Источник электромагнитного поля: Электромагнитное поле — Википедия – Источники и влияние электромагнитного излучения.

Электромагнитное поле — Википедия

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути, являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.

Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поля как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компонента напряжённости электрического поля и три компонента напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции)

[~ 1], а также четырёхмерным электромагнитным потенциалом — в определённом отношении ещё более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами)^{[~ 2]}. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Известные ещё со времён античности электричество и магнетизм до начала XIX в. считались явлениями, не связанными друг с другом, и рассматривались в разных разделах физики.

В 1819 г. датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, расположенного вблизи этого проводника, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.

Французский физик и математик А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (см. Закон Ампера).

В 1831 г. английский физик М. Фарадей экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции — возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.

В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого — электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума теоретическое значение этой скорости было близко к экспериментальным измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

Теория Максвелла уже при своем возникновении разрешила ряд принципиальных проблем электромагнитной теории, предсказав новые эффекты и дав надежную и эффективную математическую основу описанию электромагнитных явлений. Однако при жизни Максвелла наиболее яркое предсказание его теории — предсказание существования электромагнитных волн — не получило прямых экспериментальных подтверждений.

В 1887 г. немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная установка состояла из находящихся на некотором расстоянии друг от друга передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой исторически первую систему радиосвязи, хотя сам Герц не видел никакого практического применения своего открытия, и рассматривал его исключительно как экспериментальное подтверждение теории Максвелла.

В XX в. развитие представлений об электромагнитном поле и электромагнитном излучении продолжилось в рамках квантовой теории поля, основы которой были заложены великим немецким физиком Максом Планком. Эта теория, в целом завершенная рядом физиков около середины XX века, оказалась одной из наиболее точных физических теорий, существующих на сегодняшний день.

Во второй половине XX века (квантовая) теория электромагнитного поля и его взаимодействия была включена в единую теорию электрослабого взаимодействия и ныне входит в так называемую стандартную модель в рамках концепции калибровочных полей (электромагнитное поле является с этой точки зрения простейшим из калибровочных полей — абелевым калибровочным полем).

Электромагнитное поле с современной точки зрения есть безмассовое^{[~ 3]} абелево^{[~ 4]}векторное^{[~ 5]}калибровочное^{[~ 6]} поле. Его калибровочная группа — группа U(1).

Среди известных (не гипотетических) фундаментальных полей электромагнитное поле — единственное, относящееся к указанному типу. Все другие поля такого же типа (которые можно рассматривать, по крайней мере, чисто теоретически) — (были бы) полностью эквивалентны электромагнитному полю, за исключением, быть может, констант.

Физические свойства электромагнитного поля и электромагнитного взаимодействия — предмет изучения электродинамики, с классической точки зрения оно описывается классической электродинамикой, а с квантовой — квантовой электродинамикой. В принципе, первая является приближением второй, заметно более простым, но для многих задач — очень и очень хорошим.

В рамках квантовой электродинамики электромагнитное излучение можно рассматривать как поток фотонов. Частицей-переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон (частица, которую можно представить как элементарное квантовое возбуждение электромагнитного поля) — безмассовый векторный бозон. Фотон также называют квантом электромагнитного поля (подразумевая, что соседние по энергии стационарные состояния свободного электромагнитного поля с определённой частотой и волновым вектором различаются на один фотон).

Электромагнитное взаимодействие — это один из основных видов дальнодействующих фундаментальных взаимодействий, а электромагнитное поле — одно из фундаментальных полей.

Существует теория (входящая в Стандартную модель), объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействие в одно — электрослабое. Также существуют теории, объединяющие электромагнитное и гравитационное взаимодействие (например, теория Калуцы-Клейна). Однако последняя, при её теоретических достоинствах и красоте, не является общепринятой (в смысле её предпочтительности), так как экспериментально не обнаружено её отличий от простого сочетания обычных теорий электромагнетизма и гравитации, а также теоретических преимуществ в степени, заставившей бы признать её особенную ценность. Это же (в лучшем случае) можно сказать пока и о других подобных теориях: даже лучшие из них, по меньшей мере, недостаточно разработаны, чтобы считаться вполне успешными.

Безопасность электромагнитных полей[править | править код]

В связи со всё большим распространением источников ЭМП в быту (СВЧ-печи, мобильные телефоны, теле-радиовещание) и на производстве (оборудование ТВЧ, радиосвязь), большое значение приобретают нормирование уровней ЭМП и изучение возможного влияния ЭМП на человека

[1]. Нормирование уровней ЭМП проводится раздельно для рабочих мест и санитарно-селитебной зоны.

Контроль за уровнями ЭМП возложен на органы санитарного надзора и инспекцию электросвязи, а на предприятиях — на службу охраны труда.

Предельно-допустимые уровни ЭМП в разных радиочастотных диапазонах различны.

1. ↑ Для вакуума, для которого формулируются фундаментальные уравнения, напряжённость магнитного поля и магнитная индукция — по сути одно и то же, хотя в некоторых системах единиц (в том числе в СИ) могут отличаться постоянным множителем и даже единицами измерения.
2. ↑ Подразумевается распространение со слабым убыванием по интенсивности; в вакууме подразумевается убывание с расстоянием от источника медленнее, чем убывание статического (кулоновского) поля; плоская электромагнитная волна — пока приближение плоской волны верно и в пренебрежении поглощением (или в идеальном вакууме) — вообще не убывает по амплитуде, сферическая — убывает медленнее, чем соответственно напряженность или потенциал в законе Кулона.
3. ↑ Параметр m (масса) в уравнении Клейна-Гордона для электромагнитного поля равен нулю (иначе говоря, это означает, что электромагнитный потенциал подчиняется — в определённой калибровке — просто волновому уравнению. С этим связан факт, что фотон (в вакууме) нельзя — как и любую безмассовую частицу — остановить, он всегда движется с одной и той же скоростью — скоростью света.
4. ↑ В наиболее простой интерпретации это означает, что электромагнитное поле непосредственно не взаимодействует само с собой, то есть что электромагнитное не имеет электрического заряда. Фотон не может сам непосредственно излучить или поглотить другой фотон.
5. ↑ При применении терминов в узком смысле калибровочными считаются только векторные поля; но мы, во всяком случае, обозначим здесь векторный характер электромагнитного поля явно.
6. ↑ Калибровочным электромагнитное поле является при рассмотрении его во взаимодействии с электрически заряженными частицами; понятие калибровочного поля всегда подразумевает подобное взаимодействие (подобное в каком-то смысле; конкретный способ взаимодействия может заметно отличаться).

1. ↑ Ю. А. Холодов. Мозг в электромагнитных полях. — М.: Наука, 1982. — P. 123. — (Человек и окружающая среда).

Источники и влияние электромагнитного излучения.

Мы живём в волновой, электромагнитной Вселенной, которая полностью пронизана электромагнитными излучениями(волнами) и полями разной величины и силы. Все вещества в зависимости от своего строения и свойств под воздействием электромагнитного поля приобретают положительный или отрицательный заряд, постепенно накапливают его, или же остаются электронейтральными.

Влияние электромагнитного излучения постоянно воздействуют на человека!

Электрическое поле создается переменным магнитным полем, а магнитное поле — переменным электрическим, приводит к тому, что электрические и магнитные переменные поля не существуют по-отдельности друг от друга.

Электромагнитные поля можно разделить на два вида типа: статические, то есть излучаемое заряженными телами (частицами) и неотъемлемое от них, и динамические, распространяющееся в пространстве, будучи отделенным от источника, излучившего его. Динамическое электромагнитное поле в физике представляется в виде двух перпендикулярных волн: электрической (Е) и магнитной (Н).

Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц напрямую связано с самими частицами. При ускоренном движении этих заряженных частиц электромагнитное поле «отделяется» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника.

 

Электромагнитные излучения в свою очередь можно разделить на: естественные и не естественные.

Естественные это излучения исходящие от природных объектов и относительно безопасны для человека. Такие как: солнце, планеты, тела людей и животных, растения, минералы. Даже каждый орган в теле человека имеет свое, характерное для него, поле и излучения. Естественные поля могут быть патогенными, то есть вредными для человека!

Все физические тела, при температуре выше абсолютного нуля имеют электромагнитное поле!

Не естественные это излучения от искусственных придуманных человеком предметов. Это электро приборы — кухонная плита, микроволновка, мобильный телефон, телевизор, компьютер, вышки сотовой связи и другие. Не естественные излучения почти все вредны для здоровья! За исключением тех случаев когда ЭМИ используют для того что бы улучшить здоровье человека.

Источники электромагнитных полей

---

 Природные (естественные) источники электромагнитных полей

Природные источники ЭМП делят на следующие группы:

Магнитное поле Земли. Величина геомагнитного поля Земли меняется по земной поверхности от 35 мкТл на экваторе до 65 мкТл вблизи полюсов.

Электрическое поле Земли направлено нормально к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. Напряжённость электрического поля у поверхности Земли составляет 120…130 В/м и убывает с высотой примерно экспоненциально. Годовые изменения ЭП сходны по характеру на всей Земле: максимальная напряжённость 150…250 В/м в январе-феврале и минимальная 100…120 В/м в июне-июле.

Атмосферное электричество – это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды – ионы, возникающие под действием радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов. Напряжённость электрастатического поля резко возрастает во время гроз. Частотный диапазон атмосферных разрядов лежит между 100 Гц и 30 МГц.

Внеземные источники включают излучения космических объектов за пределами атмосферы Земли.

Биологический электромагнитный фон. Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре выше абсолютного нуля излучают ЭМП в диапазоне 10 кГц – 100 ГГц. Это объясняется хаотическим движением зарядов – ионов, в теле человека. Плотность мощности такого излучения у человека составляет 10 мВт/см2, что для взрослого даёт суммарную мощность в 100 Вт. Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой 300 ГГц с плотностью мощности около 0,003 Вт/м2.

Человек также излучает и принимает электромагнитные поля. Наши мысли, чувства, и слова также можно рассмотреть как электромагнитные излучения. Наш мозг как и сердце постоянно излучают ЭМИ. Именно эта теория может объяснить считывание мыслей и состояний, просто одни люди более чувствительны к этим волнам и невольно улавливают мысленные излучения других людей.

Антропогенные (не естественные) источники электромагнитных полей

Антропогенные источники делятся на 2 группы:

Источники низкочастотных излучений (0 — 3 кГц)

Эта группа включает в себя все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные подстанции, электростанции, различные кабельные системы), домашнюю и офисную электро- и электронную технику, в том числе и мониторы ПК, транспорт на электроприводе, ж/д транспорт и его инфраструктуру, а также метро, троллейбусный и трамвайный транспорт.

Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32% территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему, а также могут оказывать вредное воздействие на организм человека.

Источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 ГГц)

К этой группе относятся функциональные передатчики — источники электромагнитного поля в целях передачи или получения информации. Это коммерческие передатчики (радио, телевидение), радиотелефоны (авто-, радиотелефоны, радио СВ, любительские радиопередатчики, производственные радиотелефоны), направленная радиосвязь (спутниковая радиосвязь, наземные релейные станции), навигация (воздушное сообщение, судоходство, радиоточка), локаторы (воздушное сообщение, судоходство, транспортные локаторы, контроль за воздушным транспортом). Сюда же относится различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные (50 Гц — 1 МГц) и импульсные поля, бытовое оборудование (СВЧ-печи), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы ПК, телевизоры и пр.). Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты. Возникающие при использовании таких токов электромагнитные поля представляют повышенную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

Основными техногенными источниками являются:

• бытовые приборы, телеприёмники, СВЧ-печи, радиотелефоны и т.п. устройства;
• электростанции, энергосиловые установки и трансформаторные подстанции;
• широкоразветвлённые электрические и кабельные сети;
• радиолокационные, радио- и телепередающие станции, ретрансляторы;
• компьютеры и видеомониторы;
• Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные)
• Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда)
• Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны)
• Радары
• Персональные компьютеры

Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).

Уже сегодня электромагнитное загрязнение окружающей среды, наряду с химическим и радиационным — наиболее масштабный вид загрязнения, имеющий глобальные последствия.

Влияние электромагнитного излучения на человека

---

Любой живой организм — это динамическая система с большим числом параметров и внутренних процессов.  Клетка является основной структурно-функциональной единицей живого организма, начальным и конечным этапом реализации всех его биологических процессов. Поэтому все значимые изменения для живого организма начинаются и заканчиваются именно на клеточном уровне.

Современной наукой установлено, что эти структуры формируют суммарное электромагнитное информационное поле (торсионное поле  или аура человека), которое обладает способностью реагировать на воздействие электромагнитных колебаний даже сверхмалых, подпороговых для макроорганизма мощностей.

 

Рис.1 — Нормальное биополе человека. Человек имеет защиту от электромагнитного излучения

Рис. 2 — Биополе человека, проживающего вблизи излучателей ЭМИ и в геопатогенной зоне

Регуляция жизнедеятельности организма осуществляется биохимическим и физическим путями. А для последнего из них основополагающее значение имеют электромагнитные явления. В клетках, и между ними происходит постоянный обмен с помощью электромагнитных волн как в здоровом состоянии, так и в случае болезни. Когда же на процессы управления организма действуют не свойственные ему колебания вредных веществ, возникают функциональные нарушения. Если регуляторная система организма не способна адекватно компенсировать эти нарушения, то это приводят к физическим проявлениям болезни.

Человек состоит из мельчайших живых структур – клеток. В результате протекания различных химических реакций, клетки человека вырабатывают электрический ток, необходимый для общения между клетками и нервной системой. Токи создают электромагнитное поле вокруг каждой клетки, которое, сливаясь с соседними образует электромагнитное поле человека (торсионное поле) на определённых частотах – 40-70 ГГц. Если человек подвергается более мощному электромагнитному излучению на этих частотах, то разрушается его собственное электромагнитное поле. В следствие этого в клетках происходят нарушения химических процессов. В результате подобного сбоя ослабевает иммунитет человека, что является причиной возникновения всевозможных заболеваний. Данный вид влияния электромагнитного излучения наиболее опасен.

Наряду с энергетическими взаимодействиями в биологических процессах, существенную роль играют информационные взаимодействия внутри организмов, между организмами, между организмами и внешней средой. Биологические эффекты, обусловленные этими взаимодействиями, зависят от внесенной в нее информации, а не от величины энергии, вносимой в систему. Сигнал, несущий такую информацию, вызывает только перераспределение энергии в самой системе и управляет процессами, которые в ней происходят. При высокой чувствительности систем, передача информации может происходить и при весьма малой энергии. При повторных слабых сигналов возможно накопление информации .

Можно смело сказать, что современный человек живет в сплошном электромагнитном поле. Влияние электромагнитного излучения сопровождает нас по всюду которое, к сожалению, оказывает огромное воздействие на здоровье человека. При длительном влиянии электромагнитного поля на организм человека, появляются такие неприятные симптомы, как хроническая усталость, раздражительность, нарушение сна, внимания и памяти. Такое продолжительное воздействие ЭМП способно вызвать у человека головную боль, бесплодие, нарушения в работе нервной и сердечной систем, а так же появление онкологических заболеваний.

Влияние электромагнитного излучения на человека уже давно изучается. В СССР широкие исследования электромагнитных полей были начаты в 60-е годы. Был накоплен большой клинический материал о неблагоприятном действии магнитных и электромагнитных полей, было предложено ввести новое нозологическое заболевание “Радиоволновая болезнь” или “Хроническое поражение микроволнами”. В дальнейшем, работами ученых в России было установлено, что, во-первых, нервная система человека, особенно высшая нервная деятельность, чувствительна к ЭМП, и, во-вторых, что ЭМП обладает т.н. информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта. Результаты этих работ были использованы при разработке нормативных документов в России. В результате нормативы в России были установлены очень жесткими и отличались от американских и европейских в несколько тысяч раз (например, в России ПДУ для профессионалов 0,01 мВт/см2; в США — 10 мВт/см2).

Биологическое действие

Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.

У растений распространены аномалии развития — часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакцией только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы — годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

Влияние на нервную систему.

Большое число исследований, выполненных в России, и сделанные монографические обобщения, дают основание отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных систем в организме человека к воздействию ЭМП. На уровне нервной клетки, структурных образований по передачи нервных импульсов (синапсе), на уровне изолированных нервных структур возникают существенные отклонения при воздействии ЭМП малой интенсивности. Изменяется высшая нервная деятельность, память у людей, имеющих контакт с ЭМП. Эти лица могут иметь склонность к развитию стрессорных реакций. Определенные структуры головного мозга имеют повышенную чувствительность к ЭМП. Изменения проницаемости гемато-энцефалического барьера может привести к неожиданным неблагоприятным эффектам. Особую высокую чувствительность к ЭМП проявляет нервная система эмбриона.

Влияние на иммунную систему

В настоящее время накоплено достаточно данных, указывающих на отрицательное влияние ЭМП на иммунологическую реактивность организма. Результаты исследований ученых России дают основание считать, что при воздействии ЭМП нарушаются процессы иммуногенеза, чаще в сторону их угнетения. Установлено также, что у животных, облученных ЭМП, изменяется характер инфекционного процесса — течение инфекционного процесса отягощается. Возникновение аутоиммунитета связывают не столько с изменением антигенной структуры тканей, сколько с патологией иммунной системы, в результате чего она реагирует против нормальных тканевых антигенов. В соответствии с этой концепцией. основу всех аутоиммунных состояний составляет в первую очередь иммунодефицит по тимус-зависимой клеточной популяции лимфоцитов. Влияние ЭМП высоких интенсив

О природе и основных источниках электромагнитных полей

Стр 1 из 14Следующая ⇒

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

· АФС – антенно-фидерные системы

· БМБ – большая магнитная буря

· БС – базовые станции

· ВДТ — видеодисплейный терминал ЭВМ

· ВДУ — временно допустимые уровни

· ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения

· ВЧ — высокая частота; высокочастотный

· ГМП – гипогеомагнитные поля

· ГН — гигиенические нормативы

· ДВ – длинные волны; длинноволновой

· ДМ – диагностический магнитометр

· ИЗМИРАН – Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн

· КВ — короткие волны; коротковолновой

· КВЧ — крайне высокие частоты

· ЛЭП — линия электропередачи

· МБ – магнитная буря

· МП – магнитное поле

· МРТ – мобильные радиотелефоны

· МЧД – магнито — чувствительный датчик

· НЧ — низкая частота; низкочастотный

· ПДУ – предельно допустимые уровни

· ПК — персональный компьютер

· ПМП – постоянное магнитное поле

· ППЭ – плотность потока энергии

· ПРЦ – передающие радиоцентры

· ПЧ — промышленная частота

· РТПЦ – радиотехнические передающие центры

· СанПиН – санитарные правила и нормы

· СВ – средние волны; средневолновой

· СВЧ — сверхвысокочастотный

· СН – санитарные нормативы

· СЭ – статическое электричество

· УВЧ — ультравысокочастотный

· УНЧ – ультранизкочастотный

· ЦНС — центральная нервная система

· ЧМ – частотно-модулированный

· ЭкП – экранированная палата

· ЭЛТ — электронно-лучевая трубка

· ЭМИ — электромагнитное излучение

· ЭМП — электромагнитное поле

· ЭП — электрическое поле

· ЭстП – электростатическое поле

Введение

Качество жизни человека в цивилизованной в техническом отношении окружающей среде зависит не только от выхлопных газов, но и от проблем, вызванных электрификацией, химизацией и ионизацией. По данным Всемирной организации здравоохранения электромагнитные излучения относятся к числу наиболее опасных, как и радиация.

Электромагнитные поля (ЭМП) – один из постоянно действующих факторов среды обитания. Все живое испытывает на себе их влияние непрерывно в течение всего жизненного цикла. Многие исследователи сходятся во мнении, что естественные электромагнитные поля являются одним из факторов эволюции жизни.

Естественные электромагнитные поля окружают нас от рождения до смерти. Мы живем в электрическом поле (ЭП) сферического конденсатора, наружная оболочка которого (ионосфера) имеет положительный заряд, а внутренняя оболочка (Земля) — отрицательный. Диэлектриком между ними служит плохо проводящая воздушная среда. Под влиянием разности потенциалов между ионосферой и Землей постоянно протекает ток, общая величина которого достигает 2000 А. Площадь поверхности Земли составляет 5,1·10⁸ км². Поэтому через 1м² поверхности в среднем протекает постоянно ток 4·10^-12 А/м², т.е. 4 пА. Соответственно, через стоящего или сидящего в ясную погоду в поле человека протекают токи 1-2 пА.

Средние напряженности (градиенты) электрической и магнитной составляющих ЭМП атмосферы Земли составляют для широты Москвы

E=-140 В/м и H=50 А/м соответственно. Наши суточные и месячные биоритмы, благоприятные и неблагоприятные дни тесно связаны с периодическими изменениями (вариациями) векторов напряженности этих полей по величине и направлению в пределах до 80% от средних значений. Выделяются солнечно-суточные вариации, вызванные суточным движением Земли вокруг Солнца, лунно-суточные, годовые, циклические с периодом 11 лет, связанные с изменением солнечной активности.

Воздействие корпускулярного излучения Солнца на постоянное магнитное поле Земли вызывает магнитные бури (МБ), которые начинаются одновременно на всем Земном шаре и имеют цикличность 27 суток, связанную с цикличностью оборотов Солнца и появления в его атмосфере коронарных дыр.

Бывают большие магнитные бури (БМБ), реально прогнозируемые за 1-5 суток, и связанные с активными непериодическими явлениями на Солнце (вспышками и протуберанцами). БМБ являются следствием воздействия солнечного ветра на магнитосферу Земли во время этих явлений и сопровождаются быстрым (в течение от одного до десятков часов) изменением магнитного поля на поверхности Земли с амплитудами от 100 до 500 нТл и более. Нормальные суточные вариации МП Земли, например, в средних геомагнитных широтах, при этом не превышают 50…80 нТл. Во время БМБ нарушается плавное течение суточного биологического ритма человека. Меняется давление крови, ухудшается самочувствие. Эти взаимодействия потока частиц с полем Земли вызывают глобальные перемещения воздушных масс в атмосфере, землетрясение, появление северных сияний, нарушения радиосвязи и т.п.

В течение года напряженность ЭП Земли колеблется, имея максимум летом и минимум зимой; в суточных колебаниях напряженности наблюдаются максимум в ранние утренние часы и минимум в ночные. Вертикальная составляющая ЭП Земли значительно превосходит его горизонтальные составляющие, а суточные вариации составляют до 120 В/м. Дважды в сутки около 2 и 14часов фиксируются пониженные значения ЭП. В это время у людей регистрируется снижение артериального давления, учащаются смерти и роды.

На изменения ЭП влияют грозы, дождь, снег, сход снежных лавин в горах и другие природные явления. Надвигающаяся при грозе туча вызывает увеличение напряженности электрического поля не менее чем в 100 раз. Напряженность ЭП на поверхности Земли достигает значений 5000 В/м, а на высоте многоэтажного дома – до 30000 В/м. В воздухе образуются тяжелые положительные ионы кислорода, которые не усваиваются организмом. Становится тяжело дышать, начинает изменяться давление крови. После грозы в воздухе образовывается избыток легких отрицательных ионов. Становится легко дышать, давление нормализуется.

Но все это (даже с аномалиями вроде гроз и магнитных бурь) – естественный фон жизни человека. Природные электромагнитные воздействия на человека длятся от нескольких до десятка минут, поэтому последствия от них, как правило, исчезают на вторые-третьи сутки.

Однако стремительный научно-технический прогресс, сопровождающийся электрификацией и электронизацией, внес весьма существенные изменения. Цивилизация окружила нас «прогрессивными» материалами, опутала проводами с электрическим током и обволокла ЭМП, породив проблемы защиты от источников воздействий, действующих на человека на производстве, в быту и транспорте. Отдельная глава посвящена системе санитарно- гигиенического нормирования электромагнитных полей в России. В данной главе приведены государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности. В связи с введением в действие с

1мая 2003 г. Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191.—03» считать, утратившими силу с момента их введения «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля» № 1757—77. «Предельно допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами» № 1742—77, «Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействии электрических полей промышленной частоты (50 Гц)» № 5802 – 91, «Переменные магнитные поля промышленной частоты (50Гц)» в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.723—98», «Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц» № 3206 85, «Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электромагнитных полей (ЭМП) диапазон частот 10—60 кГц» №5803—91 и электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), СанПиН 2.2.4/2.1.8.055—96 (пункты 2.1.1, 2.3, 3.1.—3.8, 5.1,—5.2. 7.1—7.11, 8.1—8.5, а также пункты 1.1, 3.12, 3.13 и др.). Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191.—03» приведены в приложении 1. В наши дни проблема здоровья и защиты людей, находящихся под воздействием ЭМП, вызывает все больший интерес.

Данная книга представляет собой методическое пособие для студентов вузов и написана на основе анализа современной литературы, посвященной проблеме воздействия электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье человека. Она содержит сведения о влиянии на биосистемы и человека ЭМП, возникающих как в условиях промышленного производства, так и генерируемых бытовыми электроприборами и установками, аудио-, видео- и радиосистемами, видеодисплейными терминалами и т.п. Полезная информация для работников санитарно-эпидемиологических служб – это полное и систематизированное изложение сведений о допустимых нормах полей и излучений. Отдельная глава посвящена гигиеническому нормированию воздействия ЭМП на человека. Инженер получит сведения об арсенале технических средств для обнаружения опасных зон, измерения уровней излучений, а также средствах защиты от них.

Предназначается для специалистов, интересующихся вопросами экологии и безопасности жизнедеятельности, а также аспирантов и студентов различных специальностей, связанных в своей работе и учебе с медицинскими, биологическими, правовыми и инженерно-техническими проблемами.

 

При подборе материала и оформлении книги принимали участие сотрудники и студенты Ижевского государственного технического университета приборостроительного и гуманитарного факультетов кафедр «Приборы и методы контроля качества» и «Инженерной экологии» Житлухина Ю.В., Боровикова М.В., Пантюхина С.А., Шадрина П.Н., Мустакимов В.В., Кривоногова А.А., Романова Т.В и другие. Всем им авторы приносят свою благодарность.

Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны – от волн, длина которых исчисляется десятимиллионными долями миллиметра, до длинных, измеряемых километрами. В. И. Вернадский (1926)

 

Основные характеристики ЭМП

Электромагнитное поле как физическое понятие представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между любыми находящимися в движении заряженными частицами. Другими словами, ЭМП возникает там, где присутствует электрический ток. При этом источники переменного тока создают изменяющееся во времени ЭМП, в то время как постоянный ток продуцирует статическое ЭМП.

Электромагнитное поле определяется как электростатическими взаимодействиями, возникающими между заряженными частицами вне зависимости от их подвижности (электрическое поле), так и магнитной составляющей ЭМП, которая определяет взаимодействия между движущимися зарядами и объектами, несущими в себе электрический ток (магнитное поле).

 

Рис. 1. Картина силовых линий электрического поля для двух покоящихся заряженных частиц	Рис.2. Картина силовых линий магнитного поля для одиночного проводника	Рис.3.Электромагнитная волна

 

Основной характеристикой электрического поля(рис.1) служит вектор Е напряженности электрического поля [В/м], который зависит от величины разности потенциалов заряженных частиц (напряжения электрического тока) и от расстояния между ними.

Силовой характеристикой магнитного поля(рис.2) служит векторВ магнитной индукции [Тл]. Индукция магнитного поля в вакууме называется напряженностью Н магнитного поля [А/м]. Она зависит от силы тока и также убывает с увеличением расстояния между источниками последнего.

Физической причиной существования электромагнитного поля является то, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся магнитное поле — вихревое электрическое поле. Непрерывно изменяясь, обе компоненты поддерживают существование электромагнитного поля.

Поле неподвижной или равномерно движущейся частицы неразрывно связано с носителем (заряженной частицей). Однако при ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП «отрывается» от них и существует в окружающей среде независимо, в виде электромагнитных волн (рис.3), не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают при исчезновении тока в излучившей их антенне).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны l [м] или частотой колебания f[Гц]:

или (1)

где c = 3·10⁸ м/с – скорость распространения электромагнитных волн, равная скорости света; f — частота колебаний, Гц; T = 1/f – период колебаний [6].

Спектр электромагнитных излучений (ЭМИ) очень широк и охватывает диапазон от крайне низкочастотного радиоволнового до ионизирующих излучений (табл. 1).

Таблица 1

Линии электропередачи (ЛЭП)

Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты (50 Гц). Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров.

Дальность распространения электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП — например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение — тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП. На высоте 2 м от земли напряженность ЭП под ЛЭП 50 кВ составляет в среднем 6 кВ/м, под ЛЭП 750 кВ — 11кВ/м.

Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течение суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Установлено, что в любой точке поля в электроустановках сверхвысокого напряжения (выше 330 кВ) поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие электромагнитных полей электроустановок сверхвысокого напряжения (50 Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряженность Е, кВ/м. Это представляется особенно важным с учетом того, что в России очень широко как в никакой другой стране распространены ЛЭП столь высокого напряжения, включая районы с высокой плотностью населения.

 

Электропроводка

Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, а также распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях, смежных с этими источниками, обычно повышен уровень магнитного поля промышленной частоты, вызываемый протекающим электротоком. Более 90% площади жилого помещения, по внешней стене которого проходит распределительный кабель электропроводки, может иметь уровни магнитного поля, превышающие 0,2 мкТл. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом обычно не высокий и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.

 

Рис.4. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля — кабельная линия, проходящая в подъезде по внешней стене комнаты	Рис.5. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля- общий силовой кабель подъезда

 

Примеры распределения магнитного поля промышленной частоты в помещениях приведены на рисунках 4 – 5. Зеленым цветом показана зона с безопасным для здоровья уровнем магнитного поля.

 

Электротранспорт

Электротранспорт (троллейбусы, трамваи, поезда метрополитена и т.п.) является мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот 0-1000 Гц. При этом в роли главного излучателя в подавляющем большинстве случаев выступает тяговый электродвигатель (для троллейбусов и трамваев воздушные токоприёмники по напряженности излучаемого электрического поля соперничают с электродвигателем). Источниками магнитного поля в электропоездах также являются пускотормозные соединения, групповые переключатели, токонесущий провод.

Проведенные исследования свидетельствуют о наличии вариаций МП в салонах для пассажиров и в кабинах водителей в ультранизкочастотном диапазоне (УНЧ) от 0 до 50 Гц. Уровни индукции МП, измеренные в салонах электротранспорта приведены в табл. 3. Максимальные уровни напряженности электрического поля достигают 18 В/м и не превышают предельно допустимых значени

Таблица 3

Теле — и радиостанции

На территории России в настоящее время размещается значительное количество передающих радиоцентров (ПРЦ) различной принадлежности. Они размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре ПРЦ включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком. Мощность передатчиков достигает 250 кВт и более.

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны — это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Эта территория охраняется, и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны — это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Высокие уровни ЭМП наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМП для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

 

Таблица 4

Спутниковая связь

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч — главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м² вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м². Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

Рис. 6. График распределения плотности потока электромагнитного поля на высоте 2 м от поверхности земли в районе установки антенны спутниковой связи

 

Типичный расчетный график распределения ППЭ на высоте 2 м от поверхности земли в районе размещения антенны спутниковой связи приведен на рис.6.

 

Таблица 5

Азимут линии расчета плотности потока энергии, градус
Мощность, излучаемая антенной, Вт
Угол наклона антенны относительно горизонта, градус
Высота линии расчета плотности потока энергии, м
Азимут линии расчета плотности потока энергии, градус

 

Существуют два основных возможных опасных случая облучения:

· непосредственно в районе размещения антенны;

· при приближении к оси главного луча на всем его протяжении.

 

Бытовые электроприборы

Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитных полей. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа (см. рис.7). Все ниже приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

 

Таблица 6

Радарные установки

Радиолокационные и радарные установки имеют обычно антенны рефлекторного типа («тарелки») и излучают узконаправленный радиолуч. Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако, отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение.

Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин – излучение, 30 мин – пауза суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.

Радары метрологические могут создавать на удалении 1 км плотность потока энергии ППЭ=100 Вт/м² за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ=0,5 Вт/м² на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно имеет мощность передатчика не превышающую 10 Вт/м², что^{на порядок меньше, чем у аэродромных радаров.}

Сравнение уровней создаваемых радарами полей с другими источниками СВЧ — диапазона приведено на рис.10.

 

Рис.10. Уровни ЭМП радаров в сравнении с другими источниками СВЧ — диапазона

 

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Персональный компьютер

Компьютер как источник переменного электромагнитного поля

Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т. п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации называемое по-разному – монитор, дисплей. Как правило, в его основе – устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя (табл.8).

 

Таблица 8

ПК как источник ЭМП

Источник	Диапазон частот (первая гармоника)
Монитор
сетевой трансформатор блока питания	50 Гц
статический преобразователь напряжения в импульсном блоке питания	20 — 100 кГц
блок кадровой развертки и синхронизации	48 — 160 Гц
блок строчной развертки и синхронизации	15 110 кГц
ускоряющее анодное напряжение монитора (только для мониторов с ЭЛТ)	0 Гц (электростатика)
Системный блок (процессор)	50 Гц — 1000 МГц
Устройства ввода/вывода информации	0 Гц, 50 Гц
Источники бесперебойного питания	0 Гц, 20 — 100 кГц

 

Дисплеи с электронно – лучевыми трубками (ЭЛТ) являются потенциальными источниками мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, видимого, радиочастотного, сверх- и низкочастотного ЭМИ. Источниками ЭМИ радиочастотного и низкочастотного диапазонов могут являться система горизонтального отклонения луча ЭЛТ дисплея, работающего на частотах 15-53 кГц, блок модуляции луча ЭЛТ – 5-10МГц, система вертикального отклонения и модуляции луча ЭЛТ – 50-81 Гц.

Излучательные характеристики монитора:

· электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц — 1000 МГц;

· статический электрический заряд на экране монитора;

· ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200 — 400 нм;

· инфракрасное излучение в диапазоне 1050 нм — 1 мм;

· рентгеновское излучение > 1,2 кэВ.

Рис.11. Спектральная характеристика излучения монитора в диапазоне 10 Гц–400 кГц

 

Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц. Электромагнитное поле имеет электрическую (Е) и магнитную (Н) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно. Пример спектральной характеристики ПК в диапазоне 10 Гц — 400 кГц приведен на рис.11.

В 1998 году Северо-западным научным центром гигиены и общественного здоровья Министерства Здравоохранения выполнена работа по контролю соответствия уровней ЭМП на рабочем месте пользователя требованиям гигиенических норм РФ. Данные о зафиксированных значениях поля при обследовании более 120 рабочих мест пользователей ПК приведены в табл. 9.

 

Таблица 9

Влияние на нервную систему

Нервная система и тесно связанная с ней сердечно-сосудистая система являются потенциально наиболее уязвимыми для воздействия ЭМП, так как представляют собой биоэлектрические системы, способные реагировать на внешнее воздействие электрических сигналов. Именно функциональные нарушения нервной системы различного характера (головные боли, утомляемость, нарушения внимания и др.), широко распространившиеся среди обслуживающего персонала первых мощных радиолокационных станций, внедренных в систему противовоздушной обороны вскоре после Второй мировой войны, впервые привлекли внимание медиков к проблеме воздействия ЭМП на человека.

При воздействии полей малой интенсивности возникают существенные отклонения в передаче нервных импульсов, происходит угнетение высшей нервной деятельности, ухудшается память. При анализе влияния уровней магнитных полей был выявлен повышенный риск при уровнях 0,2 мкТл и более. Особую чувствительность к электромагнитному воздействию проявляет нервная система эмбриона на поздних стадиях внутриутробного развития.

Влияние на иммунную систему

На данный момент имеется большое количество данных, указывающих на негативное воздействие электромагнитных полей на иммунологическую реактивность организма. Установлено также, что при электромагнитном воздействии изменяется характер инфекционного процесса – течение инфекционного процесса отягощается аутоиммунной реакцией (атакой иммунной системы на собственный организм), в результате чего она реагирует против нормальных, свойственных данному организму тканевых структур. Такое патологическое состояние характеризуется в большинстве случаев дефицитом лимфоцитов (специализированных клеток иммунной системы), генерируемых в вилочковой железе (тимусе), угнетаемой электромагнитным воздействием. Электромагнитное поле высокой интенсивности также может способствовать неспецифическому подавлению иммунитета, а также особо опасной аутоиммунной реакции к развивающемуся эмбриону.

 

Влияние на половую функцию

Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и нейроэндокринной систем, а также с резким снижением активности половых клеток. Установлено, что половая система женщин более чувствительна к электромагнитному воздействию, нежели мужская. Кроме того, чувствительность к этому воздействию эмбриона в период внутриутробного развития во много раз выше, чем материнского организма. Считается, что электромагнитные поля могут вызывать патологии развития эмбриона, воздействуя в различные стадии беременности. Результаты проведенных эпидемиологических исследований позволяют сделать вывод, что наличие контакта женщин с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам и снизить скорость нормального развития плода. При этом периодами максимальной чувствительности являются ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации (закрепления зародыша на плацентарной ткани) и раннего органогенеза.

 

Биологическое воздействие

Естественные ЭМП

Наличие естественных ЭМП в окружающей среде является совершенно необходимым для существования нормальной жизнедеятельности, а их отсутствие или дефицит – приводит к серьезным негативным, порой даже необратимым последствиям для живого организма. Информационное значение данного фактора трудно переоценить. Это самый надежный переносчик информации среди других геофизических факторов. При помощи ЭМП информация может передаваться в любые среды обитания живых организмов и при любых метеорологических условиях — в течение полярного дня, ночи, в речной и морской воде, в толще земной коры и, наконец, в тканях живых организмов.

Например, какое значение для жизни имеет магнитное поле Земли, выясняется при космических полетах. Жизнь без гравитации возможна, без магнитного поля Земли — нет. Поэтому уже давно во время пребывания в космосе астронавты используют магнитное поле. По поручению NASA американцы проводили опыты с мышами. В экспериментально созданной среде, где не было магнитного поля, эти мыши были жизнеспособны менее недели. Время от времени их подвергали воздействию магнитного поля Земли, и, соответственно, срок их жизни увеличивался.

Однако любое изменение атмосферного электричества оказывает существенное влияние на здоровье человека, что особенно сильно проявляется во время геомагнитных возмущений – магнитных бурь (МБ). Магнитная буря – это состояние атмосферы при измененной конфигурации магнитного поля Земли в результате резких выбросов солнечной энергии. Происходят эти выбросы двумя способами: либо энергия выделяется из дыр в солнечной короне (областей очень горячей, кипящей плазмы), либо на солнце случается взрыв.

Энергия, исходящая их коронарных дыр, не очень активна, и бури, вызванные ею, соответственно, не так сильны. А вот «взрывные» выбросы порой в тысячу (!) раз больше того количества энергии, которое могло бы выделиться при детонации всех существующих на планете водородных бомб. Поэтому такие вспышки серьезно сказываются на здоровье метеочувствительных людей.

При всем многообразии влияний геомагнитных возмущений на организм человека два фактора имеют наибольшее значение. Первый фактор – сердечно-сосудистая система. Стенокардические приступы наблюдаются в два раза чаще в магнитовозмущенные дни, чем в дни с малой магнитной активностью. Второй фактор – влияние геомагнитных возмущений на кровь. При повышении возмущенности магнитного поля время свертываемости крови возрастает. Кровь по капиллярам начинает двигаться не непрерывным потоком, а сгустками, что приводит к увеличению давления. Кроме того, надпочечники, которые являются мощным магнитным рецептором, выделяют в организм дополнительный адреналин, то есть у человека изменяется гормональный состав крови. Вследствие этого не только у больных, но и у вполне здоровых людей меняется звуко- и цветовосприятие, что грозит увеличением дорожно-транспортных происшествий.

Необходимость принимать меры защиты от влияния естественных магнитных возмущений в первую очередь диктует потребность в средствах их обнаружения в реальном масштабе времени в условиях большого промышленного города с сильными искусственно созданными электромагнитными излучениями (ЭМИ) и помехами.

 

Гипогеомагнитные поля

Отдельной проблемой качества жизни является само существование жизни в условиях ослабленного магнитного поля Земли. В наши дни все большее количество людей по роду своей работы или деятельности длительное время находятся в экранирующих естественные ЭМП герметически закрытых тонко и толстостенных помещениях (в самолетах, в космических аппаратах, в морских судах, в закрытой военной технике, в подземных сооружениях, в метро и т.д.). Например, на морских судах экипаж длительное время находится и работает в условиях так называемых гипогеомагнитных полей (ГМП), то есть в условиях суперпозиции постоянных полей, создаваемых ослабленным геомагнитным полем, полей ферромагнитных частей конструкции судна и полей, создаваемых постоянными токами, протекающими по этим конструкциям.

Длительное воздействие ГМП на человека приводит к снижению его работоспособности, негативному действию на его здоровье. Такие поля являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма.

Основными показателями гипомагнитного поля являются: напряженность вектора постоянного магнитного поля внутри помещения, угол наклонения этого вектора внутри помещения и градиент напряженности магнитного поля между двумя точками в пространстве внутри помещения. Но наиболее информативным является относительный критерий гипогеомагнитного поля, равный величине ослабления напряженности магнитного поля внутри помещения относительно напряженности естественного ГМП открытого пространства снаружи помещения.

Для иллюстрации приведем некоторые результаты измерений в разных местах степени ослабления ГМП относительно внешнего поля Земли

 

Таблица 10

Исследуемое место	Степень ослабления ГМП (в разах)
Первый этаж 9-этажного блочного дома	-1,1 – 1,2
Одноэтажный деревянный дом	-1,01 – 1,03
Экранированная камера для защиты больных от ЭБ (листовая сталь 2 мм, сварка)	-2,5
Московский метрополитен: Внутри вагона – на станции — при ускорении движения	-1,3 – 2,0 до 0,2
Трамвай	-1,2 – 1,5
Автобус	-1,3 – 1,5
Кастрюли, бидоны (из стали)	— 4 – 5

 



Учебно-исследовательская работа Электромагнитное поле бытовых приборов и способы защиты от него

Министерство образования Иркутской области

ГБПОУ ИО «Бодайбинский горный техникум»

Предметно-цикловая комиссия ОГСЭ

Специальность 21.02.14

Маркшейдерское дело

Направление: естественнонаучное

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ

РАБОТА

Электромагнитное поле бытовых приборов

и способы защиты от него

Автор Я.А. Зяблицкий

студент группы МД-18

Руководитель Т.А. Жукова

Бодайбо, 2019

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………… 5

1. Что такое электромагнитное поле?………………………………………………. 6

2. Воздействие электромагнитных полей на организм человека…………. 7

3. Основные источники электромагнитного поля и способы защиты

от него………………………………………………………………………… 8

4. Практическая часть: социологический опрос……………………………… 12

5. Заключение…………………………………………………………………… 14

Список литературы……………………………………………………………. 15

Приложение 1………………………………………………………………….. 16

Приложение 2………………………………………………………………….. 17

Приложение 3………………………………………………………………….. 18

Цель исследования: изучить электромагнитное поле бытовых приборов и способы защиты от него.

Объект исследования: электромагнитное поле бытовых приборов.

Задачи исследования:

1.  Изучить литературу по данной теме

2. Изучить инструкции бытовых электрических приборов

3.  Выявить степень опасности электромагнитных волн на здоровье человека

4. Найти способы уменьшения негативного влияния электромагнитного излучения на здоровье человека

5. Провести анкетирование среди студентов первого курса с целью определения информированности людей относительно вреда электромагнитного излучения и способов защиты организма человека

6. Разработать рекомендации по защите от электромагнитного излучения.

Методы исследования:

·     анализ и синтез;

·     социологический опрос.

Ожидаемые результаты:

·     повышения уровня информационной грамотности

·     выпуск памятки по защите от электромагнитного излучения.

Актуальность исследования: миллионы людей ежедневно пользуются бытовой техникой, сотовыми телефонами, которые становятся непременными атрибутами современного человека. В настоящее время признано, что электромагнитное поле искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью. Электромагнитные поля оказывают пагубное влияние на организм человека. Рассмотренная в данной работе проблема в настоящее время находится в центре внимания научной общественности как у нас в стране, так и за рубежом. Необходимо вести разъяснительную работу по сохранению здоровья человека при влиянии на него электромагнитных полей, разработать меры предосторожности и пропагандировать их.

ВВЕДЕНИЕ

Мы живем в век высоких технологий. Технический прогресс достиг невероятных вершин. Еще 10 лет назад никто и не думал, что на смену огромным телевизорам и мониторам компьютеров придут жидкокристаллические и плазменные модели, что телефон практически заменит нам компьютер. Но ведь эти плоды цивилизации несут не только добро. Приобретая сотовый телефон, включая микроволновую печь, телевизор, преобразуя информацию с помощью компьютера, простой обыватель все реже думает о последствиях использования этих приборов и машин, о техногенных опасностях электромагнитного излучения сопровождаемого их работу.

  Ни сейчас, ни в далеком будущем человек отказываться от предметов уютной, комфортной, красивой, благополучной жизни не собирается, а вот изучить опасности электромагнитного излучения, рассказать о них своим родным, друзьям и близким мне людям становиться для нас актуальным и значимым. Поэтому объектом исследований нашей работы является электромагнитная среда жизнедеятельности человека, а предметом исследования – электромагнитного излучения бытовых приборов и способы защиты от него.

1. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ?

Английский ученый Джеймс Максвелл на основании изучения экспериментальных работ Фарадея по электричеству высказал гипотезу о существовании в природе особых волн, способных распространяться в вакууме. Эти волны Максвелл назвал электромагнитными волнами. По представлениям Максвелла: при любом изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле и, наоборот, при любом изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле. Однажды начавшийся процесс взаимного порождения магнитного и электрического полей должен непрерывно продолжаться и захватывать все новые и новые области в окружающем пространстве. Распространяется электромагнитное поле в пространстве в виде электромагнитных волн. Впервые опытным путем получил электромагнитные волны физик Генрих Герц. Простейшие электромагнитные волны — это волны, в которых электрическое и магнитное поля совершают синхронные гармонические колебания [1, с.35].

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.

Частота электромагнитного поля — это число колебаний поля в секунду. Единицей измерения частоты является герц (Гц) — частота, при которой совершается одно колебание в секунду.

Длина волны — это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Поляризация — это явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля или напряженности магнитного поля [1, с. 46].

Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда

2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом [3, с.9].

Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту.

Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно — сосудистой системы, эндокринной, иммунной, половой системы, а также обмена веществ.

Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, сильные боли в области сердца, изменение кровяного давления и пульса.

Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека.

Сегодня ученые многих цивилизованных стран, в том числе России, пришли к выводу считать вредной для здоровья человека магнитную составляющую электромагнитного поля, превышающую значение 0,2 микротеслы (мкТл). Но давайте посмотрим, с какими величинами этой напряженности ежедневно приходится сталкиваться человеку на бытовом уровне?

3. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕГО

Мой дом — моя крепость! Эту фразу, рожденную в Англии, мог произнести человек, закрывший за собой дверь. Теперь это далеко не так! Все наши любимые бытовые приборы — электроплиты, стиральные машины, пылесосы, чайники, утюги, миксеры, кофеварки (даже электропроводка и линии электропередач) — создают электромагнитное поле. Его нельзя увидеть, услышать, понюхать, попробовать на вкус и потрогать. Однако его можно изучать и ограждать себя от его излучений.

Электропроводка. Эта неотъемлемая часть жизнеобеспечения населения вносит наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений. К электропроводке относят как кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и внутри их, так и распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях смежных с этими источниками уровень магнитного поля обычно повышен, а уровень электрического поля невысокий и не превышает допустимых значений.

Рекомендации по защите:

• грамотное расположение мебели для отдыха в жилом помещении, обеспечивающие расстояние два-три метра до распределительных щитов и силовых кабелей;

• при установке полов с электроподогревом останавливать свой выбор системы на той, которая обеспечивает более низкий уровень магнитного поля;

• не придвигайте кровать близко к стене, в которой могут быть железобетонные конструкции, обладающие электромагнитными свойствами. Минимальное расстояние между стеной и кроватью должно быть 10 сантиметров.

Бытовые электроприборы. Естественно, что все приборы, работающие на электрическом токе, являются источниками электромагнитных полей. Наиболее сильными источниками ЭМП являются микроволновые и электрические печи, кухонные вытяжки, пылесосы и холодильники с системой “no frost”. Реально излучаемое ими поля разнится в зависимости от конкретных моделей, но следует заметить, что, чем выше мощность прибора, тем и магнитное поле, создаваемое им, выше. Значение же электрического поля гораздо меньше предельно допустимых значений. Наибольшее магнитное поле излучают микроволновые печи. Если в комнате находится несколько электробытовых приборов, расположенных вблизи друг от друга, то их электромагнитные излучения будут наслаиваться, кратно увеличивая силу воздействия.

Главное правило безопасной жизни в окружении бытовых электроприборов основано на известном законе физики: магнитное поле уменьшается по мере удаления от источника. Чем дальше от вас стоит прибор, тем меньше у него шансов вредно воздействовать на ваше здоровье. Зависимость напряженности магнитного поля от расстояния представлена в таблице (приложение 1).

Самый эффективный способ защиты – нахождение пользователей от прибора на расстоянии безопасной зоны с магнитной индукцией менее 0,2 мкТл. Рекомендации по защите:

• при приобретении бытовой техники необходимо обращать внимание на отметку о соответствии прибора требованиям “Межгосударственных санитарных норм допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях”;

• использование приборов с меньшей мощностью;

• место отдыха необходимо достаточное его удаление от бытовых приборов излучающих достаточно большой уровень магнитного поля, таких как холодильники “no frost”, некоторые типы полов с электрическим подогревом, телевизоры, нагреватели, блоки питания и зарядные устройства;

• размещение электрических приборов на некотором расстоянии друг от друга и удаление их от места отдыха;

• стараться не включать одновременно несколько электроприборов.

Средства сотовой связи. Достаточно актуальным является вопрос биологической безопасности сотовой связи. Несмотря на его многочисленные исследования, однозначного ответа ученые так и не дали. Можно отметить лишь одно за все время существования сотовой связи ни один человек не получил явного ущерба здоровью из-за ее использования, но то, что организм “откликается” на наличие излучения сотового телефона очевидно. Поскольку в современном мире без использования мобильных телефонов практически не обойтись, возникает целый ряд вопросов. В каком режиме телефон менее опасен? В каком месте его лучше всего носить? Наименьший уровень излучения, конечно же, в режиме ожидания. Обмен данными с базовой станцией продолжается всего доли секунды, поэтому в режиме ожидания телефон почти безвреден. В режиме разговора излучение гораздо сильнее, чем в режиме ожидания. Что усугубляется ещё и тем, что телефон приходится прикладывать к уху. Ну и самое сильное излучение – в том случае, если телефон передает данные по GPRS/EGDE. Так что по возможности не подносите его близко к телу. А носить телефон лучше всего в сумке или рюкзаке.

Рекомендации по защите:

• использовать сотовый телефон в случаях необходимости;

• не разговаривать непрерывно более трех-четырех минут;

• выбирать телефон с меньшей максимальной мощностью излучения;

• не подносите телефон к голове сразу же после нажатия кнопки набора номера, т.к., в этот момент электромагнитное излучение в несколько раз больше, чем во время самого разговора;

• не допускать использования сотового телефона детьми и беременными женщинами.

Персональные компьютеры. Персональные компьютеры стали частью жизни многих людей. Некоторые используют их только на работе или дома, а некоторые проводят большую часть своего времени за компьютером. Влияние компьютеров однозначно сказывается на здоровье человека, влияя как на общее состояние, так и на зрение и другие органы. Основным источником ЭМП в персональном компьютере является монитор и системный блок. Современные технологии позволяют отказаться от использования мониторов на электроннолучевой трубке и использовать жидкокристаллические мониторы, которые как техническим параметрам, так и параметрам воздействия на здоровье человека значительно отличаются в лучшую сторону [4, с.5]

Рекомендации по защите:

• расстояние до монитора не должно быть меньше 50 сантиметров;

• системный блок лучше располагать подальше от человека;

• через каждый час работы необходимо делать перерыв на 15 минут;

• при отсутствии работы компьютер необходимо выключать.

4. ПРАКТИЧЕСКА ЧАСТЬ: СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС

Я составил анкету и провел опрос с целью определения информированности людей относительно источников электромагнитного излучения, его влияния на организм человека и способов защиты от электромагнитного излучения. В анкетирование участвовало 82 человека – студенты первого курса.

На вопрос какие источники электромагнитного излучения вы знаете?

58% — назвали сотовый телефон, компьютер, микроволновую печь. Другие источники названы не были.

Сколько времени в сутки вы проводите с мобильным телефоном?

2-3 часа — 22%

5-8 часов — 30%

9-12 часов — 48%

Где вы носите телефон?

В кармане одежды – 83%

В сумке – 17%

Сколько времени в сутки вы проводите за компьютером?

1 час – 70%

2 часа – 16%

3 часа – 14%

Считаете ли вы, что электромагнитные волны отрицательно влияют на ваше здоровье?

Да – 60%

Нет – 20%

Не задумывались над этим – 20%.

Какие способы защиты от электромагнитного излучения вы знаете?

3,8% указали, что на ночь желательно отключать телефон и оставлять подальше от кровати. Другие способы защиты от электромагнитного излучения названы не были, что говорит о низкой информированности студентов по данной проблеме.

Выводы исследования:

1. Выяснил, что электромагнитные волны оказывают вредное влияние на организм человека.

2. Выявил наименования электроприборов с сильным электромагнитным излучением.

3. Выяснил уровень информированности о вреде электромагнитных излучений и способов защиты от него среди студентов.

4. Обобщил известные правила электромагнитной безопасности.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В своей работе я попытался показать важность, значимость и актуальность изучения влияния на человека электромагнитного излучения, в частности предметов быта, предметов обихода человека, а также необходимость исследования этого загадочного фактора на функционирование организма человека. В связи со стремительным ростом числа технологий и приборов избежать влияния электромагнитных полей в современном мире практически невозможно. Различные организации как государственные, так и международные разработали множество стандартов и требований для предотвращения какого бы то не было влияния электромагнитного поля на человека и, почти вся продаваемая техника, соответствует этим требованиям.

Таким образом, можно сделать вывод, что соблюдение санитарных и гигиенических норм и следование необременительным рекомендациям по использованию бытовых приборов практически нивелирует влияние электромагнитных полей на человека.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что данный материал можно использовать на уроках физики, классных часах с целью информированности обучающихся.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я.  Физика-11 — М.: Просвещение, 2015г.

2. Григорьев В.И., Мякишев Г.Я.  Занимательная физика. — М.: Дрофа, 2011г.

3. Чалимова Р.А..//Влияние искусственных и естественных электромагнитных полей на живые организмы. Журнал Физика М.№ 21-2002г.

4. Научно – методический журнал./ Физика в школе. М. “Школа-Пресс 1”. № 7-2013г.

5. Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. – М.: Просвещение, 2014 г.

6. Электромагнитное поле-http://electrophysic.ru/elektricheskoepole/elektromagnitnoe-pole.-opredelenie-harakteristiki.html

Приложение 1

Зависимость индукции магнитного поля от расстояния

Индукция магнитного

поля (мкТл)

на расстоянии 30 см.

Электробритва

15-1500

0,08-9

Пылесос

200-800

2-20

Микроволновая печь

73-200

4-8

Телевизор

2,5-50

0,04-2

Электрическая плита

1-50

0,15-0,5

Утюг

8-30

0,12-0,3

Стиральная машина

0,8-50

0,15-3

Холодильник

0,5-1,70

0,01-0,25

Компьютер

0,5-30

0,01

Приложение 2

Памятка по защите от электромагнитного излучения

бытовой техники

• При приобретении бытовой техники обращайте внимание на отметку о соответствии прибора требованиям «Международных санитарных норм допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях»;

• Помните, что чем меньше мощность бытового прибора, тем меньше уровень его поля, то есть вредность;

• Размещайте бытовую технику на расстоянии не менее 1,5 м от места, где постоянно находитесь: спите, отдыхаете или работаете;

• Не включайте одновременно несколько источников магнитного поля;

• Старайтесь, чтобы провода не образовывали «кольца» и «петли»;

• Находитесь на безопасном расстоянии от приборов;

• Не оставляйте компьютер или монитор надолго включенными. Если компьютер не используется, выключите его.

• На ночь не оставляйте технику работать в режиме stand-by, проще говоря, красный огонек на панели должен погаснуть.

Приложение 3

Памятка

по защите от электромагнитного излучения сотовых телефонов

• К покупке сотового телефона нужно относиться серьезно. Во избежание покупки «серого» телефона, лучше приобретать аппарат известных фирм, интересоваться наличием сертификата Минсвязи на модель телефона и санитарно-гигиенического сертификата. В инструкции, прилагаемой к телефону, должны содержаться информация о безопасности эксплуатации, указаны стандарты безопасности, проверку на соответствии которым прошел приобретаемый вами телефон;

• Носить телефон лучше всего в сумке или рюкзаке;

• Во время разговора не стоит сильно прижимать телефон к уху;

• Старайтесь сводить к минимуму время разговора;

• Не подносите телефон к голове сразу же после нажатия кнопки набора номера, т.к., в этот момент электромагнитное излучение в несколько раз больше, чем во время самого разговора.

         

 

Энергия электромагнитного поля — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2016; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2016; проверки требуют 3 правки.

Эне́ргия электромагни́тного по́ля — энергия, заключенная в электромагнитном поле^{[источник не указан 2701 день]}. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического и чистого магнитного поля.

Работа электрического поля по перемещению заряда[править | править код]

Понятие работы A{\displaystyle A} электрического поля E{\displaystyle E} по перемещению заряда Q{\displaystyle Q} вводится в полном соответствии с определением механической работы:

A=∫F(x)dx=∫Q⋅E(x)dx=Q⋅U,{\displaystyle A=\int F(x)\,dx=\int Q\cdot E(x)\,dx=Q\cdot U,}

где U=∫Edx{\displaystyle U=\int E\,dx} — разность потенциалов (также употребляется термин напряжение).

Во многих задачах рассматривается непрерывный перенос заряда в течение некоторого времени между точками с заданной разностью потенциалов U(t){\displaystyle U(t)}, в таком случае формулу для работы следует переписать следующим образом:

A=∫U(t)dQ=∫U(t)I(t)dt,{\displaystyle A=\int U(t)\,dQ=\int U(t)I(t)\,dt,}

где I(t)=dQdt{\displaystyle I(t)={dQ \over dt}} — сила тока.

Мощность P{\displaystyle P} электрического тока для участка цепи определяется обычным образом, как производная от работы A{\displaystyle A} по времени, то есть выражением:

P(t)=dAdt=U(t)⋅I(t),{\displaystyle P(t)={\frac {dA}{dt}}=U(t)\cdot I(t),}

Это наиболее общее выражение для мощности в электрической цепи.

С учётом закона Ома

U=I⋅R{\displaystyle U=I\cdot R}

электрическую мощность, выделяемую на сопротивлении R{\displaystyle R}, можно выразить как через ток

P=I(t)2⋅R,{\displaystyle P=I(t)^{2}\cdot R,}

так и через напряжение:

P=U(t)2R.{\displaystyle P={{U(t)^{2}} \over R}.}

Соответственно, работа (выделившаяся теплота) является интегралом мощности по времени:

A=∫P(t)dt=∫I(t)2⋅Rdt=∫U(t)2Rdt.{\displaystyle A=\int P(t)\,dt=\int I(t)^{2}\cdot R\,dt=\int {{U(t)^{2}} \over R}\,dt.}

Энергия электрического и магнитного полей[править | править код]

Для электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Строго говоря, термин «энергия электромагнитного поля» является не вполне корректным. Вместо него в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определённой точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.

В системе СИ:

u=E⋅D2+B⋅h3.{\displaystyle u={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{2}}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{2}}.}

В вакууме (а также в веществе при рассмотрении микрополей):

u=ε0E22+B22μ0=ε0E2+c2B22=E2/c2+B22μ0,{\displaystyle u={\varepsilon _{0}E^{2} \over 2}+{B^{2} \over {2\mu _{0}}}=\varepsilon _{0}{\frac {E^{2}+c^{2}B^{2}}{2}}={\frac {E^{2}/c^{2}+B^{2}}{2\mu _{0}}},}

где E — напряжённость электрического поля, B — магнитная индукция, D — электрическая индукция, H — напряжённость магнитного поля, с — скорость света, ε0{\displaystyle \varepsilon _{0}} — электрическая постоянная и μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная. Иногда для констант ε0{\displaystyle \varepsilon _{0}} и μ0{\displaystyle \mu _{0}} — используют термины диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость вакуума, — которые являются крайне неудачными, и сейчас почти не употребляются.

В системе СГС:^[1]

u=E⋅D+B⋅H8π.{\displaystyle u={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} +\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{8\pi }}.}

Энергия электромагнитного поля в колебательном контуре[править | править код]

Энергия электромагнитного поля в колебательном контуре:

W=CU22+LI22,{\displaystyle W={\frac {CU^{2}}{2}}+{\frac {LI^{2}}{2}},}

где:

U — электрическое напряжение в цепи,

C — электроемкость конденсатора,

I — сила тока,

L — индуктивность катушки или витка с током.

Потоки энергии электромагнитного поля[править | править код]

Для электромагнитной волны плотность потока энергии определяется вектором Пойнтинга S (в русской научной традиции — вектор Умова — Пойнтинга).

В системе СИ вектор Пойнтинга равен S=E×H{\displaystyle \mathbf {S} =\mathbf {E} \times \mathbf {H} } (векторному произведению напряжённостей электрического и магнитного полей) и направлен перпендикулярно векторам E и H. Это естественным образом согласуется со свойством поперечности электромагнитных волн.

Вместе с тем, формула для плотности потока энергии может быть обобщена для случая стационарных электрических и магнитных полей и имеет тот же вид: S=E×H{\displaystyle \mathbf {S} =\mathbf {E} \times \mathbf {H} }.

Факт существования потоков энергии в постоянных электрических и магнитных полях может выглядеть странно, но не приводит к каким-либо парадоксам; более того, такие потоки обнаруживаются в эксперименте.

3.Основные источники электромагнитного поля.

В качестве основных источников электромагнитного поля можно выделить:

• Линии электропередач.

• Электропроводка (внутри зданий и сооружений).

• Бытовые электроприборы.

• Персональные компьютеры.

• Теле- и радиопередающие станции.

• Спутниковая и сотовая связь (приборы, ретрансляторы).

• Электротранспорт.

• Радарные установки.

3.1 Линии электропередач (лэп).

Провода работающей линии электропередач создают в прилегающем пространстве (на расстояниях порядка десятков метров от провода) электромагнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Причем напряженность поля вблизи линии может изменяться в широких пределах, в зависимости от ее электрической нагрузки. Стандартами установлены границы санитарно-защитных зон вблизи ЛЭП (согласно СН 2971-84):

Рабочее напряжение ЛЭП, кВ	330 и ниже	500	750	1150
Размер санитарно-защитной зоны, м	20	30	40	55

(фактически границы санитарно-защитной зоны устанавливаются по наиболее удаленной от проводов граничной линии максимальной напряженности электрического поля, равной 1 кВ/м).

3.2 Электропроводка.

К электропроводке относятся: кабели электропитания систем жизнеобеспечения зданий, токораспределительные провода, а также разветвительные щиты, силовые ящики и трансформаторы. Электропроводка является основным источником электромагнитного поля промышленной частоты в жилых помещениях. При этом уровень напряженности электрического поля, излучаемого источником, зачастую относительно невысок (не превышает 500 В/м).

3.3 Бытовые электроприборы.

Источниками электромагнитных полей являются все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока. При этом уровень излучения изменяется в широчайших пределах в зависимости от модели, устройства прибора и конкретного режима работы. Также уровень излучения сильно зависит от потребляемой мощности прибора – чем выше мощность, тем выше уровень электромагнитного поля при работе прибора. Напряженность электрического поля вблизи электробытовых приборов не превышает десятков В/м.

В нижеприведенной таблице представлены предельно допустимые уровни магнитной индукции для наиболее мощных источников магнитного поля среди бытовых электроприборов:

Прибор	Интервал предельно допустимых величин магнитной индукции, мкТл
Кофеварка	[0..0,2]
Стиральная машина	[0..0,3]
Утюг	[0..0,4]
Пылесос	[0,2..2,2]
Электроплита	[0,4..4,5]
Лампа «дневного света» (люминесцентные лампы ЛТБ, ЛДС)	[0,5..2,5]
Электродрель (электродвигатель мощностью[250..900] Вт)	[2,2..5,4]
Электромиксер (электродвигатель мощностью [15..300] Вт)	[0,5..2,2]
Телевизор	[0..2]
Микроволновая печь (индукционная, СВЧ)	[4..12]

3.4 Персональные компьютеры.

Основным источником неблагоприятного воздействия на здоровье пользователя компьютера является средство визуального отображения (СВО) монитора. В большинстве современных мониторов СВО представляет собой электронно-лучевую трубку. В таблице перечислены основные факторы воздействия СВО на здоровье:

Эргономические	Факторы воздействия электромагнитного поля электронно-лучевой трубки
Значительное снижение контрастности воспроизводимого изображения в условиях внешней подсветки экрана прямыми лучами света.	Электромагнитное поле в частотном диапазоне [20..1000] МГц.
Зеркальное отражение лучей света от поверхности экрана (блики).	Электростатический заряд на поверхности экрана монитора.
Мультипликационный характер воспроизведения изображения (высокочастотное непрерывное обновление содержания экрана).	Ультрафиолетовое излучение (диапазон длин волн [200..400] нм).
Дискретный характер изображения (подразделение на точки).	Инфракрасное и рентгеновское ионизирующие излучения.

В дальнейшем в качестве главных факторов воздействия СВО на здоровье будем рассматривать только факторы воздействия электромагнитного поля электронно-лучевой трубки.

Кроме монитора и системного блока персональный компьютер может также включать в себя большое количество других устройств (таких, как принтеры, сканеры, сетевые фильтры и т.п.). Все эти устройства работают с применением электрического тока, а значит, являются источниками электромагнитного поля. Следующая таблица показывает электромагнитную обстановку вблизи компьютера (вклад монитора в данной таблице не учитывается, так как был рассмотрен ранее):

Источник	Диапазон частот генерируемого электромагнитного поля
Системный блок в сборе.	[50 Гц..1000 МГц].
Устройства ввода-вывода (принтеры, сканеры, дисководы и др.).	[0..50] Гц.
Источники бесперебойного питания, сетевые фильтры и стабилизаторы.	[50 Гц..100 КГц].

Электромагнитное поле персональных компьютеров имеет сложнейший волновой и спектральный состав и трудно поддается измерению и количественной оценке. Оно имеет магнитную, электростатическую и лучевую составляющие (в частности, электростатический потенциал сидящего перед монитором человека может колебаться от –3 до +5 В). Учитывая то условие, что персональные компьютеры сейчас активно используются во всех отраслях человеческой деятельности, их влияние на здоровье людей подлежит тщательнейшему изучению и контролю.

МУК 4.3.2491-2009 Гигиеническая оценка электрических и магнитных полей промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях

На главную | База 1 | База 2 | База 3

Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа

Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК «Трансстрой»СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД

Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом

Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения