all'esterno dei locali a causa della loro caratteristiche del progetto allo stesso tempo impedire la penetrazione di campi elettromagnetici di origine naturale in essi.

Così apparve l'igiene elettromagnetica nuovo problema- studio dell'impatto sul corpo umano dell'essere in deficit di campi elettromagnetici naturali e sviluppo di approcci scientifici e metodologici alla loro regolazione igienica.

L'esame di una serie di strutture schermate specializzate ha permesso di ottenere nuovi dati interessanti che rivelano le caratteristiche specifiche dell'ambiente elettromagnetico formato in esse, insolito per l'uomo e, prima di tutto, una significativa diminuzione dei livelli del campo geomagnetico ( K o = 1,5-15 volte), variabili EMF naturali e violazione del loro orientamento spaziale.

Allo stesso tempo, va sottolineato che durante le tempeste magnetiche, il cui effetto negativo sul corpo è avvertito soggettivamente da quasi il 30% della popolazione, il livello del campo geomagnetico cambia (aumenta) in media di decine o centinaia di nanotesla, che è solo una frazione o una piccola percentuale del suo valore. Nelle condizioni sopra descritte, la variazione dei livelli di GMF è di decine di migliaia di nanotesla.

Tenendo conto che l'intera evoluzione dell'uomo come specie, così come la formazione e la vita di lui come individuo, procedevano sotto la costante influenza regolatrice dei campi elettromagnetici naturali, è stato suggerito che la carenza di questi fattori, così necessario per il corpo per l'attuazione della sua vita normale, può contribuire allo sviluppo di cambiamenti negativi nello stato di salute delle persone che lavorano in tali condizioni.

Pertanto, questo problema è estremamente urgente e la sua soluzione influisce sugli interessi della popolazione in generale.

Campi elettrici statici (SEP). I SEP sono campi di cariche elettriche stazionarie o campi elettrici stazionari di corrente continua. La comparsa di cariche di elettricità statica può avvenire durante schiacciamento, spruzzi, evoluzione gassosa di sostanze, movimento relativo di due a contatto solidi, materiali sfusi, liquidi e gassosi, con miscelazione intensiva, cristallizzazione, ecc.

I PES vengono creati nelle centrali elettriche e nei processi elettrotecnologici. Possono esistere sotto forma di ESP stesso (campi di cariche fisse) o campi elettrici stazionari (campi elettrici di corrente continua).

I PES sono ampiamente utilizzati in economia nazionale per pulizia elettrogas, separazione elettrostatica di minerali e materiali, applicazione elettrostatica di pitture e vernici e materiali polimerici eccetera.

Tuttavia, ci sono un certo numero di industrie processi tecnologici per la fabbricazione, lavorazione e trasporto di materiali dielettrici, dove si nota la formazione di cariche e campi elettrostatici causati dall'elettrificazione del prodotto lavorato (tessile, lavorazione del legno, cellulosa e carta, industria chimica e così via.). I livelli di sollecitazione di SEB sulle apparecchiature di filatura e tessitura raggiungono i 20-60 kV/m e oltre, e nella produzione di linoleum, i materiali in pellicola possono superare i 240-250 kV/m.

Cariche elettriche statiche si formano anche sugli schermi dei tubi catodici dei PC.

Nei sistemi di alimentazione, i PDS si formano vicino a installazioni elettriche in funzione, quadri elettrici e linee di alimentazione CC ad alta tensione. In questo caso, c'è anche una maggiore ionizzazione dell'aria (ad esempio, a seguito di scariche corona) e il verificarsi di correnti ioniche.

I principali parametri fisici del SEP sono l'intensità del campo e i potenziali dei suoi singoli punti. tensione del SEP - una quantità vettoriale, determinata dal rapporto della forza che agisce su carica puntiforme all'entità di questa carica, misurata in volt per metro (V/m). Le caratteristiche energetiche del SEP sono determinate dai potenziali dei punti di campo.

Campi magnetici permanenti (PMF). Le fonti di PMF nei luoghi di lavoro sono magneti permanenti, elettromagneti, sistemi CC ad alta corrente (linee di trasmissione CC, bagni elettrolitici e altri dispositivi elettrici).

Magneti permanenti ed elettromagneti sono ampiamente utilizzati nella strumentazione, rondelle magnetiche per gru e altri dispositivi di fissaggio, separatori magnetici, dispositivi magnetici per il trattamento dell'acqua, generatori magnetoidrodinamici (MHD), macchine per la risonanza magnetica (MRI) e per la risonanza paramagnetica elettronica (EPR). ), così come nella pratica fisioterapica.

I principali parametri fisici che caratterizzano il PMF sono: intensità di campo(H) flusso magnetico(F)

E induzione magnetica (B). Nel sistema SI, le unità per misurare l'intensità del campo magnetico sono ampere per metro (A / m), flusso magnetico - weber (Wb), induzione magnetica (o densità di flusso magnetico) - tesla (Tl).

Potenti fonti di SMF sono i generatori MHD. Secondo l'OMS (1986), i livelli di PMF nelle sedi del personale addetto alla manutenzione dei generatori MHD e dei dispositivi termonucleari raggiungono i 50 mT. Nei dispositivi di risonanza magnetica utilizzati in medicina, i pazienti sono esposti a PMF fino a 2 T e oltre. Alti livelli (10-100 mT) vengono creati nei saloni Veicolo su un tappetino magnetico. Livelli medi di PMP in area di lavoro operatori nei processi elettrolitici sono 5-10 mT. I livelli di PMF sotto le linee di trasmissione CC ad alta tensione sono dell'ordine di 20 μT.

Campi elettromagnetici di frequenza industriale (EMF FC). I campi elettromagnetici (EMF) di frequenza industriale (FC), che fanno parte della gamma di frequenze ultra basse dello spettro delle radiofrequenze, sono i più comuni sia in condizioni industriali che nella vita di tutti i giorni. La gamma di frequenza industriale è presentata nel nostro paese con una frequenza di 50 Hz (in un certo numero di paesi del continente americano 60 Hz). Le principali fonti di IF EMF create a seguito di attività umane sono Vari tipi produzione e apparecchiature elettriche domestiche di corrente alternata.

Poiché la lunghezza d'onda corrispondente alla frequenza di 50 Hz è di 6000 km, una persona è esposta a un fattore nella zona vicina. A questo proposito, la valutazione igienica dell'EMF FC viene effettuata separatamente per i componenti elettrici e magnetici (EF e MF FC).

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alle linee elettriche ad alta tensione (TL) e ai quadri aperti (ORG), che creano campi elettrici e magnetici di frequenza industriale (50 Hz) nello spazio adiacente. Le distanze su cui questi campi si propagano dai fili delle linee elettriche raggiungono decine di metri. Maggiore è la classe di tensione della linea elettrica, maggiore è la zona livello avanzato campo elettrico, mentre le dimensioni della zona non cambiano durante il funzionamento della linea di trasmissione di potenza. L'ampiezza della zona pericolosa per il livello del campo magnetico dipende dalla quantità di corrente circolante o dal carico della linea. A causa del fatto che il carico della linea di trasmissione elettrica cambia ripetutamente anche durante il giorno, anche le dimensioni della zona di un livello aumentato del campo magnetico non sono costanti.

I lavori di riparazione su linee elettriche e quadri esterni vengono eseguiti, di norma, in condizioni di aumento dei campi elettrici e magnetici. A seconda della natura del lavoro svolto, il tempo di esposizione del personale può variare da alcuni minuti a diverse ore per turno.

In condizioni di produzione, le fonti di campi elettrici e magnetici di frequenza industriale sono apparecchiature di distribuzione di energia e potenza, trasformatori, forni elettrici, ecc.

Un livello significativo di campi elettromagnetici di frequenza industriale negli edifici residenziali e pubblici è introdotto dalle apparecchiature elettriche, vale a dire le linee di cavi che forniscono elettricità ai consumatori, nonché quadri elettrici e trasformatori. Nei locali adiacenti a queste sorgenti, il livello del campo magnetico è solitamente elevato, mentre il livello del campo elettrico non è elevato.

Fonti sufficientemente potenti di un campo magnetico nell'intervallo 0-1000 Hz sono il trasporto su trazione elettrica: treni elettrici, vagoni della metropolitana, filobus, tram, ecc. Il valore massimo di induzione magnetica nei treni elettrici suburbani raggiunge i 75 μT. Il valore medio dell'induzione magnetica nei veicoli con trazione elettrica in corrente continua è fissato a 29 μT.

Campi elettromagnetici delle radiofrequenze (EMF RF). Insieme a un'ampia applicazione nelle comunicazioni e trasmissioni radio, radar e radioastronomia, televisione e medicina, i campi elettromagnetici sono utilizzati in vari processi tecnologici: riscaldamento a induzione, trattamento termico di metalli e legno, saldatura di materie plastiche, creazione di plasma a bassa temperatura, ecc. .

I campi elettromagnetici della parte a radiofrequenza dello spettro sono divisi per lunghezza d'onda in una serie di intervalli (Tabella 8.1).

Il campo elettromagnetico è caratterizzato da una combinazione di componenti elettriche e magnetiche variabili. Diverse gamme di onde radio sono unite da una natura fisica comune, ma differiscono in modo significativo nell'energia in esse contenuta, nella natura della propagazione, assorbimento, riflessione e, di conseguenza, nel loro effetto sull'ambiente, compreso l'uomo. Minore è la lunghezza d'onda e maggiore è la frequenza di oscillazione, maggiore è l'energia trasportata dal quanto.

La relazione tra energia (I) e frequenza (f) delle vibrazioni è definita come I = h-f o I = (h-C) / λ, poiché esiste una relazione f = C / λ tra lunghezza d'onda (λ) e frequenza (f),

dove C è la velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica nell'aria (C=3-10 8 m/s);

H-Costante di Planck, pari a 6,6-10 -34 W/cm 2.

Intorno a qualsiasi sorgente di radiazione, il campo elettromagnetico è diviso in 3 zone: quella vicina - la zona di induzione, quella intermedia - la zona di interferenza e quella lontana - la zona d'onda.

Se le dimensioni geometriche della sorgente di radiazione sono inferiori alla lunghezza d'onda della radiazione λ (cioè c'è una sorgente puntiforme), i confini delle zone sono determinati dalle seguenti distanze:

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

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

- Ρ>2 πλ - zona lontana (onda).

Coloro che lavorano con sorgenti di radiazioni nelle gamme LF, MF e, in una certa misura, HF e VHF si trovano nella zona di induzione. Quando si utilizzano generatori delle gamme di microonde e EHF, quelli operativi si trovano più spesso nella zona delle onde.

Non esiste una relazione definita tra le componenti elettriche e magnetiche del campo elettromagnetico di induzione e possono differire l'una dall'altra molte volte (E ≠ 377 N). L'intensità delle componenti elettriche e magnetiche nella zona di induzione è sfasata di 90°. Quando uno di loro raggiunge un massimo, l'altro ha un minimo. Nella zona di radiazione, le intensità di entrambe le componenti del campo coincidono in fase e le condizioni sono soddisfatte quando E = 377 N.

Poiché nella zona di induzione i lavoratori sono esposti a diversi campi elettrici e magnetici, le intensità di esposizione dei lavoratori con frequenze basse (LF), medie (MF), alte (HF) e molto alte (VHF) sono stimate separatamente dai valori delle componenti elettriche e magnetiche del campo . L'intensità del campo elettrico è misurata in volt per metro (V/m), mentre l'intensità del campo magnetico è misurata in ampere per metro (A/m).

Nella zona delle onde, in cui praticamente ci sono persone che lavorano con apparecchiature che generano onde decimetriche (UHF), centimetriche (UHF) e millimetriche (EHF), l'intensità del campo è stimata dal valore della densità del flusso di energia, cioè la quantità di energia

Tavolo8.1. Classificazione internazionale delle onde elettromagnetiche

? allineare	Nome della banda per frequenza	Intervallo di frequenze	Nome della banda per lunghezza d'onda	Lunghezza d'onda
	Estremamente basso, ELF	3-30Hz	Decamegametro	100-10 mm
	Extra basso, GUFO	30-300 hz	Megametro	10-1mm
	Infrabasso, ILF	0,3-3 kHz	Ettochilometro	1000-100 km
	Molto basso, VLF	3-30kHz	Miriametro	100-10 km
	Basse frequenze, LF	30-300 kHz	Chilometro	10-1 km
	Medio, medio	0,3-3MHz	Ettometrico	1- 0,1 km
	Alti, HF	3-30 Mhz	Decametro	100-10 m
	Altissimo, VHF	30-300MHz	Metro	10-1 m
	Altissimo, UHF	0,3-3 GHz	decimetro	1- 0,1 m
	Altissimo, microonde	3-30 GHz	centimetro	10-1 cm
	Estremamente alto, EHF	30-300 GHz	Millimetro	10-1mm
	Iper alto, GHF	300-3000 GHz	decimillimetro	1- 0,1mm

caduta per unità di superficie. In questo caso, la densità del flusso di energia (PEF) è espressa in watt per 1 m 2 o in unità derivate: milliwatt e microwatt per cm 2 (mW / cm 2, μW / cm 2).

I campi elettromagnetici decadono rapidamente man mano che si allontanano dalle sorgenti di radiazioni. L'intensità della componente elettrica del campo nella zona di induzione diminuisce inversamente con la distanza alla terza potenza e l'intensità della componente magnetica diminuisce inversamente con il quadrato della distanza. Nella zona di radiazione, l'intensità del campo elettromagnetico diminuisce in proporzione inversa alla distanza dal primo grado.

Il campo elettromagnetico (EMF) delle radiofrequenze è caratterizzato da una serie di proprietà (la capacità di riscaldare i materiali, propagarsi nello spazio e riflettere dall'interfaccia tra due media, interagire con la materia), grazie alle quali i campi elettromagnetici sono ampiamente utilizzati in vari settori dell'economia nazionale: per la trasmissione dell'informazione (emittenza, radiotelefonia, televisione, radar, radiometeorologia, ecc.), nell'industria, nella scienza, nella tecnologia e nella medicina. Le onde elettromagnetiche nella gamma di frequenze basse, medie, alte e molto alte vengono utilizzate per il trattamento termico di metalli, materiali semiconduttori e dielettrici (riscaldamento superficiale del metallo, tempra e rinvenimento, saldatura di leghe dure su utensili da taglio, saldatura, fusione di metalli e semiconduttori, saldatura, essiccazione del legno, ecc. Per il riscaldamento a induzione, l'EMF con una frequenza di 60-74, 440 e 880 kHz è il più ampiamente utilizzato.Il riscaldamento a induzione viene effettuato principalmente dalla componente magnetica dell'EMF a causa delle correnti parassite indotta nei materiali quando esposti a campi elettromagnetici.

I campi elettromagnetici delle gamme HF e VHF sono ampiamente utilizzati nelle comunicazioni radio, nella trasmissione, nella televisione, nella medicina, per riscaldare i dielettrici in un campo elettrico ad alta frequenza (saldatura di un film polimerico nella produzione di copertine per libri, cartelle, borse, giocattoli, tute, polimerizzazione della colla durante l'incollaggio di prodotti in legno, riscaldamento di plastica e presporoshkov, ecc.). Il riscaldamento dei dielettrici viene effettuato principalmente dal componente elettrico dell'EMF. Gli impianti di riscaldamento dielettrico funzionano principalmente a frequenze di 27, 39 e 40 MHz.

Le onde elettromagnetiche nelle gamme UHF, SHF ed EHF (microonde) sono utilizzate in radar, radionavigazione, comunicazioni radio, comunicazioni radio multicanale, radioastronomia,

radiospettroscopia, geodesia, rilevamento difetti, fisioterapia, ecc. A volte i campi elettromagnetici in banda UHF vengono utilizzati per la vulcanizzazione della gomma, il trattamento termico di prodotti alimentari, la sterilizzazione, la pastorizzazione, il riscaldamento di prodotti alimentari, ecc.

In fisioterapia, l'EMF viene utilizzato come potente fattore terapeutico nel complesso trattamento di molte malattie (dispositivi ad alta frequenza per diatermia e induttotermia, dispositivi speciali per terapia UHF e dispositivi a microonde per terapia a microonde).

Attualmente, un numero crescente di centri trasmittenti radiotelevisivi (RTC) si trova nel territorio delle città. Comprendono uno o più edifici tecnici, dove si trovano trasmettitori radio o televisivi e campi di antenne, sui quali sono presenti fino a diverse dozzine di sistemi di alimentazione di antenne.

La zona di possibile effetto negativo dei campi elettromagnetici creata dalla RPC può essere suddivisa in due parti. Il primo è il territorio dell'MRC stesso, dove sono ammesse solo le persone che si occupano di trasmettitori, commutatori e sistemi di alimentazione dell'antenna. Il secondo è il territorio adiacente, dove possono essere ubicati vari edifici residenziali e industriali. In questo caso, esiste il pericolo di esposizione della popolazione situata in questa zona.

Nella gamma a bassa frequenza (30-300 kHz), la lunghezza d'onda è piuttosto grande (ad esempio, per una frequenza di 150 kHz, sarà 200 0 m). Pertanto, anche a distanze considerevoli, il valore EMF può essere piuttosto elevato. Quindi, a una distanza di 30 m dall'antenna di un trasmettitore con una potenza di 500 kW, operante a una frequenza di 145 kHz, il campo elettrico può superare i 630 V/m e il campo magnetico può superare 1,2 A/m.

Nella gamma di frequenze medie (300 kHz - 3 MHz) a una distanza di 30 m dall'antenna, l'intensità del campo elettrico può essere di 275 V / m e a una distanza di 200 m - 10 V / m (con potenza del trasmettitore

50 kW).

Le antenne dei trasmettitori televisivi rappresentano un pericolo per la salute pubblica a una distanza da alcune decine di metri a diversi chilometri, a seconda della potenza del trasmettitore.

Le stazioni radar operano a frequenze da 500 MHz a 15 GHz e superiori. Il campo elettromagnetico che creano è fondamentalmente diverso da altre fonti. Ciò è dovuto al movimento periodico dell'antenna nello spazio. La discontinuità temporale dell'irraggiamento è dovuta al funzionamento ciclico del radar per irraggiamento. I radar metrologici possono generare circa 100 W/m 2 per ogni ciclo di esposizione a una distanza di 1 km. Le stazioni radar aeroportuali creano un PES di circa 0,5 W/m 2 a una distanza di 60 m Un aumento della potenza dei radar per vari scopi e l'uso di antenne a tutto tondo altamente direzionali porta ad un aumento significativo dell'intensità EMF e crea grandi aree con un'elevata densità di flusso di energia sul terreno.

Negli ultimi anni, i sistemi di comunicazione radiomobile cellulare si sono sviluppati più intensamente. I suoi elementi principali sono stazioni base a potenza relativamente bassa, le cui antenne sono installate sui tetti degli edifici o su apposite torri. Le stazioni base mantengono la comunicazione radio con gli abbonati all'interno di una zona con un raggio di 0,5-10 km, chiamata "cella". A seconda dello standard, i sistemi radio cellulari operano nella gamma di frequenze 463-1880 MHz.

Nell'industria elettronica, le fonti di radiazione elettromagnetica nella gamma delle onde radio nelle aree di test dinamico dei dispositivi possono essere dispositivi sottoposti a test, elementi di percorsi di guida d'onda, generatori di misura.

8.2. AZIONE BIOLOGICA DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI

L'interazione di campi elettromagnetici esterni con oggetti biologici avviene inducendo campi interni e correnti elettriche, la cui entità e distribuzione nel corpo umano dipende da una serie di parametri, quali dimensioni, forma, struttura anatomica del corpo, proprietà elettriche e magnetiche dei tessuti (permeabilità dielettrica e magnetica e conducibilità specifica), orientamento

corpi relativi ai vettori dei campi elettrici e magnetici, nonché sulle caratteristiche dei campi elettromagnetici (frequenza, intensità, modulazione, polarizzazione, ecc.).

Secondo i concetti moderni, il meccanismo d'azione dei campi elettromagnetici nelle gamme a frequenza ultra bassa e bassa (fino a 10 kHz) è ridotto all'effetto della corrente elettrica indotta sui tessuti eccitabili: nervoso e muscolare. Il parametro che determina il grado di impatto è la densità della corrente parassita indotta nel corpo. Allo stesso tempo, per i campi elettrici (EF) della gamma di frequenze considerata, è caratteristica una debole penetrazione nel corpo umano e per i campi magnetici (MF) il corpo è praticamente trasparente.

Le densità di corrente indotta possono essere calcolate utilizzando le formule:

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

Dove:

f - frequenza;

E - Tensione EP;

k è un coefficiente che differisce per i diversi tessuti;

- Per deputato: j=7i-R-a-f-B,

Dove:

B - induzione magnetica; σ - conduttività tissutale; R è il raggio dell'oggetto biologico.

Le caratteristiche dell'assorbimento dell'energia EMF da parte di oggetti biologici dipendono dalle loro dimensioni e dalla lunghezza d'onda della radiazione (intervallo di frequenza). Pertanto, per la gamma di frequenze fino a 30 MHz (la lunghezza d'onda supera notevolmente le dimensioni degli oggetti biologici), è tipica una rapida diminuzione della potenza specifica assorbita con frequenza decrescente. Per la gamma di frequenze da 30 MHz a 10 GHz, quando la lunghezza d'onda è commisurata alle dimensioni del corpo umano o dei suoi organi, si osserva la penetrazione più profonda dell'energia EMF. Per frequenze superiori a 10 GHz (la lunghezza d'onda è significativamente inferiore alla dimensione degli oggetti biologici), l'assorbimento dell'energia EMF avviene negli strati superficiali dei tessuti biologici.

Infatti, l'assorbimento dell'energia EMF nei tessuti è determinato da due processi: l'oscillazione delle cariche libere e l'oscillazione dei momenti di dipolo con la frequenza del campo di azione. Il primo effetto porta alla comparsa di correnti di conduzione e perdite di energia associate alla resistenza elettrica del mezzo (perdite di conducibilità ionica), mentre il secondo processo porta a perdite di energia dovute all'attrito delle molecole di dipolo in un mezzo viscoso (perdite dielettriche) .

Alle basse frequenze, il principale contributo all'assorbimento dell'energia EMF è dato dalle perdite associate alla conducibilità ionica, che aumenta con l'aumentare della frequenza del campo. Con un ulteriore aumento della frequenza del campo, l'assorbimento di energia aumenta a causa delle perdite dovute alla rotazione delle molecole dipolari del mezzo, principalmente acqua e molecole proteiche.

I principali meccanismi di azione dell'energia EMF assorbita a livello micromolecolare, subcellulare e cellulare sono poco conosciuti. Una delle manifestazioni dell'interazione dei campi elettromagnetici con la materia in generale e con le strutture biologiche in particolare è il loro riscaldamento. In questo caso la distribuzione del calore può essere disomogenea e portare alla comparsa di "punti caldi" con un generale leggero riscaldamento dei tessuti. Tuttavia, è stato dimostrato che gli effetti biologici sotto l'influenza dei campi elettromagnetici possono manifestarsi anche ai cosiddetti livelli "non termici", quando non si osserva alcun aumento generale della temperatura.

Recentemente è stata sviluppata la teoria dell'informazione dell'impatto dei campi elettromagnetici, basata sul concetto di interazione dei campi esterni con i campi interni del corpo.

Effetto biologico di un campo geomagnetico indebolito (GMF). Come notato in precedenza, il fondo elettromagnetico naturale della Terra dovrebbe essere considerato uno dei fattori ambientali più importanti. La presenza di campi elettromagnetici naturali nell'ambiente è necessaria per l'attuazione della vita normale e la loro assenza o carenza può portare a conseguenze negative per un organismo vivente.

È stato stabilito che quando il GMF è indebolito di 2-5 volte rispetto al MF naturale, si osserva un aumento del 40% del numero di malattie nelle persone che lavorano in stanze schermate. Quando una persona si trova in condizioni ipogeomagnetiche artificiali, si notano cambiamenti nella psiche, compaiono idee e immagini non standard.

Per la prima volta, il pensiero serio sulla possibilità di un effetto negativo sul corpo di una lunga permanenza sotto l'influenza di EMR naturale indebolito è stato causato dalla comparsa di lamentele sul deterioramento del benessere e della salute tra le persone che lavorano in strutture schermate che sono ampiamente utilizzati in vari settori. Tali strutture schermate, svolgendo le loro principali funzioni produttive - impedendo la diffusione di EMP generato dalle apparecchiature situate in esse all'esterno dei locali, a causa delle loro caratteristiche progettuali, impediscono allo stesso tempo la penetrazione di EMF di origine naturale in esse.

I risultati di un esame clinico e fisiologico dei lavoratori in stanze schermate, condotto dall'Istituto di fisica biofisica del Ministero della salute e dall'Istituto di ricerca di MT dell'Accademia russa delle scienze mediche, indicano lo sviluppo di una serie di cambiamenti funzionali in i principali sistemi del corpo. Dal lato del centrale sistema nervoso i segni di uno squilibrio nei principali processi nervosi sono stati rivelati sotto forma di una predominanza di inibizione, distonia dei vasi cerebrali con presenza di asimmetria interemisferica regolatrice, un aumento dell'ampiezza del normale tremore fisiologico, un aumento del tempo di reazione a un oggetto emergente nella modalità di tracciamento analogico continuo e una diminuzione della frequenza critica della fusione dello sfarfallio della luce.

Le violazioni dei meccanismi di regolazione del sistema nervoso autonomo si manifestano nello sviluppo di cambiamenti funzionali nel sistema cardiovascolare sotto forma di labilità del polso e della pressione sanguigna, distonia neurocircolatoria di tipo ipertensivo e disturbi nel processo di ripolarizzazione miocardica .

Da parte del sistema immunitario è stata notata una diminuzione del numero totale di linfociti T, della concentrazione di IgG e IgA e un aumento della concentrazione di IgE.

Un aumento della morbilità con VUT è stato notato nelle persone che hanno lavorato a lungo in strutture schermate. Allo stesso tempo, è stato dimostrato che nei pazienti esaminati la frequenza delle malattie che accompagnano la sindrome da insufficienza immunologica supera significativamente quella tra le persone praticamente sane.

I dati ottenuti negli esperimenti di laboratorio hanno permesso di rivelare l'effetto negativo della schermatura a lungo termine dei campi elettromagnetici naturali (con vari gradi del loro indebolimento) sul corpo dell'animale, che è un significativo rafforzamento del ruolo del contributo

di questo fattore nello sviluppo dei cambiamenti nel corpo umano e indica il suo significato igienico

In una serie di studi sperimentali condotti presso l'Istituto di ricerca di MT dell'Accademia russa delle scienze mediche, sono stati valutati i bioeffetti dei principali sistemi del corpo animale nella dinamica della permanenza in camere schermate (indebolimento GMF K = 100 e 500 volte) a varie durate della sessione giornaliera (da 0,25 h a 24 h al giorno) e il numero totale di sessioni da 1 a 120.

Durante lo studio dello stato funzionale del sistema nervoso centrale, sono stati rivelati cambiamenti nell'attività EEG e nell'attività riflessa condizionata degli animali, indicando una violazione della forza dei processi nervosi verso un aumento dell'inibizione. Il sistema endocrino ha reagito con una diminuzione dell'attività degli ormoni gonadotropi della ghiandola pituitaria - (follicolo-stimolante e luteinizzante) e un aumento dell'attività del corticosterone. Da parte del sistema riproduttivo è stato notato l'allungamento dei cicli estrali, nonché cambiamenti morfologici e funzionali nelle ovaie e nell'utero. Sono stati rivelati cambiamenti nello stato delle parti umorali e cellulari del sistema immunitario animale.

La gravità e la direzione degli spostamenti rilevati hanno una certa dipendenza dalla durata della permanenza in condizioni ipogeomagnetiche. L'esposizione intermittente all'HHMF ha causato bioeffetti più pronunciati da parte dei singoli sistemi corporei rispetto all'esposizione costante, specialmente nella fase iniziale dell'esposizione.

Pertanto, i dati di cui sopra indicano il significato igienico delle condizioni ipogeomagnetiche e la necessità di una loro appropriata regolazione.

Azione biologica dei campi elettrostatici (ESF). L'ESP è un fattore con attività biologica relativamente bassa. Negli anni '60, l'effetto biologico dell'ESP era associato alle scariche elettriche che si verificano quando una persona entra in contatto con oggetti carichi o privi di messa a terra. Era con lui che era associato il possibile sviluppo di reazioni nevrotiche, comprese le fobie. Negli anni successivi, gli scienziati sono giunti alla conclusione che l'ESP stesso ha attività biologica. I disturbi rilevati nei lavoratori sotto l'influenza dell'ESP sono, di regola, di natura funzionale e si inseriscono nel quadro della sindrome astenonevrotica e della distonia vegetativa-vascolare. Nei sintomi

predominano i disturbi soggettivi di natura nevrotica (dolore della fame, irritabilità, disturbi del sonno, sensazione di "scossa elettrica", ecc.). Oggettivamente, vengono rilevati cambiamenti funzionali non pronunciati, che non hanno manifestazioni specifiche.

Il sangue è resistente all'ESP. C'è solo una leggera tendenza alla diminuzione della conta dei globuli rossi (eritrociti, emoglobina), lieve linfocitosi e monocitosi.

I bioeffetti degli effetti combinati dell'ESP e degli ioni dell'aria sul corpo indicano un sinergismo nell'azione di questi fattori. In questo caso, il fattore prevalente è la corrente ionica risultante dal movimento degli ioni d'aria nell'ESP.

Va notato che i meccanismi di influenza dell'ESP e le reazioni di risposta del corpo rimangono poco chiari e richiedono ulteriori studi.

Azione biologica del PMP. Gli organismi viventi sono molto sensibili agli effetti del PMF. Ci sono molti lavori sull'effetto del PMF sugli organismi umani e animali. Vengono descritti i risultati dello studio dell'influenza del PMF su vari sistemi e funzioni di oggetti biologici a vari livelli di organizzazione. È generalmente accettato che i sistemi che svolgono funzioni regolatrici (nervoso, cardiovascolare, neuroendocrino, ecc.) siano i più sensibili agli effetti della PMF.

Va notato il ben noto punto di vista contraddittorio sull'attività biologica del PMF.

Gli esperti dell'OMS, sulla base della totalità dei dati disponibili, sono giunti alla conclusione che i livelli di PMF fino a 2 T non hanno un effetto significativo sui principali indicatori dello stato funzionale del corpo animale.

I ricercatori nazionali hanno descritto i cambiamenti nello stato di salute delle persone che lavorano con fonti di PMF. Molto spesso si manifestano sotto forma di distonia vegetativa, sindromi astenovegetative e vasovegetative periferiche o una loro combinazione. Caratterizzato da disturbi soggettivi di natura astenica, alterazioni funzionali del sistema cardiovascolare (bradicardia, a volte tachicardia, alterazione dell'ECG dell'onda T), tendenza all'ipotensione. Il sangue è abbastanza resistente agli effetti della PMF. C'è solo una tendenza a ridurre il numero di eritrociti e il contenuto di emoglobina, così come la leucocitosi moderata e la linfocitosi.

La sindrome vasovegetativa periferica (o polineurite sensitiva autonomica) è caratterizzata da disturbi vegetativi, trofici e sensitivi nelle parti distali delle mani, occasionalmente accompagnati da lievi disturbi motori e riflessi.

Di indubbio interesse sono i dati di studi epidemiologici condotti da autori stranieri. Quindi, studiando lo stato di salute di 320 lavoratori nella produzione di elettroliti (livelli di PMP - 7,6-14,6 mT), rispetto al gruppo di controllo (186 persone), sono stati riscontrati cambiamenti minori nel quadro del sangue e della pressione sanguigna che non andavano oltre normali fluttuazioni fisiologiche. Altri ricercatori non hanno riscontrato differenze significative nella prevalenza di 19 forme nosologiche di malattie tra il gruppo di controllo (792 persone) e un gruppo di specialisti (792 persone) che lavorano con acceleratori, camere a bolle, apparecchiature isotopiche e vari dispositivi magnetici (livello PMF da 0,5 mT fino a 2 T). Le differenze rilevate nella prevalenza di un certo numero di forme nosologiche sono considerate insignificanti. Il risultato è stato confermato su un ulteriore contingente di persone (198 persone nel gruppo principale e 198 persone nel gruppo di controllo) esposte a PMF 0,3 T per 1 ora o più). Numerose pubblicazioni hanno riferito che i lavoratori dell'industria dell'alluminio sono esposti a livelli alti PMP, c'è un aumento della mortalità per leucemia. Tuttavia, il ruolo del PMF stesso non è abbastanza chiaro in questo caso.

Effetto biologico dei campi elettromagnetici IF. I primi studi sull'influenza dell'IF EMF sugli esseri umani furono condotti da autori sovietici a metà degli anni '60. Quando si studia lo stato di salute delle persone esposte agli effetti industriali di EMF FC durante la manutenzione di sottostazioni e linee elettriche aeree con una tensione di 220, 330, 400 e 500 kV (parametri intensità-tempo di esposizione solo a un campo elettrico - EF SE sono stati valutati), per la prima volta sono stati notati cambiamenti nello stato di salute, espressi sotto forma di disturbi e cambiamenti in alcune funzioni fisiologiche. Il personale addetto alla manutenzione delle sottostazioni con una tensione di 500 kV presentava disturbi neurologici (mal di testa, irritabilità, affaticamento, letargia, sonnolenza), nonché reclami sulla violazione del sistema cardiovascolare e

tratto gastrointestinale. Questi disturbi erano accompagnati da alcuni cambiamenti funzionali nei sistemi nervoso e cardiovascolare sotto forma di disfunzione autonomica (tachiaritmie o bradicardia, ipertensione arteriosa o ipotensione, labilità del polso). Sull'ECG, alcuni individui hanno mostrato una violazione del ritmo e della frequenza cardiaca, una diminuzione della tensione del complesso QRS, l'appiattimento dell'onda T. I disturbi neurologici si sono manifestati con un aumento dei riflessi tendinei, tremore delle palpebre e delle dita, una diminuzione dei riflessi corneali e asimmetria della temperatura cutanea. C'è stato un aumento del tempo delle reazioni sensomotorie, un aumento delle soglie della sensibilità olfattiva, una diminuzione della memoria e dell'attenzione. L'EEG ha mostrato una diminuzione dell'ampiezza delle onde alfa, un cambiamento nell'ampiezza dei potenziali evocati alla stimolazione luminosa. Secondo un certo numero di autori, sono stati notati cambiamenti non pronunciati nella composizione del sangue periferico: trombocitopenia moderata, leucocitosi neutrofila, monocitosi e tendenza alla reticolopenia. Tuttavia, in studi successivi condotti da autori stranieri negli Stati Uniti, in Canada, in Francia e in numerosi altri paesi, questi dati non sono stati confermati, sebbene alcuni ricercatori notino la presenza di disturbi astenovegetativi e cambiamenti in indicatori quali pressione sanguigna, ECG e EEG, colesterolo nel sangue , nonché uno spostamento del rapporto tra i sessi nella prole, una tendenza ad aumentare le aberrazioni cromosomiche nelle cellule somatiche (linfociti del sangue). Nella letteratura degli ultimi 15 anni è stata prestata molta attenzione a un nuovo aspetto del problema: il possibile effetto cancerogeno, principalmente leucogeno degli effetti industriali e non industriali dei campi elettromagnetici FC. In questo caso, il ruolo principale nella maggior parte degli studi è assegnato a un campo magnetico di intensità estremamente bassa, o alla sua combinazione con uno elettrico. Negli studi epidemiologici sui contingenti industriali, circa il 50% degli studi ha ottenuto dati su un aumento (spesso statisticamente inaffidabile) del rischio relativo di sviluppare leucemie e tumori cerebrali nel personale addetto alla manutenzione degli impianti elettrici che generano CEM FC. Negli studi epidemiologici che valutano il rischio di sviluppare la leucemia nella popolazione che vive vicino a linee elettriche aeree e altri impianti elettrici che creano livelli superiori a quelli naturali di MP HR, solo il 20-30% degli studi indica un aumento del rischio di sviluppare la leucemia nei bambini. A questo proposito, la domanda

Azione biologica EMP RF. L'assorbimento e la distribuzione dell'energia assorbita all'interno del corpo dipendono essenzialmente dalla forma e dalle dimensioni dell'oggetto irradiato, dal rapporto tra queste dimensioni e la lunghezza d'onda della radiazione. Da queste posizioni, si possono distinguere 3 regioni nello spettro RF EMF: EMF con una frequenza fino a 30 MHz, EMF con una frequenza superiore a 10 GHz e EMF con una frequenza di 30 MHz - 10 GHz. La prima regione è caratterizzata da una rapida diminuzione del valore di assorbimento al diminuire della frequenza (approssimativamente proporzionale al quadrato della frequenza). Una caratteristica distintiva del secondo è l'attenuazione molto rapida dell'energia EMF quando penetra nel tessuto: quasi tutta l'energia viene assorbita negli strati superficiali delle biostrutture. La terza regione, di frequenza intermedia, è caratterizzata dalla presenza di un numero di massimi di assorbimento, in corrispondenza dei quali il corpo, per così dire, attira il campo su se stesso e assorbe più energia di quanta ne cada sulla sua sezione trasversale. In questo caso si manifestano bruscamente fenomeni di interferenza che portano alla comparsa di massimi locali di assorbimento, i cosiddetti "punti caldi". Per gli esseri umani, le condizioni per il verificarsi di massimi di assorbimento locale nella testa si verificano a frequenze di 750-2500 MHz e il massimo dovuto alla risonanza con la dimensione corporea totale si trova nella gamma di frequenze

50-300MHz.

I principali meccanismi di azione dell'energia assorbita a livello micromolecolare, subcellulare e cellulare sono poco conosciuti. Numerosi autori descrivono i dati disponibili sull'effetto dei campi elettromagnetici sulle membrane cellulari, sulla struttura di alcune proteine e sull'attività elettrica dei neuroni. Gli effetti rilevati non sempre possono essere interpretati come puramente termici. Pertanto, la discussione a lungo termine sugli effetti termici e specifici dei campi elettromagnetici non è ancora giunta al termine. L'organismo degli animali e dell'uomo è molto sensibile agli effetti dei campi elettromagnetici a radiofrequenza. Migliaia di opere di autori nazionali e stranieri sono dedicate all'effetto biologico dei campi elettromagnetici. Poiché non è possibile una revisione dettagliata dei dati disponibili, l'attenzione principale in questa sezione sarà data ai modelli stabiliti dell'azione biologica del fattore.

Gli organi e i sistemi critici includono il sistema nervoso centrale, gli occhi e le gonadi. Alcuni autori includono il sistema emopoietico tra quelli critici. Vengono descritti gli effetti da parte dei sistemi cardiovascolare e neuroendocrino, dell'immunità e dei processi metabolici. Negli ultimi anni sono apparsi dati sull'effetto inducente dei campi elettromagnetici sui processi di cancerogenesi. L'effetto biologico dei campi elettromagnetici dipende dalla lunghezza d'onda (o frequenza di radiazione, modalità di generazione (continua, pulsata), condizioni di esposizione al corpo (costante, intermittente; generale, locale; intensità; durata).

Si noti che l'attività biologica dei campi elettromagnetici diminuisce con l'aumentare della lunghezza d'onda (o la diminuzione della frequenza) della radiazione. Alla luce di quanto sopra, è chiaro che le gamme di onde radio in centimetri, decimetri e metri sono le più attive.

Secondo numerosi autori, i campi elettromagnetici pulsati hanno una maggiore attività biologica rispetto a quelli continui. In una valutazione comparativa dell'EMR di generazioni continue e pulsate con una frequenza di ripetizione dell'impulso di centinaia di hertz, è stata rilevata anche una maggiore gravità degli effetti biologici sotto l'azione della radiazione pulsata in una serie di indicatori. Tuttavia, nel corso dell'irradiazione cronica, queste differenze si sono livellate, il che è stato la base per stabilire valori massimi di deduzione uniformi per CW e campi elettromagnetici pulsati. L'analisi della velocità di reazione dei sistemi agli effetti delle forze causate dal campo mostra che un campo pulsato con una densità di potenza media pari al PES di uno continuo non può essere più efficace. Apparentemente, questa opinione è vera per

azioni impulsive con una frequenza di ripetizione degli impulsi sufficientemente elevata, ma non estendibile ai casi di esposizione a potenti impulsi singoli o raramente ricorrenti.

In pratica, le persone sono spesso soggette a un'esposizione intermittente ai campi elettromagnetici da dispositivi con un diagramma di radiazione in movimento (stazioni radar con antenne rotanti o a scansione). Il lavoro sperimentale ha dimostrato che con gli stessi parametri di intensità-tempo, gli impatti intermittenti hanno un'attività biologica inferiore rispetto a quelli continui, il che è spiegato dalle differenze nella quantità di energia incidente e assorbita. Si noti che a cicli di lavoro (Q) da > 2 a 20-30 esiste una dipendenza energetica degli effetti biologici. Quindi, non ci sono state differenze significative nei bioeffetti degli impatti continui a PES=10 mW/cm 2 e intermittenti con Q=5 a PES=50 mW/cm 2 e con Q=10 a PES=100 mW/cm 2 . Osservato in un certo numero di casi in determinate, di norma, prime fasi di sviluppo, il potenziamento dei bioeffetti dovuto al fattore di discontinuità in condizioni di esperienza cronica a lungo termine è livellato a causa dello sviluppo di processi adattativi. La dinamica della dipendenza dei bioeffetti dal duty cycle suggerisce che con un ulteriore aumento di Q (> 20-30), gli effetti degli impatti intermittenti saranno meno pronunciati di quelli continui, a parità di caratteristiche energetiche. Ciò è dovuto all'allungamento delle pause e al flusso più efficiente dei processi di recupero.

Differenze significative nella quantità di energia incidente e assorbita spiegano la minore attività biologica delle irradiazioni locali di parti del corpo (ad eccezione della testa) rispetto all'esposizione totale.

I problemi dell'effetto combinato dei campi elettromagnetici con altri fattori ambientali non sono stati studiati a sufficienza. La maggior parte dei lavori pubblicati è dedicata all'effetto combinato dei campi elettromagnetici a microonde con radiazioni ionizzanti e calore. Tuttavia, le conclusioni degli autori sono ambigue. Pertanto, ci sono prove che i campi elettromagnetici a microonde aggravano il corso malattia da radiazioni secondo il criterio della sopravvivenza degli animali da esperimento. È stato stabilito l'effetto della sommatoria dell'effetto combinato dei campi elettromagnetici e delle radiazioni a raggi X sui tassi di sopravvivenza, sul peso corporeo, sulla conta dei leucociti e delle piastrine. Allo stesso tempo, gli autori americani hanno ricevuto dati

a testimonianza della natura antagonistica dell'azione biologica del campo a microonde e delle radiazioni ionizzanti. Un risultato simile è stato ottenuto negli studi di ricercatori domestici. Alcuni lavori mostrano la dipendenza della natura dei bioeffetti in caso di esposizione combinata a campi elettromagnetici a microonde (1, 10, 40 mW/cm2) e raggi X molli (250 R e 2500 R) sui livelli di esposizione: sinergismo ad alti livelli e azione indipendente a bassi livelli. Il resto degli articoli presenta dati che testimoniano la natura additiva del bioeffetto sotto l'azione combinata di campi elettromagnetici a microonde e calore.

Le manifestazioni cliniche degli effetti avversi di RF EMF sono descritte principalmente da autori nazionali. Le lesioni causate da EMF RF possono essere acute o croniche. Le lesioni acute si verificano quando esposte a significative intensità di campi elettromagnetici termici. Sono estremamente rari - in caso di incidenti o gravi violazioni delle norme di sicurezza. Nella letteratura nazionale, diversi casi di lesioni acute sono descritti da medici militari. In questo caso, molto spesso si tratta di vittime che lavorano nelle immediate vicinanze delle antenne radar emittenti. Un caso simile di esposizione alle radiazioni di due tecnici aeronautici da un radar nelle Filippine è descritto anche da autori stranieri. Indicavano l'intensità a cui erano esposte le vittime: 379 mW/cm 2 per 20 minuti e 16 W/cm 2 per 15-30 s. Le lesioni acute sono caratterizzate da disturbi polisintomatici di vari organi e apparati, con astenia pronunciata, disturbi diencefalici e inibizione della funzione delle gonadi. Le vittime riferiscono un netto deterioramento della salute durante il lavoro con il radar o immediatamente dopo la sua conclusione, un forte mal di testa, vertigini, nausea, epistassi ripetuti e disturbi del sonno. Questi fenomeni sono accompagnati da debolezza generale, debolezza, perdita della capacità lavorativa, svenimento, instabilità della pressione sanguigna e conta dei globuli bianchi; in caso di sviluppo di patologia diencefalica, si notano attacchi di tachicardia, sudorazione profusa, tremore corporeo, ecc .. Le violazioni persistono fino a 1,5-2 mesi Se esposti a livelli elevati di campi elettromagnetici (più di 80-100 mW / cm 2 ), la cataratta può svilupparsi sugli occhi.

Le condizioni occupazionali sono caratterizzate da lesioni croniche. Di solito vengono scoperti dopo diversi anni di lavoro.

con sorgenti di campi elettromagnetici a microonde a livelli di esposizione che vanno da decimi a diversi mW/cm 2 e periodicamente superiori a 10 mW/cm 2 . Sintomi e decorso forme croniche le lesioni da onde radio non hanno manifestazioni strettamente specifiche. Nel loro quadro clinico, ci sono tre sindromi principali: astenico, astenovegetativo (o sindrome da distonia neurocircolatoria) e ipotalamico. La sindrome astenica è solitamente osservata fasi iniziali malattie e si manifesta con denunce di mal di testa, aumento della fatica, irritabilità, dolore ricorrente nell'area del cuore. I cambiamenti vegetativi sono generalmente caratterizzati da un orientamento vagotonico delle reazioni (ipotensione, bradicardia, ecc.). Negli stadi moderatamente pronunciati e pronunciati della malattia, viene spesso diagnosticata la sindrome astenovegetativa o la sindrome della distonia neurocircolatoria di tipo ipertensivo. Nel quadro clinico, sullo sfondo dell'aggravamento delle manifestazioni asteniche, sono di primaria importanza i disturbi autonomici associati alla predominanza del tono della divisione simpatica del sistema nervoso autonomo, manifestata dall'instabilità vascolare con reazioni ipertensive e angiospastiche. In alcuni casi gravi della malattia si sviluppa una sindrome ipotalamica, caratterizzata da condizioni parossistiche sotto forma di crisi simpatosurrenali. Durante le crisi sono possibili attacchi di fibrillazione atriale parossistica, extrasistole ventricolare. I pazienti sono altamente eccitabili, emotivamente labili. In alcuni casi si riscontrano segni di aterosclerosi precoce, malattia coronarica cuore, ipertensione.

A livelli più bassi e in intervalli di frequenza più bassi (<30 МГц) выраженных заболеваний не описано. В отдельных случаях могут отмечаться определенные функциональные сдвиги, отражающие чувствительность организма к ЭМП.

Gli autori polacchi hanno notato un'alta frequenza di alterazioni funzionali nei sistemi nervoso e cardiovascolare nei lavoratori esposti a campi elettromagnetici (circa il 60%). Allo stesso tempo, non sono state rilevate differenze nello stato di salute di due grandi gruppi esposti a PES fino a 0,2 mW/cm 2 e PES > 0,2-6 mW/cm 2

Va notato che nella letteratura straniera non esiste in realtà alcuna descrizione degli effetti dannosi per la salute umana durante le radiazioni PES.

valori inferiori a 10 mW/cm2. Secondo autori stranieri, limite superiore il livello di sicurezza è compreso tra 1 e 10 mW/cm 2 .

Sulla base dell'analisi di 10 lavori di autori occidentali che hanno studiato lo stato di salute dei lavoratori a livelli di campi elettromagnetici non superiori, di norma, a 5 mW/cm2, gli esperti dell'OMS hanno concluso che non vi sono prove evidenti di effetti negativi di questi effetti sull'uomo . Gli esperti ritengono che la patologia si verifichi a livelli più alti. Tuttavia, è impossibile non prestare attenzione alle informazioni fornite nello stesso documento circa una maggiore frequenza di cambiamenti nel cristallino degli occhi rispetto al controllo nei militari addetti alla manutenzione dei radar, in coloro che lavorano con sorgenti a microonde in condizioni di produzione, nonché in specialisti che si occupano di apparecchiature radiofoniche, televisive e radiofoniche. All'estero, è stata segnalata un'incidenza leggermente superiore di malattie cardiache (disturbi della conduzione intracardiaca, ritmo, ischemia) nei fisioterapisti maschi che lavorano con apparecchiature a onde corte (27 MHz), rispetto ad altri specialisti in questo campo.

Scienziati svedesi hanno identificato un numero leggermente maggiore di casi di anomalie dello sviluppo nei bambini le cui madri - fisioterapiste - durante la gravidanza sono state esposte a campi elettromagnetici a onde corte (27 MHz) e microonde. È stato notato un aumento del numero di aborti spontanei nelle fisioterapiste donne esposte all'esposizione a microonde (non vi è stato alcun effetto nella gamma delle onde corte).

Sfortunatamente, non esiste in letteratura alcuna descrizione degli effetti dell'esposizione a lungo termine a campi elettromagnetici di bassa intensità. Si dovrebbe presumere che tali livelli non possano causare lesioni puramente da onde radio. Tuttavia, un'alta frequenza di disturbi neurologici nei lavoratori, combinata con distonia vegetativa sotto forma di cambiamento nella regolazione tono vascolare extracardiaci e funzionali, richiede uno studio approfondito del significato prognostico di questi disturbi e del loro ruolo nell'origine di alcune malattie somatiche generali, in primo luogo la cardiopatia ischemica ipertensiva e cronica, nonché l'effetto dell'esposizione a lungo termine ai campi elettromagnetici sul sviluppo di alcuni processi involutivi, tra cui la catarattogenesi. Come accennato in precedenza, negli ultimi anni sono apparsi dati sull'associazione dei campi elettromagnetici con la morbilità oncologica, e questo vale sia per le microonde che per le distanze ultralunghe. Scoperto

frequenza maggiore malattie oncologiche(principalmente leucemia) nel personale militare Esercito polacco al servizio dei radar. La questione del ruolo dei campi elettromagnetici nello sviluppo della leucemia nei bambini e in alcuni contingenti professionali è discussa attivamente in letteratura. I risultati di una serie di studi indicano la necessità di seri studi epidemiologici su questo tema.

Riassumendo il problema dell'azione biologica dei campi elettromagnetici, rilevati a livello molecolare, cellulare, sistemico e di popolazione, essi possono essere spiegati fenomenologicamente da diversi effetti biofisici:

Inducendo potenziali elettrici nel sistema circolatorio

ricorsi;

Stimolazione della produzione di magnetofosfene mediante impulsi

campo magnetico in VLF - intervalli di microonde, ampiezza da frazioni a decine di mT;

Avvio di campi variabili un'ampia gamma colla

cambiamenti precisi e tissutali; quando la densità di corrente indotta supera i 10 mA/m 2 , molti di questi effetti sono probabilmente dovuti all'interazione con i componenti membrane cellulari. Le opzioni per l'impatto dei campi elettromagnetici su una persona sono diverse: continue e intermittenti, generali e locali, combinate da diverse fonti e combinate con altri fattori avversi nell'ambiente di lavoro, ecc. La combinazione dei suddetti parametri EMF può avere conseguenze significativamente diverse per la risposta del corpo umano irradiato.

8.3. norme igieniche emp

Razionamento del campo ipogeomagnetico. Fino ad ora, non ci sono state raccomandazioni igieniche in tutto il mondo che regolano l'esposizione umana a GMF indeboliti. Al fine di preservare la salute e l'efficienza del personale, è iniziato lo sviluppo di documenti normativi e metodologici che regolano scientificamente il lavoro in condizioni ipogeomagnetiche.

Apparentemente, il livello di induzione magnetica del campo geomagnetico caratteristico di una determinata area dovrebbe essere considerato ottimale per una persona che vive in una determinata area.

Sulla base dell'analisi dei risultati degli studi igienici della State State Medical University presso strutture per vari scopi, lo stato di salute delle persone che lavorano con vari gradi di indebolimento del GMF, dati sperimentali su animali, l'Istituto di ricerca di medicina del lavoro di l'Accademia russa delle scienze mediche, insieme all'IBP MH, ha sviluppato uno standard igienico "Livelli temporanei ammissibili (TPL) dell'indebolimento dell'intensità del campo geomagnetico nei luoghi di lavoro", che è incluso in SanPiN 2.2.4.1191-03 "Electromagnetic campi in condizioni di produzione”.

I principali parametri normalizzati del campo geomagnetico sono la sua intensità e il coefficiente di attenuazione.

Intensità del campo geomagnetico valutati in unità di intensità del campo magnetico (N, A / m) o in unità di induzione magnetica (V, T), che sono correlati dalla seguente relazione:

L'intensità del GMF nello spazio aperto, espressa nella grandezza dell'intensità del GMF (Hq), caratterizza il valore di fondo dell'intensità del GMF, caratteristico di questa particolare area. Tensione di GMF permanente sul territorio Federazione Russa ad un'altezza di 1,2-1,7 m dalla superficie terrestre può variare da 36 A/m a 50 A/m (da 45 µT a 62 µT), raggiungendo valori massimi in zone di alte latitudini e anomalie. L'entità dell'intensità del GMF alla latitudine di Mosca è di circa

40 A/m (50μT).

L'intensità del campo magnetico costante all'interno dell'oggetto schermato, stanza, mezzi tecnici, espresso in valori di forza (НВ), è una sovrapposizione dell'intensità del GMF penetrante, determinato dal coefficiente di schermatura, e dell'intensità del campo magnetico, dovuta alla magnetizzazione residua del materiale di cui è composta la struttura schermante ( Í NAM).

Fattore di attenuazione dell'intensità temporanea ammissibile GMF (K o) all'interno di un oggetto schermato, locale, tecnico

rimedio medico è uguale al rapporto Intensità GMF dello spazio aperto (Ho) rispetto all'intensità del campo magnetico interno sul posto di lavoro (H B):

K o =No/Nv.

In conformità con lo standard igienico "Livelli temporanei ammissibili (TPL) dell'indebolimento dell'intensità del campo geomagnetico nei luoghi di lavoro", i livelli ammissibili di indebolimento dell'intensità del campo geomagnetico nei luoghi di lavoro del personale all'interno della struttura, locali, le attrezzature tecniche durante un turno di lavoro non devono superare 2 volte rispetto alla sua intensità nello spazio aperto sul territorio adiacente alla loro ubicazione.

Razionamento dell'ESP. In conformità con SanPiN 2.2.4.1191-03 "Campi elettromagnetici in condizioni di produzione" e GOST 12.1.045-84. "SSBT. campi elettrostatici. Livelli ammissibili nei luoghi di lavoro e requisiti per il monitoraggio”, il valore massimo consentito dell'intensità ESP nei luoghi di lavoro è fissato in base al tempo di esposizione durante la giornata lavorativa.

Massima intensità di campo elettrostatico consentita (Epdu) nei luoghi di lavoro personale di servizio non deve superare i seguenti valori:

Se esposto fino a 1 ora - 60 kV / m;

Se esposto a 2 ore - 42,5 kV / m;

Se esposto a 4 ore - 30,0 kV / m;

Se esposto per 9 ore - 20,0 kV / m.

Documento normativo "Livelli ammissibili di campi elettrostatici e densità di corrente ionica per il personale delle sottostazioni e delle linee aeree in corrente continua UHV" ? 6022-91 disciplina le condizioni per l'influenza combinata dei fattori indicati nel titolo sul personale addetto alla manutenzione dei sistemi di alimentazione in corrente continua ad altissima tensione.

In accordo con i requisiti del documento, il limite ESP e la densità di corrente ionica per un'intera giornata lavorativa sono 15 kV/m e 20 nA/m 2 ; per esposizione di 5 ore - 20 kV/m e 25 nA/m 2 . Quando l'intensità dell'ESP = 20 kV / m, il calcolo del tempo di lavoro consentito del personale è determinato dalla formula:

I livelli ammissibili di intensità ESP sono regolamentati anche nei luoghi di lavoro degli operatori PVEM (SanPiN 2.2.2//2.4.1340-03 “Requisiti igienici per personal computer elettronici e organizzazione del lavoro”). Come valore temporaneamente consentito, l'intensità del campo elettrostatico non deve superare i 15 kV/m.

La standardizzazione sanitaria ed epidemiologica degli impatti non industriali dell'ESP viene effettuata in conformità con i requisiti di SanPiN 001-96 "Norme sanitarie per livelli ammissibili fattori fisici quando si utilizzano beni di consumo in condizioni domestiche", SanPiN 2.1.2.1002-2000 "Requisiti sanitari ed epidemiologici per edifici e locali residenziali" e SN 2158-80 "Controllo sanitario e igienico dei materiali da costruzione polimerici destinati all'uso nella costruzione di edifici residenziali e pubblici edifici", secondo cui l'ESP ESP per condizioni di esposizione non professionali è di 15 kV / m.

Il Comitato Europeo "CENELEC" propone un valore di 14 kV/m come livello controllato di esposizione ESP alla popolazione, i.е. praticamente coincidente con quello adottato in Russia.

In conformità con i requisiti dell'Association of American Hygienists ASOS 1991, i livelli ESP sul posto di lavoro del personale non devono superare i 25 kV / m. A partire da un livello di 15 kV/m è previsto l'uso di dispositivi di protezione (guanti, tute).

In Germania, il limite massimo di esposizione professionale per ESP è di 40 kV/m durante la giornata lavorativa e di 60 kV/m per un'esposizione fino a 2 ore al giorno.

Lo standard del Comitato Europeo CENELEC stabilisce un limite massimo per l'esposizione professionale di 8 ore all'ESP di 4 kV/m. Dentro

Periodo di 8 ore per intensità superiori a 42 kV/m, il tempo di esposizione consentito è determinato dalla formula:

T<112/E.

Razionamento di PMP. Il razionamento e la valutazione igienica di un campo magnetico permanente (PMF) viene effettuato secondo il suo livello differenziato a seconda del tempo di esposizione del lavoratore durante il turno, tenendo conto delle condizioni generali (per tutto il corpo) o locali (mani , esposizione dell'avambraccio).

I livelli di PMF sono valutati in unità di intensità del campo magnetico (N) in kA/m o in unità di induzione magnetica (V) m/T (Tabella 8.2).

Se è necessario che il personale permanga in aree con diverse tensioni (induzione) del PMF, il tempo totale per l'esecuzione del lavoro in queste aree non deve superare il livello massimo consentito per l'area con la massima tensione.

Gli LCM riportati nella tabella si basano su un livello di fattore inattivo e pertanto differiscono da quelli stabiliti in altri paesi o da quelli raccomandati da organizzazioni internazionali.

Gli standard nazionali che disciplinano la PHC in altri paesi sono generalmente regolati da organizzazioni e regolamenti dipartimentali. Ad esempio, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha stabilito i seguenti PDU:

Per un'esposizione di 8 ore - 0,01 T per tutto il corpo, 0,1 T per

mani;

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

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

acceleratore lineare presso lo Stanford Center, fluttuante nel tempo per un'esposizione totale da 0,02 T a 0,2 T; per locale - a portata di mano - da 0,2 T a 2,0 T.

Nel 1991, il Comitato internazionale per le radiazioni non ionizzanti dell'Associazione internazionale per la protezione dalle radiazioni ha raccomandato i seguenti livelli di PMF come LMR (Tabella 8.3).

Razionamento e valutazione dell'esposizione a campi elettromagnetici IF. Al fine di preservare la salute del personale che utilizza apparecchiature elettriche e della popolazione esposta ai campi elettromagnetici FC nella vita quotidiana, la regolamentazione igienica viene effettuata sulla base di

Tabella 8.2.Impatto del PMP sui lavoratori

Tempo di esposizione per giorno lavorativo, minuti	Condizioni di esposizione
	Generale (tutto il corpo)		Locale (limitato alle mani, cingolo scapolare)
	tensione PDU, kA/m	Telecomando di induzione magnetica, mT	tensione PDU, kA/m	Telecomando di induzione magnetica, mT
61-480
11-60
0-10

Tabella 8.3.Raccomandazioni internazionali per PDU PMP (1991)

Nota. Le PDU fornite nella tabella non garantiscono la sicurezza delle persone con pacemaker e defibrillatori impiantati, che possono rispondere a PMP a un livello di 0,5 mT e inferiore.

complessi studi igienici, clinico-fisiologici e sperimentali.

La regolazione igienica di EMF FC viene eseguita separatamente per i campi elettrici (EP) e magnetici (MF). I parametri normalizzati del PE sono tensione, che è stimato in kilovolt per metro (kV / m), e per MP - induzione magnetica o forza del campo magnetico, misurate rispettivamente in milli o microtesla (mTl, μT) e ampere o kiloampere per metro (A/m, kA/m).

Attualmente in Russia esistono standard igienici per gli impatti industriali e non industriali di EP e MF FC. Tuttavia, va tenuto presente che i livelli consentiti dell'induzione del campo magnetico dell'inverter all'interno dei locali residenziali e sul territorio dello sviluppo residenziale sono presi come standard temporaneo e sono rispettivamente di 10 e 50 μT (SanPiN 2.1.2.1002- 2000). Lo stesso documento stabilisce il controllo remoto per l'EP FC, che si applica ai locali residenziali e al territorio di sviluppo residenziale, pari rispettivamente a 0,5 e 1 kV / m, indipendentemente dalla fonte. I livelli massimi specificati sono significativamente inferiori ai valori dei livelli controllati per la popolazione proposti dalle raccomandazioni internazionali ICNIRP, che sono rispettivamente 5 kV/m e 100 µT (80 A/m). Allo stesso tempo, in relazione ai recenti dati sui possibili effetti avversi (fino a cancerogeni) sulla salute umana dei campi magnetici deboli dell'IF, sono stati raccomandati limiti più severi sui loro livelli, fino a 0,2 μT.

La regolamentazione igienica dell'EMF FC nei luoghi di lavoro è regolata da SanPiN 2.2.4.1191-03 "Campi elettromagnetici in condizioni di produzione" a seconda del tempo trascorso nel campo elettromagnetico.

Il livello massimo consentito (MPL) dell'EP IF per un'intera giornata lavorativa è di 5 kV / m e l'MPC massimo per impatti non superiori a 10 minuti è di 25 kV / m. Nell'intervallo di intensità di 5-20 kV/m, il tempo di permanenza consentito è determinato dalla formula:

T \u003d 50 / E-2,

Dove:

T - tempo consentito trascorso in EP al livello appropriato di tensione, h;

E è l'intensità dell'EF agente nell'area controllata.

Non è consentito soggiornare in un PE con una tensione superiore a 25 kV / m senza l'uso di dispositivi di protezione.

Il numero di zone controllate è determinato dalla differenza dei livelli di tensione del campo elettrico sul posto di lavoro. La differenza considerata nei livelli di intensità EP delle zone controllate è di 1 kV/m.

Il tempo consentito trascorso nel PE può essere implementato una tantum o frazionalmente durante la giornata lavorativa. Durante il resto dell'orario di lavoro, è necessario trovarsi al di fuori della zona di influenza della firma elettronica o utilizzare dispositivi di protezione.

Il tempo trascorso dal personale durante la giornata lavorativa in aree con diversa intensità del campo elettrico (Tpr) è calcolato con la formula:

Il tempo assegnato non deve superare le 8 ore.

I limiti massimi di controllo per l'intensità di un campo magnetico (MF) periodico (sinusoidale) di frequenza industriale nei luoghi di lavoro sono fissati per condizioni di impatti generali (su tutto il corpo) e locali (sugli arti) (Tabella 8.4).

Tabella 8.4.Telecomando per l'esposizione a un campo magnetico periodico con una frequenza di 50 Hz

La forza MF ammissibile entro intervalli di tempo è determinata in conformità con la curva di interpolazione fornita nell'appendice 1 di SanPiN 2.2.4.1191-03.

Se è necessario che il personale permanga in zone con diversa intensità (induzione) del campo magnetico, il tempo totale per l'esecuzione del lavoro in queste zone non deve superare il limite massimo di controllo per quelli con la massima intensità.

Il tempo di permanenza consentito può essere realizzato una tantum o frazionato durante la giornata lavorativa.

Per le condizioni di esposizione a MF pulsata 50 Hz, gli MPS del valore di ampiezza dell'intensità di campo (Npd) sono differenziati in funzione della durata totale dell'esposizione per turno (T) e delle caratteristiche delle modalità di generazione pulsata.

Regolazione igienica dei campi elettromagnetici nell'intervallo 10 kHz - 300 GHz. L'intensità dei campi elettromagnetici delle radiofrequenze nei luoghi di lavoro del personale che lavora con sorgenti EMF e i requisiti per il monitoraggio sono regolati da norme sanitarie ed epidemiologiche, standard "Campi elettromagnetici in condizioni di produzione" - SanPiN 2.2.4.1191-03 e GOST 12.1. 006-84 "Radiofrequenze dei campi elettromagnetici. Livelli ammissibili nei luoghi di lavoro e requisiti per il controllo”.

Il controllo remoto dei campi elettrico e magnetico nell'intervallo di frequenza di 10-30 kHz durante l'intero turno è rispettivamente di 500 V/m e 50 A/m. Con la durata dell'esposizione a campi elettrici e magnetici fino a 2 ore per turno, il telecomando è rispettivamente di 1000 V / m e 100 A / m.

Tabella 8.5.Controllo remoto massimo dell'intensità e della densità del flusso di energia della gamma di frequenza EMF 30 kHz - 300 GHz

Parametro	Livelli massimi consentiti nelle bande di frequenza (MHz)
Parametro	0,03-3,0	3,0-30,0	30,0-50,0	50,0-300,0	300,0-300000,0
Mi, V/min
Noi
PES µW/cm1					1000 5000*

Nota. *per condizioni di irradiazione locale delle mani.

La gamma di frequenza EMF del telecomando 30 kHz - 300 GHz è determinata dall'entità dell'esposizione all'energia (EE).

I livelli massimi consentiti di campi elettrici e magnetici, la densità del flusso di energia EMF non devono superare i valori indicati scheda. 8.5.

8.4. PRINCIPI DI MISURA DEI PARAMETRI DEI CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI

Principi di misura dell'intensità del campo elettrico. Il metodo per misurare i parametri di un campo elettrico si basa sulla proprietà di un corpo conduttore posto in un campo elettrico. Se due corpi conduttori sono posti in un campo elettrico uniforme, sorge una differenza di potenziale pari alla differenza di potenziale del campo elettrico esterno tra i centri delle cariche elettriche dei corpi. Questa differenza di potenziale è correlata al modulo del campo elettrico esterno.

Quando si misura l'intensità di un campo elettrico alternato, come convertitore primario viene utilizzata un'antenna a dipolo, le cui dimensioni sono piccole rispetto alla lunghezza d'onda. In un campo elettrico uniforme, si genera una tensione alternata tra gli elementi di un'antenna a dipolo (cilindri, coni, ecc.), il cui valore istantaneo sarà proporzionale alla proiezione del valore istantaneo dell'intensità del campo elettrico sull'asse di l'antenna a dipolo. Misurando il valore efficace di questa tensione si otterrà un valore proporzionale al valore efficace della proiezione dell'intensità del campo elettrico sull'asse dell'antenna a dipolo. Cioè, stiamo parlando di un campo elettrico che esisteva nello spazio prima dell'introduzione di un'antenna a dipolo. Pertanto, sono necessari un'antenna a dipolo e un voltmetro RMS per misurare il valore efficace di un campo elettrico alternato.

Principi di misurazione della forza (induzione) del campo magnetico. Per misurare l'intensità dei campi magnetici diretti ea bassa frequenza, i trasduttori basati su effetto Hall, che si riferisce ai fenomeni galvanomagnetici che si verificano quando viene posizionato un conduttore

o semiconduttore con corrente in un campo magnetico. Questi fenomeni includono: il verificarsi di una differenza di potenziale (emf), un cambiamento nella resistenza elettrica del conduttore, il verificarsi di una differenza di temperatura.

L'effetto Hall si verifica quando una tensione viene applicata a una coppia di facce opposte di una piastra semiconduttrice rettangolare, provocando una corrente continua. Sotto l'azione del vettore di induzione perpendicolare alla piastra, una forza perpendicolare al vettore densità DC agirà sui portatori di carica in movimento. La conseguenza di ciò sarà il verificarsi di una differenza di potenziale tra l'altra coppia di facce della piastra. Questa differenza di potenziale è chiamata fem di Hall. Il suo valore è proporzionale alla componente del vettore di induzione magnetica perpendicolare alla piastra, allo spessore della piastra e alla costante di Hall, caratteristica del semiconduttore. Conoscendo il coefficiente di proporzionalità tra la fem e l'induzione magnetica e misurando la fem, determinare il valore dell'induzione magnetica.

Per misurare il valore quadratico medio dell'intensità del campo magnetico alternato, viene utilizzata un'antenna a telaio come trasduttore primario, le cui dimensioni sono piccole rispetto alla lunghezza d'onda. Sotto l'azione di un campo magnetico alternato, all'uscita dell'antenna ad anello si genera una tensione alternata, il cui valore istantaneo è proporzionale alla proiezione del valore istantaneo dell'intensità del campo magnetico sull'asse perpendicolare al piano dell'anello antenna e passante per il suo centro. Misurando il valore RMS di questa tensione si ottiene un valore proporzionale al valore RMS della proiezione dell'intensità del campo magnetico sull'asse dell'antenna a telaio.

Principi di misura della densità del flusso di energia di un campo elettromagnetico. A frequenze da 300 MHz a decine di GHz, la densità del flusso di energia (EFD) viene misurata in un'onda elettromagnetica già formata. In questo caso, il PES è correlato alle intensità dei campi elettrici o magnetici. Pertanto, per misurare il PES, vengono utilizzati metri del valore quadratico medio delle intensità dei campi elettrici o magnetici, che sono calibrati in unità di densità di flusso di energia del campo elettromagnetico.

8.5. misure protettive quando si lavora con fonti di emp

Quando si scelgono i mezzi di protezione contro l'elettricità statica (schermatura della fonte del campo o del posto di lavoro, l'uso di neutralizzatori di elettricità statica, limitazione del tempo di funzionamento, ecc.), le caratteristiche dei processi tecnologici, le proprietà fisiche e chimiche del materiale lavorato, il microclima dei locali, ecc., dovrebbe essere preso in considerazione, che determina un approccio differenziato nello sviluppo di misure protettive.

Uno dei mezzi comuni di protezione contro l'elettricità statica è ridurre la generazione di cariche elettrostatiche o la loro rimozione dal materiale elettrizzato, che si ottiene:

1) messa a terra di elementi metallici ed elettricamente conduttivi delle apparecchiature;

2) un aumento delle superfici e della conduttività di massa dei dielettrici;

3) installazione di neutralizzatori di elettricità statica. La messa a terra viene eseguita indipendentemente dall'uso di altri

metodi di protezione. Non solo gli elementi dell'apparecchiatura sono messi a terra, ma anche le sezioni elettricamente conduttive isolate degli impianti tecnologici.

Un mezzo di protezione più efficace è aumentare l'umidità dell'aria al 65-75%, quando è possibile nelle condizioni del processo tecnologico.

I dispositivi di protezione individuale possono essere scarpe antistatiche, camice antistatico, braccialetti di messa a terra per la protezione delle mani e altri dispositivi che forniscono la messa a terra elettrostatica del corpo umano.

Con l'effetto generale del PMF sul corpo dei lavoratori, le aree dell'area di produzione con livelli superiori all'MPC dovrebbero essere contrassegnate con appositi segnali di avvertimento con un'ulteriore scritta esplicativa: “Attenzione! Un campo magnetico!" È necessario attuare misure organizzative per ridurre l'impatto del PMF sul corpo umano scegliendo una modalità razionale di lavoro e riposo, riducendo il tempo trascorso nelle condizioni di azione del PMF, determinando il percorso che limita il contatto con il PMF nell'area di lavoro.

Quando si riparano i sistemi di sbarre, è necessario fornire soluzioni di shunt. Persone in servizio

Gli impianti tecnologici CC, i sistemi di sbarre o quelli a contatto con sorgenti PMF devono essere sottoposti a esami medici preliminari e periodici in conformità con gli standard del Ministero della salute e dell'industria medica e del Comitato statale per la supervisione sanitaria ed epidemiologica della Russia. Durante gli esami medici, si dovrebbe essere guidati da controindicazioni mediche generali per lavorare con fattori dannosi nell'ambiente di lavoro.

A condizione di impatto locale (limitato alle mani, cingolo scapolare superiore dei lavoratori), presso le imprese dell'industria elettronica, attraverso cassette tecnologiche dovrebbero essere utilizzate per lavori relativi all'assemblaggio di dispositivi a semiconduttore che limitano il contatto delle mani di lavoratori che lavorano con

PM.

Nelle imprese per la produzione di magneti permanenti, il posto di primo piano nelle misure preventive appartiene all'automazione del processo di misurazione dei parametri magnetici dei prodotti mediante dispositivi automatici digitali, che esclude il contatto con PMF. Si consiglia l'utilizzo di dispositivi remoti (pinze in materiali amagnetici, pinzette, impugnature) che prevengano la possibilità di azione locale del PMF sull'operatore. Devono essere utilizzati dispositivi di blocco che disattivino l'impianto elettromagnetico quando le mani entrano nell'area di copertura del PMP.

Nella pratica igienica vengono utilizzati tre principi fondamentali di protezione: protezione per tempo, protezione per distanza e protezione mediante l'uso di dispositivi di protezione collettivi o individuali. Inoltre, vengono effettuate ispezioni periodiche preliminari e annuali del personale addetto alla manutenzione degli impianti elettrici dell'EHV in conformità con gli standard della supervisione sanitaria ed epidemiologica statale e del Ministero della salute e dell'industria medica della Russia, che garantiscono la prevenzione degli effetti avversi sulla salute.

Il principio della protezione del tempo sono implementati principalmente nei requisiti dei documenti normativi e metodologici pertinenti che regolano l'impatto industriale di EMF FC. Il tempo consentito per il personale di rimanere sotto l'influenza di EMF FC è limitato dalla durata della giornata lavorativa e, di conseguenza, diminuisce con l'aumentare dell'intensità dell'esposizione. Per la popolazione è prevista la prevenzione degli effetti avversi degli effetti di EP IF unitamente al telecontrollo differenziato

a seconda del tipo di territorio (residenziale, visitato frequentemente o raramente), che è una manifestazione di garantire la protezione umana limitando il tempo di esposizione, principalmente a causa dell'attuazione del principio di protezione a distanza. Per le linee aeree di altissima tensione (EHV) di varie classi, vengono stabilite dimensioni crescenti delle zone di protezione sanitaria.

Per il posizionamento di linee aeree di 330 kV e oltre, dovrebbero essere assegnati territori lontani dall'area residenziale.

Quando si progettano linee aeree con una tensione di 750-1150 kV, dovrebbe essere prevista la loro rimozione dai confini degli insediamenti, di norma, di almeno 250-300 m, rispettivamente. E solo in casi eccezionali, quando questo requisito non può essere soddisfatto a causa delle condizioni locali, le linee 330, 500, 750 e 1150 kV possono essere avvicinate al confine degli insediamenti rurali, ma non più vicino di 20, 30, 40 e 55 m rispettivamente; in questo caso, l'intensità del campo elettrico sotto i fili della linea aerea non deve essere superiore a 5 kV / m. La possibilità di avvicinare le linee aeree al confine degli insediamenti dovrebbe essere concordata con le autorità di supervisione sanitaria ed epidemiologica.

All'interno della zona di protezione sanitaria è vietato:

Costruzione di alloggi e sistemazione di aree ricreative;

Posizionamento di imprese per la manutenzione di veicoli, magazzini di prodotti petroliferi;

Stoccaggio di materiali combustibili di ogni tipo e operazioni con essi;

Fermare i veicoli, le cui dimensioni superano l'ammissibile, riparare macchine e meccanismi;

Esecuzione di lavori di irrigazione con macchine per l'irrigazione, il cui getto d'acqua può entrare in contatto con le linee aeree;

Posizionamento di lunghi conduttori non messi a terra (recinzioni metalliche, smagliature per appendere uva, luppolo, ecc.) accessibili al pubblico;

Abbattere più alberi contemporaneamente quando si libera la linea aerea, arrampicarsi sugli alberi, nonché lavorare con vento forte, nebbia e ghiaccio.

Sul territorio della zona di protezione sanitaria delle linee aeree con una tensione di 750 kV e oltre, è vietato:

Azionare macchine e meccanismi senza schermi protettivi, fornendo una riduzione della tensione del PE nei luoghi di lavoro dei dipendenti;

Posizionare edifici residenziali e terreni domestici;

Coinvolgere bambini e adolescenti di età inferiore ai 18 anni per i lavori agricoli.

Consentito:

Utilizzo della zona di protezione sanitaria della linea aerea per il posizionamento di colture agricole che non richiedono una lunga permanenza delle persone durante la loro lavorazione;

Conservazione e funzionamento di edifici residenziali esistenti e lotti domestici situati all'interno della zona di protezione sanitaria delle linee aeree con una tensione di 330-500 kV, soggetta a una diminuzione della tensione di alimentazione elettrica all'interno di edifici residenziali e in aree aperte a livelli accettabili.

Le misure per proteggere la popolazione dagli effetti dell'EP FC sono determinate dai seguenti requisiti:

a) creazione di una zona di protezione sanitaria e rigorosa osservanza delle prescrizioni che ne disciplinano l'utilizzo;

b) quando si organizza il lavoro all'interno della zona di protezione sanitaria, vengono prese le seguenti misure per ridurre i livelli del campo elettrico:

Le macchine e i meccanismi in movimento (automobili, trattori, unità agricole semoventi e trainate, ecc.) sono dotati di un affidabile contatto elettrico con il suolo. Per la messa a terra di macchine e meccanismi su percorso pneumatico, è consentito utilizzare una catena metallica fissata su un telaio di supporto;

Macchine e meccanismi che non hanno cabine metalliche devono essere dotate di schermi protettivi, visiere collegate al corpo. Schermi e visiere possono essere realizzati in lamiera o rete metallica;

Per escludere scariche elettriche quando una persona entra in contatto con i conduttori, vengono messi a terra, i conduttori estesi vengono messi a terra in più punti e posizionati perpendicolarmente a

a VL;

Quando si eseguono lavori di costruzione e installazione, i prodotti metallici estesi (condutture, cavi di linee di comunicazione, ecc.) sono messi a terra nei luoghi di lavoro e almeno in due punti in luoghi diversi;

c) gli edifici mantenuti all'interno della zona di protezione sanitaria sono protetti da uno schermo con messa a terra, i tetti metallici sono affidabili

messa a terra in almeno due punti. Con un dispositivo di messa a terra, il valore della resistenza non è standardizzato;

d) per ridurre l'intensità del campo elettrico in aree aperte, se necessario, installare dispositivi di schermatura dei cavi, nonché recinzioni in cemento armato. Allo stesso scopo vengono piantati alberi e arbusti;

e) all'intersezione di strade con linee aeree, sono installati segnali che vietano l'arresto del trasporto e, se necessario, limitano le dimensioni del veicolo;

f) durante la preparazione e l'esecuzione dei lavori in prossimità delle linee aeree, i soggetti incaricati dell'esecuzione di tali lavori sono tenuti a istruire i lavoratori e vigilare sull'attuazione delle misure di protezione contro gli effetti del campo elettrico e sul rispetto dei requisiti di sicurezza;

g) negli insediamenti vicino ai quali passano le linee aeree, le imprese di rete elettrica, insieme alle autorità municipali, svolgono lavori esplicativi tra la popolazione per promuovere misure di sicurezza quando si lavora e le persone si trovano vicino alle linee aeree, nonché installano segnali di avvertimento in luoghi di maggiore pericolo.

Allo stesso tempo, per la mancanza di un adeguato documento normativo e metodologico che ne disciplini gli impatti non produttivi, al MP HR non è prevista la tutela della popolazione (principalmente per scarsa conoscenza della materia).

La prevenzione degli effetti negativi di EMF FC su una persona utilizzando dispositivi di protezione è fornita solo per impatti industriali e solo per il componente elettrico (EC FC) in conformità con i requisiti di GOST 12.1.002-84 e SanPiN N 5802-91 e GOST appositamente progettato per risolvere questi problemi 12.4.154-85 "SSBT. Dispositivi di schermatura per la protezione da campi elettrici di frequenza industriale. Requisiti tecnici generali, parametri e dimensioni di base" e GOST 12.4.172-87 "SSBT. Kit di schermatura individuale per la protezione da campi elettrici di frequenza industriale. Requisiti tecnici generali e modalità di controllo”.

I dispositivi di protezione collettiva comprendono due categorie principali di tali dispositivi: fissi e mobili (portatili). Schermi fissi potrebbe essere diverso

strutture metalliche messe a terra (schermi, tettoie, capannoni - solidi o reticolati, sistemi di cavi) poste al di sopra dei luoghi di lavoro del personale situato nell'area dell'EF FC. Mezzi di protezione mobili (portatili). sono vari tipi di schermi rimovibili. Rimedi collettivi sono attualmente utilizzati non solo per garantire la salvaguardia della salute del personale addetto alla manutenzione degli impianti elettrici ad altissima tensione e, di conseguenza, esposto agli effetti di EF FC, ma anche per proteggere la popolazione al fine di garantire i valori standard della tensione FC EF nell'area residenziale (il più delle volte nelle aree verdi). trame situate vicino al percorso VL). In questi casi, vengono spesso utilizzati schermi di cavi, costruiti secondo calcoli ingegneristici.

Principale equipaggiamento per la protezione personale di EP FC sono attualmente kit di schermatura individuale. In Russia esistono vari tipi di kit con vari gradi di schermatura, non solo per lavori a terra nell'area di impatto dell'EP FC con una tensione non superiore a 60 kV / m, ma anche per l'esecuzione di lavori con contatto diretto con parti in tensione sotto tensione (lavoro sotto tensione) su linee aeree con tensione 110-1150 kV. Al fine di prevenire la diagnosi precoce e il trattamento dei disturbi della salute che lavorano sotto l'influenza delle radiazioni elettromagnetiche a radiofrequenza, è necessario condurre esami medici preliminari e periodici in conformità con gli ordini del Ministero della salute e dello sviluppo sociale della Federazione Russa. Tutte le persone con manifestazioni iniziali di disturbi clinici causati dall'esposizione alle onde radio, nonché con malattie generali, il cui decorso può essere aggravato sotto l'influenza di fattori avversi nell'ambiente di lavoro, devono essere tenute sotto osservazione con adeguate misure igieniche e terapeutiche misure volte a migliorare le condizioni di lavoro e ripristinare la salute. Nei casi caratterizzati da un progressivo decorso della patologia professionale o aggravati da malattie generali, si procede al trasferimento temporaneo o definitivo dei dipendenti ad altra mansione. Anche le donne durante la gravidanza e l'allattamento sono soggette a trasferimento a un altro lavoro, se i livelli di EMR sul posto di lavoro superano l'MPC stabilito per la popolazione. Persone di età inferiore ai 18 anni

rasta, non sono consentiti lavori indipendenti su impianti che sono fonti di radiazioni elettromagnetiche nella gamma delle radiofrequenze. Le misure di protezione per i lavoratori dovrebbero essere applicate in tutti i tipi di lavoro, se i livelli di EMP sul posto di lavoro superano quelli consentiti.

La protezione del personale dall'esposizione a RF EMR si ottiene attraverso misure organizzative e tecniche, nonché l'uso di dispositivi di protezione individuale.

Le attività organizzative comprendono: selezione di modalità razionali di funzionamento degli impianti; limitazione del luogo e del tempo di permanenza del personale nella zona di radiazione e altri. Misure ingegneristiche comprendono: collocazione razionale delle apparecchiature, utilizzo di mezzi che limitino il flusso di energia elettromagnetica ai posti di lavoro del personale (assorbitori di potenza, schermature). Ai dispositivi di protezione individuale includono occhiali, scudi, caschi, indumenti protettivi (tute, tute, ecc.).

Il metodo di protezione in ciascun caso specifico dovrebbe essere determinato tenendo conto della gamma di frequenza operativa, della natura del lavoro svolto e dell'efficienza di protezione richiesta.

I principi di protezione sono diversi a seconda dello scopo e del design degli emettitori. La protezione del personale dall'esposizione può essere effettuata automatizzando i processi tecnologici o il controllo remoto, escludendo la presenza obbligatoria di un operatore vicino alla sorgente di radiazioni, schermando gli induttori funzionanti.

Nei casi in cui è impossibile trasferire l'apparecchiatura al controllo automatico o remoto (tecnicamente impossibile o associato a costi materiali elevati), è necessario proteggere il posto di lavoro. Queste attività vengono svolte anche durante la manutenzione di apparecchiature EGU con una grande riserva di energia, progettate per la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni. La schermatura dei luoghi di lavoro viene eseguita anche nei casi in cui la schermatura delle sorgenti di campo elettromagnetico è impossibile a causa delle specificità del processo tecnologico (lavoro su banchi prova, ecc.).

Tutti i mezzi e i metodi di protezione dai campi elettromagnetici possono essere suddivisi in 3 gruppi: organizzativo, ingegneristico e trattamento e prevenzione.

Eventi organizzativi sia in fase di progettazione che in sede operativa, provvedono ad impedire l'ingresso di persone in zone ad alta intensità di campi elettromagnetici, creando zone di protezione sanitaria attorno alle strutture di antenne per vari scopi. Per prevedere i livelli di radiazione elettromagnetica in fase di progettazione, vengono utilizzati metodi di calcolo per determinare il PES e la forza EMF.

I principi generali alla base della protezione ingegneristica e tecnica, si riducono a quanto segue: tenuta elettrica di elementi circuitali, blocchi, gruppi dell'impianto nel suo complesso al fine di ridurre o eliminare le radiazioni elettromagnetiche; proteggere il posto di lavoro dalle radiazioni o allontanarlo a una distanza di sicurezza dalla fonte di radiazioni. Per schermare il posto di lavoro, si consiglia di utilizzare vari tipi di schermi: riflettenti (metallo solido da una rete metallica, tessuto metallizzato) e assorbenti (da materiali radioassorbenti).

Come dispositivi di protezione individuale, si consigliano indumenti speciali in tessuto metallizzato e occhiali protettivi.

Nel caso in cui solo alcune parti del corpo o del viso siano esposte alle radiazioni, è possibile utilizzare camice protettivo, grembiule, mantello con cappuccio, guanti, occhiali, scudi.

Misure terapeutiche e preventive dovrebbe mirare, prima di tutto, alla diagnosi precoce di segni di effetti avversi dei campi elettromagnetici Il terapista, il neuropatologo, l'oftalmologo prendono parte alla visita medica.

Istruzione

Prendi due batterie e collegale con del nastro isolante. Collegare le batterie in modo che le loro estremità siano diverse, ovvero il più è opposto al meno e viceversa. Usa delle graffette per fissare un filo all'estremità di ciascuna batteria. Quindi, posiziona una delle graffette sopra le batterie. Se la graffetta non raggiunge il centro di ciascuna, potrebbe essere necessario raddrizzarla alla lunghezza desiderata. Fissa il disegno con del nastro adesivo. Assicurati che le estremità dei fili siano libere e che i bordi della graffetta raggiungano il centro di ciascuna batteria. Collega le batterie dall'alto, fai lo stesso dall'altra parte.

Prendi il filo di rame. Lascia dritti circa 15 centimetri di filo, quindi inizia ad avvolgerlo attorno al vetro. Fai circa 10 giri. Lascia dritto altri 15 centimetri. Collegare uno dei fili dall'alimentatore a una delle estremità libere della bobina di rame risultante. Assicurarsi che i fili siano ben collegati tra loro. Quando è collegato, il circuito dà un magnetico campo. Collegare l'altro filo dell'alimentatore al filo di rame.

A quel punto, quando la corrente scorre attraverso la bobina, posta all'interno sarà magnetizzata. Le graffette si attaccheranno insieme, quindi le parti di un cucchiaio o di una forchetta, i cacciaviti si magnetizzeranno e attireranno altri oggetti metallici mentre la corrente viene applicata alla bobina.

Nota

La bobina potrebbe essere calda. Assicurati che non ci siano sostanze infiammabili nelle vicinanze e fai attenzione a non scottarti la pelle.

Consigli utili

Il metallo più facilmente magnetizzabile è il ferro. Non selezionare alluminio o rame durante il controllo del campo.

Per creare un campo elettromagnetico, è necessario far irradiare la sua sorgente. Allo stesso tempo, deve produrre una combinazione di due campi, elettrico e magnetico, che possono propagarsi nello spazio, dando origine l'uno all'altro. Un campo elettromagnetico può propagarsi nello spazio sotto forma di un'onda elettromagnetica.

Avrai bisogno

- filo isolato;
- chiodo;
- due conduttori;
- Bobina di Ruhmkorff.

Istruzione

Prendi un filo isolato con bassa resistenza, il rame è il migliore. Avvolgilo su un'anima d'acciaio, andrà bene un normale chiodo lungo 100 mm (trama). Collega il cavo a una fonte di alimentazione, una normale batteria andrà bene. Ci sarà un elettrico campo, che genera una corrente elettrica in esso.

Il movimento direzionale della carica (corrente elettrica) genererà a sua volta un magnetismo campo, che sarà concentrato in un'anima di acciaio, con un filo avvolto attorno ad essa. Il nucleo gira ed è attratto a sé dai ferromagneti (, nichel, cobalto, ecc.). Il risultato campo può essere chiamato elettromagnetico, perché elettrico campo magnetico.

Per ottenere un campo elettromagnetico classico, è necessario che sia quello elettrico e quello magnetico campo cambiato nel tempo, poi quello elettrico campo genererà magnetico e viceversa. Per questo è necessario che le cariche in movimento ricevano accelerazione. Il modo più semplice per farlo è farli oscillare. Pertanto, per ottenere un campo elettromagnetico, è sufficiente prendere un conduttore e inserirlo in una normale rete domestica. Ma sarà così piccolo che non sarà possibile misurarlo con strumenti.

Per ottenere un campo magnetico sufficientemente potente, crea un vibratore Hertz. Per fare ciò, prendi due conduttori diritti identici, fissali in modo che lo spazio tra loro sia di 7 mm. Questo sarà un circuito oscillatorio aperto, con una piccola capacità elettrica. Attacca ciascuno dei conduttori ai morsetti Ruhmkorf (ti consente di ricevere impulsi ad alta tensione). Collegare il circuito alla batteria. Le scariche inizieranno nello spinterometro tra i conduttori e il vibratore stesso diventerà una fonte di un campo elettromagnetico.

Video collegati

L'introduzione di nuove tecnologie e l'uso diffuso dell'elettricità ha portato all'emergere di campi elettromagnetici artificiali, che molto spesso hanno un effetto dannoso sull'uomo e sull'ambiente. Questi campi fisici sorgono dove ci sono cariche in movimento.

La natura del campo elettromagnetico

Il campo elettromagnetico è un tipo speciale di materia. Si verifica attorno ai conduttori lungo i quali si muovono le cariche elettriche. Il campo di forza è costituito da due campi indipendenti: magnetico ed elettrico, che non possono esistere isolati l'uno dall'altro. Il campo elettrico, quando sorge e cambia, ne genera invariabilmente uno magnetico.

Uno dei primi a indagare sulla natura dei campi variabili a metà del XIX secolo fu James Maxwell, a cui si attribuisce la creazione della teoria del campo elettromagnetico. Lo scienziato ha dimostrato che le cariche elettriche che si muovono con l'accelerazione creano un campo elettrico. Cambiandolo si genera un campo di forze magnetiche.

La fonte di un campo magnetico alternato può essere un magnete, se lo metti in moto, così come una carica elettrica che oscilla o si muove con accelerazione. Se la carica si muove a velocità costante, allora una corrente costante scorre attraverso il conduttore, che è caratterizzato da un campo magnetico costante. Propagandosi nello spazio, il campo elettromagnetico trasporta energia, che dipende dall'entità della corrente nel conduttore e dalla frequenza delle onde emesse.

L'impatto del campo elettromagnetico su una persona

Il livello di tutte le radiazioni elettromagnetiche che vengono create dai sistemi tecnici progettati dall'uomo è molte volte superiore alla radiazione naturale del pianeta. Questo è un effetto termico, che può portare al surriscaldamento dei tessuti corporei e conseguenze irreversibili. Ad esempio, l'uso prolungato di un telefono cellulare, che è una fonte di radiazioni, può portare ad un aumento della temperatura del cervello e del cristallino dell'occhio.

I campi elettromagnetici generati dall'uso di elettrodomestici possono causare neoplasie maligne. In particolare, questo vale per il corpo dei bambini. La presenza a lungo termine di una persona vicino alla fonte delle onde elettromagnetiche riduce l'efficienza del sistema immunitario, porta a malattie del cuore e dei vasi sanguigni.

Certo, è impossibile abbandonare completamente l'uso di mezzi tecnici che sono la fonte di un campo elettromagnetico. Ma puoi applicare le misure preventive più semplici, ad esempio, utilizzare il telefono solo con un auricolare, non lasciare i cavi degli apparecchi nelle prese elettriche dopo aver utilizzato l'apparecchiatura. Nella vita di tutti i giorni si consiglia di utilizzare prolunghe e cavi con schermatura protettiva.

Che cos'è un campo elettromagnetico, in che modo influisce sulla salute umana e perché misurarlo: imparerai da questo articolo. Continuando a farti conoscere l'assortimento del nostro negozio, ti parleremo di dispositivi utili: indicatori dell'intensità del campo elettromagnetico (EMF). Possono essere utilizzati sia in azienda che a casa.

Cos'è un campo elettromagnetico?

Il mondo moderno è impensabile senza elettrodomestici, telefoni cellulari, elettricità, tram e filobus, televisori e computer. Ci siamo abituati e non pensiamo affatto che qualsiasi dispositivo elettrico crei un campo elettromagnetico attorno a sé. È invisibile, ma colpisce tutti gli organismi viventi, compresi gli esseri umani.

Campo elettromagnetico - forma speciale materia derivante dall'interazione di particelle in movimento con cariche elettriche. I campi elettrico e magnetico sono interconnessi tra loro e possono darsi origine l'un l'altro, motivo per cui, di regola, si parla insieme di un unico campo elettromagnetico.

Le principali fonti di campi elettromagnetici includono:

- linee elettriche;
— cabine di trasformazione;
– cavi elettrici, di telecomunicazione, TV e Internet;
– torri cellulari, torri radio e TV, amplificatori, antenne per telefoni cellulari e satellitari, router Wi-Fi;
— computer, televisori, display;
- elettrodomestici;
– forni a induzione e microonde (MW);
— trasporto elettrico;
- radar.

Effetto dei campi elettromagnetici sulla salute umana

I campi elettromagnetici influenzano qualsiasi organismo biologico: piante, insetti, animali, persone. Gli scienziati che studiano l'effetto dei campi elettromagnetici sugli esseri umani sono giunti alla conclusione che l'esposizione prolungata e regolare ai campi elettromagnetici può portare a:
- aumento della fatica, disturbi del sonno, mal di testa, diminuzione della pressione, diminuzione della frequenza cardiaca;
- disturbi del sistema immunitario, nervoso, endocrino, sessuale, ormonale, cardiovascolare;
- lo sviluppo di malattie oncologiche;
- lo sviluppo di malattie del sistema nervoso centrale;
- reazioni allergiche.

Protezione EMI

Esistono standard sanitari che stabiliscono i livelli massimi consentiti di intensità del campo elettromagnetico a seconda del tempo trascorso nell'area pericolosa - per locali residenziali, luoghi di lavoro, luoghi vicino a fonti di un campo forte. Se non è possibile ridurre strutturalmente le radiazioni, ad esempio da una linea di trasmissione elettromagnetica (EMF) o da una torre cellulare, vengono sviluppate istruzioni di servizio, dispositivi di protezione per il personale di lavoro e zone di accesso limitato per la quarantena sanitaria.

Diverse istruzioni regolano il tempo di permanenza di una persona nella zona di pericolo. Reti schermanti, pellicole, vetrature, tute in tessuto metallizzato a base di fibre polimeriche possono ridurre di migliaia di volte l'intensità della radiazione elettromagnetica. Su richiesta di GOST, le zone di radiazione EMF sono recintate e dotate di segnali di avvertimento "Non entrare, è pericoloso!" e il simbolo di pericolo elettromagnetico.

I servizi speciali con l'ausilio di dispositivi monitorano costantemente il livello di intensità dei campi elettromagnetici nei luoghi di lavoro e nei locali residenziali. Puoi prenderti cura della tua salute da solo acquistando un dispositivo portatile "Impulse" o un set "Impulse" + tester per nitrati "SOEKS".

Perché abbiamo bisogno di dispositivi domestici per misurare la forza del campo elettromagnetico?

Il campo elettromagnetico influisce negativamente sulla salute umana, quindi è utile sapere quali luoghi si visitano (a casa, in ufficio, in giardino, in garage) possono essere pericolosi. Dovete capire che un maggiore sfondo elettromagnetico può essere creato non solo dai vostri apparecchi elettrici, telefoni, televisori e computer, ma anche da cablaggi difettosi, apparecchi elettrici dei vicini, impianti industriali situati nelle vicinanze.

Gli esperti hanno scoperto che un'esposizione a campi elettromagnetici a breve termine su una persona è praticamente innocua, ma una lunga permanenza in un'area con un maggiore background elettromagnetico è pericolosa. Sono le zone che possono essere rilevate utilizzando dispositivi di tipo "Impulso". Quindi, puoi controllare i luoghi in cui trascorri più tempo; asilo nido e camera da letto; studio. Il dispositivo contiene i valori stabiliti dai documenti normativi, quindi puoi valutare immediatamente il grado di pericolo per te e per i tuoi cari. È possibile che dopo l'esame si decida di allontanare il computer dal letto, di eliminare il cellulare con antenna amplificata, di sostituire il vecchio forno a microonde con uno nuovo, di sostituire l'isolamento della porta del frigorifero con la modalità No Frost .

Shmelev VE, Sbitnev SA

"FONDAMENTI TEORICI DELL'INGEGNERIA ELETTRICA"

"TEORIA DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO"

Capitolo 1. Concetti di base della teoria dei campi elettromagnetici

§ 1.1. Determinazione del campo elettromagnetico e delle sue grandezze fisiche.
Apparato matematico della teoria del campo elettromagnetico

campo elettromagnetico(EMF) è un tipo di materia che ha un effetto di forza sulle particelle cariche ed è determinata in tutti i punti da due coppie di quantità vettoriali che caratterizzano i suoi due lati: campi elettrici e magnetici.

Campo elettrico- questo è un componente dell'EMF, che è caratterizzato dall'impatto su una particella elettricamente carica con una forza proporzionale alla carica della particella e indipendente dalla sua velocità.

Un campo magnetico- questo è un componente dell'EMF, che è caratterizzato dall'impatto su una particella in movimento con una forza proporzionale alla carica della particella e alla sua velocità.

Le proprietà e i metodi di base per il calcolo dei campi elettromagnetici studiati nel corso sui fondamenti teorici dell'ingegneria elettrica comportano uno studio qualitativo e quantitativo dei campi elettromagnetici presenti nei dispositivi elettrici, radioelettronici e biomedici. Per questo, le equazioni dell'elettrodinamica in forma integrale e differenziale sono le più adatte.

L'apparato matematico della teoria del campo elettromagnetico (TEMF) si basa sulla teoria del campo scalare, sull'analisi vettoriale e tensoriale, nonché sul calcolo differenziale e integrale.

Domande di controllo

1. Cos'è un campo elettromagnetico?

2. Cosa si chiama campo elettrico e magnetico?

3. Qual è la base dell'apparato matematico della teoria del campo elettromagnetico?

§ 1.2. Grandezze fisiche che caratterizzano l'EMF

Vettore di intensità del campo elettrico al punto Qè chiamato il vettore della forza che agisce su una particella stazionaria elettricamente carica posta in un punto Q se questa particella ha una carica unitaria positiva.

Secondo questa definizione, la forza elettrica che agisce su una carica puntiforme Qè uguale a:

Dove E misurato in V/m.

Il campo magnetico è caratterizzato vettore di induzione magnetica. Induzione magnetica in qualche punto di osservazione Qè una quantità vettoriale, il cui modulo è uguale alla forza magnetica che agisce su una particella carica situata in un punto Q, che ha una carica unitaria e si muove con una velocità unitaria, e i vettori di forza, velocità, induzione magnetica e anche la carica della particella soddisfano la condizione

La forza magnetica che agisce su un conduttore curvilineo con corrente può essere determinata dalla formula

Su un conduttore rettilineo, se si trova in un campo uniforme, agisce la seguente forza magnetica

In tutte le ultime formule B - induzione magnetica, che si misura in tesla (Tl).

1 T è una tale induzione magnetica alla quale una forza magnetica pari a 1N agisce su un conduttore rettilineo con una corrente di 1A se le linee di induzione magnetica sono dirette perpendicolarmente al conduttore con corrente e se la lunghezza del conduttore è 1 m .

Oltre all'intensità del campo elettrico e all'induzione magnetica, nella teoria del campo elettromagnetico vengono considerate le seguenti grandezze vettoriali:

1) induzione elettrica D (spostamento elettrico), che si misura in C / m 2,

I vettori EMF sono funzioni di spazio e tempo:

Dove Q- punto di osservazione, T- momento del tempo.

Se il punto di osservazione Qè nel vuoto, allora valgono le seguenti relazioni tra le corrispondenti coppie di grandezze vettoriali

dove è la permittività assoluta del vuoto (costante elettrica di base), = 8,85419 * 10 -12;

Permeabilità magnetica assoluta del vuoto (costante magnetica di base); \u003d 4π * 10 -7.

Domande di controllo

1. Qual è l'intensità del campo elettrico?

2. Cosa si chiama induzione magnetica?

3. Qual è la forza magnetica che agisce su una particella carica in movimento?

4. Qual è la forza magnetica che agisce su un conduttore con corrente?

5. Quali grandezze vettoriali caratterizzano il campo elettrico?

6. Quali grandezze vettoriali caratterizzano il campo magnetico?

§ 1.3. Sorgenti di campo elettromagnetico

Le fonti di campi elettromagnetici sono cariche elettriche, dipoli elettrici, cariche elettriche in movimento, correnti elettriche, dipoli magnetici.

I concetti di carica elettrica e corrente elettrica sono dati nel corso di fisica. Le correnti elettriche sono di tre tipi:

1. Correnti di conduzione.

2. Correnti di spostamento.

3. Correnti di trasferimento.

Corrente di conduzione- la velocità di passaggio delle cariche mobili di un corpo elettricamente conduttivo attraverso una certa superficie.

Corrente di polarizzazione- la velocità di variazione del flusso del vettore di spostamento elettrico attraverso una determinata superficie.

Corrente di trasferimento caratterizzato dalla seguente espressione

Dove v - la velocità di trasferimento dei corpi attraverso la superficie S; N - vettore dell'unità normale alla superficie; - densità di carica lineare dei corpi che volano attraverso la superficie nella direzione della normale; ρ è la densità volumetrica della carica elettrica; P v - trasferire la densità di corrente.

dipolo elettrico si chiama coppia di cariche puntiformi + Q E - Q situato a distanza l l'uno dall'altro (Fig. 1).

Un dipolo elettrico puntiforme è caratterizzato dal vettore momento di dipolo elettrico:

dipolo magnetico chiamato un circuito piatto con corrente elettrica IO. Il dipolo magnetico è caratterizzato dal vettore momento di dipolo magnetico

Dove S è il vettore area della superficie piana tesa sul circuito con la corrente. Vettore S diretto perpendicolarmente a questa superficie piana, inoltre, se visto dall'estremità del vettore S , quindi il movimento lungo il contorno nella direzione coincidente con la direzione della corrente avverrà in senso antiorario. Ciò significa che la direzione del vettore del momento magnetico del dipolo è correlata alla direzione della corrente secondo la regola della vite destra.

Gli atomi e le molecole della materia sono dipoli elettrici e magnetici, quindi ogni punto del tipo reale nell'EMF può essere caratterizzato dalla densità apparente del momento di dipolo elettrico e magnetico:

P - polarizzazione elettrica della sostanza:

M - la magnetizzazione della sostanza:

Polarizzazione elettrica della materiaè una quantità vettoriale uguale alla densità apparente del momento di dipolo elettrico in un punto qualsiasi di un corpo reale.

Magnetizzazione della materiaè una quantità vettoriale uguale alla densità apparente del momento di dipolo magnetico in un punto qualsiasi di un corpo reale.

spostamento elettrico- questa è una quantità vettoriale, che per qualsiasi punto di osservazione, indipendentemente dal fatto che sia nel vuoto o in una sostanza, è determinata dalla relazione:

(per vuoto o materia),

(solo per vuoto).

Intensità del campo magnetico- una grandezza vettoriale, che per qualsiasi punto di osservazione, indipendentemente dal fatto che sia nel vuoto o in una sostanza, è determinata dalla relazione:

dove l'intensità del campo magnetico è misurata in A/m.

Oltre alla polarizzazione e alla magnetizzazione, esistono altre fonti di campi elettromagnetici distribuiti in volume:

- densità di carica elettrica di massa ; ,

dove la densità volumetrica della carica elettrica è misurata in C/m 3 ;

- vettore densità di corrente elettrica, la cui componente normale è uguale a

In un caso più generale, la corrente che scorre attraverso una superficie aperta S, è uguale al flusso del vettore densità di corrente attraverso questa superficie:

dove il vettore densità di corrente elettrica è misurato in A/m 2 .

Domande di controllo

1. Quali sono le sorgenti del campo elettromagnetico?

2. Cos'è la corrente di conduzione?

3. Cos'è la corrente di polarizzazione?

4. Cos'è la corrente di trasferimento?

5. Cos'è un dipolo elettrico e un momento di dipolo elettrico?

6. Cos'è un dipolo magnetico e un momento di dipolo magnetico?

7. Cosa si chiama polarizzazione elettrica e magnetizzazione di una sostanza?

8. Cosa si chiama spostamento elettrico?

9. Qual è la cosiddetta forza del campo magnetico?

10. Qual è la densità di carica elettrica volumetrica e la densità di corrente?

Esempio di applicazione MATLAB

Compito.

Dato: Circuito con corrente elettrica IO nello spazio è il perimetro di un triangolo, le cui coordinate cartesiane dei vertici sono date: X 1 , X 2 , X 3 , si 1 , si 2 , si 3 , z.z 1 , z.z 2 , z.z 3 . Qui i pedici sono i numeri dei vertici. I vertici sono numerati nella direzione del flusso di corrente elettrica.

Necessario comporre una funzione MATLAB che calcoli il vettore momento magnetico dipolo del circuito. Quando si compila il file m, si può presumere che le coordinate spaziali siano misurate in metri e la corrente sia misurata in ampere. È consentita un'organizzazione arbitraria dei parametri di input e output.

Soluzione

% m_dip_moment - calcolo del momento di dipolo magnetico di un circuito triangolare con corrente nello spazio

%pm = m_dip_moment(tok,nodi)

% PARAMETRI DI INGRESSO

% corrente - corrente nel circuito;

% nodi - una matrice quadrata della forma ." , ciascuna riga della quale contiene le coordinate del vertice corrispondente.

% PARAMETRO DI USCITA

% pm è una matrice riga delle componenti cartesiane del vettore momento di dipolo magnetico.

funzione pm = m_dip_moment(tok,nodes);

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

% Nell'ultima istruzione, il vettore area del triangolo viene moltiplicato per la corrente

>> nodi=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,nodi)

13.442 20.637 -2.9692

In questo caso si è scoperto P M = (13,442* 1 X + 20.637*1 si - 2.9692*1 z.z) A * m 2 se la corrente nel circuito è 1 A.

§ 1.4. Operatori differenziali spaziali nella teoria dei campi elettromagnetici

Pendenza campo scalare Φ( Q) = Φ( x, y, z) è chiamato un campo vettoriale definito dalla formula:

Dove v 1 - area contenente il punto Q; S 1 - area di delimitazione della superficie chiusa v 1 , Q 1 - punto appartenente alla superficie S 1 ; δ - la massima distanza dal punto Q a punti sulla superficie S 1 (massimo| QQ 1 |).

Divergenza campo vettoriale F (Q)=F (x, y, z) è detto campo scalare definito dalla formula:

Rotore(vortice) campo vettoriale F (Q)=F (x, y, z) è un campo vettoriale definito dalla formula:

marcire F =

Operatore di Nablaè un operatore differenziale vettoriale, che in coordinate cartesiane è definito dalla formula:

Rappresentiamo grad, div e rot tramite l'operatore nabla:

Scriviamo questi operatori in coordinate cartesiane:

; ;

L'operatore di Laplace in coordinate cartesiane è definito dalla formula:

Operatori differenziali del secondo ordine:

Teoremi integrali

teorema del gradiente ;

Teorema della divergenza

Teorema del rotore

Nella teoria dell'EMF viene utilizzato anche un altro dei teoremi integrali:

Domande di controllo

1. Qual è il cosiddetto gradiente di un campo scalare?

2. Qual è la cosiddetta divergenza di un campo vettoriale?

3. Qual è il cosiddetto rotore di un campo vettoriale?

4. Cos'è l'operatore nabla e come sono espressi gli operatori differenziali di primo ordine in termini di esso?

5. Quali teoremi integrali sono validi per campi scalari e vettoriali?

Esempio di applicazione MATLAB

Compito.

Dato: Nel volume del tetraedro, i campi scalare e vettoriale cambiano secondo una legge lineare. Le coordinate dei vertici del tetraedro sono date da una matrice della forma [ X 1 , si 1 , z.z 1 ; X 2 , si 2 , z.z 2 ; X 3 , si 3 , z.z 3 ; X 4 , si 4 , z.z 4]. I valori del campo scalare ai vertici sono dati dalla matrice [Ф 1 ; Fa 2; Fa 3; F4]. Le componenti cartesiane del campo vettoriale ai vertici sono date dalla matrice [ F 1 X, F 1si, F 1z.z; F 2X, F 2si, F 2z.z; F 3X, F 3si, F 3z.z; F 4X, F 4si, F 4z.z].

Definire nel volume del tetraedro, il gradiente del campo scalare, nonché la divergenza e l'arricciatura del campo vettoriale. Scrivi una funzione MATLAB per questo.

Soluzione. Di seguito è riportato il testo della funzione m.

% grad_div_rot - Calcola gradiente, divergenza e arricciatura... nel volume di un tetraedro

%=grad_div_rot(nodi,scalare,vettore)

% PARAMETRI DI INGRESSO

% nodi - matrice delle coordinate dei vertici del tetraedro:

% linee corrispondono a vertici, colonne - coordinate;

% scalare - matrice colonnare di valori di campo scalare ai vertici;

% vettore - matrice delle componenti del campo vettoriale ai vertici:

% PARAMETRI DI USCITA

% grad - matrice riga delle componenti del gradiente cartesiano del campo scalare;

% div - valore di divergenza del campo vettoriale nel volume del tetraedro;

% rot - matrice riga delle componenti cartesiane del rotore di campo vettoriale.

% Nei calcoli, si presume che nel volume di un tetraedro

% campi vettoriali e scalari variano nello spazio secondo una legge lineare.

funzione =grad_div_rot(nodi,scalare,vettore);

a=inv(); % Matrice dei coefficienti di interpolazione lineare

grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Componenti del gradiente di campo scalare

div=*vettore(:); % Divergenza di un campo vettoriale

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

Un esempio di esecuzione della funzione m sviluppata:

>> nodi=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

>> scalare=rand(4,1)

>>vettore=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(nodi,scalare,vettore)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Se assumiamo che le coordinate spaziali siano misurate in metri e che i campi vettoriali e scalari siano adimensionali, allora in questo esempio accaduto:

grado Ф = (-0,16983* 1 X - 0.03922*1 si - 0.17125*1 z.z) m -1 ;

div F = -1,0112 m -1;

marcire F = (-0.91808*1 X + 0.20057*1 si + 0.78844*1 z.z) m -1 .

§ 1.5. Leggi fondamentali della teoria dei campi elettromagnetici

Equazioni EMF in forma integrale

Legge attuale completa:

Circolazione del vettore dell'intensità del campo magnetico lungo il contorno lè uguale alla corrente elettrica totale che scorre attraverso la superficie S, allungato sul contorno l, se la direzione della corrente forma un sistema destrorso con la direzione di bypass del circuito.

Legge dell'induzione elettromagnetica:

Dove E c è l'intensità del campo elettrico esterno.

EMF di induzione elettromagnetica e e nel circuito l uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico attraverso la superficie S, allungato sul contorno l, e la direzione della velocità di variazione del flusso magnetico si forma con la direzione e e sistema mancino.

Teorema di Gauss in forma integrale:

Flusso vettore spostamento elettrico attraverso una superficie chiusa Sè uguale alla somma delle cariche elettriche libere nel volume delimitato dalla superficie S.

La legge di continuità delle linee di induzione magnetica:

Il flusso magnetico attraverso qualsiasi superficie chiusa è zero.

L'applicazione diretta delle equazioni in forma integrale consente di calcolare i campi elettromagnetici più semplici. Per calcolare i campi elettromagnetici di una forma più complessa, vengono utilizzate equazioni in forma differenziale. Queste equazioni sono chiamate equazioni di Maxwell.

Equazioni di Maxwell per mezzi stazionari

Queste equazioni derivano direttamente dalle corrispondenti equazioni in forma integrale e dalle definizioni matematiche degli operatori differenziali spaziali.

Legge attuale totale in forma differenziale:

Densità di corrente elettrica totale,

Densità di corrente elettrica esterna,

densità di corrente di conduzione,

Densità di corrente di spostamento: ,

Densità di corrente di trasferimento: .

Ciò significa che la corrente elettrica è una sorgente vorticosa del campo vettoriale dell'intensità del campo magnetico.

La legge dell'induzione elettromagnetica in forma differenziale:

Ciò significa che il campo magnetico alternato è una sorgente di vortice per la distribuzione spaziale del vettore dell'intensità del campo elettrico.

L'equazione di continuità delle linee di induzione magnetica:

Ciò significa che il campo del vettore di induzione magnetica non ha sorgenti, cioè in natura non esistono cariche magnetiche (monopoli magnetici).

Il teorema di Gauss in forma differenziale:

Ciò significa che le sorgenti del campo vettoriale di spostamento elettrico sono cariche elettriche.

Per garantire l'unicità della soluzione del problema di analisi EMF, è necessario integrare le equazioni di Maxwell con le equazioni della connessione materiale tra i vettori E E D , E B E H .

Relazioni tra vettori di campo e proprietà elettrofisiche del mezzo

È risaputo che

(1)

Tutti i dielettrici sono polarizzati da un campo elettrico. Tutti i magneti sono magnetizzati da un campo magnetico. Le proprietà dielettriche statiche di una sostanza possono essere completamente descritte dalla dipendenza funzionale del vettore di polarizzazione P dal vettore dell'intensità del campo elettrico E (P =P (E )). Le proprietà magnetiche statiche di una sostanza possono essere completamente descritte dalla dipendenza funzionale del vettore di magnetizzazione M dal vettore dell'intensità del campo magnetico H (M =M (H )). Nel caso generale, tali dipendenze sono di natura ambigua (isteresi). Ciò significa che il vettore di polarizzazione o magnetizzazione nel punto Qè determinato non solo dal valore del vettore E O H a questo punto, ma anche la storia del cambiamento del vettore E O H a questo punto. È estremamente difficile indagare sperimentalmente e modellare queste dipendenze. Pertanto, in pratica si presume spesso che i vettori P E E , E M E H sono collineari e le proprietà elettrofisiche della materia sono descritte da funzioni di isteresi scalari (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Se le caratteristiche di isteresi delle funzioni di cui sopra possono essere trascurate, le proprietà elettriche sono descritte da funzioni a valore singolo P=P(E), M=M(H).

In molti casi, queste funzioni possono essere approssimativamente considerate lineari, cioè,

Quindi, tenendo conto della relazione (1), possiamo scrivere quanto segue

(4)

Di conseguenza, la relativa permeabilità dielettrica e magnetica della sostanza:

Permettività assoluta di una sostanza:

Permeabilità magnetica assoluta di una sostanza:

Le relazioni (2), (3), (4) caratterizzano le proprietà dielettriche e magnetiche della sostanza. Le proprietà elettricamente conduttive di una sostanza possono essere descritte dalla legge di Ohm in forma differenziale

dove - specifico conduttività elettrica sostanze, misurate in S/m.

In un caso più generale, la dipendenza tra la densità di corrente di conduzione e il vettore dell'intensità del campo elettrico ha un carattere di isteresi vettoriale non lineare.

Energia del campo elettromagnetico

La densità volumetrica di energia del campo elettrico è

Dove W e si misura in J/m3.

La densità volumetrica di energia del campo magnetico è

Dove W m è misurato in J / m 3.

La densità volumetrica di energia del campo elettromagnetico è uguale a

Nel caso delle proprietà elettriche e magnetiche lineari della materia, la densità di energia del volume dell'EMF è uguale a

Questa espressione è valida per valori istantanei di energia specifica e vettori EMF.

Potenza specifica delle dispersioni termiche da correnti di conduzione

Potere specifico delle fonti terze

Domande di controllo

1. Come viene formulato integralmente il diritto totale attuale?

2. Come viene formulata la legge dell'induzione elettromagnetica in forma integrale?

3. Come si formulano in forma integrale il teorema di Gauss e la legge della continuità del flusso magnetico?

4. Come si formula la legge della corrente totale in forma differenziale?

5. Come viene formulata la legge dell'induzione elettromagnetica in forma differenziale?

6. Come si formulano in forma integrale il teorema di Gauss e la legge di continuità delle linee di induzione magnetica?

7. Quali relazioni descrivono le proprietà elettriche della materia?

8. Come si esprime l'energia di un campo elettromagnetico in termini di grandezze vettoriali che la determinano?

9. Come si determina la potenza specifica delle dispersioni termiche e la potenza specifica delle fonti terze?

Esempi di applicazioni MATLAB

Compito 1.

Dato: All'interno del volume di un tetraedro, l'induzione magnetica e la magnetizzazione di una sostanza cambiano secondo una legge lineare. Vengono fornite le coordinate dei vertici del tetraedro, vengono forniti anche i valori dei vettori di induzione magnetica e la magnetizzazione della sostanza ai vertici.

Calcolare densità di corrente elettrica nel volume del tetraedro, utilizzando la funzione m compilata nella soluzione del problema nel paragrafo precedente. Eseguire il calcolo nella finestra di comando MATLAB, assumendo che le coordinate spaziali siano misurate in millimetri, l'induzione magnetica sia in tesla, l'intensità del campo magnetico e la magnetizzazione siano in kA/m.

Soluzione.

Impostiamo i dati di origine in un formato compatibile con la funzione m grad_div_rot:

>> nodi=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 % permeabilità magnetica del vuoto assoluto, 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(nodi,uno(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

In questo esempio, il vettore della densità di corrente totale nel volume considerato è risultato pari a (-914,2* 1 X + 527.76*1 si - 340.67*1 z.z) A/mm 2 . Per determinare il modulo della densità di corrente, eseguire la seguente istruzione:

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

Il valore calcolato della densità di corrente non può essere ottenuto in mezzi altamente magnetizzati in dispositivi tecnici reali. Questo esempio è puramente educativo. E ora controlliamo la correttezza dell'impostazione della distribuzione dell'induzione magnetica nel volume del tetraedro. Per fare ciò, eseguire la seguente istruzione:

>> =grad_div_rot(nodi,uno(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Qui abbiamo il valore div B \u003d -0,34415 T / mm, che non può essere conforme alla legge di continuità delle linee di induzione magnetica in forma differenziale. Da ciò ne consegue che la distribuzione dell'induzione magnetica nel volume del tetraedro è impostata in modo errato.

Compito 2.

Lascia che il tetraedro, di cui sono date le coordinate del vertice, sia nell'aria (le unità di misura sono metri). Si diano i valori del vettore dell'intensità del campo elettrico ai suoi vertici (unità di misura - kV/m).

Necessario calcolare la densità volumetrica di carica elettrica all'interno del tetraedro.

Soluzione si può fare in modo simile:

>> nodi=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 % di permittività assoluta del vuoto, 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(nodi,uno(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

In questo esempio, la densità di carica volumetrica è risultata essere 0,10685 μC/m 3 .

§ 1.6. Condizioni al contorno per i vettori EMF.
La legge di conservazione della carica. Teorema di Umov-Poynting

È segnato qui: H 1 - il vettore dell'intensità del campo magnetico sull'interfaccia tra i media nell'ambiente n. 1; H 2 - lo stesso nell'ambiente n. 2; H 1T- componente tangenziale (tangenziale) del vettore dell'intensità del campo magnetico sull'interfaccia multimediale nel mezzo n. 1; H 2T- lo stesso nell'ambiente n. 2; E 1 è il vettore dell'intensità totale del campo elettrico sull'interfaccia media nel mezzo n. 1; E 2 - lo stesso nell'ambiente n. 2; E 1 c - componente di terze parti del vettore dell'intensità del campo elettrico sull'interfaccia multimediale nel mezzo n. 1; E 2c - lo stesso nell'ambiente n. 2; E 1T- componente tangenziale del vettore dell'intensità del campo elettrico sull'interfaccia media nel mezzo n. 1; E 2T- lo stesso nell'ambiente n. 2; E 1s T- componente tangenziale di terze parti del vettore dell'intensità del campo elettrico sull'interfaccia media nel mezzo n. 1; E 2T- lo stesso nell'ambiente n. 2; B 1 - vettore di induzione magnetica all'interfaccia tra i mezzi nel mezzo n. 1; B 2 - lo stesso nell'ambiente n. 2; B 1N- la componente normale del vettore di induzione magnetica sull'interfaccia tra i mezzi nel mezzo n. 1; B 2N- lo stesso nell'ambiente n. 2; D 1 - vettore di spostamento elettrico sull'interfaccia multimediale nel mezzo n. 1; D 2 - lo stesso nell'ambiente n. 2; D 1N- componente normale del vettore di spostamento elettrico sull'interfaccia media nel mezzo n. 1; D 2N- lo stesso nell'ambiente n. 2; σ è la densità superficiale della carica elettrica all'interfaccia tra i mezzi, misurata in C/m 2 .

Legge di conservazione della carica

Se non ci sono fonti correnti di terze parti, allora

e nel caso generale, cioè, il vettore di densità di corrente totale non ha sorgenti, cioè le linee di corrente totale sono sempre chiuse

Teorema di Umov-Poynting

La densità di potenza volumetrica consumata da un punto materiale nell'EMF è uguale a

Secondo l'identità (1)

Questa è l'equazione del bilancio di potenza per il volume v. Nel caso generale, secondo l'uguaglianza (3), la potenza elettromagnetica generata da sorgenti all'interno del volume v, va alle perdite di calore, all'accumulo di energia EMF e all'irradiazione nello spazio circostante attraverso una superficie chiusa che limita questo volume.

L'integrando nell'integrale (2) è chiamato vettore di Poynting:

Dove P misurato in W/m2.

Questo vettore è uguale alla densità del flusso di potenza elettromagnetica in un punto di osservazione. L'uguaglianza (3) è un'espressione matematica del teorema di Umov-Poynting.

Potenza elettromagnetica irradiata dall'area v nello spazio circostante è uguale al flusso del vettore di Poynting attraverso una superficie chiusa S, area di delimitazione v.

Domande di controllo

1. Quali espressioni descrivono le condizioni al contorno per i vettori del campo elettromagnetico sulle interfacce multimediali?

2. Come si formula la legge di conservazione della carica in forma differenziale?

3. Come si formula integralmente la legge di conservazione della carica?

4. Quali espressioni descrivono le condizioni al contorno per la densità di corrente alle interfacce multimediali?

5. Qual è la densità volumetrica della potenza consumata da un punto materiale in un campo elettromagnetico?

6. Come si scrive l'equazione del bilancio di potenza elettromagnetica per un certo volume?

7. Cos'è il vettore di Poynting?

8. Come viene formulato il teorema di Umov-Poynting?

Esempio di applicazione MATLAB

Compito.

Dato: C'è una superficie triangolare nello spazio. Le coordinate del vertice sono impostate. Vengono inoltre forniti i valori dei vettori di intensità del campo elettrico e magnetico ai vertici. La componente di terze parti dell'intensità del campo elettrico è zero.

Necessario calcola la potenza elettromagnetica che passa attraverso questa superficie triangolare. Comporre una funzione MATLAB che esegua questo calcolo. Durante il calcolo, considera che il vettore normale positivo è diretto in modo tale che se guardi dalla sua estremità, il movimento in ordine crescente dei numeri dei vertici avverrà in senso antiorario.

Soluzione. Di seguito è riportato il testo della funzione m.

% em_power_tri - calcolo della potenza elettromagnetica passante

% superficie triangolare nello spazio

%P=em_power_tri(nodi,E,H)

% PARAMETRI DI INGRESSO

% nodi - matrice quadrata come ." ,

% in ogni riga di cui sono scritte le coordinate del vertice corrispondente.

% E - matrice dei componenti del vettore dell'intensità del campo elettrico ai vertici:

% Le righe corrispondono ai vertici, le colonne corrispondono alle componenti cartesiane.

% H - matrice dei componenti del vettore dell'intensità del campo magnetico ai vertici.

% PARAMETRO DI USCITA

%P - potenza elettromagnetica che passa attraverso il triangolo

% I calcoli presumono che sul triangolo

La percentuale di vettori dell'intensità di campo cambia nello spazio secondo una legge lineare.

funzione P=em_power_tri(nodi,E,H);

% Calcola il vettore della doppia area del triangolo

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

P=somma(croce(E,(uno(3,3)+occhio(3))*H,2))*S."/24;

Un esempio di esecuzione della funzione m sviluppata:

>> nodi=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_potenza_tri(nodi,E,H)

Se assumiamo che le coordinate spaziali siano misurate in metri, il vettore dell'intensità del campo elettrico è in volt per metro, il vettore dell'intensità del campo magnetico è in ampere per metro, quindi in questo esempio la potenza elettromagnetica che passa attraverso il triangolo risulta essere 0,18221 W.

Campo elettromagnetico, una forma speciale di materia. Per mezzo di un campo elettromagnetico avviene l'interazione tra particelle cariche.

Il comportamento di un campo elettromagnetico è studiato dall'elettrodinamica classica. Il campo elettromagnetico è descritto dalle Equazioni di Maxwell, che collegano le grandezze che caratterizzano il campo con le sue sorgenti, cioè con cariche e correnti distribuite nello spazio. Il campo elettromagnetico di particelle cariche stazionarie o in movimento uniforme è indissolubilmente legato a queste particelle; man mano che le particelle si muovono più velocemente, il campo elettromagnetico "si stacca" da esse ed esiste indipendentemente sotto forma di onde elettromagnetiche.

Dalle equazioni di Maxwell risulta che un campo elettrico alternato genera un campo magnetico e un campo magnetico alternato ne genera uno elettrico, quindi un campo elettromagnetico può esistere in assenza di cariche. La generazione di un campo elettromagnetico da un campo magnetico alternato e di un campo magnetico da un campo elettrico alternato porta al fatto che i campi elettrico e magnetico non esistono separatamente, indipendentemente l'uno dall'altro. Pertanto, il campo elettromagnetico è un tipo di materia, determinato in tutti i punti da due quantità vettoriali che caratterizzano le sue due componenti - "campo elettrico" e "campo magnetico", ed esercitano una forza sulle particelle cariche, a seconda della loro velocità e grandezza della loro carica.

Un campo elettromagnetico nel vuoto, cioè in uno stato libero, non associato a particelle di materia, esiste sotto forma di onde elettromagnetiche, e si propaga nel vuoto in assenza di campi gravitazionali molto forti ad una velocità uguale velocità Sveta C= 2,998. 10 8 m/sec. Tale campo è caratterizzato dalla forza del campo elettrico E e induzione del campo magnetico IN. Per descrivere il campo elettromagnetico nel mezzo si usano anche le quantità di induzione elettrica D e intensità del campo magnetico H. Nella materia, oltre che in presenza di campi gravitazionali molto forti, cioè in prossimità di masse di materia molto grandi, la velocità di propagazione del campo elettromagnetico è inferiore al valore C.

Le componenti dei vettori che caratterizzano il campo elettromagnetico formano, secondo la teoria della relatività, una sola quantità fisica- tensore del campo elettromagnetico, i cui componenti vengono trasformati durante la transizione da un sistema di riferimento inerziale a un altro secondo le trasformazioni di Lorentz.

Un campo elettromagnetico ha energia e quantità di moto. L'esistenza di un impulso di campo elettromagnetico fu scoperta sperimentalmente per la prima volta negli esperimenti di P. N. Lebedev sulla misurazione della pressione della luce nel 1899. Un campo elettromagnetico ha sempre energia. Densità di energia del campo elettromagnetico = 1/2(ED+AA).

Il campo elettromagnetico si propaga nello spazio. La densità del flusso di energia del campo elettromagnetico è determinata dal vettore di Poynting S=, unità W/m 2 . La direzione del vettore di Poynting è perpendicolare E E H e coincide con la direzione di propagazione dell'energia elettromagnetica. Il suo valore è pari all'energia trasferita attraverso un'unità di superficie perpendicolare a S per unità di tempo. Densità del momento di campo nel vuoto K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

Alle alte frequenze del campo elettromagnetico, le sue proprietà quantistiche diventano significative e il campo elettromagnetico può essere considerato come un flusso di quanti di campo - fotoni. In questo caso, viene descritto il campo elettromagnetico

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