Elektromagnetinis laukas yra tam tikra medžiaga, atsirandanti aplink judančius krūvius. Pavyzdžiui, aplink laidininką su srove. Elektromagnetinis laukas susideda iš dviejų komponentų – elektrinio ir magnetinio lauko. Jie negali egzistuoti nepriklausomai vienas nuo kito. Vienas pagimdo kitą. Pasikeitus elektriniam laukui, iš karto atsiranda magnetinis laukas. Elektromagnetinių bangų sklidimo greitis V=C/EM Kur e Ir m atitinkamai terpės, kurioje banga sklinda, magnetiniai ir dielektriniai laidumo koeficientai. Elektromagnetinė banga vakuume sklinda šviesos greičiu, tai yra 300 000 km/s. Kadangi vakuumo dielektrinė ir magnetinė skvarba laikoma lygi 1. Keičiantis elektriniam laukui atsiranda magnetinis laukas. Kadangi jį sukėlęs elektrinis laukas nėra pastovus (tai yra, laikui bėgant kinta), magnetinis laukas taip pat bus kintamas. Kintantis magnetinis laukas savo ruožtu sukuria elektrinį lauką ir pan. Taigi paskesnio lauko (nesvarbu, ar jis elektrinis, ar magnetinis) šaltinis bus ankstesnis laukas, o ne pradinis šaltinis, ty srovės laidininkas. Taigi, net ir išjungus srovę laidininke, elektromagnetinis laukas ir toliau egzistuos ir plis erdvėje. Elektromagnetinė banga sklinda erdvėje visomis kryptimis nuo jos šaltinio. Įsijungiate lemputę, galite įsivaizduoti, kad šviesos spinduliai iš jos sklinda į visas puses. Elektromagnetinė banga sklidimo metu neša energiją erdvėje. Kuo stipresnė srovė laidininke, sukėlusiame lauką, tuo didesnė bangos neša energija. Taip pat energija priklauso nuo skleidžiamų bangų dažnio, jam padidėjus 2,3,4 karto, bangos energija padidės atitinkamai 4,9,16 karto. Tai reiškia, kad bangos sklidimo energija yra proporcinga dažnio kvadratui. Geriausios sąlygos bangų sklidimui susidaro tada, kai laidininko ilgis lygus bangos ilgiui. Magnetinės ir elektrinės jėgos linijos skris viena kitai statmenai. Magnetinės jėgos linijos apgaubia srovę nešantį laidininką ir visada yra uždaros. Elektrinės jėgos linijos pereina iš vieno krūvio į kitą. Elektromagnetinė banga visada yra skersinė. Tai reiškia, kad jėgos linijos, tiek magnetinės, tiek elektrinės, yra plokštumoje, statmenoje sklidimo krypčiai. Elektromagnetinio lauko intensyvumas yra lauko galios charakteristika. Taip pat įtampa yra vektorinis dydis, tai yra, jis turi pradžią ir kryptį. Lauko stiprumas nukreiptas tangentiškai į jėgos linijas. Kadangi elektrinio ir magnetinio lauko stiprumas yra statmenas vienas kitam, galioja taisyklė, pagal kurią galima nustatyti bangos sklidimo kryptį. Kai varžtas sukasi trumpiausiu keliu nuo elektrinio lauko stiprumo vektoriaus iki magnetinio lauko stiprumo vektoriaus, varžto transliacinis judėjimas parodys bangos sklidimo kryptį.
Magnetinis laukas ir jo charakteristikos. Kai elektros srovė praeina per laidininką, a magnetinis laukas. Magnetinis laukas yra viena iš materijos rūšių. Ji turi energiją, kuri pasireiškia elektromagnetinių jėgų, veikiančių atskirus judančius elektros krūvius (elektronus ir jonus) ir jų srautus, t.y. elektros srovę, pavidalu. Veikiamos elektromagnetinių jėgų, judančios įkrautos dalelės nukrypsta nuo pradinio kelio laukui statmena kryptimi (34 pav.). Susidaro magnetinis laukas tik aplink judančius elektros krūvius, o jo veikimas taip pat apima tik judančius krūvius. Magnetiniai ir elektriniai laukai yra neatskiriami ir sudaro vieną vientisumą elektromagnetinis laukas. Bet koks pakeitimas elektrinis laukas veda prie magnetinio lauko atsiradimo ir, atvirkščiai, bet koks magnetinio lauko pasikeitimas yra lydimas elektrinio lauko atsiradimo. Elektromagnetinis laukas sklinda šviesos greičiu, t.y 300 000 km/s.
Grafinis magnetinio lauko vaizdas. Grafiškai magnetinis laukas vaizduojamas magnetinėmis jėgos linijomis, kurios nubrėžtos taip, kad jėgos linijos kryptis kiekviename lauko taške sutampa su lauko jėgų kryptimi; magnetinio lauko linijos visada yra ištisinės ir uždaros. Magnetinio lauko kryptį kiekviename taške galima nustatyti naudojant magnetinę adatą. Rodyklės šiaurinis ašigalis visada nustatytas lauko jėgų kryptimi. Nuolatinio magneto galas, iš kurio išeina jėgos linijos (35 pav., a), laikomas šiauriniu poliumi, o priešingas galas, apimantis jėgos linijas, yra pietinis polius (magneto viduje einančios jėgos linijos nerodomos). Jėgų linijų pasiskirstymą tarp plokščiojo magneto polių galima nustatyti naudojant plienines drožles, užbarstytas ant polių uždėto popieriaus lapo (35 pav., b). Magnetiniam laukui oro tarpelyje tarp dviejų lygiagrečių nuolatinio magneto priešingų polių būdingas tolygus magnetinių jėgų linijų pasiskirstymas (36 pav.)
Kas yra elektromagnetinis laukas, kaip jis veikia žmogaus sveikatą ir kodėl jį matuoti – sužinosite iš šio straipsnio. Tęsdami supažindinimą su mūsų parduotuvės asortimentu, papasakosime apie naudingus prietaisus – elektromagnetinio lauko stiprumo (EMF) indikatorius. Jie gali būti naudojami tiek versle, tiek namuose.
Kas yra elektromagnetinis laukas?
Šiuolaikinis pasaulis neįsivaizduojamas be buitinės technikos, mobiliųjų telefonų, elektros, tramvajų ir troleibusų, televizorių ir kompiuterių. Mes prie jų pripratę ir visai nemanome, kad koks nors elektros prietaisas aplink save sukuria elektromagnetinį lauką. Jis nematomas, bet veikia visus gyvus organizmus, įskaitant žmones.
Elektromagnetinis laukas yra ypatinga materijos forma, kuri atsiranda judančioms dalelėms sąveikaujant su elektros krūviais. Elektriniai ir magnetiniai laukai yra tarpusavyje susiję ir gali sukelti vienas kitą, todėl, kaip taisyklė, apie juos kartu kalbama kaip apie vieną elektromagnetinį lauką.
Pagrindiniai elektromagnetinių laukų šaltiniai yra šie:
- elektros laidai;
— transformatorinės pastotės;
– elektros instaliacija, telekomunikacijos, TV ir interneto kabeliai;
– mobiliojo ryšio bokštai, radijo ir televizijos bokštai, stiprintuvai, mobiliųjų ir palydovinių telefonų antenos, Wi-Fi maršrutizatoriai;
— kompiuteriai, televizoriai, ekranai;
- buitinė elektros technika;
– indukcinės ir mikrobangų krosnelės (MW);
- elektrinis transportas;
- radarai.
Elektromagnetinių laukų poveikis žmonių sveikatai
Elektromagnetiniai laukai veikia bet kokius biologinius organizmus – augalus, vabzdžius, gyvūnus, žmones. Mokslininkai, tiriantys elektromagnetinių laukų poveikį žmonėms, padarė išvadą, kad ilgalaikis ir reguliarus elektromagnetinių laukų poveikis gali sukelti:
- padidėjęs nuovargis, miego sutrikimai, galvos skausmai, sumažėjęs spaudimas, širdies susitraukimų dažnis;
- imuninės, nervų, endokrininės, seksualinės, hormoninės, širdies ir kraujagyslių sistemos sutrikimai;
- onkologinių ligų išsivystymas;
- centrinės nervų sistemos ligų vystymasis;
- alerginės reakcijos.
EMI apsauga
Yra sanitariniai standartai, nustatantys didžiausius leistinus elektromagnetinio lauko stiprumo lygius, priklausomai nuo laiko, praleisto pavojingoje zonoje - gyvenamosioms patalpoms, darbo vietoms, vietoms šalia stipraus lauko šaltinių. Jei neįmanoma struktūriškai sumažinti spinduliuotės, pavyzdžiui, iš elektromagnetinio perdavimo linijos (EML) ar ląstelių bokšto, tada rengiamos aptarnavimo instrukcijos, darbo personalo apsaugos priemonės, sanitarinės-karantino riboto patekimo zonos.
Įvairios instrukcijos reglamentuoja, kiek laiko žmogus būna pavojingoje zonoje. Apsauginiai tinkleliai, plėvelės, stiklai, kostiumai iš metalizuoto audinio, kurio pagrindas yra polimero pluoštas, gali tūkstančius kartų sumažinti elektromagnetinės spinduliuotės intensyvumą. GOST prašymu EML spinduliuotės zonos yra aptvertos ir su įspėjamaisiais ženklais „Neįeiti, tai pavojinga! ir elektromagnetinio pavojaus simbolis.
Specialios tarnybos prietaisų pagalba nuolat stebi EML intensyvumo lygį darbo vietose ir gyvenamosiose patalpose. Savo sveikata galite pasirūpinti patys, įsigiję nešiojamąjį prietaisą „Impulsas“ arba rinkinį „Impulsas“ + nitratų testeris „SOEKS“.
Kodėl mums reikalingi buitiniai prietaisai elektromagnetinio lauko stiprumui matuoti?
Elektromagnetinis laukas neigiamai veikia žmogaus sveikatą, todėl pravartu žinoti, kurios lankomos vietos (namuose, biure, sode, garaže) gali būti pavojingos. Turite suprasti, kad padidėjusį elektromagnetinį foną gali sukurti ne tik Jūsų elektros prietaisai, telefonai, televizoriai ir kompiuteriai, bet ir sugedę laidai, kaimynų elektros prietaisai, šalia esantys pramonės objektai.
Ekspertai nustatė, kad trumpalaikis EML poveikis žmogui yra praktiškai nekenksmingas, tačiau ilgas buvimas padidinto elektromagnetinio fono zonoje yra pavojingas. Tai zonos, kurias galima aptikti naudojant „Impulso“ tipo įrenginius. Taigi, galite patikrinti vietas, kuriose praleidžiate daugiausiai laiko; darželis ir jūsų miegamasis; studijuoti. Įrenginyje yra norminių dokumentų nustatytos vertės, todėl galite iš karto įvertinti pavojaus laipsnį jums ir jūsų artimiesiems. Gali būti, kad po apžiūros nuspręsite atitraukti kompiuterį nuo lovos, atsikratyti mobiliojo telefono su sustiprinta antena, pakeisti seną mikrobangų krosnelę į naują, pakeisti šaldytuvo durelių izoliaciją No Frost režimu.
Shmelev V.E., Sbitnev S.A.
ELEKTROS INŽINERIJOS TEORINIAI PAGRINDAI
"ELEKTROMAGNETINIO LAUKO TEORIJA"
1 skyrius. Pagrindinės elektromagnetinio lauko teorijos sampratos
§ 1.1. Elektromagnetinio lauko ir jo fizikinių dydžių nustatymas.
Elektromagnetinio lauko teorijos matematinis aparatas
elektromagnetinis laukas(EMF) yra materijos rūšis, kuri turi jėgos poveikį įkrautoms dalelėms ir yra visuose taškuose nulemta dviejų porų vektorinių dydžių, apibūdinančių dvi jos puses – elektrinį ir magnetinį lauką.
Elektrinis laukas- tai EML komponentas, kuriam būdingas smūgis į elektriškai įkrautą dalelę, kurios jėga proporcinga dalelės krūviui ir nepriklauso nuo jos greičio.
Magnetinis laukas- tai EML komponentas, kuriam būdingas smūgis į judančią dalelę jėga, proporcinga dalelės krūviui ir jos greičiui.
Elektros inžinerijos teorinių pagrindų kurse nagrinėjamos pagrindinės EML savybės ir metodai apima kokybinį ir kiekybinį EML, aptinkamo elektros, radioelektronikos ir biomedicinos prietaisuose, tyrimą. Tam labiausiai tinka integralinės ir diferencinės formos elektrodinamikos lygtys.
Elektromagnetinio lauko teorijos (TEMF) matematinis aparatas yra pagrįstas skaliarinio lauko teorija, vektorių ir tenzorių analize, taip pat diferencialiniu ir integraliniu skaičiavimu.
Kontroliniai klausimai
1. Kas yra elektromagnetinis laukas?
2. Kas vadinama elektriniu ir magnetiniu lauku?
3. Kuo grindžiamas elektromagnetinio lauko teorijos matematinis aparatas?
§ 1.2. Fizikiniai dydžiai, apibūdinantys EML
Elektrinio lauko stiprumo vektorius taške K vadinamas jėgos, veikiančios taške esančią elektra įkrautą stacionarią dalelę, vektoriumi K jei ši dalelė turi vienetinį teigiamą krūvį.
Pagal šį apibrėžimą taškinį krūvį veikianti elektros jėga q yra lygus:
Kur E matuojamas V/m.
Apibūdinamas magnetinis laukas magnetinės indukcijos vektorius. Magnetinė indukcija tam tikrame stebėjimo taške K yra vektorinis dydis, kurio modulis lygus magnetinei jėgai, veikiančiai įkrautą dalelę, esančią taške K, kuris turi vienetinį krūvį ir juda vienetiniu greičiu, o jėgos, greičio, magnetinės indukcijos, taip pat ir dalelės krūvio vektoriai tenkina sąlygą
.
Magnetinę jėgą, veikiančią kreivinį laidininką su srove, galima nustatyti pagal formulę
.
Tiesiame laidininke, jei jis yra vienodame lauke, veikia tokia magnetinė jėga
.
Visose naujausiose formulėse B - magnetinė indukcija, kuri matuojama teslomis (Tl).
1 T yra tokia magnetinė indukcija, kuriai tiesį laidininką, kurio srovė yra 1A, veikia magnetinė jėga, lygi 1N, jei magnetinės indukcijos linijos nukreiptos statmenai laidininkui su srove, o laidininko ilgis yra 1 m.
Be elektrinio lauko stiprumo ir magnetinės indukcijos, elektromagnetinio lauko teorijoje atsižvelgiama į šiuos vektorinius dydžius:
1) elektrinė indukcija D (elektrinis poslinkis), kuris matuojamas C / m 2,
EMF vektoriai yra erdvės ir laiko funkcijos:
Kur K- stebėjimo vieta, t- laiko momentas.
Jei stebėjimo taškas K yra vakuume, tada tarp atitinkamų vektorinių dydžių porų galioja tokie ryšiai
kur vakuumo absoliutus laidumas (bazinė elektrinė konstanta), = 8,85419 * 10 -12;
Absoliutus magnetinis vakuumo pralaidumas (bazinė magnetinė konstanta); \u003d 4π * 10 -7.
Kontroliniai klausimai
1. Koks yra elektrinio lauko stiprumas?
2. Kas vadinama magnetine indukcija?
3. Kokia magnetinė jėga veikia judančią įkrautą dalelę?
4. Kokia magnetinė jėga veikia laidininką su srove?
5. Kokie vektoriniai dydžiai apibūdina elektrinį lauką?
6. Kokie vektoriniai dydžiai apibūdina magnetinį lauką?
§ 1.3. Elektromagnetinio lauko šaltiniai
EML šaltiniai yra elektros krūviai, elektros dipoliai, judantys elektros krūviai, elektros srovės, magnetiniai dipoliai.
Elektros krūvio ir elektros srovės sąvokos pateiktos fizikos kurse. Elektros srovės yra trijų tipų:
1. Laidumo srovės.
2. Poslinkio srovės.
3. Perduoti sroves.
Laidumo srovė- elektrai laidžio kūno judriųjų krūvių praėjimo per tam tikrą paviršių greitis.
Poslinkio srovė- elektrinio poslinkio vektoriaus srauto per tam tikrą paviršių kitimo greitis.
.
Perduoti srovę apibūdinama tokia išraiška
Kur v - kūnų judėjimo paviršiumi greitis S; n - vieneto vektorius, normalus paviršiui; - kūnų, skriejančių paviršiumi normalios kryptimi, linijinio krūvio tankis; ρ – elektros krūvio tūrio tankis; p v - perdavimo srovės tankis.
elektrinis dipolis vadinama taškinių krūvių pora + q Ir - q esantis per atstumą l vienas nuo kito (1 pav.).
Taškinis elektrinis dipolis apibūdinamas elektrinio dipolio momento vektoriumi:
magnetinis dipolis vadinama plokščia grandine su elektros srove aš. Magnetiniam dipoliui būdingas magnetinio dipolio momento vektorius
Kur S yra plokščio paviršiaus, ištempto per grandinę su srove, ploto vektorius. Vektorius S nukreiptas statmenai šiam plokščiam paviršiui, be to, jei žiūrima iš vektoriaus galo S , tada judėjimas išilgai kontūro kryptimi, sutampančia su srovės kryptimi, vyks prieš laikrodžio rodyklę. Tai reiškia, kad dipolio magnetinio momento vektoriaus kryptis yra susijusi su srovės kryptimi pagal dešiniojo varžto taisyklę.
Medžiagos atomai ir molekulės yra elektriniai ir magnetiniai dipoliai, todėl kiekvienas tikrojo tipo EML taškas gali būti apibūdintas pagal elektrinio ir magnetinio dipolio momento tūrinį tankį:
P - medžiagos elektrinė poliarizacija:
M - medžiagos įmagnetinimas:
Medžiagos elektrinė poliarizacija yra vektorinis dydis, lygus elektrinio dipolio momento tūriniam tankiui tam tikrame tikro kūno taške.
Medžiagos įmagnetinimas yra vektorinis dydis, lygus magnetinio dipolio momento tūriniam tankiui tam tikrame tikro kūno taške.
elektrinis poslinkis- tai vektorinis dydis, kuris bet kuriame stebėjimo taške, neatsižvelgiant į tai, ar jis yra vakuume, ar medžiagoje, nustatomas iš santykio:
(vakuumui ar medžiagai),
(tik vakuumui).
Magnetinio lauko stiprumas- vektorinis dydis, kuris bet kuriame stebėjimo taške, neatsižvelgiant į tai, ar jis yra vakuume, ar medžiagoje, nustatomas iš santykio:
,
kur magnetinio lauko stiprumas matuojamas A/m.
Be poliarizacijos ir įmagnetinimo, yra ir kitų pagal tūrį paskirstytų EML šaltinių:
- tūrinis elektros krūvio tankis ; ,
kur elektros krūvio tūrio tankis matuojamas C/m 3 ;
- elektros srovės tankio vektorius, kurio normalusis komponentas yra lygus
Bendresniu atveju srovė, tekanti per atvirą paviršių S, yra lygus srovės tankio vektoriaus srautui per šį paviršių:
kur elektros srovės tankio vektorius matuojamas A/m 2 .
Kontroliniai klausimai
1. Kokie yra elektromagnetinio lauko šaltiniai?
2. Kas yra laidumo srovė?
3. Kas yra poslinkio srovė?
4. Kas yra perdavimo srovė?
5. Kas yra elektrinis dipolis ir elektrinis dipolio momentas?
6. Kas yra magnetinis dipolis ir magnetinis dipolio momentas?
7. Kas vadinama medžiagos elektrine poliarizacija ir įmagnetinimu?
8. Kas vadinama elektriniu poslinkiu?
9. Kas vadinama magnetinio lauko stipriu?
10. Koks yra tūrinis elektros krūvio tankis ir srovės tankis?
MATLAB programos pavyzdys
Užduotis.
Duota: Grandinė su elektros srove aš erdvėje yra trikampio, kurio viršūnių Dekarto koordinatės nurodytos, perimetras: x 1 , x 2 , x 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3 . Čia apatiniai indeksai yra viršūnių skaičiai. Viršūnės sunumeruotos elektros srovės tekėjimo kryptimi.
Reikalingas sudaryti MATLAB funkciją, kuri apskaičiuoja kilpos dipolio magnetinio momento vektorių. Sudarant m failą galima daryti prielaidą, kad erdvinės koordinatės matuojamos metrais, o srovė – amperais. Leidžiamas savavališkas įvesties ir išvesties parametrų organizavimas.
Sprendimas
% m_dip_moment - trikampės grandinės su srove erdvėje magnetinio dipolio momento apskaičiavimas
%pm = m_dip_moment(tok,mazgai)
% ĮVESTIES PARAMETRAI
% srovė - srovė grandinėje;
% mazgai - kvadratinė formos matrica ." , kurios kiekvienoje eilutėje yra atitinkamos viršūnės koordinatės.
% IŠVESTIES PARAMETRAS
% pm yra magnetinio dipolio momento vektoriaus Dekarto komponentų eilučių matrica.
funkcija pm = m_dip_moment(tok,mazgai);
pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;
% Paskutiniame sakinyje trikampio ploto vektorius padauginamas iš srovės
>> mazgai=10*rand(3)
9.5013 4.8598 4.5647
2.3114 8.913 0.18504
6.0684 7.621 8.2141
>> pm=m_dip_moment(1,mazgai)
13.442 20.637 -2.9692
Šiuo atveju paaiškėjo P M = (13,442* 1 x + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A * m 2, jei srovė grandinėje yra 1 A.
§ 1.4. Erdviniai diferencialiniai operatoriai elektromagnetinio lauko teorijoje
Gradientas skaliarinis laukas Φ( K) = Φ( x, y, z) vadinamas vektoriniu lauku, apibrėžtu formule:
,
Kur V 1 – sritis, kurioje yra taškas K; S 1 - uždaro paviršiaus ribojimo sritis V 1 , K 1 – paviršiui priklausantis taškas S 1 ; δ – didžiausias atstumas nuo taško Kį paviršiaus taškus S 1 (maks.| QQ 1 |).
Divergencija vektorinis laukas F (K)=F (x, y, z) vadinamas skaliariniu lauku, apibrėžtu pagal formulę:
Rotorius(sūkurys) vektoriaus laukas F (K)=F (x, y, z) yra vektorinis laukas, apibrėžtas pagal formulę:
pūti F
= 
Nabla operatorius yra vektoriaus diferencialinis operatorius, kuris Dekarto koordinatėse apibrėžiamas formule:
Per nabla operatorių pavaizduokime grad, div ir rot:
Šiuos operatorius rašome Dekarto koordinatėmis:
; 
;
Laplaso operatorius Dekarto koordinatėmis apibrėžiamas pagal formulę:
Antros eilės diferencialiniai operatoriai:
Integralinės teoremos
gradiento teorema 
;
Divergencijos teorema 
Rotoriaus teorema 
EML teorijoje taip pat naudojama dar viena integralioji teorema:
.
Kontroliniai klausimai
1. Kas vadinama skaliarinio lauko gradientu?
2. Kas vadinama vektorinio lauko divergencija?
3. Kas vadinama vektorinio lauko rotoriumi?
4. Kas yra nabla operatorius ir kaip juo išreiškiami pirmos eilės diferencialiniai operatoriai?
5. Kokios integralinės teoremos galioja skaliariniams ir vektoriniams laukams?
MATLAB programos pavyzdys
Užduotis.
Duota: Tetraedro tūryje skaliarinis ir vektorinis laukai kinta pagal tiesinį dėsnį. Tetraedro viršūnių koordinatės pateikiamos formos matrica [ x 1 , y 1 , z 1 ; x 2 , y 2 , z 2 ; x 3 , y 3 , z 3 ; x 4 , y 4 , z 4]. Skaliarinio lauko reikšmės viršūnėse pateikiamos matrica [Ф 1 ; F2; F3; F 4]. Dekarto vektoriaus lauko komponentai viršūnėse pateikiami matrica [ F 1 x, F 1y, F 1z; F 2x, F 2y, F 2z; F 3x, F 3y, F 3z; F 4x, F 4y, F 4z].
Apibrėžkite tetraedro tūryje, skaliarinio lauko gradientas, taip pat vektoriaus lauko divergencija ir garbanos. Tam parašykite MATLAB funkciją.
Sprendimas. Žemiau pateikiamas funkcijos m tekstas.
% grad_div_rot – Apskaičiuokite gradientą, divergenciją ir susisukimą... tetraedro tūryje
%=grad_div_rot(mazgai,skaliarinis,vektorius)
% ĮVESTIES PARAMETRAI
% mazgų – tetraedro viršūnių koordinačių matrica:
% eilučių atitinka viršūnes, stulpelius – koordinates;
% skaliarinė - skaliarinio lauko verčių stulpelių matrica viršūnėse;
% vektorius – vektoriaus lauko komponentų matrica viršūnėse:
% IŠVESTIES PARAMETRAI
% grad - skaliarinio lauko Dekarto gradiento komponentų eilutės matrica;
% divergijos - vektorinio lauko divergencijos reikšmė tetraedro tūryje;
% rot – vektorinio lauko rotoriaus Dekarto komponentų eilučių matrica.
% Skaičiuojant daroma prielaida, kad tetraedro tūryje
% vektorių ir skaliariniai laukai skiriasi erdvėje pagal tiesinį dėsnį.
funkcija =grad_div_rot(mazgai,skaliarinis,vektorius);
a=inv(); % Tiesinių interpoliacijos koeficientų matrica
grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Skaliarinio lauko gradiento komponentai
div=*vektorius(:); % vektorinio lauko divergencija
rot=sum(cross(a(2:end,:),vektorius."),2).";
Sukurtos m funkcijos vykdymo pavyzdys:
>> mazgai=10*rand(4,3)
3.5287 2.0277 1.9881
8.1317 1.9872 0.15274
0.098613 6.0379 7.4679
1.3889 2.7219 4.451
>> skaliaras=rand(4,1)
>>vektorius=rand(4,3)
0.52515 0.01964 0.50281
0.20265 0.68128 0.70947
0.67214 0.37948 0.42889
0.83812 0.8318 0.30462
>> =grad_div_rot(mazgai,skaliarinis,vektorius)
0.16983 -0.03922 -0.17125
0.91808 0.20057 0.78844
Jei darysime prielaidą, kad erdvinės koordinatės matuojamos metrais, o vektoriaus ir skaliariniai laukai yra be matmenų, tada šiame pavyzdyje paaiškėjo:
grad Ф = (-0,16983* 1 x - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z) m -1 ;
div F = -1,0112 m -1;
pūti F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 y + 0.78844*1 z) m -1 .
§ 1.5. Pagrindiniai elektromagnetinio lauko teorijos dėsniai
EML lygtys integralios formos
Visas dabartinis įstatymas:
arba 
Magnetinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija išilgai kontūro l yra lygus visai paviršiumi tekančiai elektros srovei S, ištemptas per kontūrą l, jei srovės kryptis sudaro dešiniąją sistemą su grandinės apėjimo kryptimi.
Elektromagnetinės indukcijos dėsnis:
,
Kur E c – išorinio elektrinio lauko stiprumas.
Elektromagnetinės indukcijos EMF e ir grandinėje l lygus magnetinio srauto per paviršių kitimo greičiui S, ištemptas per kontūrą l, o magnetinio srauto kitimo greičio kryptis formuojasi su kryptimi e ir kairiarankė sistema.
Gauso teorema integralia forma:
Elektrinio poslinkio vektoriaus srautas per uždarą paviršių S lygi laisvųjų elektros krūvių sumai tūryje, kurį riboja paviršius S.
Magnetinės indukcijos linijų tęstinumo dėsnis:
Magnetinis srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui.
Tiesioginis lygčių taikymas integralia forma leidžia apskaičiuoti paprasčiausius elektromagnetinius laukus. Sudėtingesnės formos elektromagnetiniams laukams apskaičiuoti naudojamos diferencialinės formos lygtys. Šios lygtys vadinamos Maksvelo lygtimis.
Maksvelo lygtys stacionarioms terpėms
Šios lygtys tiesiogiai išplaukia iš atitinkamų lygčių integralų pavidalu ir iš matematinių erdvinių diferencialinių operatorių apibrėžimų.
Iš viso galiojančių įstatymų skirtinga forma:
,
Bendras elektros srovės tankis,
Išorinis elektros srovės tankis,
Laidumo srovės tankis,
Poslinkio srovės tankis: ,
Perdavimo srovės tankis: .
Tai reiškia, kad elektros srovė yra magnetinio lauko stiprumo vektorinio lauko sūkurinis šaltinis.
Elektromagnetinės indukcijos diferencine forma dėsnis:
Tai reiškia, kad kintamasis magnetinis laukas yra sūkurio šaltinis elektrinio lauko stiprumo vektoriaus erdviniam pasiskirstymui.
Magnetinės indukcijos linijų tęstinumo lygtis:
Tai reiškia, kad magnetinės indukcijos vektoriaus laukas neturi šaltinių, t.y. gamtoje nėra magnetinių krūvių (magnetinių monopolių).
Gauso teorema diferencine forma:
Tai reiškia, kad elektrinio poslinkio vektoriaus lauko šaltiniai yra elektros krūviai.
Siekiant užtikrinti EML analizės problemos sprendimo unikalumą, Maksvelo lygtis būtina papildyti medžiaginio ryšio tarp vektorių lygtimis. E Ir D , ir B Ir H .
Lauko vektorių ir terpės elektrofizinių savybių ryšiai
Yra žinoma, kad
| (1) |
Visi dielektrikai yra poliarizuoti elektriniu lauku. Visi magnetai yra įmagnetinti magnetiniu lauku. Statines dielektrines medžiagos savybes galima visiškai apibūdinti poliarizacijos vektoriaus funkcine priklausomybe P nuo elektrinio lauko stiprumo vektoriaus E (P =P (E )). Statines magnetines medžiagos savybes galima visiškai apibūdinti įmagnetinimo vektoriaus funkcine priklausomybe M nuo magnetinio lauko stiprumo vektoriaus H (M =M (H )). Bendru atveju tokios priklausomybės yra dviprasmiškos (histerezė). Tai reiškia, kad poliarizacijos arba įmagnetinimo vektorius taške K lemia ne tik vektoriaus reikšmė E arba H šiuo metu, bet ir vektoriaus kitimo istoriją E arba H Šiuo atveju. Eksperimentiškai ištirti ir modeliuoti šias priklausomybes yra nepaprastai sunku. Todėl praktikoje dažnai manoma, kad vektoriai P Ir E , ir M Ir H yra kolinearinės, o medžiagos elektrofizines savybes apibūdina skaliarinės histerezės funkcijos (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Jei aukščiau nurodytų funkcijų histerezės charakteristikų galima nepaisyti, tada elektrinės savybės apibūdinamos vienareikšmėmis funkcijomis P=P(E), M=M(H).
Daugeliu atvejų šios funkcijos gali būti apytiksliai laikomos tiesinėmis, t.y.
Tada, atsižvelgdami į santykį (1), galime parašyti taip
| , | (4) |
Atitinkamai, santykinis medžiagos dielektrinis ir magnetinis pralaidumas:
Absoliutus medžiagos leistinumas:
Absoliutus medžiagos magnetinis pralaidumas:
Ryšiai (2), (3), (4) apibūdina medžiagos dielektrines ir magnetines savybes. Medžiagos elektrai laidžios savybės gali būti apibūdinamos pagal Ohmo dėsnį diferencine forma
kur yra medžiagos savitasis elektrinis laidumas, išmatuotas S/m.
Bendresniu atveju laidumo srovės tankio ir elektrinio lauko stiprumo vektoriaus priklausomybė turi netiesinę vektoriaus histerezės pobūdį.
Elektromagnetinio lauko energija
Elektrinio lauko tūrinis energijos tankis yra
,
Kur W e matuojamas J/m3.
Magnetinio lauko tūrinis energijos tankis yra
,
Kur W m matuojamas J/m3.
Elektromagnetinio lauko tūrinis energijos tankis lygus
Esant tiesinėms elektrinėms ir magnetinėms medžiagos savybėms, EML tūrinis energijos tankis yra lygus
Ši išraiška galioja momentinėms konkrečios energijos ir EML vektorių vertėms.
Savitoji šilumos nuostolių dėl laidumo srovių galia
Specifinė trečiųjų šalių šaltinių galia
Kontroliniai klausimai
1. Kaip visuminė dabartinė dėsnis suformuluotas integralia forma?
2. Kaip suformuluojamas elektromagnetinės indukcijos dėsnis integralia forma?
3. Kaip suformuluojama Gauso teorema ir magnetinio srauto tęstinumo dėsnis integralia forma?
4. Kaip diferencine forma formuluojamas visuminės srovės dėsnis?
5. Kaip elektromagnetinės indukcijos dėsnis formuluojamas diferencine forma?
6. Kaip suformuluojama Gauso teorema ir magnetinės indukcijos linijų tęstinumo dėsnis integralia forma?
7. Kokie ryšiai apibūdina elektrines materijos savybes?
8. Kaip elektromagnetinio lauko energija išreiškiama jį lemiančiais vektoriniais dydžiais?
9. Kaip nustatoma šilumos nuostolių savitoji galia ir trečiųjų šalių šaltinių specifinė galia?
MATLAB taikymo pavyzdžiai
1 užduotis.
Duota: Tetraedro tūrio viduje medžiagos magnetinė indukcija ir įmagnetinimas kinta pagal tiesinį dėsnį. Pateikiamos tetraedro viršūnių koordinatės, taip pat pateiktos magnetinės indukcijos vektorių reikšmės ir medžiagos įmagnetinimas viršūnėse.
Apskaičiuoti elektros srovės tankis tetraedro tūryje, naudojant m funkciją, sudarytą sprendžiant užduotį ankstesnėje pastraipoje. Atlikite skaičiavimą MATLAB komandų lange, darydami prielaidą, kad erdvinės koordinatės matuojamos milimetrais, magnetinė indukcija – teslomis, magnetinio lauko stipris ir įmagnetinimas kA/m.
Sprendimas.
Nustatykime šaltinio duomenis formatu, suderinamu su grad_div_rot m-funkcija:
>> mazgai=5*rand(4,3)
0.94827 2.7084 4.3001
0.96716 0.75436 4.2683
3.4111 3.4895 2.9678
1.5138 1.8919 2.4828
>> B=rand(4,3)*2,6-1,3
1.0394 0.41659 0.088605
0.83624 -0.41088 0.59049
0.37677 -0.54671 -0.49585
0.82673 -0.4129 0.88009
>> mu0=4e-4*pi % absoliutus vakuuminis magnetinis pralaidumas, μH/mm
>> M=rand(4,3)*1800-900
122.53 -99.216 822.32
233.26 350.22 40.663
364.93 218.36 684.26
83.828 530.68 -588.68
>> =grad_div_rot(mazgai,vienetai(4,1),B/mu0-M)
0 -3.0358e-017 0
914.2 527.76 -340.67
Šiame pavyzdyje bendrojo srovės tankio vektorius nagrinėjamame tūryje pasirodė lygus (-914,2* 1 x + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm 2 . Norėdami nustatyti srovės tankio modulį, atlikite šį teiginį:
>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")
Apskaičiuotos srovės tankio vertės negalima gauti labai įmagnetintose laikmenose tikruose techniniuose įrenginiuose. Šis pavyzdys yra grynai edukacinis. O dabar patikrinkime magnetinės indukcijos pasiskirstymo tetraedro tūryje nustatymo teisingumą. Norėdami tai padaryti, vykdykite šį teiginį:
>> =grad_div_rot(mazgai,vienetai(4,1),B)
0 -3.0358e-017 0
0.38115 0.37114 -0.55567
Čia mes gavome div reikšmę B \u003d -0,34415 T / mm, o tai negali atitikti diferencinės formos magnetinės indukcijos linijų tęstinumo dėsnio. Iš to išplaukia, kad magnetinės indukcijos pasiskirstymas tetraedro tūryje nustatytas neteisingai.
2 užduotis.
Tebūnie tetraedras, kurio viršūnių koordinatės pateiktos, yra ore (matavimo vienetai yra metrai). Pateikiamos elektrinio lauko stiprumo vektoriaus vertės jo viršūnėse (matavimo vienetai - kV/m).
Reikalingas apskaičiuokite tūrinį elektros krūvio tankį tetraedro viduje.
Sprendimas galima padaryti panašiai:
>> mazgai=3*rand(4,3)
2.9392 2.2119 0.59741
0.81434 0.40956 0.89617
0.75699 0.03527 1.9843
2.6272 2.6817 0.85323
>> eps0=8,854e-3 % absoliutus vakuumo pralaidumas, nF/m
>> E=20*rand(4,3)
9.3845 8.4699 4.519
1.2956 10.31 11.596
19.767 6.679 15.207
11.656 8.6581 10.596
>> =grad_div_rot(mazgai,vienetai(4,1),E*eps0)
0.076467 0.21709 -0.015323
Šiame pavyzdyje tūrinis krūvio tankis pasirodė lygus 0,10685 μC/m 3 .
§ 1.6. EML vektorių ribinės sąlygos.
Krūvio išsaugojimo įstatymas. Umovo-Poyntingo teorema
arba 
Jis pažymėtas čia: H 1 - magnetinio lauko stiprumo vektorius sąsajoje tarp terpių aplinkoje Nr. 1; H 2 - tas pats aplinkoje Nr.2; H 1t- magnetinio lauko stiprumo vektoriaus tangentinis (tangentinis) komponentas medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; H 2t- tas pats aplinkoje Nr.2; E 1 yra bendro elektrinio lauko stiprumo vektorius medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; E 2 - tas pats aplinkoje Nr.2; E 1 c - trečiosios šalies elektrinio lauko stiprumo vektoriaus komponentas medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; E 2c - tas pats aplinkoje Nr.2; E 1t- elektrinio lauko stiprumo vektoriaus tangentinis komponentas medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; E 2t- tas pats aplinkoje Nr.2; E 1s t- tangentinis trečiosios šalies elektrinio lauko stiprumo vektoriaus komponentas medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; E 2t- tas pats aplinkoje Nr.2; B 1 - magnetinės indukcijos vektorius sąsajoje tarp terpės terpėje Nr. 1; B 2 - tas pats aplinkoje Nr.2; B 1n- normalioji magnetinės indukcijos vektoriaus komponentė sąsajoje tarp terpės terpėje Nr. 1; B 2n- tas pats aplinkoje Nr.2; D 1 - elektrinis poslinkio vektorius medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; D 2 - tas pats aplinkoje Nr.2; D 1n- normalus elektrinio poslinkio vektoriaus komponentas medijos sąsajoje terpėje Nr. 1; D 2n- tas pats aplinkoje Nr.2; σ – elektros krūvio paviršiaus tankis terpių sąsajoje, matuojamas C/m 2 .
Krūvio išsaugojimo dėsnis
Jei nėra trečiųjų šalių dabartinių šaltinių, tada
,
ir bendruoju atveju, t.y., bendras srovės tankio vektorius neturi šaltinių, t.y., visos srovės linijos visada yra uždarytos
Umovo-Poyntingo teoremaTūrinis galios tankis, kurį sunaudoja materialus taškas EML, yra lygus
Pagal tapatybę (1)
Tai garsumo galios balanso lygtis V. Bendruoju atveju, pagal lygybę (3), elektromagnetinė galia, kurią sukuria tūrio viduje esantys šaltiniai V, eina į šilumos nuostolius, į EML energijos kaupimąsi ir į supančią erdvę per uždarą paviršių, kuris riboja šį tūrį.
Integralas (2) vadinamas Poyntingo vektoriumi:
,
Kur P matuojama W/m2.
Šis vektorius yra lygus elektromagnetinio galios srauto tankiui tam tikrame stebėjimo taške. Lygybė (3) yra Umovo-Poyntingo teoremos matematinė išraiška.
Teritorijos spinduliuojama elektromagnetinė galia Vį aplinkinę erdvę yra lygus Poyntingo vektoriaus srautui per uždarą paviršių S, ribojantis plotas V.
Kontroliniai klausimai
1. Kokios išraiškos apibūdina ribines sąlygas elektromagnetinio lauko vektoriams terpės sąsajose?
2. Kaip diferencine forma formuluojamas krūvio tvermės dėsnis?
3. Kaip integralia forma formuluojamas krūvio tvermės dėsnis?
4. Kokios išraiškos apibūdina ribines srovės tankio sąlygas žiniasklaidos sąsajose?
5. Koks tūrinis galios tankis, kurį sunaudoja materialus taškas elektromagnetiniame lauke?
6. Kaip parašyta elektromagnetinio galios balanso lygtis tam tikram tūriui?
7. Kas yra Poyntingo vektorius?
8. Kaip suformuluota Umovo-Poyntingo teorema?
MATLAB programos pavyzdys
Užduotis.
Duota: Erdvėje yra trikampis paviršius. Nustatomos viršūnių koordinatės. Taip pat pateiktos elektrinio ir magnetinio lauko stiprumo vektorių vertės viršūnėse. Trečiosios šalies elektrinio lauko stiprumo komponentas yra lygus nuliui.
Reikalingas apskaičiuokite elektromagnetinę galią, praeinančią per šį trikampį paviršių. Sukurkite MATLAB funkciją, kuri atlieka šį skaičiavimą. Skaičiuodami atsižvelkite į tai, kad teigiamas normalusis vektorius yra nukreiptas taip, kad jei žiūrėsite iš jo galo, tada viršūnių skaičių judėjimas didėjimo tvarka vyks prieš laikrodžio rodyklę.
Sprendimas. Žemiau pateikiamas funkcijos m tekstas.
% em_power_tri – praeinančios elektromagnetinės galios apskaičiavimas
% trikampio paviršiaus erdvėje
%P=em_power_tri(mazgai,E,H)
% ĮVESTIES PARAMETRAI
% mazgų - kvadratinė matrica kaip .
% kiekvienoje eilutėje, kurios parašytos atitinkamos viršūnės koordinatės.
% E - elektrinio lauko stiprumo vektoriaus komponentų matrica viršūnėse:
% Eilutės atitinka viršūnes, stulpeliai – Dekarto komponentus.
% H - magnetinio lauko stiprumo vektoriaus komponentų matrica viršūnėse.
% IŠVESTIES PARAMETRAS
%P – elektromagnetinė galia, einanti per trikampį
% Skaičiuojant daroma prielaida, kad trikampyje
% lauko stiprumo vektoriai kinta erdvėje pagal tiesinį dėsnį.
function P=em_power_tri(mazgai,E,H);
% Apskaičiuokite trikampio dvigubo ploto vektorių
S=)]) det()]) det()])];
P = suma(kryžius(E,(vienetai(3,3)+akis(3))*H,2))*S."/24;
Sukurtos m funkcijos vykdymo pavyzdys:
>> mazgai=2*rand(3,3)
0.90151 0.5462 0.4647
1.4318 0.50954 1.6097
1.7857 1.7312 1.8168
>> E=2*rand(3,3)
0.46379 0.15677 1.6877
0.47863 1.2816 0.3478
0.099509 0.38177 0.34159
>> H=2*rand(3,3)
1.9886 0.62843 1.1831
0.87958 0.73016 0.23949
0.6801 0.78648 0.076258
>> P=em_power_tri(mazgai,E,H)
Jei darysime prielaidą, kad erdvinės koordinatės matuojamos metrais, elektrinio lauko stiprumo vektorius yra voltais metre, magnetinio lauko stiprumo vektorius yra amperais vienam metrui, tai šiame pavyzdyje elektromagnetinė galia, einanti per trikampį, yra 0,18221 W.
Šioje pamokoje, kurios tema: „Elektromagnetinis laukas“, aptarsime „elektromagnetinio lauko“ sąvoką, jo pasireiškimo ypatybes ir šio lauko parametrus.
Mes kalbame mobiliuoju telefonu. Kaip perduodamas signalas? Kaip signalas perduodamas iš kosminės stoties, kuri skrido į Marsą? Tuštumoje? Taip, substancijos gali nebūti, bet tai irgi ne tuštuma, yra kažkas kita, per kurią perduodamas signalas. Tai vadinama elektromagnetiniu lauku. Tai nėra tiesiogiai stebima, o realus gamtos objektas.
Jei garso signalas yra medžiagos, pavyzdžiui, oro, parametrų pasikeitimas (1 pav.), tai radijo signalas yra EM lauko parametrų pasikeitimas.
Ryžiai. 1. Garso bangos sklidimas ore
Žodžiai „elektrinis“ ir „magnetinis“ mums aiškūs, jau tyrėme atskirai elektros reiškinius (2 pav.) ir magnetinius reiškinius (3 pav.), bet kodėl tada kalbame apie elektromagnetinį lauką? Šiandien mes tai išsiaiškinsime.
Ryžiai. 2. Elektrinis laukas
Ryžiai. 3. Magnetinis laukas
Elektromagnetinių reiškinių pavyzdžiai.
Mikrobangų krosnelėje sukuriami stiprūs, o svarbiausia, labai greitai besikeičiantys elektromagnetiniai laukai, kurie veikia elektros krūvį. O kaip žinome, atomai ir medžiagų molekulės turi elektros krūvį (4 pav.). Čia jį veikia elektromagnetinis laukas, priversdamas molekules judėti greičiau (5 pav.) – pakyla temperatūra ir maistas įkaista. Rentgeno spinduliai, ultravioletiniai spinduliai, matoma šviesa turi tą patį pobūdį.
Ryžiai. 4. Vandens molekulė yra dipolis
Ryžiai. 5. Molekulių judėjimas su elektros krūviu
Mikrobangų krosnelėje elektromagnetinis laukas perduoda energiją medžiagai šilumai, matoma šviesa – akies receptoriams, kuri yra naudojama receptoriui aktyvuoti (6 pav.), ultravioletinė energija naudojama melaninui odoje susidaryti (įdegis, 7 pav.), o rentgeno spindulių energija pajuoduoja plėvelę, ant kurios matosi savo skeleto vaizdas (8 pav.). Elektromagnetinis laukas visais šiais atvejais turi skirtingus parametrus, todėl turi skirtingą poveikį.
Ryžiai. 6. Sąlyginė akies receptorių aktyvavimo regimosios šviesos energija schema
Ryžiai. 7. Odos įdegis
Ryžiai. 8. Plėvelės pajuodinimas rentgeno spinduliais
Taigi su elektromagnetiniu lauku susiduriame daug dažniau, nei atrodo, ir jau seniai esame pripratę prie su juo susijusių reiškinių.
Taigi, žinome, kad aplink elektros krūvius susidaro elektrinis laukas (9 pav.). Čia viskas aišku.
Ryžiai. 9. Elektrinis laukas aplink elektros krūvį
Jeigu juda elektros krūvis, tai aplink jį, kaip tyrėme, atsiranda magnetinis laukas (10 pav.). Čia jau kyla klausimas: juda elektros krūvis, aplink jį yra elektrinis laukas, ką su juo turi magnetinis laukas? Dar vienas klausimas: sakome „užkrovimas juda“. Bet juk judėjimas yra santykinis ir gali judėti vienoje atskaitos sistemoje, o ilsėtis kitoje (11 pav.). Taigi, vienoje atskaitos sistemoje magnetinis laukas egzistuos, bet ne kitoje? Tačiau laukas neturėtų egzistuoti arba neegzistuoti, atsižvelgiant į pasirinktą atskaitos sistemą.
Ryžiai. 10. Magnetinis laukas aplink judantį elektros krūvį
Ryžiai. 11. Krūvio judėjimo reliatyvumas
Faktas yra tas, kad yra vienas elektromagnetinis laukas, ir jis turi vieną šaltinį - elektros krūvį. Jį sudaro du komponentai. Elektrinis ir magnetinis laukai yra atskiros apraiškos, atskiri vieno elektromagnetinio lauko komponentai, kurie skirtingose atskaitos sistemose pasireiškia skirtingai (12 pav.).
Ryžiai. 12. Elektromagnetinio lauko apraiškos
Galite pasirinkti atskaitos sistemą, kurioje atsiras tik elektrinis laukas arba tik magnetinis laukas, arba abu iš karto. Tačiau negalima pasirinkti atskaitos sistemos, kurioje tiek elektrinis, tiek magnetinis komponentas bus lygus nuliui, tai yra, kuriame elektromagnetinis laukas nustos egzistuoti.
Priklausomai nuo atskaitos sistemos, matome arba vieną lauko komponentą, arba kitą, arba abu. Tai tarsi kūno judėjimas ratu: jei žiūrėsite į tokį kūną iš viršaus, matysime judėjimą apskritimu (13 pav.), jei iš šono, tai svyravimus palei atkarpą (14 pav.). Kiekvienoje projekcijoje į koordinačių ašį sukamasis judėjimas yra svyravimai.
Ryžiai. 13. Kūno judėjimas ratu
Ryžiai. 14. Kūno virpesiai išilgai atkarpos
Ryžiai. 15. Sukamųjų judesių projekcija koordinačių ašyje
Kita analogija yra piramidės projekcija į plokštumą. Jis gali būti projektuojamas į trikampį arba kvadratą. Lėktuve tai visiškai skirtingos figūros, tačiau visa tai yra piramidė, į kurią žiūrima iš skirtingų pusių. Tačiau nėra tokio kampo, iš kurio žiūrint piramidė visiškai išnyks. Jis tik labiau atrodys kaip kvadratas arba trikampis (16 pav.).
Ryžiai. 16. Piramidės projekcijos plokštumoje
Apsvarstykite srovės laidininką. Jame neigiami krūviai kompensuojami teigiamais, aplink jį esantis elektrinis laukas lygus nuliui (17 pav.). Magnetinis laukas nelygus nuliui (18 pav.), nagrinėjome magnetinio lauko atsiradimą aplink srovę nešantį laidininką. Mes pasirenkame atskaitos rėmą, kuriame elektronai, sudarantys elektros srovę, bus nejudantys. Bet šioje atskaitos sistemoje elektronų atžvilgiu teigiamai įkrauti laidininko jonai judės priešinga kryptimi: vis tiek atsiranda magnetinis laukas (18 pav.).
Ryžiai. 17. Srovės laidininkas, kurio elektrinis laukas lygus nuliui
Ryžiai. 18. Magnetinis laukas aplink laidininką su srove
Jeigu elektronai būtų vakuume, šiame atskaitos rėme aplink juos susidarytų elektrinis laukas, nes jų nekompensuoja teigiami krūviai, bet nebūtų ir magnetinio lauko (19 pav.).
Ryžiai. 19. Elektrinis laukas aplink elektronus vakuume
Panagrinėkime kitą pavyzdį. Paimkite nuolatinį magnetą. Aplink jį yra magnetinis laukas, bet nėra elektrinio lauko. Išties, nes protonų ir elektronų elektrinis laukas kompensuojamas (20 pav.).
Ryžiai. 20. Magnetinis laukas aplink nuolatinį magnetą
Paimkime atskaitos sistemą, kurioje magnetas juda. Aplink judantį nuolatinį magnetą atsiras sūkurinis elektrinis laukas (21 pav.). Kaip tai atpažinti? Magneto kelyje pastatykime metalinį žiedą (fiksuotą nurodytoje atskaitos sistemoje). Jame atsiras srovė – tai gerai žinomas elektromagnetinės indukcijos reiškinys: pasikeitus magnetiniam srautui, atsiranda elektrinis laukas, dėl kurio juda krūviai, atsiranda srovė (22 pav.). Vienoje atskaitos sistemoje elektrinio lauko nėra, bet kitoje jis atsiranda.
Ryžiai. 21. Sūkurinis elektrinis laukas aplink judantį nuolatinį magnetą
Ryžiai. 22. Elektromagnetinės indukcijos reiškinys
Nuolatinio magneto magnetinis laukas
Bet kurioje medžiagoje apie branduolį besisukančius elektronus galima įsivaizduoti kaip mažą elektros srovę, tekančią ratu (23 pav.). Tai reiškia, kad aplink jį yra magnetinis laukas. Jei medžiaga nėra įmagnetinta, elektronų sukimosi plokštumos yra savavališkai nukreiptos ir atskirų elektronų magnetiniai laukai kompensuoja vienas kitą, nes jie nukreipti atsitiktinai.
Ryžiai. 23. Elektronų sukimosi aplink branduolį vaizdavimas
Magnetinėse medžiagose maždaug taip pat orientuotos būtent elektronų sukimosi plokštumos (24 pav.). Todėl visų elektronų magnetiniai laukai sumuojasi ir gaunamas nenulinis magnetinis laukas viso magneto mastu.
Ryžiai. 24. Elektronų sukimasis magnetinėse medžiagose
Aplink nuolatinį magnetą yra magnetinis laukas, tiksliau – elektromagnetinio lauko magnetinis komponentas (25 pav.). Ar galime rasti tokią atskaitos sistemą, kurioje magnetinis komponentas būtų panaikintas ir magnetas prarastų savo savybes? Vistiek ne. Iš tiesų elektronai sukasi toje pačioje plokštumoje (žr. 24 pav.), bet kuriuo laiko momentu elektronų greičiai nėra nukreipti ta pačia kryptimi (26 pav.). Taigi neįmanoma rasti atskaitos sistemos, kurioje jie visi sustingtų ir išnyktų magnetinis laukas.
Ryžiai. 25. Magnetinis laukas aplink nuolatinį magnetą
Taigi elektrinis ir magnetinis laukai yra skirtingos vieno elektromagnetinio lauko apraiškos. Negalima sakyti, kad tam tikrame erdvės taške yra tik magnetinis ar tik elektrinis laukas. Gali būti ir vienas, ir kitas. Viskas priklauso nuo atskaitos sistemos, iš kurios mes svarstome šį klausimą.
Kodėl anksčiau apie elektrinius ir magnetinius laukus kalbėjome atskirai? Pirma, tai atsitiko istoriškai: žmonės jau seniai žinojo apie magnetą, žmonės nuo seno stebėjo, kaip kailis įsielektrina prieš gintarą, ir niekas neatspėjo, kad šie reiškiniai turi tą pačią prigimtį. Ir, antra, tai patogus modelis. Tais atvejais, kai mūsų nedomina elektrinių ir magnetinių komponentų ryšys, patogu juos nagrinėti atskirai. Du ramybės būsenos krūviai tam tikroje atskaitos sistemoje sąveikauja per elektrinį lauką – jiems taikome Kulono dėsnį, mums neįdomu, kad tie patys elektronai gali judėti kokioje nors atskaitos sistemoje ir sukurti magnetinį lauką, ir mes sėkmingai išsprendžiame problemą (27 pav.).
Ryžiai. 27. Kulono dėsnis
Magnetinio lauko veikimas judančiam krūviui nagrinėjamas kitame modelyje, kuris taip pat savo pritaikomumo ribose puikiai veikia sprendžiant daugybę problemų (28 pav.).
Ryžiai. 28. Kairiosios rankos taisyklė
Pabandykime suprasti, kaip elektromagnetinio lauko komponentai yra tarpusavyje susiję.
Reikia pažymėti, kad tikslūs santykiai yra gana sudėtingi. Jį sukūrė britų fizikas Jamesas Maxwellas. Jis išvedė garsiąsias 4 Maksvelo lygtis (29 pav.), kurios studijuojamos universitetuose ir reikalauja aukštosios matematikos žinių. Žinoma, mes jų nenagrinėsime, bet keliais paprastais žodžiais suprasime, ką jie reiškia.
Ryžiai. 29. Maksvelo lygtys
Maksvelas rėmėsi kito fiziko – Faradėjaus darbais (30 pav.), kuris tiesiog kokybiškai aprašė visus reiškinius. Jis padarė piešinius (31 pav.), užrašus, kurie Maksvelui labai padėjo.
Ryžiai. 31. Michaelo Faradėjaus piešiniai iš elektros energijos (1852)
Faradėjus atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį (32 pav.). Prisiminkime, kas tai yra. Kintamasis magnetinis laukas laidininke sukuria indukcijos EML. Kitaip tariant, kintamasis magnetinis laukas (taip, šiuo atveju, ne elektros krūvis) sukuria elektrinį lauką. Šis elektrinis laukas yra sūkurinis, tai yra jo linijos uždaros (33 pav.).
Ryžiai. 32. Michaelo Faradėjaus piešiniai eksperimentui
Ryžiai. 33. EMF indukcija laidininke
Be to, žinome, kad magnetinį lauką sukuria judantis elektros krūvis. Teisingiau būtų sakyti, kad jį sukuria kintamasis elektrinis laukas. Krūviui judant, kiekviename taške kinta elektrinis laukas ir šis pokytis sukuria magnetinį lauką (34 pav.).
Ryžiai. 34. Magnetinio lauko atsiradimas
Galite pastebėti magnetinio lauko atsiradimą tarp kondensatoriaus plokščių. Kai jis įkraunamas arba iškraunamas, tarp plokščių susidaro kintamasis elektrinis laukas, kuris savo ruožtu sukuria magnetinį lauką. Šiuo atveju magnetinio lauko linijos gulės elektrinio lauko linijoms statmenoje plokštumoje (35 pav.).
Ryžiai. 35. Magnetinio lauko atsiradimas tarp kondensatoriaus plokščių
O dabar pažiūrėkime į Maksvelo lygtis (29 pav.), žemiau susipažinimui pateikiamas nedidelis jų dekodavimas.
Piktograma - divergencija - yra matematinis operatorius, jis pabrėžia lauko komponentą, kuris turi šaltinį, tai yra, lauko linijos prasideda ir baigiasi nuo kažko. Pažvelkite į antrąją lygtį: šis magnetinio lauko komponentas yra lygus nuliui: magnetinio lauko linijos niekuo neprasideda ir nesibaigia, nėra magnetinio krūvio. Pažvelkite į pirmąją lygtį: šis elektrinio lauko komponentas yra proporcingas krūvio tankiui. Elektrinis laukas susidaro dėl elektros krūvio.
Įdomiausios yra šios dvi lygtys. Piktograma – rotorius – yra matematinis operatorius, paryškinantis lauko sūkurio komponentą. Trečioji lygtis reiškia, kad sūkurinį elektrinį lauką sukuria laike kintantis magnetinis laukas (yra išvestinė, kuri, kaip žinote iš matematikos, reiškia magnetinio lauko kitimo greitį). Tai yra, mes kalbame apie elektromagnetinę indukciją.
Ketvirtoji lygtis rodo, jei nekreipiate dėmesio į proporcingumo koeficientus: kintantis elektrinis laukas sukuria sūkurinį magnetinį lauką, taip pat elektros srovę ( - srovės tankis). Kalbame apie tai, ką gerai žinome: magnetinį lauką sukuria judantis elektros krūvis ir.
Kaip matote, kintamasis magnetinis laukas gali generuoti kintamąjį elektrinį lauką, o kintamasis savo ruožtu – kintamąjį magnetinį lauką ir pan. (36 pav.).
Ryžiai. 36. Kintamasis magnetinis laukas gali generuoti kintamąjį elektrinį lauką ir atvirkščiai
Dėl to erdvėje gali susidaryti elektromagnetinė banga (37 pav.). Šios bangos turi skirtingus pasireiškimus – tai radijo bangos, ir matoma šviesa, ultravioletiniai spinduliai ir pan. Apie tai kalbėsime kitose pamokose.
Ryžiai. 37. Elektromagnetinė banga
Bibliografija
- Kasjanovas V.A. Fizika. 11 klasė: proc. bendrajam lavinimui institucijose. - M.: Bustard, 2005 m.
- Myakishev G.Ya. Fizika: Proc. 11 ląstelių. bendrojo išsilavinimo institucijose. - M.: Švietimas, 2010 m.
- Interneto portalas "studopedia.su" ()
- Interneto portalas "worldofschool.ru" ()
Namų darbai
- Ar galima aptikti magnetinį lauką atskaitos sistemoje, susietą su vienu iš vienodai judančių elektronų sraute, kuris sukuriamas televizoriaus kineskopu?
- Koks laukas susidaro aplink elektroną, judantį tam tikroje atskaitos sistemoje pastoviu greičiu?
- Kokį lauką galima rasti aplink nejudantį gintarą, įkrautą statine elektra? Aplink juda? Pagrįskite atsakymus.
Šiame skyriuje terminas „elektromagnetiniai laukai“ reiškia elektromagnetinių spindulių dalį, kurios dažnių diapazonas yra nuo 0 Hz iki 300 GHz.
Elektriniai ir magnetiniai procesai detaliai pristatomi specialiame fizikos skyriuje. Šie procesai pagrįsti elektromagnetine sąveika, kuri dėl savo apraiškų įvairovės atlieka išskirtinai svarbų vaidmenį gamtoje ir technikoje. Elektrodinamikoje žodžiai „elektros krūvis“ ir „elektra įkrautas kūnas“ reiškia kietą kūną, kuriame yra elektronų perteklius (neigiamai įkrautas kūnas) arba trūkumas (teigiamai įkrautas kūnas).
Norint paaiškinti jėgų, veikiančių tarp ramybės ar judančių krūvių, kilmę, yra sąvoka elektrinis laukas. Norint kiekybiškai apibūdinti elektrinį lauką, yra specialus fizinis dydis - elektrinio lauko stiprumas(E), kuri matuojama jėga, veikiančia tame taške esantį vienetinį teigiamą krūvį. Elektrinio lauko vienetas yra 1 V/m.
Kai srovė teka laidininku, jis sukuria savo magnetinį lauką (B). Kadangi nėra magnetinių krūvių, magnetinio lauko linijos visada yra uždaros.
Elektromagnetinį lauką galima apibūdinti dviem vektoriais - įtampa elektrinis laukas E ir indukcijos būdu magnetinis laukas B. Tuo pačiu metu elektra ir magnetizmas visada turi būti vertinami kartu, kaip vienas elektromagnetinis laukas.
Nustatyti elektromagnetinį lauką tam tikrame erdvės taške, pavyzdžiui, ore, reiškia nustatyti vektorius E ir B kiekvienu laiko momentu kiekviename erdvės taške. Vektoriniai dydžiai yra elektromagnetinio lauko galios charakteristikos. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) su elektromagnetiniu lauku susiję dydžiai vadinami elektriniais. Kaip pagrindinis elektros kiekis pasirenkamas elektros srovės stiprumas(I) su matavimo vienetu amperu.
Pagal priklausomybę nuo laiko elektromagnetinį lauką apibūdinantys dydžiai skirstomi į šiuos pagrindinius tipus: nuolatinis(nepriklauso nuo laiko), harmoninė Ir savavališkas periodiniai svyravimai, impulsai, triukšmai, amplitudė moduliuojama.
Nuolatinis elektrinis laukas dažnai vadinamas elektrostatiniu lauku. Jį sukuria įkrauti dielektriniai arba metaliniai kūnai. Paprasčiausia struktūra yra tolygiai įkrautos plokštumos elektrostatinis laukas, virš kurio ir žemiau jis yra vienodas, o vektorius yra statmenas įkrautai plokštumai.
Nuolatinį magnetinį lauką sukuria nuolatinis magnetas arba nuolatinės srovės laidininkai. Grafiškai pastovaus magnetinio lauko struktūra pavaizduota naudojant jėgos linijas, kurių magnetinio lauko stiprumo vektorius yra liestinė kiekviename taške.
Esant priklausomybei nuo laiko, elektrinis ir magnetinis laukai yra sujungti vienas su kitu ir sudaro vieną visumą - elektromagnetinis laukas. Harmoninių virpesių atveju elektromagnetinio lauko erdvinė struktūra priklauso ne tik nuo krūvių ir srovių pasiskirstymo tam tikrame laidžiame kūne, bet ir nuo dažnio, tiksliau, nuo bangos ilgio ir šaltinio matmenų santykio. Tokiu atveju elektrinio ir magnetinio lauko intensyvumo moduliai mažėja atvirkščiai proporcingai atstumui nuo šaltinio iki stebėjimo taško.
Periodiniams elektromagnetiniams virpesiams apibūdinti naudokite šias parinktis:
1) elektrinio lauko stiprio vidutinė kvadratinė vertė;
2) elektrinio lauko stiprio projekcijos tam tikra kryptimi vidutinė kvadratinė vertė;
3) magnetinio lauko stiprumo ir magnetinės indukcijos vidurkio kvadratinės vertės;
4) vidutinis elektromagnetinio lauko energijos srauto tankis plokštumoje.
Dažnai harmoninių laukų amplitudė yra moduliuojama. Moduliuojamų laukų savybės ryškiausiai išryškėja vadinamųjų atveju. impulsų moduliacija – kai stebimi harmoninio lauko impulsai, kurių trukmė t. o tada daroma pauzė laikui t p, o po to kartojama.
Atskiriems lauko monoimpulsams būdinga priekinė trukmė (lauko kilimo laikas) ir bendra impulsų trukmė.
Greitai kintantys laukai sklinda elektromagnetinės bangos pavidalu dideliais atstumais nuo šaltinio. Elektromagnetinėje bangoje yra nedviprasmiškas ryšys tarp E ir B laukų ir bangos sklidimo krypties, kurią suteikia bangos vektorius. Visos elektromagnetinės bangos laisvoje erdvėje sklinda šviesos greičiu, lygiu 300 000 km/s.
8.1. ELEKTROMAGNETINIŲ LAUKŲ TIPAI
Natūralūs elektromagnetiniai laukai ir spinduliuotė. Dar visai neseniai pagrindinis mokslininkų dėmesys buvo skirtas antropogeninės kilmės EML, kurio lygiai gerokai viršija natūralų Žemės elektromagnetinį foną, tyrimus.
Tuo pačiu metu pastaraisiais dešimtmečiais įtikinamai įrodytas svarbus natūralios kilmės EML vaidmuo gyvybės Žemėje vystymuisi ir vėlesniam jos vystymuisi bei reguliavimui.
Natūralių elektromagnetinių laukų spektre galima sąlygiškai išskirti keletą komponentų - tai nuolatinis Žemės magnetinis laukas (geomagnetinis laukas, GMF), elektrostatinis laukas ir kintamieji elektromagnetiniai laukai dažnių diapazone nuo 10 -3 Hz iki 10 12 Hz.
Tiriant natūralių EML įtaką laukinei gamtai, ypatingas dėmesys skiriamas geomagnetiniam laukui, kaip vienam iš svarbiausių aplinkos veiksnių. Nuolatinio GMF vertė Žemės paviršiuje gali svyruoti nuo 26 µT (Rio de Žaneiro regione) iki 68 µT (šalia geografinių ašigalių), pasiekdama maksimumą magnetinių anomalijų srityse (Kursko anomalija, iki 190 µT).
Kintamasis magnetinis laukas (daugiausia generuojamas srovių, tekančių jonosferoje ir magnetosferoje) yra uždėtas ant pagrindinio Žemės magnetinio lauko, kurio dydis yra nereikšmingas.
Geomagnetinis laukas kinta ilgais (pasaulietiniais) periodais (8000, 600 metų) ir dešimčių metų laikotarpiais (60, 22, 11 metų), taip pat trumpalaikiais dienos svyravimais, kurie dažniausiai apibūdinami įvairiais skaitmeninio aktyvumo rodikliais (K indeksas, Vilko skaičiai (W) ir kt.).
Kvaziperiodiniai geomagnetinio lauko pokyčiai, kurių laikotarpiai nuo sekundės dalių iki kelių minučių, vadinami geomagnetinės pulsacijos. Paprastai jie skirstomi į reguliarius, stabilius, ištisinius (P su - pulsavimas tęsiasi) ir nereguliarus, panašus į triukšmą, impulsas (P; - nereguliarus pulsavimas). Pirmieji stebimi daugiausia ryte ir po pietų, o antrieji - vakare ir naktį.
Visų tipų netaisyklingos pulsacijos yra geomagnetinių trikdžių elementai ir yra glaudžiai su jais susiję, o Pc pulsacijos stebimos ir labai ramiomis sąlygomis. Nepaisant mažų pulsacijos amplitudės verčių (nuo šimtųjų iki šimtų nT), daugelis tyrinėtojų nurodo šių svyravimų biologinį aktyvumą. Taip yra, pirma, dėl egzistuojančio tam tikro dažnio selektyvumo magnetinio lauko sąveikos su biologiniais objektais metu ir, antra, dėl to, kad magnetinio lauko intensyvumo kitimo greitis laikui bėgant, t.y. jo laiko išvestinė. Tarp stabilių svyravimų yra tie, kurie vyksta kiekvieną dieną tais pačiais intervalais vietos laiku. Gamtoje, matyt, būtų galima sukurti prisitaikymą prie tokio pobūdžio elektromagnetinio „siurbimo“. O jei stabilių svyravimų režimas (P c) yra „įprastas“ biosistemoms, tai izoliacija nuo jo gali turėti neigiamų pasekmių organizmui.
Trikdžių (magnetinių audrų) metu vyksta visuotinis mikropulsacijų sužadinimas, o vėliau jas galima fiksuoti dešimtis valandų visame Žemės rutulyje. Pasaulinė ir vietinė perkūnijos veikla prisideda prie natūralaus elektromagnetinio Žemės fono susidarymo. Elektromagnetiniai svyravimai, kurių dažnis yra 4-30 Hz, beveik visada egzistuoja. Galima daryti prielaidą, kad jie gali tarnauti kaip kai kurių biologinių procesų sinchronizatoriai, nes daugeliui jų yra rezonansiniai dažniai. EML, kurio kilmė yra dėl žaibo aktyvumo, taip pat stebima esant aukštesniems dažniams (0,1-15 kHz).
Žemę pasiekiančios saulės ir galaktikos spinduliuotės spektras apima viso radijo dažnių diapazono elektromagnetinę spinduliuotę, infraraudonąją ir ultravioletinę spinduliuotę, matomą šviesą, jonizuojančiąją spinduliuotę. Apibendrinant, natūralūs Žemės EML atspindi visą elektromagnetinio spektro spektrą
„triukšmai“, kurių įtakoje egzistuoja pati Žemė ir visa joje esanti gyvybė.
Natūralūs EML, įskaitant GMF, gali turėti dviprasmišką poveikį žmogaus organizmui. Viena vertus, geomagnetiniai trikdžiai laikomi aplinkos rizikos veiksniu: yra įrodymų, kad jie yra susiję su daugybe nepageidaujamų reakcijų žmogaus organizme. Taigi buvo įrodyta, kad geomagnetiniai sutrikimai gali turėti desinchronizuojantį poveikį biologiniams ritmams ir kitiems organizmo procesams arba būti pagrindine veikiančia smegenų funkcinės būklės moduliavimo priežastimi. Pastebėtas ryšys tarp geomagnetinių trikdžių atsiradimo ir kliniškai sunkių ligų (miokardo infarktų ir insultų), taip pat eismo įvykių ir orlaivių avarijų skaičiaus padidėjimo. Kita vertus, buvo nustatyta, kad neperiodiniai geomagnetinio lauko kitimai yra susiję su cirkadinio, infra- ir cirka-septantinio biologinio ritmo reguliavimu, taip pat jų tarpusavio ryšiu.
Taigi dabar tapo aišku, kad natūralūs elektromagnetiniai laukai turėtų būti laikomi vienu iš svarbiausių aplinkos veiksnių. Ir jei gyvybės įgyvendinimas veikiant natūraliam EMR yra toks reikšmingas ir tuo pat metu „įprastas“ biosistemoms, tada patekimas į situaciją, kai jų lygis smarkiai svyruoja arba žymiai sumažėja, gali turėti rimtų neigiamų pasekmių.
Hipogeomagnetinis laukas. Pirmą kartą rimtai buvo svarstomas klausimas, ar ilgalaikis susilpnėjusių natūralių elektromagnetinių laukų poveikis gali turėti neigiamą poveikį organizmui, todėl atsirado skundų dėl gerovės ir sveikatos pablogėjimo tarp žmonių, dirbančių ekranuotose konstrukcijose, kurios plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose. Tokios ekranuotos konstrukcijos, atlikdamos pagrindines savo gamybines funkcijas – neleisdamos jose esančios įrangos generuojamam EML plisti už patalpų ribų, dėl savo konstrukcinių ypatumų, tuo pačiu neleidžia į jas prasiskverbti natūralios kilmės EML.
Taigi elektromagnetinėje higienoje atsirado nauja problema – natūralių elektromagnetinių laukų deficito poveikio žmogaus organizmui tyrimas ir mokslinio metodinio požiūrio į jų higieninį reguliavimą kūrimas.
Ištyrus daugybę specializuotų ekranuotų konstrukcijų, buvo galima gauti naujų įdomių duomenų, atskleidžiančių specifines, žmogui neįprastas jose susidariusios elektromagnetinės aplinkos ypatybes ir, visų pirma, reikšmingą geomagnetinio lauko lygių sumažėjimą (K o = 1,5–15 karto), natūralius EML kintamuosius ir jų erdvinės orientacijos pažeidimą.
Kartu reikia pabrėžti, kad vykstant magnetinėms audroms, kurių neigiamą poveikį organizmui subjektyviai jaučia beveik 30% gyventojų, geomagnetinio lauko lygis vidutiniškai pakinta (padidėja) dešimtimis ar šimtais nanoteslų, o tai tik dalis ar keli procentai jo vertės. Aukščiau aprašytomis sąlygomis GMF lygio pokytis siekia dešimtis tūkstančių nanoteslų.
Atsižvelgiant į tai, kad visa žmogaus, kaip rūšies, evoliucija, taip pat jo, kaip individo, formavimasis ir gyvenimas vyko nuolat reguliuojant natūralių elektromagnetinių laukų įtaką, buvo pasiūlyta, kad šių veiksnių, taip būtinų organizmui normaliam gyvenimui, trūkumas gali prisidėti prie neigiamų tokiomis sąlygomis dirbančių žmonių sveikatos būklės pokyčių.
Taigi ši problema yra itin aktuali, o jos sprendimas paliečia visų gyventojų interesus.
Statiniai elektriniai laukai (SEP). SEP yra stacionarių elektros krūvių laukai arba stacionarūs nuolatinės srovės elektriniai laukai. Statinės elektros krūviai gali atsirasti gniuždant, purškiant, išskiriant medžiagas dujoms, santykiniam dviejų besiliečiančių kietų kūnų judėjimo, birių, skystų ir dujinių medžiagų, intensyvaus maišymo, kristalizacijos ir kt.
SEP kuriami elektrinėse ir elektrotechnologiniuose procesuose. Jie gali egzistuoti paties ESP (fiksuotų krūvių laukai) arba stacionarių elektrinių laukų (nuolatinės srovės elektriniai laukai) pavidalu.
SEP yra gana plačiai naudojami šalies ūkyje elektrodujoms valyti, rūdų ir medžiagų elektrostatiniam atskyrimui, dažų ir lako bei polimerinių medžiagų elektrostatiniam panaudojimui ir kt.
Tuo pačiu metu yra daug pramonės šakų ir technologinių procesų, skirtų dielektrinių medžiagų gamybai, perdirbimui ir transportavimui, kur pastebimas elektrostatinių krūvių ir laukų susidarymas, atsirandantis dėl perdirbamo produkto elektrifikacijos (tekstilės, medžio apdirbimo, celiuliozės ir popieriaus, chemijos pramonė ir kt.). SEB įtempių lygiai verpimo ir audimo įrenginiuose siekia 20-60 kV/m ir daugiau, o linoleumo gamyboje plėvelinės medžiagos gali viršyti 240-250 kV/m.
Statiniai elektros krūviai susidaro ir kompiuterinių elektroninių vamzdžių ekranuose.
Energijos sistemose PDS formuojasi šalia veikiančių elektros įrenginių, skirstomųjų įrenginių ir aukštos įtampos nuolatinės srovės elektros linijų. Šiuo atveju taip pat padidėja oro jonizacija (pavyzdžiui, dėl vainikinių iškrovų) ir jonų srovių atsiradimas.
Pagrindiniai fiziniai SEP parametrai yra lauko stiprumas ir atskirų jo taškų potencialai. SEP įtempis yra vektorinis dydis, nustatomas pagal jėgos, veikiančios taškinį krūvį, ir šio krūvio vertės santykį, išmatuotą voltais vienam metrui (V / m). SEP energetines charakteristikas lemia lauko taškų potencialai.
Nuolatiniai magnetiniai laukai (PMF). PMF šaltiniai darbo vietose yra nuolatiniai magnetai, elektromagnetai, didelės srovės nuolatinės srovės sistemos (nuolatinės srovės perdavimo linijos, elektrolitų vonios ir kiti elektros prietaisai).
Nuolatiniai magnetai ir elektromagnetai plačiai naudojami prietaisuose, magnetinėse poveržlėse kranams ir kitiems tvirtinimo įtaisams, magnetiniams separatoriams, magnetiniams vandens valymo prietaisams, magnetohidrodinaminiams (MHD) generatoriams, magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) ir elektronų paramagnetinio rezonanso (EPR) įrenginiams, taip pat fizioterapijos praktikoje.
Pagrindiniai fiziniai parametrai, apibūdinantys PMF: lauko stiprumas(H) magnetinis srautas(F)
Ir magnetinė indukcija (B). SI sistemoje magnetinio lauko stiprumo matavimo vienetai yra amperai vienam metrui (A / m), magnetinis srautas - Weberis (Wb), magnetinė indukcija (arba magnetinio srauto tankis) - tesla (Tl).
Galingi SMF šaltiniai yra MHD generatoriai. PSO (1986) duomenimis, MHD generatorius ir termobranduolinius įrenginius aptarnaujančio personalo vietose PMF lygiai siekia 50 mT. Medicinoje naudojamuose magnetinio rezonanso prietaisuose pacientai yra veikiami PMF iki 2 T ir daugiau. Aukšti lygiai (10-100 mT) sukuriami transporto priemonių viduje ant magnetinės pagalvės. Vidutinis PMF lygis operatorių darbo zonoje elektrolitinių procesų metu yra 5-10 mT. PMF lygiai aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo linijose yra maždaug 20 µT.
Pramoninio dažnio elektromagnetiniai laukai (EMF FC). Pramoninio dažnio (FC) elektromagnetiniai laukai (EMF), kurie yra radijo dažnių spektro itin žemų dažnių diapazono dalis, yra labiausiai paplitę tiek pramoninėmis sąlygomis, tiek kasdieniame gyvenime. Pramoninių dažnių diapazonas mūsų šalyje pateikiamas 50 Hz dažniu (daugelyje Amerikos žemyno šalių 60 Hz). Pagrindiniai EMF FC šaltiniai, atsiradę dėl žmogaus veiklos, yra įvairių tipų pramoninė ir buitinė kintamosios srovės elektros įranga.
Kadangi bangos ilgis, atitinkantis 50 Hz dažnį, yra 6000 km, žmogų veikia veiksnys artimoje zonoje. Šiuo atžvilgiu EMF FC higieninis vertinimas atliekamas atskirai elektrinių ir magnetinių komponentų (EF ir MF FC) atžvilgiu.
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas aukštos įtampos elektros linijoms (TL) ir atviroms skirstykloms (ORG), kurios gretimoje erdvėje sukuria pramoninio dažnio (50 Hz) elektrinius ir magnetinius laukus. Atstumai, kuriais šie laukai sklinda nuo elektros linijų laidų, siekia keliasdešimt metrų. Kuo aukštesnė elektros perdavimo linijos įtampos klasė, tuo didesnė padidinto elektrinio lauko lygio zona, o zonos dydis elektros perdavimo linijai eksploatuojant nekinta. Dėl magnetinio lauko lygio pavojingos zonos dydis priklauso nuo tekančios srovės dydžio arba nuo linijos apkrovos. Dėl to, kad elektros perdavimo linijos apkrova kinta pakartotinai net ir dieną, padidėjusio magnetinio lauko lygio zonos matmenys taip pat nėra pastovūs.
Elektros linijų ir lauko skirstomųjų įrenginių remonto darbai paprastai atliekami padidėjusio elektrinio ir magnetinio lauko sąlygomis. Priklausomai nuo atliekamo darbo pobūdžio, personalo ekspozicijos laikas gali svyruoti nuo kelių minučių iki kelių valandų per pamainą.
Gamybos sąlygomis pramoninio dažnio elektrinių ir magnetinių laukų šaltiniai yra galios ir galios paskirstymo įrenginiai, transformatoriai, elektrinės krosnys ir kt.
Nemažai pramoninio dažnio EML gyvenamuosiuose ir visuomeniniuose pastatuose įveda elektros įranga, būtent kabelių linijos, tiekiančios elektros energiją vartotojams, taip pat skirstomieji skydai ir transformatoriai. Patalpose, esančiose šalia šių šaltinių, magnetinio lauko lygis paprastai padidėja, o elektrinio lauko lygis nėra aukštas.
Pakankamai galingi magnetinio lauko šaltiniai 0-1000 Hz diapazone yra transportas elektrine trauka – elektriniai traukiniai, metro automobiliai, troleibusai, tramvajai ir kt. Maksimali magnetinės indukcijos vertė priemiestiniuose elektriniuose traukiniuose siekia 75 μT. Vidutinė magnetinės indukcijos vertė transporto priemonėse su nuolatinės srovės elektrine pavara yra 29 μT.
Radijo dažnių elektromagnetiniai laukai (EMF RF). Kartu su plačiu pritaikymu radijo ryšiu ir transliacijoje, radare ir radijo astronomijoje, televizijoje ir medicinoje, EML naudojami įvairiuose technologiniuose procesuose: indukciniam šildymui, metalų ir medienos terminiam apdorojimui, plastikų suvirinimui, žemos temperatūros plazmos kūrimui ir kt.
Radijo dažnio spektro dalies elektromagnetiniai laukai pagal bangos ilgį skirstomi į keletą diapazonų (8.1 lentelė).
Elektromagnetiniam laukui būdingas kintamų elektrinių ir magnetinių komponentų derinys. Skirtingus radijo bangų diapazonus vienija bendra fizinė prigimtis, tačiau jie labai skiriasi juose esančia energija, sklidimo, sugerties, atspindžio pobūdžiu ir dėl to poveikiu aplinkai, taip pat ir žmogui. Kuo trumpesnis bangos ilgis ir didesnis virpesių dažnis, tuo daugiau energijos neša kvantas.
Ryšys tarp energijos (I) ir virpesių dažnio (f) apibrėžiamas kaip I = h-f arba I = (h-C) / λ, nes tarp bangos ilgio (λ) ir dažnio (f) yra ryšys f = C / λ,
čia C – elektromagnetinės bangos sklidimo ore greitis (C=3-10 8 m/s);
h-Planko konstanta, lygi 6,6–10–34 W / cm2.
Aplink bet kurį spinduliuotės šaltinį elektromagnetinis laukas yra padalintas į 3 zonas: artimoji - indukcijos zona, tarpinė - trukdžių zona ir tolimoji - bangų zona.
Jeigu spinduliuotės šaltinio geometriniai matmenys yra mažesni už spinduliuotės bangos ilgį λ (t.y. yra taškinis šaltinis), zonų ribos nustatomos šiais atstumais:
- Ρ ν <λ/2π - ближняя зона (индукции);
-λ/2π<Ρ<2 πλ - промежуточная (интерференции);
- Ρ>2 πλ - tolimoji zona (banga).
Dirbantys su spinduliuotės šaltiniais LF, MF ir tam tikru mastu HF ir VHF diapazonuose yra indukcijos zonoje. Eksploatuojant mikrobangų ir EHF diapazonų generatorius, veikiantys dažniau būna bangų zonoje.
Nėra aiškaus ryšio tarp elektrinių ir magnetinių elektromagnetinio indukcijos lauko komponentų ir jie gali skirtis vienas nuo kito daug kartų (E ≠ 377 N). Elektrinių ir magnetinių komponentų intensyvumas indukcinėje zonoje fazėje pasislenka 90?. Kai vienas iš jų pasiekia maksimumą, kitas turi minimumą. Spinduliavimo zonoje abiejų lauko komponentų stiprumai sutampa faze ir sąlygos tenkinamos, kai E = 377 N.
Kadangi darbuotojus indukcinėje zonoje veikia skirtingi elektriniai ir magnetiniai laukai, žemo (LF), vidutinio (MF), aukšto (HF) ir labai aukšto (VHF) dažnio darbuotojų poveikio intensyvumas vertinamas atskirai pagal lauko elektrinių ir magnetinių komponentų reikšmes. Elektrinio lauko stiprumas matuojamas voltais vienam metrui (V/m), o magnetinio lauko stipris matuojamas amperais vienam metrui (A/m).
Bangų zonoje, kurioje praktiškai dirba su decimetrines (UHF), centimetrines (UHF) ir milimetrines (EHF) bangas generuojančiais įrenginiais, lauko intensyvumas vertinamas pagal energijos srauto tankio reikšmę, t.y. energijos kiekis
Lentelė8.1. Tarptautinė elektromagnetinių bangų klasifikacija
? diapazonas | Juostos pavadinimas pagal dažnį | Dažnių diapazonas | Juostos pavadinimas pagal bangos ilgį | Bangos ilgis |
Itin žemas, ELF | 3-30Hz | Dekamegametras | 100-10 mm |
|
Ypač žemas, OWL | 30-300 Hz | Megametras | 10-1 mm |
|
Infralow, ILF | 0,3-3 kHz | Hektokilometras | 1000-100 km |
|
Labai žemas, VLF | 3-30 kHz | Myriametras | 100-10 km |
|
Žemi dažniai, LF | 30-300 kHz | Kilometras | 10-1 km |
|
Vidutinis, vidutinis diapazonas | 0,3-3 MHz | Hekometrinis | 1-0,1 km |
|
Treble, HF | 3-30 MHz | Dekametras | 100-10m |
|
Labai aukštas, VHF | 30-300 MHz | Metras | 10-1 m |
|
Itin aukštas, UHF | 0,3-3 GHz | decimetras | 1-0,1 m |
|
Itin aukštas, mikrobangų krosnelė | 3-30 GHz | centimetras | 10-1 cm |
|
Itin aukštas, EHF | 30-300 GHz | Milimetras | 10-1 mm |
|
Hiper aukštas, GHF | 300-3000 GHz | decimilimetras | 1-0,1 mm |
krintantis vienam paviršiaus vienetui. Šiuo atveju energijos srauto tankis (PEF) išreiškiamas vatais 1 m 2 arba išvestiniais vienetais: milivatais ir mikrovatais cm 2 (mW / cm 2, μW / cm 2).
Tolstant nuo spinduliuotės šaltinių elektromagnetiniai laukai greitai nyksta. Lauko elektrinio komponento intensyvumas indukcinėje zonoje mažėja atvirkščiai, didėjant atstumui iki trečiosios galios, o magnetinio komponento intensyvumas mažėja atvirkščiai, atsižvelgiant į atstumo kvadratą. Spinduliavimo zonoje elektromagnetinio lauko stiprumas mažėja atvirkščiai proporcingai atstumui iki pirmojo laipsnio.
Radijo dažnių elektromagnetinis laukas (EMF) pasižymi daugybe savybių (gebėjimas šildyti medžiagas, sklisti erdvėje ir atspindėti iš dviejų terpių sąsajos, sąveikauti su medžiaga), dėl kurių EML plačiai naudojami įvairiuose šalies ekonomikos sektoriuose: informacijos perdavimui (radijo transliacijai, radijo telefoniniams ryšiams, televizijai, radarams, radijo meteorologijai, technologijoms ir kt.), pramonėje, moksle, medicinoje. Žemo, vidutinio, aukšto ir labai aukšto dažnio elektromagnetinės bangos naudojamos metalų, puslaidininkinių medžiagų ir dielektrikų terminiam apdorojimui (metalo paviršiaus šildymui, grūdinimui ir grūdinimui, kietųjų lydinių litavimui ant pjovimo įrankių, litavimui, metalų ir puslaidininkių lydymui, suvirinimui, kaitinimui EMF6-4, 4 dažniu, 4, 4, t. t.). Plačiausiai naudojami 0 ir 880 kHz. Indukcinį kaitinimą daugiausia vykdo magnetinis EML komponentas dėl sūkurinių joninių srovių, kurias medžiagos sukelia EML.
HF ir VHF diapazonų EMF plačiai naudojamas radijo ryšiuose, transliacijose, televizijoje, medicinoje, dielektrikams šildyti aukšto dažnio elektriniame lauke (polimerinės plėvelės suvirinimas gaminant knygų viršelius, aplankus, krepšius, žaislus, kombinezonus, klijų polimerizacija klijuojant medinius gaminius, kaitinant plastikus ir miltelius ir kt.). Dielektrikų šildymą daugiausia atlieka EMF elektrinis komponentas. Dielektriniai šildymo įrenginiai daugiausia veikia 27, 39 ir 40 MHz dažniais.
Elektromagnetinės bangos UHF, SHF ir EHF diapazonuose (mikrobangos) naudojamos radare, radijo navigacijoje, radijo reliniuose ryšiuose, daugiakanaliuose radijo ryšiuose, radijo astronomijoje,
radiospektroskopija, geodezija, defektų nustatymas, fizioterapija ir kt. Kartais UHF juostos EML naudojami gumos vulkanizavimui, maisto produktų terminiam apdorojimui, sterilizavimui, pasterizavimui, maisto produktų pašildymui ir kt.
Fizioterapijoje EMF naudojamas kaip galingas terapinis veiksnys kompleksiškai gydant daugelį ligų (aukšto dažnio prietaisai diatermijai ir induktotermijai, specialūs prietaisai UHF terapijai ir mikrobangų prietaisai mikrobangų terapijai).
Šiuo metu miestų teritorijoje yra vis daugiau transliuojančių radijo televizijos centrų (RTC). Tai vienas ar keli techniniai pastatai, kuriuose yra radijo ar televizijos siųstuvai, antenų laukai, ant kurių yra iki kelių dešimčių antenų tiektuvų sistemų.
KLR sukurtą galimo neigiamo EML poveikio zoną galima suskirstyti į dvi dalis. Pirmoji – paties MRC teritorija, kurioje įleidžiami tik siųstuvus, komutatorius ir antenų tiekimo sistemas aptarnaujantys asmenys. Antroji – gretima teritorija, kurioje gali įsikurti įvairūs gyvenamieji ir gamybiniai pastatai. Tokiu atveju kyla pavojus, kad šioje zonoje esantys gyventojai bus paveikti.
Žemo dažnio diapazone (30-300 kHz) bangos ilgis yra gana didelis (pavyzdžiui, 150 kHz dažniui jis bus 200 0 m). Todėl net ir dideliais atstumais EML vertė gali būti gana didelė. Taigi 30 m atstumu nuo 500 kW galios siųstuvo, veikiančio 145 kHz dažniu, antenos elektrinis laukas gali viršyti 630 V/m, o magnetinis – 1,2 A/m.
Vidutinio dažnio diapazone (300 kHz - 3 MHz) 30 m atstumu nuo antenos elektrinio lauko stipris gali būti 275 V / m, o 200 m atstumu - 10 V / m (su siųstuvo galia
50 kW).
Televizijos siųstuvų antenos, priklausomai nuo siųstuvo galios, kelia pavojų visuomenės sveikatai nuo kelių dešimčių metrų iki kelių kilometrų.
Radaro stotys veikia nuo 500 MHz iki 15 GHz ir didesniais dažniais. Jų sukuriamas elektromagnetinis laukas iš esmės skiriasi nuo kitų šaltinių. Taip yra dėl periodinio antenos judėjimo erdvėje. Laikinas švitinimo nepertraukiamumas atsiranda dėl cikliško spinduliuotės radaro veikimo. Metrologiniai radarai gali generuoti apie 100 W/m 2 kiekvienam poveikio ciklui 1 km atstumu. Oro uosto radarų stotys sukuria apie 0,5 W/m 2 PES 60 m atstumu. Padidėjus įvairiems tikslams naudojamų radarų galiai ir naudojant labai kryptingas visapusiškas antenas, žymiai padidėja EML intensyvumas ir susidaro dideli plotai su dideliu energijos srauto tankiu ant žemės.
Pastaraisiais metais intensyviausiai vystomos korinio judriojo radijo ryšio sistemos. Pagrindiniai jo elementai – palyginti mažos galios bazinės stotys, kurių antenos montuojamos ant pastatų stogų arba ant specialių bokštų. Bazinės stotys palaiko radijo ryšį su abonentais 0,5–10 km spindulio zonoje, vadinamoje „ląstelėmis“. Priklausomai nuo standarto, korinio radijo ryšio sistemos veikia 463–1880 MHz dažnių diapazone.
Elektronikos pramonėje elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniais radijo bangų diapazone prietaisų dinaminio bandymo srityse gali būti bandomi įrenginiai, bangolaidžių takų elementai, matavimo generatoriai.
8.2. BIOLOGINIS ELEKTROMAGNETINIŲ LAUKŲ VEIKSMAS
Išorės EML sąveika su biologiniais objektais vyksta indukuojant vidinius laukus ir elektros sroves, kurių dydis ir pasiskirstymas žmogaus kūne priklauso nuo daugelio parametrų, tokių kaip dydis, forma, kūno anatominė sandara, audinių elektrinės ir magnetinės savybės (dielektrinis ir magnetinis laidumas bei savitasis laidumas), orientacijos.
kūnus, palyginti su elektrinių ir magnetinių laukų vektoriais, taip pat apie EML charakteristikas (dažnį, intensyvumą, moduliaciją, poliarizaciją ir kt.).
Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, EML veikimo mechanizmas itin žemo dažnio ir žemo dažnio diapazonuose (iki 10 kHz) yra sumažintas iki indukuotos elektros srovės poveikio jaudinamiems audiniams: nerviniams ir raumenims. Smūgio laipsnį lemiantis parametras yra kūne sukeltos sūkurinės srovės tankis. Tuo pačiu metu nagrinėjamo dažnių diapazono elektriniams laukams (EF) būdingas silpnas įsiskverbimas į žmogaus kūną, o magnetiniams laukams (MF) kūnas yra praktiškai skaidrus.
Indukuotos srovės tankiai gali būti apskaičiuojami naudojant formules:
- EP: j=k-f-E,
Kur:
f - dažnis;
E - EP įtempimas;
k yra koeficientas, kuris skiriasi skirtingiems audiniams;
- Dėl MP: j = 7i-R-a-f-B,
Kur:
B - magnetinė indukcija; σ - audinių laidumas; R yra biologinio objekto spindulys.
Biologinių objektų EML energijos sugerties ypatybės priklauso nuo jų dydžio ir spinduliuotės bangos ilgio (dažnių diapazono). Taigi dažnių diapazonui iki 30 MHz (bangos ilgis gerokai viršija biologinių objektų dydį) būdingas greitas savitosios sugertos galios mažėjimas mažėjant dažniui. Dažnių diapazone nuo 30 MHz iki 10 GHz, kai bangos ilgis yra proporcingas žmogaus kūno ar jo organų dydžiui, stebimas giliausias EML energijos skverbimasis. Esant dažniams, viršijantiems 10 GHz (bangos ilgis yra žymiai mažesnis už biologinių objektų dydį), EML energija absorbuojama paviršiniuose biologinių audinių sluoksniuose.
Tiesą sakant, EML energijos absorbciją audiniuose lemia du procesai: laisvųjų krūvių virpesiai ir dipolio momentų svyravimai veikiančio lauko dažniu. Dėl pirmojo poveikio atsiranda laidumo srovės ir energijos nuostoliai, susiję su terpės elektrine varža (joninio laidumo praradimai), o antrasis procesas sukelia energijos nuostolius dėl dipolio molekulių trinties klampioje terpėje (dielektriniai nuostoliai).
Esant žemiems dažniams, didžiausią indėlį į EML energijos sugėrimą daro nuostoliai, susiję su jonų laidumu, kuris didėja didėjant lauko dažniui. Toliau didėjant lauko dažniui, energijos sugertis didėja dėl nuostolių, atsirandančių dėl terpės dipolio molekulių, daugiausia vandens ir baltymų molekulių, sukimosi.
Pirminiai absorbuotos EML energijos veikimo mechanizmai mikromolekuliniame, tarpląsteliniame ir ląsteliniame lygmenyse yra menkai suprantami. Viena iš EML sąveikos su medžiaga apskritai ir ypač su biologinėmis struktūromis apraiškų yra jų kaitinimas. Tokiu atveju šilumos pasiskirstymas gali būti netolygus ir sukelti „karštų taškų“ atsiradimą, kai audiniai paprastai šiek tiek pašildomi. Tačiau įrodyta, kad EML veikiamas biologinis poveikis gali pasireikšti ir vadinamajame „nešiluminiame“ lygyje, kai nepastebimas bendras temperatūros padidėjimas.
Pastaruoju metu buvo sukurta informacinė elektromagnetinių laukų poveikio teorija, pagrįsta išorinių laukų sąveikos su vidiniais kūno laukais koncepcija.
Biologinis susilpninto geomagnetinio lauko (GMF) poveikis. Kaip minėta anksčiau, natūralus elektromagnetinis Žemės fonas turėtų būti laikomas vienu iš svarbiausių aplinkos veiksnių. Natūralių EML buvimas aplinkoje yra būtinas normaliam gyvenimui įgyvendinti, o jų nebuvimas arba trūkumas gali sukelti neigiamų pasekmių gyvam organizmui.
Nustatyta, kad GMF susilpnėjus 2-5 kartus, palyginti su natūraliu MF, stebimas 40% žmonių, dirbančių ekranuotose patalpose, ligų padidėjimas. Kai žmogus yra dirbtinėse hipogeomagnetinėse sąlygose, pastebimi psichikos pokyčiai, atsiranda nestandartinių idėjų, vaizdų.
Pirmą kartą rimtai pagalvojus apie galimybę turėti neigiamą poveikį organizmui ilgai buvus susilpnėjusio natūralaus EMR įtakoje, atsirado skundų dėl gerovės ir sveikatos pablogėjimo tarp žmonių, dirbančių įvairiose pramonės šakose plačiai naudojamose ekranuotose konstrukcijose. Tokios ekranuotos konstrukcijos, atlikdamos pagrindines savo gamybines funkcijas – neleisdamos išplisti jose esančios įrangos generuojamai EMP už patalpų ribų, dėl savo konstrukcinių ypatumų, tuo pačiu neleidžia į jas prasiskverbti natūralios kilmės EML.
Sveikatos apsaugos ministerijos Biofizinės fizikos instituto ir Rusijos medicinos mokslų akademijos MT tyrimų instituto klinikinio ir fiziologinio darbuotojų, esančių ekranuotuose kambariuose, tyrimo rezultatai rodo, kad pagrindinėse kūno sistemose išsivystė daugybė funkcinių pokyčių. Iš centrinės nervų sistemos pusės buvo atskleisti pagrindinių nervų procesų disbalanso požymiai: vyraujantis slopinimas, smegenų kraujagyslių distonija su reguliuojančia tarpsferine asimetrija, normalaus fiziologinio tremoro amplitudės padidėjimas, reakcijos laiko padidėjimas į atsirandantį objektą, nuolatinio šviesos sintezės dažnio sumažėjimas ir šviesos sekimo dažnio sumažėjimas.
Autonominės nervų sistemos reguliavimo mechanizmų pažeidimai pasireiškia širdies ir kraujagyslių sistemos funkcinių pokyčių vystymusi, pasireiškiančiais pulso ir kraujospūdžio labilumu, hipertenzinio tipo neurocirkuliacine distonija ir miokardo repoliarizacijos proceso sutrikimais.
Iš imuninės sistemos buvo pastebėtas bendro T-limfocitų skaičiaus, IgG ir IgA koncentracijos sumažėjimas ir IgE koncentracijos padidėjimas.
Sergamumo VUT padidėjimas buvo pastebėtas žmonėms, kurie ilgą laiką dirbo ekranuotose konstrukcijose. Kartu buvo įrodyta, kad tirtų pacientų imunologinio nepakankamumo sindromą lydinčių ligų dažnis gerokai viršija praktiškai sveikų žmonių.
Laboratorinių eksperimentų metu gauti duomenys leido atskleisti neigiamą ilgalaikio natūralių EML ekranavimo (su įvairaus laipsnio jų susilpnėjimu) poveikį gyvūno kūnui, o tai žymiai sustiprina indėlio vaidmenį.
šio faktoriaus pokyčių žmogaus organizme raidoje ir rodo jo higieninę reikšmę
Eksperimentinių tyrimų, atliktų Rusijos medicinos mokslų akademijos MT tyrimų institute, serijoje buvo įvertintas pirmaujančių gyvūnų organizmo sistemų biologinis poveikis buvimo ekranuotose kamerose dinamikoje (GMF susilpnėjimo K = 100 ir 500 kartų) įvairiose seansų trukmės (nuo 0,25 iki 1 val. per dieną) ir 2 valandų per dieną.
Tiriant centrinės nervų sistemos funkcinę būklę, buvo nustatyti gyvūnų EEG aktyvumo ir sąlyginio refleksinio aktyvumo pokyčiai, rodantys nervinių procesų stiprumo pažeidimą link slopinimo padidėjimo. Endokrininė sistema sureagavo su hipofizės gonadotropinių hormonų (folikulus stimuliuojančių ir liuteinizuojančių) aktyvumo sumažėjimu ir kortikosterono aktyvumo padidėjimu. Iš reprodukcinės sistemos buvo pastebėtas rujos ciklų pailgėjimas, taip pat morfologiniai ir funkciniai pokyčiai kiaušidėse ir gimdoje. Buvo atskleisti gyvūnų imuninės sistemos humoralinės ir ląstelinės dalies būklės pokyčiai.
Aptiktų poslinkių sunkumas ir kryptis tam tikra priklausomybė nuo buvimo hipogeomagnetinėmis sąlygomis trukmės. Protarpinis HHMF poveikis sukėlė ryškesnį atskirų kūno sistemų biologinį poveikį, palyginti su nuolatiniu poveikiu, ypač pradiniame poveikio etape.
Taigi aukščiau pateikti duomenys rodo hipogeomagnetinių sąlygų higieninę reikšmę ir būtinybę tinkamai jas reguliuoti.
Biologinis elektrostatinių laukų poveikis (ESF). ESP yra sąlyginai mažo biologinio aktyvumo veiksnys. 1960-aisiais biologinis ESP poveikis buvo siejamas su elektros iškrovomis, atsirandančiomis, kai žmogus liečiasi su įkrautais arba neįžemintais objektais. Būtent su juo buvo siejamas galimas neurozinių reakcijų, įskaitant fobijas, vystymasis. Vėlesniais metais mokslininkai padarė išvadą, kad pati ESP turi biologinį aktyvumą. ESP veikiamiems darbuotojams nustatyti sutrikimai paprastai yra funkcinio pobūdžio ir atitinka astenoneurozinio sindromo bei vegetacinės-kraujagyslinės distonijos rėmus. Esant simptomams
vyrauja neurotinio pobūdžio subjektyvūs nusiskundimai (alkio skausmas, dirglumas, miego sutrikimas, „elektros šoko“ pojūtis ir kt.). Objektyviai aptinkami neryškūs funkciniai poslinkiai, neturintys specifinių apraiškų.
Kraujas yra atsparus ESP. Yra tik nežymi tendencija mažėti raudonųjų kraujo kūnelių (eritrocitų, hemoglobino) kiekiui, nežymiai limfocitozei ir monocitozei.
Bendras ESP ir oro jonų poveikio organizmui biologinis poveikis rodo šių veiksnių veikimo sinergiją. Šiuo atveju vyraujantis veiksnys yra jonų srovė, atsirandanti dėl oro jonų judėjimo ESP.
Pažymėtina, kad ESP įtakos ir organizmo atsako reakcijų mechanizmai lieka neaiškūs ir reikalauja tolesnio tyrimo.
Biologinis PMP veikimas. Gyvi organizmai yra labai jautrūs PMF poveikiui. Yra daug darbų apie PMF poveikį žmonių ir gyvūnų organizmams. Aprašomi PMF įtakos įvairioms sistemoms ir biologinių objektų funkcijoms įvairiuose organizavimo lygiuose tyrimo rezultatai. Visuotinai pripažįstama, kad sistemos, atliekančios reguliavimo funkcijas (nervų, širdies ir kraujagyslių, neuroendokrininės ir kt.), yra jautriausios PMF poveikiui.
Reikėtų pažymėti gerai žinomus prieštaringus požiūrius į PMF biologinį aktyvumą.
PSO ekspertai, remdamiesi turimų duomenų visuma, padarė išvadą, kad PMF lygis iki 2 T neturi esminės įtakos pagrindiniams gyvūno organizmo funkcinės būklės rodikliams.
Vidaus mokslininkai aprašė žmonių, dirbančių su PMF šaltiniais, sveikatos būklės pokyčius. Dažniausiai jie pasireiškia vegetatyvine distonija, astenovegetaciniais ir periferiniais vazovegetatyviniais sindromais arba jų deriniu. Būdingi subjektyvūs asteninio pobūdžio skundai, funkciniai širdies ir kraujagyslių sistemos pokyčiai (bradikardija, kartais tachikardija, T bangos EKG pokytis), polinkis į hipotenziją. Kraujas yra gana atsparus PMF poveikiui. Yra tik tendencija mažėti eritrocitų ir hemoglobino kiekiui, taip pat vidutinio sunkumo leukocitozė ir limfocitozė.
Periferiniam vazovegetaciniam sindromui (arba autonominiam jautriam polineuritui) būdingi vegetaciniai, trofiniai ir jautrūs distalinių rankų dalių sutrikimai, kartais lydimi lengvų motorikos ir refleksinių sutrikimų.
Neabejotinai įdomūs yra užsienio autorių atliktų epidemiologinių tyrimų duomenys. Taigi tiriant 320 elektrolitų gamybos darbuotojų sveikatos būklę (PMP lygis – 7,6-14,6 mT), lyginant su kontroline grupe (186 žmonės), kraujo ir kraujospūdžio paveiksle buvo nustatyti nedideli pokyčiai, kurie neviršijo įprastų fiziologinių svyravimų. Kiti tyrėjai nenustatė reikšmingų skirtumų tarp 19 nosologinių ligų formų paplitimo tarp kontrolinės grupės (792 žmonės) ir specialistų grupės (792 žmonės), dirbančių su greitintuvais, burbulų kameromis, izotopų įranga ir įvairiais magnetiniais prietaisais (PMF lygis nuo 0,5 mT iki 2 T). Pastebėti kelių nozologinių formų paplitimo skirtumai laikomi nereikšmingais. Rezultatas buvo patvirtintas papildomam žmonių kontingentui (198 žmonės pagrindinėje grupėje ir 198 žmonės kontrolinėje grupėje), kurie buvo veikiami PMF 0,3 T 1 valandą ar ilgiau). Daugelyje publikacijų buvo pranešta, kad aliuminio pramonės darbuotojai, susidūrę su dideliu PMF kiekiu, padidino mirtingumą nuo leukemijos. Tačiau paties PMF vaidmuo šiuo atveju nėra pakankamai aiškus.
Biologinis EMF IF poveikis. Pirmuosius EML IF įtakos žmonėms tyrimus sovietų autoriai atliko septintojo dešimtmečio viduryje. Tiriant asmenų, patiriančių pramoninį EMF FC poveikį, sveikatos būklę prižiūrint pastotes ir oro linijas, kurių įtampa yra 220, 330, 400 ir 500 kV (vertinti tik elektrinio lauko poveikio intensyvumo ir laiko parametrai - EF IF), pirmą kartą buvo pastebėti sveikatos būklės pokyčiai ir poslinkiai, išreikšti funkcinėmis funkcijomis. 500 kV įtampos pastotes aptarnaujantis personalas turėjo neurologinių nusiskundimų (galvos skausmas, dirglumas, nuovargis, vangumas, mieguistumas), taip pat skundų dėl širdies ir kraujagyslių sistemos pažeidimo bei.
virškinimo trakto. Šiuos nusiskundimus lydėjo kai kurie funkciniai nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemos pokyčiai, pasireiškiantys autonomine disfunkcija (tachiaritmija arba bradikardija, arterine hipertenzija arba hipotenzija, pulso labilumu). EKG kai kuriems asmenims buvo nustatytas ritmo ir širdies susitraukimų dažnio pažeidimas, QRS komplekso įtampos sumažėjimas, T bangos plokštumas. Neurologiniai sutrikimai pasireiškė sausgyslių refleksų padidėjimu, vokų ir pirštų tremoru, ragenos refleksų sumažėjimu, odos temperatūros asimetrija. Pailgėjo sensomotorinių reakcijų laikas, padidėjo uoslės jautrumo slenksčiai, sumažėjo atmintis ir dėmesys. EEG parodė alfa bangų amplitudės sumažėjimą, sukeltų potencialų amplitudės pasikeitimą į šviesos stimuliaciją. Daugelio autorių teigimu, nebuvo pastebėti ryškūs periferinio kraujo sudėties pokyčiai - vidutinio sunkumo trombocitopenija, neutrofilinė leukocitozė, monocitozė ir polinkis į retikulopeniją. Tačiau vėlesniuose tyrimuose, kuriuos atliko užsienio autoriai JAV, Kanadoje, Prancūzijoje ir daugelyje kitų šalių, šie duomenys nepasitvirtino, nors kai kurie mokslininkai pastebi astenovegetacinių nusiskundimų ir tokių rodiklių, kaip kraujospūdis, EKG ir EEG, cholesterolio kiekis kraujyje, pokyčius, taip pat palikuonių lyties santykio pokytį, tendenciją didinti chromosominių ląstelių aberacijas. Pastarųjų 15 metų literatūroje daug dėmesio skirta naujam problemos aspektui – galimam kancerogeniniam, daugiausiai leukogeniniam EMF FC pramoninio ir nepramoninio poveikio poveikiui. Šiuo atveju daugumoje tyrimų pagrindinis vaidmuo skiriamas itin mažo intensyvumo magnetiniam laukui arba jo derinimui su elektriniu. Atliekant pramoninių kontingentų epidemiologinius tyrimus, maždaug 50% tyrimų buvo gauti duomenys apie santykinės leukemijos ir smegenų auglių išsivystymo rizikos padidėjimą (dažnai statistiškai nepatikimus) darbuotojams, aptarnaujantiems elektros įrenginius, generuojančius EMF FC. Epidemiologiniuose tyrimuose, kuriuose vertinama rizika susirgti leukemija gyventojams, gyvenantiems šalia oro linijų ir kitų elektros instaliacijų, kurios sukuria aukštesnį nei natūralus MP HR lygį, tik 20-30% tyrimų rodo padidėjusią vaikų leukemijos išsivystymo riziką. Šiuo atžvilgiu klausimas
Biologinis veiksmas EMP RF. Sugertos energijos sugertis ir pasiskirstymas kūno viduje iš esmės priklauso nuo apšvitinamo objekto formos ir matmenų, nuo šių matmenų santykio su spinduliuotės bangos ilgiu. Iš šių pozicijų RF EMF spektre galima išskirti 3 regionus: EMF, kurio dažnis yra iki 30 MHz, EMF, kurio dažnis didesnis nei 10 GHz, ir EMF, kurio dažnis yra 30 MHz - 10 GHz. Pirmajai sričiai būdingas greitas sugerties vertės mažėjimas mažėjant dažniui (maždaug proporcingai dažnio kvadratui). Išskirtinis antrojo bruožas yra labai greitas EML energijos susilpnėjimas, kai ji prasiskverbia į audinį: beveik visa energija absorbuojama paviršiniuose biostruktūrų sluoksniuose. Trečiajai sričiai, tarpiniam dažniui, būdinga daugybė absorbcijos maksimumų, kai kūnas tarsi įtraukia lauką į save ir sugeria daugiau energijos nei patenka į jo skerspjūvį. Tokiu atveju ryškiai pasireiškia trukdžių reiškiniai, dėl kurių atsiranda vietinės absorbcijos maksimumai, vadinamieji „karštieji taškai“. Žmonėms sąlygos vietinių absorbcijos maksimumų atsiradimui galvoje susidaro esant 750–2500 MHz dažniams, o didžiausias dėl rezonanso su visu kūno dydžiu yra dažnių diapazone.
50-300 MHz.
Pirminiai absorbuotos energijos veikimo mechanizmai mikromolekuliniame, tarpląsteliniame ir ląsteliniame lygmenyse yra menkai suprantami. Nemažai autorių aprašo turimus duomenis apie EML poveikį ląstelių membranoms, kai kurių baltymų struktūrą ir neuronų elektrinį aktyvumą. Pastebėtas poveikis ne visada gali būti interpretuojamas kaip grynai terminis. Taigi ilgalaikė diskusija apie terminį ir specifinį EML poveikį dar nesibaigė. Gyvūnų ir žmonių organizmas yra labai jautrus RF EML poveikiui. Tūkstančiai vietinių ir užsienio autorių kūrinių yra skirti EML biologiniam poveikiui. Kadangi išsami turimų duomenų apžvalga neįmanoma, pagrindinis dėmesys šiame skyriuje bus skiriamas nustatytiems faktoriaus biologinio veikimo modeliams.
Svarbiausi organai ir sistemos apima centrinę nervų sistemą, akis ir lytines liaukas. Kai kurie autoriai hematopoetinę sistemą priskiria prie kritinių. Aprašytas poveikis širdies ir kraujagyslių bei neuroendokrininei sistemoms, imunitetui, medžiagų apykaitos procesams. Pastaraisiais metais atsirado duomenų apie EML skatinantį poveikį kancerogenezės procesams. Biologinis EML poveikis priklauso nuo bangos ilgio (arba spinduliavimo dažnio, generavimo režimo (nuolatinis, impulsinis), poveikio kūnui sąlygų (pastovus, su pertrūkiais; bendrasis, vietinis; intensyvumas; trukmė).
Pažymima, kad EML biologinis aktyvumas mažėja didėjant spinduliuotės bangos ilgiui (arba mažėjant dažniui). Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta pirmiau, akivaizdu, kad radijo bangų diapazonas yra centimetras, decimetras ir metras.
Daugelio autorių teigimu, impulsiniai EML turi didesnį biologinį aktyvumą nei nuolatiniai. Lyginant nuolatinės ir impulsinės kartos, kai impulsų pasikartojimo dažnis yra šimtai hercų, EMR, daugelyje rodiklių taip pat buvo pastebėtas didesnis biologinio poveikio, veikiant impulsinei spinduliuotei, sunkumas. Tačiau lėtinio švitinimo metu šie skirtumai išsilygino, o tai buvo pagrindas nustatyti vienodas didžiausias CW ir impulsinių EML atskaitos vertes. Sistemų reakcijos greičio į lauko sukeliamų jėgų poveikį analizė rodo, kad impulsinis laukas, kurio vidutinis galios tankis lygus ištisinio PES, negali būti efektyvesnis. Matyt, ši nuomonė yra teisinga
impulsiniai veiksmai su pakankamai dideliu impulsų pasikartojimo dažniu, bet negali būti išplėsti į galingų pavienių ar retai pasikartojančių impulsų poveikio atvejus.
Praktikoje žmonės dažnai patiria pertraukiamą EML poveikį iš prietaisų, turinčių judantį spinduliuotės modelį (radarų stotys su besisukančiomis arba skenuojančiomis antenomis). Eksperimentiniai darbai parodė, kad esant vienodiems intensyvumo ir laiko parametrams, protarpiniai poveikiai turi mažesnį biologinį aktyvumą, palyginti su nuolatiniais, o tai paaiškinama kritimo ir sugertos energijos kiekio skirtumais. Pažymėtina, kad esant darbo ciklams (Q) nuo > 2 iki 20-30, yra biologinio poveikio energetinė priklausomybė. Taigi, nenutrūkstamo poveikio, kai PES = 10 mW/cm 2 ir su pertrūkiais Q = 5, kai PES = 50 mW/cm 2 ir Q = 10, kai PES = 100 mW/cm 2 , biologinio poveikio reikšmingų skirtumų. Daugeliu atvejų tam tikrose, kaip taisyklė, ankstyvose vystymosi stadijose, ilgalaikės lėtinės patirties sąlygomis biologinio poveikio stiprėjimas dėl nenutrūkstamo faktoriaus yra išlygintas dėl adaptacinių procesų vystymosi. Biopoveikių priklausomybės nuo darbinio ciklo dinamika leidžia teigti, kad toliau didėjant Q (> 20-30), protarpinių poveikių poveikis bus ne toks ryškus nei nuolatinių, su vienodomis energetinėmis charakteristikomis. Taip yra dėl ilgėjančių pauzių ir efektyvesnio atkūrimo procesų srauto.
Reikšmingi kritimo ir sugertos energijos kiekio skirtumai paaiškina mažesnį vietinių kūno dalių (išskyrus galvą) apšvitinimų biologinį aktyvumą, lyginant su bendra apšvita.
EML bendro poveikio su kitais aplinkos veiksniais problemos nebuvo pakankamai ištirtos. Dauguma publikuotų darbų yra skirti mikrobangų EML bendram poveikiui su jonizuojančia spinduliuote ir šiluma. Tačiau autorių išvados dviprasmiškos. Taigi yra įrodymų, kad EMF mikrobangų krosnelė apsunkina spindulinės ligos eigą pagal eksperimentinių gyvūnų išgyvenimo kriterijų. Nustatyta, kad bendras EML ir rentgeno spinduliuotės poveikis išgyvenamumui, kūno svoriui, leukocitų ir trombocitų skaičiui sumuojasi. Tuo pačiu metu amerikiečių autoriai gavo duomenis
liudijantis mikrobangų lauko ir jonizuojančiosios spinduliuotės biologinio veikimo antagonistinį pobūdį. Panašus rezultatas buvo gautas atliekant vidaus tyrinėtojų tyrimus. Kai kurie darbai rodo, kad biologinio poveikio pobūdis, esant kombinuotam mikrobangų EMF (1, 10, 40 mW/cm2) ir minkštosios rentgeno spinduliuotės (250 R ir 2500 R) poveikiui, priklauso nuo ekspozicijos lygių: sinergija esant aukštam lygiui ir nepriklausomas veikimas esant žemam lygiui. Likusiuose straipsniuose pateikiami duomenys, liudijantys, kad kartu veikiant mikrobangų EML ir šilumai, biologinis poveikis yra adityvus.
Nepageidaujamo RF EML poveikio klinikines apraiškas daugiausia aprašo vietiniai autoriai. EMF RF sukeltos traumos gali būti ūminės arba lėtinės. Ūminiai pažeidimai atsiranda esant dideliam šiluminiam EML intensyvumui. Jų pasitaiko itin retai – įvykus nelaimingiems atsitikimams ar grubiems saugos taisyklių pažeidimams. Buitinėje literatūroje karo gydytojai aprašo keletą ūminių pažeidimų atvejų. Šiuo atveju dažniausiai kalbama apie aukas, dirbančias šalia skleidžiančių radarų antenų. Panašų atvejį, kai Filipinuose radiolokatoriai apšvitino du orlaivių meistrus, aprašo ir užsienio autoriai. Juose buvo nurodytas intensyvumas, kuriuo nukentėjusieji buvo veikiami: 379 mW/cm 2 20 minučių ir 16 W/cm 2 15-30 s. Ūminiams pažeidimams būdingi polisimptominiai įvairių organų ir sistemų sutrikimai su ryškia astenizacija, diencefaliniais sutrikimais, lytinių liaukų funkcijos slopinimu. Nukentėjusieji praneša apie ryškų sveikatos pablogėjimą dirbant su radaru arba iškart po jo nutraukimo, stiprų galvos skausmą, galvos svaigimą, pykinimą, pasikartojantį kraujavimą iš nosies, miego sutrikimą. Šiuos reiškinius lydi bendras silpnumas, silpnumas, darbingumo sumažėjimas, alpimas, kraujospūdžio ir leukocitų kiekio nestabilumas; išsivysčius diencefalinei patologijai, pastebimi tachikardijos priepuoliai, gausus prakaitavimas, kūno drebulys ir kt.. Pažeidimai išlieka iki 1,5-2 mėn.. Veikiant dideliam EML lygiui (daugiau nei 80-100 mW/cm 2), akyse gali išsivystyti katarakta.
Profesinėms sąlygoms būdingi lėtiniai pažeidimai. Paprastai jie atrandami po kelerių metų darbo.
su mikrobangų EML šaltiniais, kurių poveikio lygis svyruoja nuo dešimtųjų iki kelių mW/cm 2 ir periodiškai viršija 10 mW/cm 2 . Lėtinių radijo bangų pažeidimų formų simptomai ir eiga neturi griežtai specifinių apraiškų. Jų klinikinėje įvaizdyje yra trys pagrindiniai sindromai: asteninis, astenovegetacinis (arba neurocirkuliacinės distonijos sindromas) ir pagumburio. Asteninis sindromas, kaip taisyklė, stebimas pradinėse ligos stadijose ir pasireiškia skundais dėl galvos skausmo, padidėjusio nuovargio, dirglumo ir pasikartojančio skausmo širdies srityje. Vegetatyviniams poslinkiams dažniausiai būdinga vagotoninė reakcijų orientacija (hipotenzija, bradikardija ir kt.). Vidutiniškai ryškiomis ir ryškiomis ligos stadijomis dažnai diagnozuojamas astenovegetacinis sindromas arba hipertenzinio tipo neurocirkuliacinės distonijos sindromas. Klinikinėje nuotraukoje, paūmėjus asteninėms apraiškoms, svarbiausią reikšmę turi autonominiai sutrikimai, susiję su vegetatyvinės nervų sistemos simpatinės dalies tono vyravimu, pasireiškiančiu kraujagyslių nestabilumu su hipertenzinėmis ir angiospastinėmis reakcijomis. Kai kuriais sunkiais ligos atvejais išsivysto pagumburio sindromas, kuriam būdinga paroksizminė būklė simpatoadrenalinių krizių forma. Krizių metu galimi paroksizminio prieširdžių virpėjimo priepuoliai, skilvelių ekstrasistolės. Pacientai yra labai susijaudinę, emociškai nestabilūs. Kai kuriais atvejais nustatomi ankstyvos aterosklerozės, koronarinės širdies ligos ir hipertenzijos požymiai.
Žemesniuose lygiuose ir žemesniuose dažnių diapazonuose (<30 МГц) выраженных заболеваний не описано. В отдельных случаях могут отмечаться определенные функциональные сдвиги, отражающие чувствительность организма к ЭМП.
Lenkų autoriai pastebėjo, kad EML veikiamiems darbuotojams dažnai pasireiškė nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų funkciniai pokyčiai (apie 60 %). Tuo pačiu metu dviejų didelių grupių, paveiktų PES iki 0,2 mW/cm 2 ir PES> 0,2–6 mW/cm 2, sveikatos būklė nesiskyrė.
Pažymėtina, kad užsienio literatūroje faktiškai nėra aprašyta PES spinduliuotės žalingo poveikio žmonių sveikatai.
vertės mažesnės nei 10 mW / cm2. Užsienio autorių teigimu, viršutinė saugaus lygio riba yra nuo 1 iki 10 mW/cm 2 .
Remdamiesi 10 Vakarų autorių, tyrusių darbuotojų sveikatos būklę, kai EML lygis paprastai neviršija 5 mW/cm 2, darbų analize, PSO ekspertai padarė išvadą, kad nėra aiškių įrodymų apie neigiamą šio poveikio poveikį žmonėms. Ekspertai mano, kad patologija pasireiškia aukštesniu lygiu. Tačiau negalima nekreipti dėmesio į tame pačiame dokumente pateiktą informaciją apie didesnį akių lęšiuko pokyčių dažnį, lyginant su kontrolę radarų techninę priežiūrą vykdančiose kariuomenės, dirbančių su mikrobangų šaltiniais gamybos sąlygomis, taip pat radijo ir televizijos bei radijo įrangą aptarnaujančių specialistų. Užsienyje užfiksuota, kad trumpųjų bangų aparatūra (27 MHz) dirbančių vyrų kineziterapeutų širdies ligomis (intrakardinio laidumo, ritmo sutrikimai, išemija) šiek tiek dažniau, lyginant su kitais šios srities specialistais, serga.
Švedų mokslininkai nustatė kiek daugiau raidos anomalijų atvejų vaikams, kurių motinos – kineziterapeutės – nėštumo metu buvo veikiamos trumpųjų bangų (27 MHz) ir mikrobangų EML. Pastebėtas, kad padaugėjo persileidimų moterų kineziterapeutėms, kurios buvo veikiamos mikrobangų krosnelės (nebuvo jokio poveikio trumpųjų bangų diapazone).
Deja, literatūroje nėra aprašyta ilgalaikio mažo intensyvumo EML poveikio. Reikėtų manyti, kad tokie lygiai negali sukelti vien radijo bangų sužalojimų. Tačiau dėl didelio darbuotojų neurologinių sutrikimų dažnio, kartu su vegetatyvine distonija, pasireiškiančia kraujagyslių tonuso reguliavimo pokyčiais ir funkciniais ekstrakardiniais sutrikimais, būtina nuodugniai ištirti šių sutrikimų prognostinę reikšmę ir jų vaidmenį kai kurių bendrųjų somatinių ligų, pirmiausia hipertenzinės ir lėtinės koronarinės širdies ligos, kilmei, taip pat kai kurių EMF poveikio ilgalaikiam katogeniniam vystymuisi. Kaip minėta aukščiau, pastaraisiais metais atsirado duomenų apie EML ryšį su onkologiniu sergamumu, ir tai taikoma tiek mikrobangų, tiek itin ilgiems diapazonams. Atrastas
radarus tarnaujančioje Lenkijos kariuomenėje didesnis sergamumas onkologinėmis ligomis (pirmiausia leukemija). Literatūroje aktyviai diskutuojama apie EML vaidmenį vaikų leukemijos vystymuisi ir kai kuriems profesionaliems kontingentams. Daugelio tyrimų rezultatai rodo, kad šiuo klausimu reikia rimtų epidemiologinių tyrimų.
Apibendrinant EML biologinio veikimo problemą, aptiktą molekuliniu, ląsteliniu, sisteminiu ir populiacijos lygmenimis, jas galima fenomenologiškai paaiškinti keliais Biofizinis poveikis:
Sukeldami elektrinius potencialus kraujotakos sistemoje
apeliacijos;
Magnetofosfeno gamybos stimuliavimas impulsais
magnetinis laukas VLF - mikrobangų diapazonai, amplitudė nuo frakcijų iki dešimčių mT;
Inicijavimas kintant įvairių ląstelių laukus
tikslūs ir audinių pokyčiai; kai indukuotos srovės tankis viršija 10 mA/m 2, daugelis šių poveikių greičiausiai atsiranda dėl sąveikos su ląstelės membranos komponentais. EML poveikio žmogui galimybės yra įvairios: nuolatinis ir su pertrūkiais, bendras ir vietinis, derinamas iš kelių šaltinių ir kartu su kitais nepalankiais darbo aplinkos veiksniais ir kt. Minėtų EML parametrų derinys gali turėti labai skirtingų pasekmių apšvitinto žmogaus kūno reakcijai.
8.3. higienos normos emp
Hipogeomagnetinio lauko normavimas. Iki šiol visame pasaulyje nebuvo jokių higienos rekomendacijų, reglamentuojančių susilpnėjusių GMF poveikį žmonėms. Siekiant išsaugoti personalo sveikatą ir darbingumą, pradėti rengti norminiai ir metodiniai dokumentai, moksliškai reglamentuojantys darbą hipogeomagnetinėmis sąlygomis.
Matyt, tam tikroje vietovėje gyvenančiam žmogui reikėtų laikyti optimaliu tam tikroje vietovėje būdingo geomagnetinio lauko magnetinės indukcijos lygį.
Remdamasis Valstybinio valstybinio medicinos universiteto higieninių studijų įvairios paskirties objektuose rezultatų analize, asmenų, dirbančių su įvairaus laipsnio GMF susilpnėjimu, sveikatos būkle, eksperimentiniais su gyvūnais duomenimis, Rusijos medicinos mokslų akademijos Darbo medicinos tyrimų institutas kartu su Sveikatos apsaugos ministerijos Biofizinės fizikos institutu parengė leistiną higieninio lygio (TPL) leistiną higieniškumo standartą. geomagnetinio lauko darbo vietoje“, kuris įtrauktas į SanPiN 2.2.4.1191-03 „Elektromagnetiniai laukai pramoninėmis sąlygomis“.
Pagrindiniai normalizuoti geomagnetinio lauko parametrai yra jo intensyvumas ir slopinimo koeficientas.
Geomagnetinio lauko intensyvumas vertinami magnetinio lauko stiprumo (N, A / m) arba magnetinės indukcijos (V, T) vienetais, kurie yra susiję tokiu ryšiu:
GMF intensyvumas atviroje erdvėje, išreikštas GMF (Hq) intensyvumo dydžiu, apibūdina GMF intensyvumo foninę vertę, būdingą šiai konkrečiai sričiai. Nuolatinio GMF intensyvumas Rusijos Federacijos teritorijoje 1,2–1,7 m aukštyje nuo Žemės paviršiaus gali svyruoti nuo 36 A/m iki 50 A/m (nuo 45 µT iki 62 µT), pasiekiant didžiausias reikšmes didelių platumų ir anomalijų srityse. GMF intensyvumo dydis Maskvos platumoje yra apie
40 A/m (50 µT).
Nuolatinio magnetinio lauko intensyvumas ekranuotame objekte, patalpoje, techninėje patalpoje, išreikštas stiprumu (HB), yra prasiskverbiančio GMF stiprumo, nustatomo pagal ekranavimo koeficientą, ir magnetinio lauko stiprumo superpozicija, atsirandanti dėl medžiagos, iš kurios pagaminta ekranavimo konstrukcija, liekamojo įmagnetinimo (H NAM).
Laikinas leistinas intensyvumo slopinimo koeficientas GMF (K o) ekranuoto objekto viduje, patalpose, techniniai
cheminės priemonės yra lygus atviros erdvės GMF (Ho) intensyvumo ir vidinio magnetinio lauko intensyvumo darbo vietoje (H B) santykiui:
K o = Ne/Nv.
Pagal higienos normą „Geomagnetinio lauko intensyvumo susilpnėjimo darbo vietose laikinieji leistini lygiai (TPL)“ leistini geomagnetinio lauko intensyvumo susilpnėjimo lygiai objekto, patalpų, techninės įrangos darbuotojų darbo vietose per darbo pamainą jų teritorijoje neturėtų viršyti 2 kartų intensyvumo, palyginti su atvira erdve.
ESP normavimas. Pagal SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromagnetiniai laukai gamybos sąlygomis" ir GOST 12.1.045-84. „SSBT. elektrostatiniai laukai. Leistini lygiai darbo vietose ir stebėjimo reikalavimai“, didžiausia leistina ESP intensyvumo vertė darbo vietose nustatoma priklausomai nuo poveikio laiko per darbo dieną.
Didžiausias leistinas elektrostatinio lauko stiprumas (Epdu) aptarnaujančio personalo darbo vietose neturi viršyti šių verčių:
Veikiant iki 1 valandos – 60 kV/m;
Veikiant 2 valandas - 42,5 kV / m;
Veikiant 4 valandas - 30,0 kV / m;
Veikiant 9 valandas – 20,0 kV/m.
Norminis dokumentas „Leidžiami elektrostatinių laukų lygiai ir jonų srovės tankis pastočių ir UHV nuolatinės srovės oro linijų personalui“ ? 6022-91 reglamentuoja pavadinime nurodytų veiksnių bendros įtakos ypač aukštos įtampos nuolatinės srovės elektros sistemas aptarnaujančiam personalui sąlygas.
Pagal dokumento reikalavimus ESP riba ir jonų srovės tankis visai darbo dienai yra 15 kV/m ir 20 nA/m 2 ; 5 valandų ekspozicijai - 20 kV/m ir 25 nA/m 2 . Kai ESP intensyvumas = 20 kV / m, leistinas personalo darbo laikas apskaičiuojamas pagal formulę:
Leistini ESP intensyvumo lygiai reglamentuojami ir PVEM operatorių darbo vietose (SanPiN 2.2.2//2.4.1340-03 „Higienos reikalavimai asmeniniams elektroniniams kompiuteriams ir darbo organizavimui“). Kaip laikinai leistina vertė, elektrostatinio lauko stipris neturi viršyti 15 kV/m.
Sanitarinis ir epidemiologinis nepramoninio ESP poveikio reguliavimas vykdomas pagal SanPiN 001-96 "Sanitariniai standartai leistinam fizinių veiksnių lygiui naudojant vartojimo prekes buitinėmis sąlygomis", SanPiN 2.1.2.1002-2000 "Sanitariniai ir epidemiologiniai reikalavimai gyvenamiesiems pastatams ir SN21 higieninei kontrolei"8-80. polimerinių statybinių medžiagų, skirtų naudoti gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų statybai, pagal kurią didžiausia ESP riba neprofesionaliam poveikiui yra 15 kV / m.
Europos komitetas „CENELEC“ siūlo 14 kV/m vertę kaip kontroliuojamą ESP poveikio gyventojams lygį, t.y. praktiškai sutampa su priimtu Rusijoje.
Pagal Amerikos higienistų asociacijos ASOS 1991 reikalavimus ESP lygis personalo darbo vietoje neturi viršyti 25 kV/m. Nuo 15 kV / m lygio numatoma naudoti apsaugines priemones (pirštines, kostiumus).
Vokietijoje maksimali ESP profesinio poveikio riba yra 40 kV/m darbo dieną ir 60 kV/m ekspozicijai iki 2 valandų per dieną.
CENELEC Europos komiteto standartas nustato didžiausią 8 valandų trukmės ESP poveikio ribą 4 kV/m. Viduje
8 valandų laikotarpis, kai stiprumas viršija 42 kV/m, leistinas poveikio laikas nustatomas pagal formulę:
t<112/E.
PMP normavimas. Nuolatinio magnetinio lauko (PMF) normavimas ir higieninis vertinimas atliekamas pagal jo lygį diferencijuojant priklausomai nuo poveikio darbuotojui laiko pamainos metu, atsižvelgiant į bendro (viso kūno) ar vietinio (plaštakų, dilbio) poveikio sąlygas.
PMF lygiai vertinami magnetinio lauko stiprumo (N) vienetais kA / m arba magnetinės indukcijos (V) m / T vienetais. (8.2 lentelė).
Jei personalui būtina likti skirtingose PMF įtempimo (indukcijos) zonose, bendras darbų atlikimo laikas šiose zonose neturėtų viršyti didžiausio leistino lygio maksimaliai įtemptai zonai.
Lentelėje pateikti MCL yra pagrįsti neaktyvaus faktoriaus lygiu ir todėl skiriasi nuo nustatytų kitose šalyse arba nuo tarptautinių organizacijų rekomenduojamų.
Nacionalinius standartus, reglamentuojančius PHC kitose šalyse, paprastai reglamentuoja departamentų organizacijos ir reglamentai. Pavyzdžiui, JAV Energetikos departamentas nustatė šiuos PDU:
8 valandų ekspozicijai – 0,01 T visam kūnui, 0,1 T –
rankos;
Dėl<1 ч - 0,1 Тл на все тело, 1,0 Тл - на руки;
Dėl<10 мин - 0,5 Тл на все тело, 2,0 Тл - на руки. Нормативные уровни ПМП, регламентирующие условия труда на
tiesinis greitintuvas Stanfordo centre, svyruoja su laiku, kai bendra ekspozicija yra nuo 0,02 T iki 0,2 T; vietiniams - ant rankų - nuo 0,2 T iki 2,0 T.
1991 m. Tarptautinės radiacinės saugos asociacijos Tarptautinis nejonizuojančiosios spinduliuotės komitetas rekomendavo šiuos PMF lygius kaip DLK (8.3 lentelė).
EML poveikio normavimas ir įvertinimas IF. Siekiant išsaugoti elektros įrenginius eksploatuojančių darbuotojų ir gyventojų, kasdieniame gyvenime patiriamų EMF FC, sveikatą, higieninis reguliavimas vykdomas remiantis
8.2 lentelė.PMP poveikis darbuotojams
Ekspozicijos laikas per darbo dieną, minutės | Ekspozicijos sąlygos |
|||
Bendra (visas kūnas) | Vietinis (tik rankų, pečių juostos) |
|||
PDU įtampa, kA/m | Nuotolinis magnetinės indukcijos valdymas, mT | PDU įtampa, kA/m | Nuotolinis magnetinės indukcijos valdymas, mT |
|
61-480 | ||||
11-60 | ||||
0-10 | ||||
8.3 lentelė.Tarptautinės PDU PMP rekomendacijos (1991)
Pastaba. Lentelėje pateikti PDU neužtikrina asmenų su implantuotu širdies stimuliatoriumi ir defibriliatoriumi, kurie gali reaguoti į PMP esant 0,5 mT ir mažesniam lygiui, saugumo.
kompleksiniai higieniniai, klinikiniai-fiziologiniai ir eksperimentiniai tyrimai.
Higieninis EMF FC reguliavimas atliekamas atskirai elektriniams (EP) ir magnetiniams (MF) laukams. Normalizuoti EP parametrai yra įtampa, kuris apskaičiuojamas kilovoltais vienam metrui (kV / m), o MP - magnetinė indukcija arba magnetinio lauko stiprumas, matuojamas atitinkamai mili arba mikroteslomis (mTl, μT) ir amperais arba kiloamperais vienam metrui (A / m, kA / m).
Šiuo metu Rusijoje galioja higienos standartai pramoniniam ir nepramoniniam EP ir MF FC poveikiui. Tačiau reikia nepamiršti, kad leistini keitiklio magnetinio lauko indukcijos lygiai gyvenamosiose patalpose ir gyvenamųjų namų statybos teritorijoje yra laikomi laikinu standartu ir yra atitinkamai 10 ir 50 μT (SanPiN 2.1.2.1002-2000). Tame pačiame dokumente nustatytas nuotolinio valdymo pultas EP FC, kuris taikomas gyvenamosioms patalpoms ir gyvenamųjų namų plėtros teritorijai, atitinkamai 0,5 ir 1 kV / m, nepriklausomai nuo šaltinio. Nurodytos didžiausios leistinos koncentracijos yra žymiai mažesnės nei ICNIRP tarptautinėse rekomendacijose siūlomos kontroliuojamų lygių reikšmės gyventojams, kurios yra atitinkamai 5 kV/m ir 100 µT (80 A/m). Kartu, atsižvelgiant į naujausius duomenis apie galimą neigiamą (iki kancerogeninį) silpnų IF magnetinių laukų poveikį žmonių sveikatai, buvo rekomenduotos griežtesnės jų koncentracijos ribos – iki 0,2 μT.
EMF FC higieninį reguliavimą darbo vietose reglamentuoja SanPiN 2.2.4.1191-03 „Elektromagnetiniai laukai gamybos sąlygomis“, priklausomai nuo laiko, praleisto elektromagnetiniame lauke.
Didžiausias leistinas EP IF lygis (MPL) visai darbo dienai yra 5 kV / m, o didžiausias MPC ne ilgesniam kaip 10 minučių poveikiui yra 25 kV / m. Intensyvumo diapazone 5-20 kV/m leistina buvimo trukmė nustatoma pagal formulę:
T \u003d 50 / E-2,
Kur:
T – leistinas laikas, praleistas EP esant atitinkamam įtampos lygiui, h;
E yra veikiančio EF intensyvumas kontroliuojamoje srityje.
Neleidžiama likti EP, kurios įtampa didesnė nei 25 kV/m, nenaudojant apsauginių priemonių.
Valdomų zonų skaičius nustatomas pagal elektrinio lauko įtampos lygių skirtumą darbo vietoje. Nagrinėjamas kontroliuojamų zonų EP intensyvumo lygių skirtumas yra 1 kV/m.
Leidžiamas laikas, praleistas EP, gali būti įgyvendinamas vieną kartą arba dalimis per darbo dieną. Likusiu darbo laiku būtina būti už elektroninio parašo įtakos zonos ribų arba naudoti apsaugines priemones.
Laikas, kurį personalas praleidžia per darbo dieną skirtingo elektrinio lauko intensyvumo zonose (Tpr), apskaičiuojamas pagal formulę:
Nurodytas laikas neturi viršyti 8 valandų.
Pramoninio dažnio periodinio (sinusinio) magnetinio lauko (MF) stiprumo didžiausios valdymo ribos darbo vietose nustatytos bendro (viso kūno) ir vietinio (galūnių) poveikio sąlygoms. (8.4 lentelė).
8.4 lentelė.Nuotolinis valdymas periodiniam magnetiniam laukui, kurio dažnis yra 50 Hz
Leistinas MF stiprumas laiko intervalais nustatomas pagal SanPiN 2.2.4.1191-03 1 priedėlyje pateiktą interpoliacijos kreivę.
Jei personalui būtina būti skirtingo magnetinio lauko intensyvumo (indukcijos) zonose, bendras darbų atlikimo laikas šiose zonose neturėtų viršyti maksimalios kontrolės ribos tiems, kurių magnetinis laukas yra didžiausias.
Leidžiamas buvimo laikas gali būti realizuojamas vieną kartą arba dalimis per darbo dieną.
Impulsinio MF 50 Hz ekspozicijos sąlygomis lauko stiprumo (Npd) amplitudės reikšmės MPS diferencijuojamos atsižvelgiant į bendrą ekspozicijos trukmę per pamainą (T) ir impulsinio generavimo režimų charakteristikas.
Higieninis EML reguliavimas 10 kHz - 300 GHz diapazone. Radijo dažnių elektromagnetinių laukų intensyvumą personalo, dirbančio su EML šaltiniais, darbo vietose ir stebėsenos reikalavimus reglamentuoja sanitarinės ir epidemiologinės taisyklės, standartai "Elektromagnetiniai laukai gamybos sąlygomis" - SanPiN 2.2.4.1191-03 ir GOST 12.1.006 "radiomagnetiniai laukai. Leistini lygiai darbo vietose ir reikalavimai kontrolei“.
Nuotolinis elektrinio ir magnetinio lauko valdymas 10-30 kHz dažnių diapazone per visą pamainą yra atitinkamai 500 V/m ir 50 A/m. Elektrinio ir magnetinio lauko veikimo trukmė iki 2 valandų per pamainą, nuotolinio valdymo pultas yra atitinkamai 1000 V / m ir 100 A / m.
8.5 lentelė.Maksimalus EML dažnių diapazono 30 kHz - 300 GHz intensyvumo ir energijos srauto tankio nuotolinis valdymas
Parametras | Didžiausi leistini lygiai dažnių juostose (MHz) |
||||
0,03-3,0 | 3,0-30,0 | 30,0-50,0 | 50,0-300,0 | 300,0-300000,0 |
|
E, V/m | |||||
Mes | |||||
PES µW/cm1 | 1000 5000* |
||||
Pastaba. *rankų vietinio švitinimo sąlygoms.
Nuotolinio valdymo pulto EMF dažnių diapazonas 30 kHz - 300 GHz nustatomas pagal energijos poveikio (EE) dydį.
Didžiausi leistini elektrinių ir magnetinių laukų lygiai, EML energijos srauto tankis neturi viršyti nurodytų verčių. skirtuką. 8.5.
8.4. ELEKTROS IR MAGNETINIŲ LAUKŲ PARAMETRŲ MATAVIMO PRINCIPAI
Elektrinio lauko stiprio matavimo principai. Elektrinio lauko parametrų matavimo metodas pagrįstas laidžiojo kūno, patalpinto į elektrinį lauką, savybe. Jei du laidūs kūnai yra patalpinti į vienodą elektrinį lauką, tada atsiranda potencialų skirtumas, lygus išorinio elektrinio lauko potencialų skirtumui tarp kūnų elektrinių krūvių centrų. Šis potencialų skirtumas yra susijęs su išorinio elektrinio lauko moduliu.
Matuojant kintamo elektrinio lauko intensyvumą, kaip pirminis keitiklis naudojama dipolio antena, kurios matmenys, lyginant su bangos ilgiu, yra maži. Viename elektriniame lauke tarp dipolio antenos elementų (cilindrių, kūgių ir kt.) atsiranda kintamoji įtampa, kurios momentinė vertė bus proporcinga momentinės elektrinio lauko stiprio vertės projekcijai ant dipolio antenos ašies. Išmatavus šios įtampos kvadratinę vertę, bus gauta vertė, proporcinga elektrinio lauko stiprio projekcijos ant dipolio antenos ašies kvadratinei vertei. Tai yra, mes kalbame apie elektrinį lauką, kuris egzistavo erdvėje prieš įvedant į ją dipolinę anteną. Taigi, norint išmatuoti kintamo elektrinio lauko efektinę vertę, reikia dipolio antenos ir RMS voltmetro.
Magnetinio lauko stiprumo (indukcijos) matavimo principai. Norint išmatuoti tiesioginių ir žemo dažnio magnetinių laukų intensyvumą, keitikliai remiantis salės efektas, tai reiškia galvanomagnetinius reiškinius, atsirandančius uždedant laidininką
arba puslaidininkis su srove magnetiniame lauke. Šie reiškiniai apima: potencialų skirtumo (emf) atsiradimą, laidininko elektrinės varžos pasikeitimą, temperatūrų skirtumo atsiradimą.
Holo efektas atsiranda, kai įtampa veikiama priešingų stačiakampės puslaidininkinės plokštės paviršių porai ir sukelia nuolatinę srovę. Veikiant indukcijos vektoriui statmenai plokštei, judančius krūvininkus veiks jėga, statmena nuolatinės srovės tankio vektoriui. Dėl to atsiras potencialų skirtumas tarp kitų plokščių paviršių poros. Šis potencialų skirtumas vadinamas salės emf. Jo reikšmė proporcinga plokštei statmenos magnetinės indukcijos vektoriaus komponentei, plokštės storiui ir Holo konstantai, kuri yra puslaidininkio charakteristika. Žinodami emf ir magnetinės indukcijos proporcingumo koeficientą ir išmatuodami emf, nustatykite magnetinės indukcijos reikšmę.
Kintamo magnetinio lauko stiprio vidutinei kvadratinei vertei matuoti kaip pirminis keitiklis naudojama kilpinė antena, kurios matmenys yra maži, palyginti su bangos ilgiu. Veikiant kintamajam magnetiniam laukui, kilpinės antenos išvestyje atsiranda kintamoji įtampa, kurios momentinė vertė yra proporcinga momentinės magnetinio lauko stiprumo vertės projekcijai ant ašies, statmenos kilpinės antenos plokštumai ir einančios per jos centrą. Išmatavus šios įtampos kvadratinę vertę, gaunama vertė, proporcinga magnetinio lauko stiprio projekcijos ant kilpinės antenos ašies RMS reikšmei.
Elektromagnetinio lauko energijos srauto tankio matavimo principai. Esant dažniams nuo 300 MHz iki dešimčių GHz, energijos srauto tankis (EFD) matuojamas jau susidariusioje elektromagnetinėje bangoje. Šiuo atveju PES yra susijęs su elektrinių arba magnetinių laukų stiprumu. Todėl PES matuoti naudojami elektrinių arba magnetinių laukų stiprių vidutinės kvadratinės vertės metrai, kurie kalibruojami elektromagnetinio lauko energijos srauto tankio vienetais.
8.5. apsaugos priemonės dirbant su išmetimo šaltiniais
Renkantis apsaugos nuo statinės elektros priemones (lauko ar darbo vietos šaltinio tikrinimas, statinės elektros neutralizatorių naudojimas, veikimo laiko ribojimas ir kt.), reikia atsižvelgti į technologinių procesų ypatumus, apdirbamos medžiagos fizines ir chemines savybes, patalpų mikroklimatą ir kt., o tai lemia diferencijuotą požiūrį į apsaugos priemonių kūrimą.
Viena iš įprastų apsaugos nuo statinės elektros priemonių yra sumažinti elektrostatinių krūvių susidarymą arba jų pašalinimą iš elektrifikuotos medžiagos, o tai pasiekiama:
1) metalinių ir elektrai laidžių įrangos elementų įžeminimas;
2) dielektrikų paviršių ir tūrinio laidumo padidėjimas;
3) statinės elektros neutralizatorių įrengimas. Įžeminimas atliekamas nepriklausomai nuo kito naudojimo
apsaugos metodai. Įžeminami ne tik įrangos elementai, bet ir izoliuotos elektrai laidžios technologinių įrenginių sekcijos.
Veiksmingesnė apsaugos priemonė – oro drėgnumą padidinti iki 65-75%, kai tai įmanoma technologinio proceso sąlygomis.
Asmeninės apsaugos priemonės gali būti antistatiniai batai, antistatinis chalatas, įžeminančios apyrankės rankų apsaugai ir kita įranga, užtikrinanti elektrostatinį žmogaus kūno įžeminimą.
Atsižvelgiant į bendrą PMF poveikį darbuotojų kūnui, gamybos zonos plotai, kurių lygiai viršija MPC, turėtų būti pažymėti specialiais įspėjamaisiais ženklais su papildomu aiškinamuoju užrašu: „Atsargiai! Magnetinis laukas!" Būtina atlikti organizacines priemones, skirtas sumažinti PMF poveikį žmogaus organizmui, pasirenkant racionalų darbo ir poilsio režimą, sumažinant laiką, praleistą PMF veikimo sąlygomis, nustatant maršrutą, kuris riboja kontaktą su PMF darbo zonoje.
Remontuojant šynų sistemas, turėtų būti numatyti šuntavimo sprendimai. Tarnaujantys asmenys
Nuolatinės srovės technologiniai įrenginiai, šynų sistemos arba tie, kurie liečiasi su PMF šaltiniais, turi būti preliminariai ir periodiškai tikrinami pagal Sveikatos ir medicinos pramonės ministerijos bei Rusijos valstybinio sanitarinės ir epidemiologinės priežiūros komiteto standartus. Atliekant medicinines apžiūras, reikia vadovautis bendromis medicininėmis kontraindikacijomis dirbant su kenksmingais darbo aplinkos veiksniais.
Esant vietiniam poveikiui (apsiribojama rankomis, viršutine darbuotojų pečių juosta), elektronikos pramonės įmonėse per technologines kasetes turėtų būti naudojamos puslaidininkinių įtaisų surinkimo darbai, ribojantys darbuotojų, dirbančių su
PMP.
Nuolatinių magnetų gamybos įmonėse pirmaujanti vieta prevencinėse priemonėse tenka gaminių magnetinių parametrų matavimo automatizavimui naudojant skaitmeninius automatinius prietaisus, kurie neįtraukia kontakto su PMF. Patartina naudoti nuotolinius prietaisus (žnyples, pagamintas iš nemagnetinių medžiagų, pincetus, rankenas), kurie apsaugo nuo vietinio PMF poveikio darbuotojui. Reikėtų naudoti blokavimo įtaisus, kurie išjungia elektromagnetinę instaliaciją, kai rankos patenka į PMP aprėpties zoną.
Higienos praktikoje taikomi trys pagrindiniai apsaugos principai: apsauga nuo laiko, apsauga per atstumą ir apsauga naudojant kolektyvines arba individualias apsaugos priemones. Be to, pagal Valstybinės sanitarinės ir epidemiologinės priežiūros bei Rusijos sveikatos ir medicinos pramonės ministerijos standartus, kurie užtikrina neigiamo poveikio sveikatai prevenciją, atliekami preliminarūs ir kasmetiniai EHV elektros įrenginius aptarnaujančio personalo patikrinimai.
Laiko apsaugos principas yra įgyvendinami daugiausia atitinkamų norminių ir metodinių dokumentų, reglamentuojančių EMF FC pramoninį poveikį, reikalavimuose. Laikas, per kurį darbuotojai gali būti veikiami EMF FC, yra ribojamas darbo dienos trukmės ir atitinkamai mažėja didėjant poveikio intensyvumui. Gyventojams EP IF poveikio neigiamo poveikio prevencija užtikrinama kartu su diferencijuoto nuotolinio valdymo pultu
priklausomai nuo teritorijos tipo (gyvenamoji, dažnai ar retai lankoma), kuri yra žmogaus apsaugos užtikrinimo apraiška ribojant ekspozicijos laiką, daugiausia dėl apsaugos per atstumą principo įgyvendinimo. Įvairių klasių itin aukštos įtampos (EHV) oro linijoms nustatomi didėjantys sanitarinės apsaugos zonų dydžiai.
330 kV ir aukštesnės įtampos oro linijoms įrengti turėtų būti skiriamos teritorijos, esančios toliau nuo gyvenamosios zonos.
Projektuojant 750–1150 kV įtampos oro linijas, jas nuo gyvenviečių ribų, kaip taisyklė, reikia pašalinti atitinkamai ne mažiau kaip 250–300 m. Ir tik išskirtiniais atvejais, kai šio reikalavimo neįmanoma įvykdyti dėl vietinių sąlygų, 330, 500, 750 ir 1150 kV įtampos linijos gali būti atvestos arčiau kaimo gyvenviečių ribos, bet ne arčiau kaip atitinkamai iki 20, 30, 40 ir 55 m; šiuo atveju elektrinio lauko stipris po oro linijos laidais turi būti ne didesnis kaip 5 kV/m. Dėl galimybės priartėti prie oro linijų prie gyvenviečių sienos reikėtų susitarti su sanitarinės ir epidemiologinės priežiūros institucijomis.
Sanitarinėje apsaugos zonoje draudžiama:
Būsto statyba ir poilsio zonų įrengimas;
Transporto priemonių priežiūros įmonių, naftos produktų sandėlių išdėstymas;
Visų rūšių degiųjų medžiagų sandėliavimas ir operacijos su jomis;
Transporto priemonių, kurių gabaritai viršija leistinus, stabdymas, mašinų ir mechanizmų remontas;
Laistymo darbų atlikimas laistymo mašinomis, kurių vandens srovė gali liestis su oro linijomis;
Viešai prieinamų ilgų neįžemintų laidininkų (vielos tvorelių, strijų vynuogėms, apyniams pakabinti ir kt.) išdėstymas;
Vienu metu kertant kelis medžius, valant oro liniją, laipiojant į medžius, taip pat dirbant pučiant stipriam vėjui, rūkui ir ledui.
750 kV ir didesnės įtampos oro linijų sanitarinės apsaugos zonos teritorijoje draudžiama:
Eksploatuoti mašinas ir mechanizmus be apsauginių ekranų, mažinančių EP įtampą darbuotojų darbo vietose;
Pastatyti gyvenamuosius pastatus ir namų ūkio sklypus;
Į žemės ūkio darbus įtraukti vaikus ir paauglius iki 18 metų.
Leidžiama:
Oro linijos sanitarinės apsaugos zonos naudojimas žemės ūkio pasėliams, kurių perdirbimo metu nereikia ilgo žmonių buvimo, sodinti;
Esamų gyvenamųjų pastatų ir namų ūkio sklypų, esančių 330–500 kV įtampos oro linijų sanitarinės apsaugos zonoje, išsaugojimas ir eksploatavimas, sumažėjus elektros įtampai gyvenamuosiuose pastatuose ir atvirose teritorijose iki priimtino lygio.
Priemonės, skirtos apsaugoti gyventojus nuo EP FC poveikio, nustatomos pagal šiuos reikalavimus:
a) sanitarinės apsaugos zonos sukūrimas ir griežtas jos naudojimą reglamentuojančių reikalavimų laikymasis;
b) organizuojant darbus sanitarinės apsaugos zonoje, imamasi šių elektrinio lauko lygių mažinimo priemonių:
Judančios mašinos ir mechanizmai (automobiliai, traktoriai, žemės ūkio savaeigiai ir prikabinami agregatai ir kt.) aprūpinti patikimu elektriniu kontaktu su žeme. Įžeminimo mašinoms ir mechanizmams pneumatiniame kelyje leidžiama naudoti metalinę grandinę, pritvirtintą prie atraminio rėmo;
Mašinos ir mechanizmai, kuriuose nėra metalinių kabinų, turi būti su apsauginiais ekranais, skydeliais, sujungtais su korpusu. Ekranai ir skydeliai gali būti pagaminti iš lakštinio metalo arba metalinio tinklelio;
Kad būtų išvengta elektros iškrovų, kai žmogus liečiasi su laidininkais, jie įžeminami, pratęsti laidai keliose vietose įžeminami ir statmenai
į VL;
Atliekant statybos ir montavimo darbus, pailginti metalo gaminiai (vamzdynai, ryšių linijų laidai ir kt.) įžeminami darbo vietose ir ne mažiau kaip dviejuose taškuose skirtingose vietose;
c) sanitarinės apsaugos zonoje esantys pastatai yra apsaugoti įžemintu skydu, metaliniai stogai patikimai
įžemintas bent dviejose vietose. Naudojant įžeminimo įrenginį, varžos vertė nėra standartizuota;
d) atvirose vietose mažinti elektrinio lauko stiprumą, prireikus įrengti kabelių ekranavimo įtaisus, taip pat gelžbetonines tvoras. Tuo pačiu tikslu sodinami medžiai ir krūmai;
e) kelių sankirtose su oro linijomis įrengiami ženklai, draudžiantys sustoti transportą, o prireikus ribojantys transporto priemonės dydį;
f) rengiant ir atliekant darbus prie oro linijų, už šių darbų atlikimą atsakingi asmenys privalo instruktuoti darbuotojus ir stebėti, kaip įgyvendinamos apsaugos nuo elektrinio lauko poveikio priemonės ir laikomasi saugos reikalavimų;
g) gyvenvietėse, šalia kurių eina oro linijos, elektros tinklų įmonės kartu su savivaldybių institucijomis atlieka gyventojų aiškinamąjį darbą, siekdamos skatinti saugos priemones dirbant ir žmonėms esant prie oro linijų, taip pat įrengia įspėjamuosius ženklus padidinto pavojaus vietose.
Tuo pačiu metu, nes nėra tinkamo norminio ir metodinio dokumento, reglamentuojančio jų neproduktyvų poveikį, MP HR nenumatyta gyventojų apsauga (daugiausia dėl nepakankamo klausimo išmanymo).
EMF FC neigiamo poveikio asmeniui prevencija naudojant apsaugines priemones numatyta tik pramoniniam poveikiui ir tik elektros komponentui (EF FC) pagal GOST 12.1.002-84 ir SanPiN N 5802-91 ir GOST 12.4.154-85 „SSBT. Ekrano įtaisai, skirti apsaugoti nuo pramoninio dažnio elektrinių laukų. Bendrieji techniniai reikalavimai, pagrindiniai parametrai ir matmenys“ ir GOST 12.4.172-87 „SSBT. Individualus ekranavimo rinkinys, skirtas apsaugoti nuo pramoninio dažnio elektrinių laukų. Bendrieji techniniai reikalavimai ir kontrolės būdai“.
Kolektyvinės apsaugos priemonės apima dvi pagrindines tokių priemonių kategorijas: stacionarias ir mobilias (nešiojamas). Stacionarūs ekranai gali būti kitoks
įžemintos metalinės konstrukcijos (skydai, stogeliai, pastogės - kietos arba tinklinės, kabelių sistemos), išdėstytos virš personalo darbo vietų, esančių EF FC teritorijoje. Mobiliosios (nešiojamosios) apsaugos priemonės yra įvairių tipų nuimami ekranai. Kolektyvinės gynimo priemonėsŠiuo metu naudojami ne tik itin aukštos įtampos elektros instaliacijas aptarnaujančio personalo sveikatos išsaugojimui ir dėl to patiriamo EF EF poveikio, bet ir gyventojų apsaugai, siekiant užtikrinti standartines EF EF intensyvumo vertes gyvenamajame rajone (dažniausiai sodo sklypų, esančių prie oro linijos trasos, teritorijose). Tokiais atvejais dažniausiai naudojami kabelių ekranai, sukonstruoti pagal inžinerinius skaičiavimus.
Pagrindinis asmeninės apsaugos priemonės EP FC šiuo metu yra individualūs ekranavimo rinkiniai. Rusijoje yra įvairių tipų rinkinių su įvairaus laipsnio ekranavimu, ne tik žemės darbams EF FC įtakos zonoje, kurios įtampa ne didesnė kaip 60 kV / m, bet ir darbams su tiesioginiu kontaktu su įtampa esančiomis įtampa esančiomis dalimis (darbas esant įtampai) oro linijose, kurių įtampa yra 110–1150 kV. Siekiant užkirsti kelią ankstyvam sveikatos sutrikimų diagnozavimui ir gydymui veikiant radijo dažnio elektromagnetinei spinduliuotei, būtina atlikti išankstinius ir periodinius medicininius patikrinimus pagal Rusijos Federacijos sveikatos ir socialinės plėtros ministerijos įsakymus. Visi asmenys, kuriems pasireiškė pradiniai klinikiniai sutrikimai, atsiradę dėl radijo bangų poveikio, taip pat bendrosios ligos, kurių eiga gali pasunkėti veikiant neigiamiems darbo aplinkos veiksniams, turėtų būti stebimi laikantis atitinkamų higienos ir terapinių priemonių, skirtų darbo sąlygoms gerinti ir sveikatai atkurti. Tais atvejais, kai yra progresuojanti profesinės patologijos eiga arba pasunkėja bendros ligos, laikinai arba visam laikui perkeliami darbuotojai į kitą darbą. Moterys nėštumo ir žindymo laikotarpiu taip pat turi būti perkeltos į kitą darbą, jei EMR lygis darbo vietoje viršija gyventojams nustatytą MPC. Asmenys iki 18 metų
rasta, neleidžiama savarankiškai dirbti įrenginiuose, kurie yra elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniai radijo dažnių diapazone. Darbuotojų apsaugos priemonės turi būti taikomos atliekant visų rūšių darbus, jei EMP lygiai darbo vietoje viršija leistiną.
Personalo apsauga nuo RF EMR poveikio pasiekiama organizacinėmis ir inžinerinėmis priemonėmis, taip pat naudojant asmenines apsaugos priemones.
Organizacinė veikla apima: racionalių įrenginių veikimo režimų parinkimas; personalo buvimo radiacinėje zonoje vietos ir laiko ribojimas ir kt. Inžinerinės priemonės apima: racionalų įrangos išdėstymą, priemonių, ribojančių elektromagnetinės energijos srautą į personalo darbo vietas, naudojimą (galios absorberiai, ekranai). Prie asmeninių apsaugos priemonių apima akinius, skydus, šalmus, apsauginius drabužius (kombinezonus, kombinezonus ir kt.).
Apsaugos būdas kiekvienu konkrečiu atveju turėtų būti nustatomas atsižvelgiant į veikimo dažnių diapazoną, atliekamų darbų pobūdį, reikiamą apsaugos efektyvumą.
Apsaugos principai skiriasi priklausomai nuo skleidėjų paskirties ir konstrukcijos. Personalo apsauga nuo apšvitos gali būti vykdoma automatizuojant technologinius procesus arba nuotoliniu valdymu, išskyrus privalomą operatoriaus buvimą šalia spinduliuotės šaltinio, ekranuojant veikiančius induktorius.
Tais atvejais, kai neįmanoma įrangos perkelti į automatinį ar nuotolinį valdymą (techniškai neįmanoma arba susiję su didelėmis materialinėmis sąnaudomis), būtina apsaugoti darbo vietą. Ši veikla taip pat atliekama aptarnaujant EGU įrangą, turinčią didelę rezervinę energiją, skirtą didelių gabaritų dalims apdoroti. Darbo vietų ekranavimas atliekamas ir tais atvejais, kai elektromagnetinio lauko šaltinių ekranavimas neįmanomas dėl technologinio proceso specifikos (darbas bandymų stenduose ir kt.).
Visas EML apsaugos priemones ir būdus galima suskirstyti į 3 grupes: organizacines, inžinerines ir gydymo bei prevencijos.
Organizaciniai renginiai tiek projektuojant, tiek eksploatuojant įrenginius, jie numato, kad žmonės nepatektų į didelio EML intensyvumo zonas, aplink antenų konstrukcijas sukuriamos įvairios paskirties sanitarinės apsaugos zonos. Norint numatyti elektromagnetinės spinduliuotės lygius projektavimo etape, PES ir EML stiprumui nustatyti naudojami skaičiavimo metodai.
Bendrieji principai, kuriais grindžiama inžinerinė ir techninė apsauga, sumažinamos iki: grandinės elementų, blokų, visos instaliacijos mazgų elektrinis sandarinimas, siekiant sumažinti arba panaikinti elektromagnetinę spinduliuotę; apsaugoti darbo vietą nuo radiacijos arba pašalinti ją saugiu atstumu nuo spinduliuotės šaltinio. Darbo vietos ekranavimui rekomenduojama naudoti įvairaus tipo ekranus: atspindinčius (masyvus metalas iš metalinio tinklelio, metalizuotas audinys) ir sugeriančius (iš radijo bangas sugeriančių medžiagų).
Kaip asmenines apsaugos priemones rekomenduojama naudoti specialius drabužius iš metalizuoto audinio ir akinius.
Tuo atveju, kai spinduliuotės yra veikiamos tik tam tikros kūno ar veido vietos, galima dėvėti apsauginį chalatą, prijuostę, peleriną su gobtuvu, pirštines, akinius, skydus.
Terapinės ir prevencinės priemonės visų pirma turėtų būti siekiama anksti nustatyti neigiamo elektromagnetinių laukų poveikio požymius Medicininėje apžiūroje dalyvauja terapeutas, neuropatologas, oftalmologas.