Pole elektromagnetyczne. Definicja, charakterystyka

Pole elektromagnetyczne to rodzaj materii, która powstaje wokół poruszających się ładunków. Na przykład wokół przewodnika z prądem. Pole elektromagnetyczne składa się z dwóch składowych - pola elektrycznego i magnetycznego. Nie mogą istnieć niezależnie od siebie. Jedno rodzi drugie. Kiedy zmienia się pole elektryczne, natychmiast powstaje pole magnetyczne. Prędkość propagacji fali elektromagnetycznej V=C/EM Gdzie mi I M odpowiednio przepuszczalność magnetyczna i dielektryczna ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Fala elektromagnetyczna w próżni rozchodzi się z prędkością światła, czyli 300 000 km/s. Ponieważ przepuszczalność dielektryczna i magnetyczna próżni jest uważana za równą 1. Kiedy zmienia się pole elektryczne, powstaje pole magnetyczne. Ponieważ pole elektryczne, które je wywołało, nie jest stałe (to znaczy zmienia się w czasie), pole magnetyczne również będzie zmienne. Zmieniające się pole magnetyczne z kolei generuje pole elektryczne i tak dalej. Zatem dla kolejnego pola (czy to elektrycznego, czy magnetycznego) źródłem będzie poprzednie pole, a nie pierwotne źródło, czyli przewodnik z prądem. Zatem nawet po wyłączeniu prądu w przewodniku pole elektromagnetyczne będzie nadal istnieć i rozprzestrzeniać się w przestrzeni. Fala elektromagnetyczna rozchodzi się w przestrzeni we wszystkich kierunkach od źródła. Możesz sobie wyobrazić włączenie żarówki, promienie światła z niej rozchodzą się we wszystkich kierunkach. Fala elektromagnetyczna podczas propagacji przenosi energię w przestrzeni. Im silniejszy prąd w przewodniku, który wywołał pole, tym większa energia niesiona przez falę. Również energia zależy od częstotliwości emitowanych fal, przy wzroście jej o 2,3,4 razy, energia fali wzrośnie odpowiednio o 4,9,16 razy. Oznacza to, że energia propagacji fali jest proporcjonalna do kwadratu częstotliwości. Najlepsze warunki do propagacji fali powstają, gdy długość przewodnika jest równa długości fali. Linie sił magnetycznej i elektrycznej będą lecieć wzajemnie prostopadle. Magnetyczne linie sił otaczają przewodnik z prądem i są zawsze zamknięte. Elektryczne linie sił przechodzą od jednego ładunku do drugiego. Fala elektromagnetyczna jest zawsze falą poprzeczną. Oznacza to, że linie sił, zarówno magnetycznych, jak i elektrycznych, leżą w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku propagacji. Natężenie pola elektromagnetycznego jest charakterystyką mocy pola. Również napięcie jest wielkością wektorową, to znaczy ma początek i kierunek. Siła pola skierowana jest stycznie do linii sił. Ponieważ siły pól elektrycznych i magnetycznych są do siebie prostopadłe, istnieje reguła, według której można określić kierunek propagacji fali. Gdy śruba obraca się po najkrótszej ścieżce od wektora natężenia pola elektrycznego do wektora natężenia pola magnetycznego, ruch translacyjny śruby wskazuje kierunek propagacji fali.

Pole magnetyczne i jego charakterystyki. Gdy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik, a pole magnetyczne. Pole magnetyczne jest jednym z rodzajów materii. Posiada energię, która przejawia się w postaci sił elektromagnetycznych działających na poszczególne poruszające się ładunki elektryczne (elektrony i jony) oraz na ich przepływy, czyli prąd elektryczny. Pod wpływem sił elektromagnetycznych poruszające się naładowane cząstki odchylają się od swojej pierwotnej ścieżki w kierunku prostopadłym do pola (ryc. 34). Powstaje pole magnetyczne tylko wokół poruszających się ładunków elektrycznych, a jego działanie rozciąga się również tylko na poruszające się ładunki. Pola magnetyczne i elektryczne są nierozłączne i tworzą razem jedno pole elektromagnetyczne. Jakakolwiek zmiana pole elektryczne prowadzi do pojawienia się pola magnetycznego i odwrotnie, każdej zmianie pola magnetycznego towarzyszy pojawienie się pola elektrycznego. Pole elektromagnetyczne rozchodzi się z prędkością światła, czyli 300 000 km/s.

Graficzne przedstawienie pola magnetycznego. Graficznie pole magnetyczne jest reprezentowane przez magnetyczne linie sił, które są rysowane w taki sposób, że kierunek linii siły w każdym punkcie pola pokrywa się z kierunkiem sił pola; linie pola magnetycznego są zawsze ciągłe i zamknięte. Kierunek pola magnetycznego w każdym punkcie można określić za pomocą igły magnetycznej. Biegun północny strzałki jest zawsze ustawiony w kierunku sił polowych. Koniec magnesu trwałego, z którego wychodzą linie sił (ryc. 35, a), jest uważany za biegun północny, a przeciwległy koniec, na którym znajdują się linie sił, to biegun południowy (linie siły przechodzącej wewnątrz magnesu nie są pokazane). Rozkład linii sił między biegunami płaskiego magnesu można wykryć za pomocą opiłków stali rozsypanych na kartce papieru umieszczonej na biegunach (ryc. 35, b). Pole magnetyczne w szczelinie powietrznej między dwoma równoległymi przeciwległymi biegunami magnesu trwałego charakteryzuje się równomiernym rozkładem linii sił magnetycznych (ryc. 36)

Czym jest pole elektromagnetyczne, jak wpływa na zdrowie człowieka i po co je mierzyć - dowiesz się z tego artykułu. Kontynuując zapoznawanie się z asortymentem naszego sklepu, opowiemy o przydatnych urządzeniach - wskaźnikach natężenia pola elektromagnetycznego (EMF). Można je stosować zarówno w firmach, jak iw domu.

Co to jest pole elektromagnetyczne?

Współczesny świat jest nie do pomyślenia bez urządzeń gospodarstwa domowego, telefonów komórkowych, elektryczności, tramwajów i trolejbusów, telewizorów i komputerów. Jesteśmy do nich przyzwyczajeni i wcale nie myślimy, że jakiekolwiek urządzenie elektryczne wytwarza wokół siebie pole elektromagnetyczne. Jest niewidoczny, ale wpływa na wszystkie żywe organizmy, w tym na ludzi.

Pole elektromagnetyczne to szczególna forma materii, która powstaje, gdy poruszające się cząstki oddziałują z ładunkami elektrycznymi. Pola elektryczne i magnetyczne są ze sobą powiązane i mogą się wzajemnie generować - dlatego z reguły mówi się o nich razem jako o jednym polu elektromagnetycznym.

Do głównych źródeł pól elektromagnetycznych należą:

- linie energetyczne;
— podstacje transformatorowe;
– przewody elektryczne, telekomunikacyjne, telewizyjne i internetowe;
– wieże komórkowe, wieże radiowe i telewizyjne, wzmacniacze, anteny telefonii komórkowej i satelitarnej, routery Wi-Fi;
— komputery, telewizory, wyświetlacze;
- domowe urządzenia elektryczne;
– kuchenki indukcyjne i mikrofalowe (MW);
— transport elektryczny;
- radary.

Wpływ pól elektromagnetycznych na zdrowie człowieka

Pola elektromagnetyczne oddziałują na wszelkie organizmy biologiczne - rośliny, owady, zwierzęta, ludzi. Naukowcy badający wpływ pól elektromagnetycznych na człowieka doszli do wniosku, że długotrwała i regularna ekspozycja na pola elektromagnetyczne może prowadzić do:
- zwiększone zmęczenie, zaburzenia snu, bóle głowy, obniżone ciśnienie, zwolniona częstość akcji serca;
- zaburzenia w układzie odpornościowym, nerwowym, hormonalnym, seksualnym, hormonalnym, sercowo-naczyniowym;
- rozwój chorób onkologicznych;
- rozwój chorób ośrodkowego układu nerwowego;
- reakcje alergiczne.

Ochrona EMI

Istnieją normy sanitarne, które określają maksymalne dopuszczalne poziomy natężenia pola elektromagnetycznego w zależności od czasu spędzonego w strefie niebezpiecznej - dla pomieszczeń mieszkalnych, miejsc pracy, miejsc w pobliżu źródeł silnego pola. Jeśli nie ma możliwości strukturalnej redukcji promieniowania, np. z linii elektroenergetycznej (EMF) lub wieży komórkowej, opracowuje się instrukcje serwisowe, środki ochrony personelu pracującego oraz strefy ograniczonego dostępu do kwarantanny sanitarnej.

Czas przebywania danej osoby w strefie zagrożenia regulują różne instrukcje. Siatki ekranujące, folie, przeszklenia, kombinezony wykonane z metalizowanej tkaniny na bazie włókien polimerowych potrafią tysiące razy zmniejszyć intensywność promieniowania elektromagnetycznego. Na żądanie GOST strefy promieniowania EMF są odgrodzone i wyposażone w znaki ostrzegawcze „Nie wchodź, to niebezpieczne!” oraz symbol zagrożenia elektromagnetycznego.

Służby specjalne za pomocą urządzeń stale monitorują poziom natężenia pola elektromagnetycznego w miejscach pracy iw pomieszczeniach mieszkalnych. Możesz samodzielnie zadbać o swoje zdrowie kupując przenośne urządzenie „Impuls” lub zestaw „Impuls” + tester azotanów „SOEKS”.

Dlaczego potrzebujemy urządzeń gospodarstwa domowego do pomiaru siły pola elektromagnetycznego?

Pole elektromagnetyczne negatywnie wpływa na zdrowie człowieka, dlatego warto wiedzieć, które miejsca, które odwiedzasz (w domu, w biurze, w ogrodzie, w garażu) mogą być niebezpieczne. Musisz zrozumieć, że zwiększone tło elektromagnetyczne może być tworzone nie tylko przez twoje urządzenia elektryczne, telefony, telewizory i komputery, ale także przez wadliwe okablowanie, urządzenia elektryczne sąsiadów, zakłady przemysłowe znajdujące się w pobliżu.

Eksperci stwierdzili, że krótkotrwała ekspozycja na EMF na osobę jest praktycznie nieszkodliwa, ale długi pobyt w obszarze o zwiększonym tle elektromagnetycznym jest niebezpieczny. Są to strefy, które można wykryć za pomocą urządzeń typu „Impuls”. Możesz więc sprawdzić miejsca, w których spędzasz najwięcej czasu; pokój dziecinny i twoja sypialnia; badanie. Urządzenie zawiera wartości określone dokumentami regulacyjnymi, dzięki czemu możesz natychmiast ocenić stopień zagrożenia dla siebie i swoich bliskich. Możliwe, że po badaniu zdecydujesz się odsunąć komputer od łóżka, pozbyć się telefonu komórkowego ze wzmocnioną anteną, zmienić starą kuchenkę mikrofalową na nową, wymienić ocieplenie drzwi lodówki na tryb No Frost .

Shmelev VE, Sbitnev SA

„TEORETYCZNE PODSTAWY ELEKTRYKI”

„TEORIA POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO”

Rozdział 1. Podstawowe pojęcia teorii pola elektromagnetycznego

§ 1.1. Wyznaczanie pola elektromagnetycznego i jego wielkości fizycznych.
Aparat matematyczny teorii pola elektromagnetycznego

pole elektromagnetyczne(EMF) to rodzaj materii, która oddziałuje siłowo na naładowane cząstki i jest określona we wszystkich punktach przez dwie pary wielkości wektorowych, które charakteryzują jej dwie strony - pola elektryczne i magnetyczne.

Pole elektryczne- jest to składowa pola elektromagnetycznego, która charakteryzuje się uderzeniem w naładowaną elektrycznie cząstkę z siłą proporcjonalną do ładunku cząstki i niezależną od jej prędkości.

Pole magnetyczne- jest to składowa pola elektromagnetycznego, która charakteryzuje się uderzeniem w poruszającą się cząstkę z siłą proporcjonalną do ładunku cząstki i jej prędkości.

Podstawowe właściwości i metody obliczania pola elektromagnetycznego badane na kursie z teoretycznych podstaw elektrotechniki obejmują jakościowe i ilościowe badanie pola elektromagnetycznego występującego w urządzeniach elektrycznych, radioelektronicznych i biomedycznych. W tym celu najbardziej odpowiednie są równania elektrodynamiki w postaci całkowej i różniczkowej.

Aparat matematyczny teorii pola elektromagnetycznego (TEMF) opiera się na skalarnej teorii pola, analizie wektorowej i tensorowej oraz rachunku różniczkowym i całkowym.

Pytania kontrolne

1. Co to jest pole elektromagnetyczne?

2. Co nazywamy polem elektrycznym i magnetycznym?

3. Na czym opiera się aparat matematyczny teorii pola elektromagnetycznego?

§ 1.2. Wielkości fizyczne charakteryzujące pole elektromagnetyczne

Wektor natężenia pola elektrycznego w punkcie Q nazywamy wektorem siły działającej na naładowaną elektrycznie nieruchomą cząstkę umieszczoną w punkcie Q jeśli ta cząstka ma jednostkowy ładunek dodatni.

Zgodnie z tą definicją siła elektryczna działająca na ładunek punktowy Q jest równe:

Gdzie mi mierzona w V/m.

Scharakteryzowano pole magnetyczne wektor indukcji magnetycznej. Indukcja magnetyczna w pewnym punkcie obserwacyjnym Q jest wielkością wektorową, której moduł jest równy sile magnetycznej działającej na naładowaną cząstkę znajdującą się w punkcie Q, która ma jednostkowy ładunek i porusza się z jednostkową prędkością, a wektory siły, prędkości, indukcji magnetycznej, a także ładunek cząstki spełniają warunek

.

Siłę magnetyczną działającą na krzywoliniowy przewodnik z prądem można określić za pomocą wzoru

.

Na prosty przewodnik, jeśli znajduje się on w jednorodnym polu, działa następująca siła magnetyczna

.

We wszystkich najnowszych formułach B - indukcja magnetyczna mierzona w teslach (Tl).

1 T jest taką indukcją magnetyczną, przy której siła magnetyczna równa 1 N działa na prosty przewodnik z prądem 1 A, jeśli linie indukcji magnetycznej są skierowane prostopadle do przewodnika z prądem, a długość tego przewodnika wynosi 1 m .

Oprócz natężenia pola elektrycznego i indukcji magnetycznej w teorii pola elektromagnetycznego uwzględnia się następujące wielkości wektorowe:

1) indukcja elektryczna D (przemieszczenie elektryczne), które jest mierzone w C / m2,

Wektory EMF są funkcjami przestrzeni i czasu:

Gdzie Q- punkt obserwacyjny, T- chwila czasu.

Jeśli punkt obserwacyjny Q jest w próżni, to między odpowiednimi parami wielkości wektorowych zachodzą następujące relacje

gdzie jest absolutna przenikalność próżni (podstawowa stała elektryczna), = 8,85419 * 10 -12;

Bezwzględna przenikalność magnetyczna próżni (podstawowa stała magnetyczna); \u003d 4π * 10 -7.

Pytania kontrolne

1. Jakie jest natężenie pola elektrycznego?

2. Co nazywa się indukcją magnetyczną?

3. Jaka jest siła magnetyczna działająca na poruszającą się naładowaną cząstkę?

4. Jaka jest siła magnetyczna działająca na przewodnik z prądem?

5. Jakie wielkości wektorowe charakteryzują pole elektryczne?

6. Jakie wielkości wektorowe charakteryzują pole magnetyczne?

§ 1.3. Źródła pola elektromagnetycznego

Źródłami pola elektromagnetycznego są ładunki elektryczne, dipole elektryczne, poruszające się ładunki elektryczne, prądy elektryczne, dipole magnetyczne.

Pojęcia ładunku elektrycznego i prądu elektrycznego podawane są na kursie fizyki. Prądy elektryczne dzielą się na trzy rodzaje:

1. Prądy przewodzenia.

2. Prądy przesunięcia.

3. Prądy przenoszące.

Prąd przewodzenia- prędkość przechodzenia ruchomych ładunków ciała przewodzącego elektrycznie przez określoną powierzchnię.

Prąd polaryzacji- szybkość zmian przepływu wektora przemieszczenia elektrycznego przez określoną powierzchnię.

.

Przenieś prąd scharakteryzowany następującym wyrażeniem

Gdzie w - prędkość przemieszczania się ciał po powierzchni S; N - wektor jednostki normalny do powierzchni; - liniowa gęstość ładunku ciał przelatujących przez powierzchnię w kierunku normalnej; ρ jest gęstością objętościową ładunku elektrycznego; P w - gęstość prądu przenoszenia.

Dipole elektryczne nazywamy parą ładunków punktowych + Q I - Q znajduje się na odległość l od siebie (rys. 1).

Punktowy dipol elektryczny charakteryzuje się wektorem elektrycznego momentu dipolowego:

dipol magnetyczny zwany płaskim obwodem z prądem elektrycznym I. Dipol magnetyczny charakteryzuje się wektorem magnetycznego momentu dipolowego

Gdzie S jest wektorem powierzchni płaskiej powierzchni rozciągniętej na obwodzie z prądem. Wektor S skierowany prostopadle do tej płaskiej powierzchni, ponadto patrząc od końca wektora S , to ruch wzdłuż konturu w kierunku zgodnym z kierunkiem prądu nastąpi przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Oznacza to, że kierunek wektora dipolowego momentu magnetycznego jest powiązany z kierunkiem prądu zgodnie z regułą prawej śruby.

Atomy i cząsteczki materii są dipolami elektrycznymi i magnetycznymi, więc każdy punkt typu rzeczywistego w polu elektromagnetycznym można scharakteryzować na podstawie gęstości nasypowej elektrycznego i magnetycznego momentu dipolowego:

P - polaryzacja elektryczna substancji:

M - namagnesowanie substancji:

Polaryzacja elektryczna materii jest wielkością wektorową równą gęstości objętościowej elektrycznego momentu dipolowego w pewnym punkcie ciała rzeczywistego.

Namagnesowanie materii jest wielkością wektorową równą gęstości objętościowej magnetycznego momentu dipolowego w pewnym punkcie ciała rzeczywistego.

przemieszczenie elektryczne- jest to wielkość wektorowa, która dla dowolnego punktu obserwacji, niezależnie od tego, czy znajduje się on w próżni, czy w substancji, jest wyznaczana z zależności:

(dla próżni lub materii),

(tylko dla próżni).

Siła pola magnetycznego- wielkość wektorową, która dla dowolnego punktu obserwacji, niezależnie od tego, czy znajduje się on w próżni, czy w substancji, jest wyznaczana z zależności:

,

gdzie natężenie pola magnetycznego jest mierzone w A/m.

Oprócz polaryzacji i namagnesowania istnieją inne źródła pola elektromagnetycznego o rozkładzie objętościowym:

- masowa gęstość ładunku elektrycznego ; ,

gdzie gęstość objętościowa ładunku elektrycznego jest mierzona w C/m3;

- wektor gęstości prądu elektrycznego, którego normalny składnik jest równy

W bardziej ogólnym przypadku prąd płynący przez otwartą powierzchnię S, jest równy strumieniowi wektora gęstości prądu przez tę powierzchnię:

gdzie wektor gęstości prądu elektrycznego jest mierzony w A/m2.

Pytania kontrolne

1. Jakie są źródła pola elektromagnetycznego?

2. Co to jest prąd przewodzenia?

3. Co to jest prąd polaryzacji?

4. Co to jest prąd transferowy?

5. Co to jest dipol elektryczny i elektryczny moment dipolowy?

6. Co to jest dipol magnetyczny i magnetyczny moment dipolowy?

7. Co nazywa się polaryzacją elektryczną i magnetyzacją substancji?

8. Co nazywa się przemieszczeniem elektrycznym?

9. Co nazywamy siłą pola magnetycznego?

10. Jaka jest objętościowa gęstość ładunku elektrycznego i gęstość prądu?

Przykład zastosowania MATLAB-a

Zadanie.

Dany: Obwód z prądem elektrycznym I w przestrzeni jest obwodem trójkąta, którego współrzędne kartezjańskie wierzchołków są podane: X 1 , X 2 , X 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3 . Tutaj indeksy dolne to numery wierzchołków. Wierzchołki są ponumerowane zgodnie z kierunkiem przepływu prądu elektrycznego.

Wymagany skomponuj funkcję MATLAB, która oblicza dipolowy wektor momentu magnetycznego pętli. Podczas kompilacji pliku m można założyć, że współrzędne przestrzenne są mierzone w metrach, a prąd w amperach. Dowolna organizacja parametrów wejściowych i wyjściowych jest dozwolona.

Rozwiązanie

% m_dip_moment - obliczenie magnetycznego momentu dipolowego trójkątnego obwodu z prądem w przestrzeni

%pm = m_dip_moment(tok,węzły)

% PARAMETRY WEJŚCIOWE

% prądu - prąd w obwodzie;

% węzłów - macierz kwadratowa postaci ." , której każdy wiersz zawiera współrzędne odpowiedniego wierzchołka.

% PARAMETR WYJŚCIOWY

% pm jest macierzą wierszową składowych kartezjańskich wektora magnetycznego momentu dipolowego.

funkcja pm = m_dip_moment(tok,węzły);

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

% W ostatnim stwierdzeniu wektor pola trójkąta jest mnożony przez prąd

>> węzły=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,węzły)

13.442 20.637 -2.9692

W tym przypadku okazało się P M = (13,442* 1 X + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A * m 2, jeśli prąd w obwodzie wynosi 1 A.

§ 1.4. Przestrzenne operatory różniczkowe w teorii pola elektromagnetycznego

Gradient pole skalarne Φ( Q) = Φ( x, y, z) nazywa się polem wektorowym zdefiniowanym wzorem:

,

Gdzie V 1 - obszar zawierający punkt Q; S 1 - obszar ograniczający powierzchnię zamkniętą V 1 , Q 1 - punkt należący do powierzchni S 1; δ - największa odległość od punktu Q do punktów na powierzchni S 1 (maks.| QQ 1 |).

Rozbieżność pole wektorowe F (Q)=F (x, y, z) nazywamy polem skalarnym określonym wzorem:

Wirnik(wirowe) pole wektorowe F (Q)=F (x, y, z) jest polem wektorowym określonym wzorem:

gnić F =

Operator Nabla jest wektorowym operatorem różniczkowym, który we współrzędnych kartezjańskich jest określony wzorem:

Przedstawmy grad, div i rot za pomocą operatora nabla:

Zapisujemy te operatory we współrzędnych kartezjańskich:

; ;

Operator Laplace'a we współrzędnych kartezjańskich jest określony wzorem:

Operatory różniczkowe drugiego rzędu:

Twierdzenia całkowe

twierdzenie o gradiencie ;

Twierdzenie o rozbieżności

Twierdzenie o wirniku

W teorii pola elektromagnetycznego stosuje się jeszcze jedno twierdzenie całkowe:

.

Pytania kontrolne

1. Co nazywa się gradientem pola skalarnego?

2. Co nazywa się dywergencją pola wektorowego?

3. Co nazywa się wirnikiem pola wektorowego?

4. Co to jest operator nabla i jak wyraża się za jego pomocą operatory różniczkowe pierwszego rzędu?

5. Jakie twierdzenia całkowe obowiązują dla pól skalarnych i wektorowych?

Przykład zastosowania MATLAB-a

Zadanie.

Dany: W objętości czworościanu pola skalarne i wektorowe zmieniają się zgodnie z prawem liniowym. Współrzędne wierzchołków czworościanu są podane przez macierz postaci [ X 1 , y 1 , z 1 ; X 2 , y 2 , z 2 ; X 3 , y 3 , z 3 ; X 4 , y 4 , z 4]. Wartości pola skalarnego w wierzchołkach są podane przez macierz [Ф 1; F2; F 3; F 4]. Składowe kartezjańskie pola wektorowego w wierzchołkach są określone przez macierz [ 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].

Definiować w objętości czworościanu, gradient pola skalarnego, a także rozbieżność i zakrzywienie pola wektorowego. Napisz do tego funkcję MATLAB.

Rozwiązanie. Poniżej znajduje się tekst funkcji m.

% grad_div_rot - Oblicz gradient, dywergencję i zawinięcie... w objętości czworościanu

%=grad_div_rot(węzły,skalar,wektor)

% PARAMETRY WEJŚCIOWE

% węzłów - macierz współrzędnych wierzchołków czworościanu:

% linie odpowiadają wierzchołkom, kolumny - współrzędne;

% skalar - macierz kolumnowa wartości pól skalarnych w wierzchołkach;

% wektora - macierz składowych pola wektorowego w wierzchołkach:

% PARAMETRY WYJŚCIOWE

% grad - macierz wierszowa składowych gradientu kartezjańskiego pola skalarnego;

% div - wartość rozbieżności pola wektorowego w objętości czworościanu;

% rot - macierz wierszowa składowych kartezjańskich wirnika pola wektorowego.

% W obliczeniach przyjmuje się, że w objętości czworościanu

% pól wektorowych i skalarnych zmienia się w przestrzeni zgodnie z prawem liniowym.

funkcja =grad_div_rot(węzły,skalar,wektor);

a=odw(); % Macierz współczynników interpolacji liniowej

grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Składowe gradientu pola skalarnego

div=*wektor(:); % Rozbieżność pola wektorowego

rot=suma(krzyż(a(2:koniec,:),wektor."),2).";

Przykład uruchomienia opracowanej m-funkcji:

>> węzły=10*rand(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> skalar=rand(4,1)

>>wektor=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(węzły,skalar,wektor)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Jeśli założymy, że współrzędne przestrzenne są mierzone w metrach, a pola wektorowe i skalarne są bezwymiarowe, to w tym przykładzie okazało się:

stopień Ф = (-0,16983* 1 X - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z) m-1;

dz F = -1,0112m-1;

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

§ 1.5. Podstawowe prawa teorii pola elektromagnetycznego

Równania EMF w postaci całkowej

Pełne aktualne prawo:

Lub

Krążenie wektora natężenia pola magnetycznego wzdłuż konturu l jest równy całkowitemu prądowi elektrycznemu płynącemu przez powierzchnię S, rozciągnięty po konturze l, jeżeli kierunek prądu tworzy układ prawoskrętny z kierunkiem omijania obwodu.

Prawo indukcji elektromagnetycznej:

,

Gdzie mi c jest siłą zewnętrznego pola elektrycznego.

SEM indukcji elektromagnetycznej mi i w obwodzie l równa szybkości zmiany strumienia magnetycznego przez powierzchnię S, rozciągnięty po konturze l, a kierunek szybkości zmian strumienia magnetycznego tworzy się z kierunkiem mi i system leworęczny.

Twierdzenie Gaussa w postaci całkowej:

Przepływ wektora przemieszczenia elektrycznego przez zamkniętą powierzchnię S jest równa sumie swobodnych ładunków elektrycznych w objętości ograniczonej przez powierzchnię S.

Prawo ciągłości linii indukcji magnetycznej:

Strumień magnetyczny przechodzący przez dowolną zamkniętą powierzchnię wynosi zero.

Bezpośrednie zastosowanie równań w postaci całkowej umożliwia obliczenie najprostszych pól elektromagnetycznych. Aby obliczyć pola elektromagnetyczne o bardziej złożonej postaci, stosuje się równania w postaci różniczkowej. Równania te nazywane są równaniami Maxwella.

Równania Maxwella dla ośrodków stacjonarnych

Równania te wynikają bezpośrednio z odpowiednich równań w postaci całkowej oraz z matematycznych definicji przestrzennych operatorów różniczkowych.

Całkowite aktualne prawo w postaci różniczkowej:

,

Całkowita gęstość prądu elektrycznego,

Zewnętrzna gęstość prądu elektrycznego,

gęstość prądu przewodzenia,

Gęstość prądu przesunięcia: ,

Gęstość prądu przenoszenia: .

Oznacza to, że prąd elektryczny jest wirowym źródłem pola wektorowego natężenia pola magnetycznego.

Prawo indukcji elektromagnetycznej w formie różniczkowej:

Oznacza to, że zmienne pole magnetyczne jest źródłem wirów dla przestrzennego rozkładu wektora natężenia pola elektrycznego.

Równanie ciągłości linii indukcji magnetycznej:

Oznacza to, że pole wektora indukcji magnetycznej nie ma źródeł, tj. w naturze nie ma ładunków magnetycznych (monopoli magnetycznych).

Twierdzenie Gaussa w postaci różniczkowej:

Oznacza to, że źródłem pola wektora przemieszczenia elektrycznego są ładunki elektryczne.

Aby zapewnić jednoznaczność rozwiązania problemu analizy PEM, konieczne jest uzupełnienie równań Maxwella o równania związku materiałowego między wektorami mi I D , I B I H .

Zależności między wektorami pola a właściwościami elektrofizycznymi ośrodka

Wiadomo, że

(1)

Wszystkie dielektryki są spolaryzowane przez pole elektryczne. Wszystkie magnesy są namagnesowane przez pole magnetyczne. Statyczne właściwości dielektryczne substancji można całkowicie opisać za pomocą funkcjonalnej zależności wektora polaryzacji P z wektora natężenia pola elektrycznego mi (P =P (mi )). Statyczne właściwości magnetyczne substancji można całkowicie opisać za pomocą funkcjonalnej zależności wektora namagnesowania M z wektora natężenia pola magnetycznego H (M =M (H )). W ogólnym przypadku takie zależności mają charakter niejednoznaczny (histereza). Oznacza to, że wektor polaryzacji lub magnetyzacji w punkcie Q jest określona nie tylko przez wartość wektora mi Lub H w tym momencie, ale także historię zmiany wektora mi Lub H w tym momencie. Eksperymentalne zbadanie i modelowanie tych zależności jest niezwykle trudne. Dlatego w praktyce często przyjmuje się, że wektory P I mi , I M I H są współliniowe, a właściwości elektrofizyczne materii opisują skalarne funkcje histerezy (| P |=|P |(|mi |), |M |=|M |(|H |). Jeśli można pominąć charakterystyki histerezy powyższych funkcji, to właściwości elektryczne opisują funkcje jednowartościowe P=P(mi), M=M(H).

W wielu przypadkach funkcje te można w przybliżeniu uznać za liniowe, tj.

Następnie, biorąc pod uwagę zależność (1), możemy napisać, co następuje

,

(4)

W związku z tym względna przenikalność dielektryczna i magnetyczna substancji:

Absolutna przenikalność substancji:

Bezwzględna przenikalność magnetyczna substancji:

Relacje (2), (3), (4) charakteryzują właściwości dielektryczne i magnetyczne substancji. Właściwości przewodzenia prądu elektrycznego substancji można opisać prawem Ohma w postaci różniczkowej

gdzie jest właściwą przewodnością elektryczną substancji, mierzoną w S/m.

W bardziej ogólnym przypadku zależność między gęstością prądu przewodzenia a wektorem natężenia pola elektrycznego ma charakter wektorowo-histeretyczny nieliniowy.

Energia pola elektromagnetycznego

Objętościowa gęstość energii pola elektrycznego wynosi

,

Gdzie W e jest mierzone w J / m3.

Objętościowa gęstość energii pola magnetycznego wynosi

,

Gdzie W m mierzy się w J / m 3.

Objętościowa gęstość energii pola elektromagnetycznego jest równa

W przypadku liniowych właściwości elektrycznych i magnetycznych materii gęstość energii objętościowej pola elektromagnetycznego jest równa

To wyrażenie jest ważne dla chwilowych wartości określonych wektorów energii i pola elektromagnetycznego.

Moc właściwa strat ciepła z prądów przewodzących

Specyficzna moc źródeł zewnętrznych

Pytania kontrolne

1. W jaki sposób całość obowiązującego prawa jest sformułowana w formie integralnej?

2. Jak formułuje się prawo indukcji elektromagnetycznej w postaci integralnej?

3. Jak sformułowane jest twierdzenie Gaussa i prawo ciągłości strumienia magnetycznego w postaci całkowej?

4. Jak sformułowane jest prawo prądu całkowitego w postaci różniczkowej?

5. Jak formułuje się prawo indukcji elektromagnetycznej w postaci różniczkowej?

6. Jak sformułowane jest twierdzenie Gaussa i prawo ciągłości linii indukcji magnetycznej w postaci całkowej?

7. Jakie zależności opisują elektryczne właściwości materii?

8. Jak wyraża się energię pola elektromagnetycznego za pomocą wielkości wektorowych, które ją determinują?

9. W jaki sposób określa się moc właściwą strat ciepła oraz moc właściwą źródeł zewnętrznych?

Przykłady zastosowań MATLAB-a

Zadanie 1.

Dany: Wewnątrz objętości czworościanu indukcja magnetyczna i namagnesowanie substancji zmieniają się zgodnie z prawem liniowym. Podano współrzędne wierzchołków czworościanu, podano również wartości wektorów indukcji magnetycznej i namagnesowania substancji na wierzchołkach.

Oblicz gęstość prądu elektrycznego w objętości czworościanu, korzystając z funkcji m opracowanej w rozwiązaniu problemu z poprzedniego akapitu. Wykonaj obliczenia w oknie poleceń MATLAB, zakładając, że współrzędne przestrzenne są mierzone w milimetrach, indukcja magnetyczna w teslach, natężenie pola magnetycznego i namagnesowanie w kA/m.

Rozwiązanie.

Ustawmy dane źródłowe w formacie zgodnym z m-funkcją grad_div_rot:

>> węzły=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 % absolutnej przenikalności magnetycznej próżni, 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(węzły,jednostki(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

W tym przykładzie wektor całkowitej gęstości prądu w rozważanej objętości okazał się równy (-914,2* 1 X + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm 2 . Aby określić moduł gęstości prądu, wykonaj następującą instrukcję:

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

Obliczonej wartości gęstości prądu nie można uzyskać w silnie namagnesowanych mediach w rzeczywistych urządzeniach technicznych. Ten przykład ma charakter czysto edukacyjny. A teraz sprawdźmy poprawność wyznaczenia rozkładu indukcji magnetycznej w objętości czworościanu. Aby to zrobić, wykonaj następującą instrukcję:

>> =grad_div_rot(węzły,jednostki(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Tutaj mamy wartość div B \u003d -0,34415 T / mm, co nie może być zgodne z prawem ciągłości linii indukcji magnetycznej w postaci różniczkowej. Z tego wynika, że ​​rozkład indukcji magnetycznej w objętości czworościanu jest ustawiony nieprawidłowo.

Zadanie 2.

Niech czworościan, którego współrzędne wierzchołków są podane, będzie w powietrzu (jednostką miary są metry). Niech będą podane wartości wektora natężenia pola elektrycznego w jego wierzchołkach (jednostki miary - kV/m).

Wymagany obliczyć objętościową gęstość ładunku elektrycznego wewnątrz czworościanu.

Rozwiązanie można zrobić podobnie:

>> węzły=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 % absolutnej przenikalności próżni, 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(węzły,jednostki(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

W tym przykładzie objętościowa gęstość ładunku wyniosła 0,10685 μC/m 3 .

§ 1.6. Warunki brzegowe dla wektorów PEM.
Prawo zachowania ładunku. Twierdzenie Umowa-Poyntinga

Lub

Jest to zaznaczone tutaj: H 1 - wektor natężenia pola magnetycznego na styku ośrodków w środowisku nr 1; H 2 - to samo w środowisku nr 2; H 1T- składowa styczna (styczna) wektora natężenia pola magnetycznego na interfejsie mediów w ośrodku nr 1; H 2T- to samo w środowisku nr 2; mi 1 jest wektorem całkowitego natężenia pola elektrycznego na interfejsie mediów w ośrodku nr 1; mi 2 - to samo w środowisku nr 2; mi 1 c - zewnętrzna składowa wektora natężenia pola elektrycznego na interfejsie mediów w nośniku nr 1; mi 2c - to samo w środowisku nr 2; mi 1T- składowa styczna wektora natężenia pola elektrycznego na interfejsie mediów w ośrodku nr 1; mi 2T- to samo w środowisku nr 2; mi 1s T- styczna zewnętrzna składowa wektora natężenia pola elektrycznego na interfejsie mediów w medium nr 1; mi 2T- to samo w środowisku nr 2; B 1 - wektor indukcji magnetycznej na styku ośrodków w ośrodku nr 1; B 2 - to samo w środowisku nr 2; B 1N- składowa normalna wektora indukcji magnetycznej na granicy między ośrodkami w ośrodku nr 1; B 2N- to samo w środowisku nr 2; D 1 - wektor przemieszczenia elektrycznego na interfejsie mediów w ośrodku nr 1; D 2 - to samo w środowisku nr 2; D 1N- składowa normalna wektora przemieszczenia elektrycznego na interfejsie mediów w ośrodku nr 1; D 2N- to samo w środowisku nr 2; σ jest gęstością powierzchniową ładunku elektrycznego na granicy między ośrodkami, mierzoną w C/m2.

Prawo zachowania ładunku

Jeśli nie ma bieżących źródeł zewnętrznych, to

,

aw ogólnym przypadku, tj. całkowity wektor gęstości prądu nie ma źródeł, tj. całkowite linie prądu są zawsze zamknięte

Twierdzenie Umowa-Poyntinga

Objętościowa gęstość mocy zużywana przez punkt materialny w polu elektromagnetycznym jest równa

Według tożsamości (1)

To jest równanie bilansu mocy dla objętości V. W ogólnym przypadku, zgodnie z równością (3), moc elektromagnetyczna generowana przez źródła wewnątrz objętości V, idzie na straty ciepła, na akumulację energii pola elektromagnetycznego i na promieniowanie do otaczającej przestrzeni przez zamkniętą powierzchnię, która ogranicza tę objętość.

Całka w całce (2) nazywana jest wektorem Poyntinga:

,

Gdzie P mierzona w W / m2.

Wektor ten jest równy gęstości strumienia mocy elektromagnetycznej w pewnym punkcie obserwacji. Równość (3) jest matematycznym wyrażeniem twierdzenia Umowa-Poyntinga.

Moc elektromagnetyczna wypromieniowana przez obszar V do otaczającej przestrzeni jest równe przepływowi wektora Poyntinga przez zamkniętą powierzchnię S, obszar graniczny V.

Pytania kontrolne

1. Jakie wyrażenia opisują warunki brzegowe dla wektorów pola elektromagnetycznego na interfejsach mediów?

2. Jak formułuje się prawo zachowania ładunku w postaci różniczkowej?

3. Jak formułuje się prawo zachowania ładunku w postaci całkowej?

4. Jakie wyrażenia opisują warunki brzegowe dla gęstości prądu na interfejsach mediów?

5. Jaka jest gęstość objętościowa energii pobieranej przez punkt materialny w polu elektromagnetycznym?

6. Jak zapisuje się równanie bilansu mocy elektromagnetycznej dla określonej objętości?

7. Co to jest wektor Poyntinga?

8. Jak sformułowane jest twierdzenie Umowa-Poyntinga?

Przykład zastosowania MATLAB-a

Zadanie.

Dany: W przestrzeni istnieje trójkątna powierzchnia. Współrzędne wierzchołków są ustawione. Podano również wartości wektorów natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w wierzchołkach. Komponent strony trzeciej natężenia pola elektrycznego wynosi zero.

Wymagany oblicz moc elektromagnetyczną przechodzącą przez tę trójkątną powierzchnię. Utwórz funkcję MATLAB, która wykona te obliczenia. Podczas obliczeń weź pod uwagę, że dodatni wektor normalny jest skierowany w taki sposób, że jeśli spojrzysz od jego końca, wówczas ruch w rosnącej kolejności numerów wierzchołków nastąpi w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Rozwiązanie. Poniżej znajduje się tekst funkcji m.

% em_power_tri - obliczenie przechodzącej mocy elektromagnetycznej

% trójkątnej powierzchni w przestrzeni

%P=em_power_tri(węzły,E,H)

% PARAMETRY WEJŚCIOWE

% węzłów - macierz kwadratowa taka jak " ,

% w każdym wierszu, w którym zapisane są współrzędne odpowiedniego wierzchołka.

% E - macierz składowych wektora natężenia pola elektrycznego w wierzchołkach:

% Wiersze odpowiadają wierzchołkom, kolumny odpowiadają składowym kartezjańskim.

% H - macierz składowych wektora natężenia pola magnetycznego w wierzchołkach.

% PARAMETR WYJŚCIOWY

%P - moc elektromagnetyczna przechodząca przez trójkąt

% Obliczenia zakładają, że na trójkącie

% wektorów natężenia pola zmienia się w przestrzeni zgodnie z prawem liniowym.

funkcja P=em_power_tri(węzły,E,H);

% Oblicz wektor podwójnego pola trójkąta

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

P=suma(krzyż(E,(jednostki(3,3)+oko(3))*H,2))*S."/24;

Przykład uruchomienia opracowanej m-funkcji:

>> węzły=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(węzły,E,H)

Jeśli założymy, że współrzędne przestrzenne są mierzone w metrach, wektor natężenia pola elektrycznego jest w woltach na metr, wektor natężenia pola magnetycznego jest w amperach na metr, to w tym przykładzie okazało się, że moc elektromagnetyczna przechodząca przez trójkąt wynosi 0,18221 W.

W niniejszej lekcji, której tematem jest: "Pole elektromagnetyczne", omówimy pojęcie "pola elektromagnetycznego", cechy jego manifestacji oraz parametry tego pola.

Rozmawiamy przez telefon komórkowy. Jak przesyłany jest sygnał? Jak transmitowany jest sygnał ze stacji kosmicznej, która poleciała na Marsa? W pustce? Tak, może nie być substancji, ale to też nie jest pustka, jest coś innego, przez co przekazywany jest sygnał. To coś nazywa się polem elektromagnetycznym. Nie można tego bezpośrednio zaobserwować, ale jest to rzeczywisty obiekt natury.

Jeżeli sygnał dźwiękowy jest zmianą parametrów substancji, np. powietrza (ryc. 1), to sygnał radiowy jest zmianą parametrów pola EM.

Ryż. 1. Rozchodzenie się fali dźwiękowej w powietrzu

Słowa „elektryczny” i „magnetyczny” są dla nas jasne, badaliśmy już oddzielnie zjawiska elektryczne (ryc. 2) i zjawiska magnetyczne (ryc. 3), ale dlaczego w takim razie mówimy o polu elektromagnetycznym? Dzisiaj to rozstrzygniemy.

Ryż. 2. Pole elektryczne

Ryż. 3. Pole magnetyczne

Przykłady zjawisk elektromagnetycznych.

W kuchence mikrofalowej powstają silne i co najważniejsze bardzo szybko zmieniające się pola elektromagnetyczne, które działają na ładunek elektryczny. A jak wiemy, atomy i cząsteczki substancji zawierają ładunek elektryczny (ryc. 4). W tym miejscu działa na nią pole elektromagnetyczne, które zmusza cząsteczki do szybszego poruszania się (ryc. 5) – temperatura wzrasta, a jedzenie się nagrzewa. Promienie rentgenowskie, promienie ultrafioletowe, światło widzialne mają tę samą naturę.

Ryż. 4. Cząsteczka wody jest dipolem

Ryż. 5. Ruch cząsteczek z ładunkiem elektrycznym

W kuchence mikrofalowej pole elektromagnetyczne przekazuje energię substancji, która jest wykorzystywana do ogrzewania, światło widzialne przekazuje energię receptorom oka, która jest wykorzystywana do aktywacji receptora (ryc. 6), energia promieni ultrafioletowych jest wykorzystywana do tworzenia melanina w skórze (oparzenie słoneczne, ryc. 7), a energia promieniowania rentgenowskiego powoduje czernienie błony, na której widać obraz własnego szkieletu (ryc. 8). Pole elektromagnetyczne we wszystkich tych przypadkach ma inne parametry, a zatem ma inny efekt.

Ryż. 6. Warunkowy schemat aktywacji receptora oka energią światła widzialnego

Ryż. 7. Opalona skóra

Ryż. 8. Zaczernienie błony pod promieniowaniem rentgenowskim

Z polem elektromagnetycznym spotykamy się więc znacznie częściej, niż się wydaje, a do zjawisk z nim związanych od dawna jesteśmy przyzwyczajeni.

Wiemy więc, że wokół ładunków elektrycznych powstaje pole elektryczne (ryc. 9). Tutaj wszystko jest jasne.

Ryż. 9. Pole elektryczne wokół ładunku elektrycznego

Jeśli ładunek elektryczny się porusza, to wokół niego, jak badaliśmy, powstaje pole magnetyczne (ryc. 10). Tutaj już pojawia się pytanie: ładunek elektryczny się porusza, wokół niego jest pole elektryczne, co ma z tym wspólnego pole magnetyczne? Jeszcze jedno pytanie: mówimy, że „ładunek się porusza”. Ale przecież ruch jest względny i może poruszać się w jednym układzie odniesienia, a spocząć w innym (ryc. 11). Więc w jednym układzie odniesienia pole magnetyczne będzie istnieć, ale nie w drugim? Ale pole nie powinno istnieć lub nie istnieć, w zależności od wyboru układu odniesienia.

Ryż. 10. Pole magnetyczne wokół poruszającego się ładunku elektrycznego

Ryż. 11. Teoria względności ruchu ładunków

Faktem jest, że istnieje jedno pole elektromagnetyczne i ma ono jedno źródło - ładunek elektryczny. Ma dwa komponenty. Pola elektryczne i magnetyczne są odrębnymi przejawami, odrębnymi składowymi jednego pola elektromagnetycznego, które w różnych układach odniesienia manifestują się odmiennie (ryc. 12).

Ryż. 12. Przejawy pola elektromagnetycznego

Możesz wybrać układ odniesienia, w którym pojawi się tylko pole elektryczne, tylko pole magnetyczne lub oba jednocześnie. Nie można jednak wybrać układu odniesienia, w którym zarówno składowa elektryczna, jak i magnetyczna będą równe zeru, czyli w którym pole elektromagnetyczne przestanie istnieć.

W zależności od układu odniesienia widzimy albo jedną składową pola, albo drugą, albo obie. To jest jak ruch ciała po okręgu: jeśli spojrzymy na takie ciało z góry, zobaczymy ruch po okręgu (ryc. 13), jeśli z boku zobaczymy oscylacje wzdłuż odcinka (ryc. 14). W każdym rzucie na oś współrzędnych ruch kołowy jest ruchem oscylacyjnym.

Ryż. 13. Ruch ciała po okręgu

Ryż. 14. Drgania ciała wzdłuż odcinka

Ryż. 15. Rzut ruchu kołowego na oś współrzędnych

Inną analogią jest rzut piramidy na płaszczyznę. Można go rzutować na trójkąt lub kwadrat. Na płaszczyźnie są to zupełnie inne postacie, ale wszystko to jest piramidą, na którą patrzy się z różnych stron. Ale nie ma takiego kąta patrzenia, z którego piramida zniknie całkowicie. Będzie tylko bardziej przypominać kwadrat lub trójkąt (Rysunek 16).

Ryż. 16. Rzuty piramidy na płaszczyznę

Rozważ przewodnik przewodzący prąd. W nim ładunki ujemne są kompensowane przez dodatnie, pole elektryczne wokół niego wynosi zero (ryc. 17). Pole magnetyczne nie jest równe zeru (ryc. 18), rozważaliśmy występowanie pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem. Wybieramy układ odniesienia, w którym elektrony tworzące prąd elektryczny będą nieruchome. Ale w tym układzie odniesienia względem elektronów dodatnio naładowane jony przewodnika będą poruszać się w przeciwnym kierunku: nadal powstaje pole magnetyczne (ryc. 18).

Ryż. 17. Przewodnik z prądem, którego pole elektryczne wynosi zero

Ryż. 18. Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem

Gdyby elektrony znajdowały się w próżni, w tym układzie odniesienia powstałoby wokół nich pole elektryczne, ponieważ nie są one kompensowane ładunkami dodatnimi, ale nie byłoby pola magnetycznego (ryc. 19).

Ryż. 19. Pole elektryczne wokół elektronów w próżni

Rozważmy inny przykład. Weź magnes trwały. Ma wokół siebie pole magnetyczne, ale nie ma pola elektrycznego. Rzeczywiście, ponieważ pole elektryczne protonów i elektronów jest kompensowane (ryc. 20).

Ryż. 20. Pole magnetyczne wokół magnesu trwałego

Weźmy układ odniesienia, w którym porusza się magnes. Wokół poruszającego się magnesu stałego pojawi się wirowe pole elektryczne (ryc. 21). Jak to zidentyfikować? Umieśćmy metalowy pierścień (zamocowany w danym układzie odniesienia) na drodze magnesu. Pojawi się w nim prąd - jest to dobrze znane zjawisko indukcji elektromagnetycznej: gdy zmienia się strumień magnetyczny, powstaje pole elektryczne, które prowadzi do ruchu ładunków, do pojawienia się prądu (ryc. 22). W jednym układzie odniesienia nie ma pola elektrycznego, ale w innym się pojawia.

Ryż. 21. Wirowe pole elektryczne wokół poruszającego się magnesu trwałego

Ryż. 22. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Pole magnetyczne magnesu trwałego

W dowolnej substancji elektrony krążące wokół jądra można traktować jako mały prąd elektryczny płynący po okręgu (ryc. 23). Oznacza to, że wokół niego znajduje się pole magnetyczne. Jeśli substancja nie jest namagnesowana, wówczas płaszczyzny obrotu elektronów są dowolnie kierowane, a pola magnetyczne poszczególnych elektronów kompensują się, ponieważ są skierowane losowo.

Ryż. 23. Reprezentacja rotacji elektronów wokół jądra

W substancjach magnetycznych to właśnie płaszczyzny obrotu elektronów są zorientowane w przybliżeniu w ten sam sposób (ryc. 24). Dlatego pola magnetyczne ze wszystkich elektronów sumują się i uzyskuje się niezerowe pole magnetyczne w skali całego magnesu.

Ryż. 24. Rotacja elektronów w substancjach magnetycznych

Wokół magnesu trwałego występuje pole magnetyczne, a raczej składowa magnetyczna pola elektromagnetycznego (ryc. 25). Czy możemy znaleźć taki układ odniesienia, w którym składnik magnetyczny jest zerowany, a magnes traci swoje właściwości? Nadal nie. Rzeczywiście, elektrony obracają się w tej samej płaszczyźnie (patrz ryc. 24), w dowolnym momencie prędkości elektronów nie są skierowane w tym samym kierunku (ryc. 26). Nie można więc znaleźć układu odniesienia, w którym wszystkie zastygają, a pole magnetyczne zanika.

Ryż. 25. Pole magnetyczne wokół magnesu trwałego

Zatem pola elektryczne i magnetyczne są różnymi przejawami jednego pola elektromagnetycznego. Nie można powiedzieć, że w określonym punkcie przestrzeni istnieje tylko pole magnetyczne lub tylko pole elektryczne. Może być jedno lub drugie. Wszystko zależy od układu odniesienia, z którego rozważamy ten punkt.

Dlaczego wcześniej mówiliśmy osobno o polach elektrycznych i magnetycznych? Po pierwsze, stało się to historycznie: ludzie od dawna wiedzieli o magnesie, ludzie od dawna obserwowali futra naelektryzowane na bursztynie i nikt nie domyślił się, że te zjawiska mają ten sam charakter. Po drugie, jest to wygodny model. W problemach, w których nie interesuje nas związek między komponentami elektrycznymi i magnetycznymi, wygodnie jest rozważyć je oddzielnie. Dwa ładunki znajdujące się w spoczynku w danym układzie odniesienia oddziałują poprzez pole elektryczne - stosujemy do nich prawo Coulomba, nie interesuje nas fakt, że te same elektrony mogą poruszać się w jakimś układzie odniesienia i tworzyć pole magnetyczne, i z powodzeniem rozwiązać problem (rys. 27) .

Ryż. 27. Prawo Coulomba

Oddziaływanie pola magnetycznego na poruszający się ładunek jest rozważane w innym modelu i również w ramach swojej stosowalności dobrze sprawdza się w rozwiązywaniu szeregu problemów (ryc. 28).

Ryż. 28. Reguła lewej ręki

Spróbujmy zrozumieć, w jaki sposób elementy pola elektromagnetycznego są ze sobą powiązane.

Należy zauważyć, że dokładna zależność jest dość skomplikowana. Został opracowany przez brytyjskiego fizyka Jamesa Maxwella. Wyprowadził słynne 4 równania Maxwella (ryc. 29), które są studiowane na uniwersytetach i wymagają znajomości wyższej matematyki. Oczywiście nie będziemy ich studiować, ale w kilku prostych słowach zrozumiemy, co one oznaczają.

Ryż. 29. Równania Maxwella

Maxwell oparł się na pracy innego fizyka - Faradaya (ryc. 30), który po prostu jakościowo opisał wszystkie zjawiska. Sporządził rysunki (ryc. 31), notatki, które bardzo pomogły Maxwellowi.

Ryż. 31. Rysunki Michaela Faradaya z Electricity (1852)

Faraday odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej (ryc. 32). Przypomnijmy, co to jest. Zmienne pole magnetyczne wytwarza w przewodniku pole elektromagnetyczne indukcji. Innymi słowy, zmienne pole magnetyczne (tak, w tym przypadku nie ładunek elektryczny) generuje pole elektryczne. To pole elektryczne jest wirowe, to znaczy jego linie są zamknięte (ryc. 33).

Ryż. 32. Rysunki Michaela Faradaya do eksperymentu

Ryż. 33. Indukcja SEM w przewodniku

Ponadto wiemy, że pole magnetyczne jest generowane przez poruszający się ładunek elektryczny. Bardziej poprawne byłoby stwierdzenie, że jest ono generowane przez zmienne pole elektryczne. Kiedy ładunek się porusza, pole elektryczne w każdym punkcie zmienia się, a ta zmiana generuje pole magnetyczne (ryc. 34).

Ryż. 34. Pojawienie się pola magnetycznego

Można zauważyć pojawienie się pola magnetycznego między okładkami kondensatora. Kiedy jest ładowany lub rozładowywany, między płytkami powstaje zmienne pole elektryczne, które z kolei generuje pole magnetyczne. W tym przypadku linie pola magnetycznego będą leżeć w płaszczyźnie prostopadłej do linii pola elektrycznego (ryc. 35).

Ryż. 35. Pojawienie się pola magnetycznego między okładkami kondensatora

A teraz spójrzmy na równania Maxwella (ryc. 29), poniżej dla zapoznania się podano ich małe dekodowanie.

Ikona - dywergencja - jest operatorem matematycznym, podkreśla składową pola, która ma źródło, czyli linie pola zaczynają się i kończą na czymś. Spójrz na drugie równanie: ta składowa pola magnetycznego wynosi zero: linie pola magnetycznego nie zaczynają się ani nie kończą, nie ma ładunku magnetycznego. Spójrz na pierwsze równanie: ta składowa pola elektrycznego jest proporcjonalna do gęstości ładunku. Pole elektryczne jest wytwarzane przez ładunek elektryczny.

Najciekawsze są następujące dwa równania. Ikona - rotor - jest operatorem matematycznym, który podkreśla składową wirową pola. Trzecie równanie oznacza, że ​​wirowe pole elektryczne jest tworzone przez zmienne w czasie pole magnetyczne (jest pochodną, ​​która jak wiadomo z matematyki oznacza szybkość zmian pola magnetycznego). Oznacza to, że mówimy o indukcji elektromagnetycznej.

Czwarte równanie pokazuje, jeśli pominiemy współczynniki proporcjonalności: wirowe pole magnetyczne jest tworzone przez zmieniające się pole elektryczne, a także prąd elektryczny ( - gęstość prądu). Mówimy o tym, co dobrze wiemy: pole magnetyczne jest tworzone przez poruszający się ładunek elektryczny i.

Jak widać, zmienne pole magnetyczne może generować zmienne pole elektryczne, a zmienne pole elektryczne z kolei generuje zmienne pole magnetyczne i tak dalej (ryc. 36).

Ryż. 36. Zmienne pole magnetyczne może generować zmienne pole elektryczne i odwrotnie

W rezultacie w przestrzeni może powstać fala elektromagnetyczna (ryc. 37). Fale te mają różne przejawy - są to fale radiowe, światło widzialne, ultrafiolet i tak dalej. Porozmawiamy o tym na następnych lekcjach.

Ryż. 37. Fala elektromagnetyczna

Bibliografia

1. Kasjanow V.A. Fizyka. Stopień 11: Proc. dla edukacji ogólnej instytucje. - M.: Drop, 2005.
2. Myakishev G.Ya. Fizyka: proc. na 11 komórek. ogólne wykształcenie instytucje. - M.: Edukacja, 2010.

1. Portal internetowy „studopedia.su” ()
2. Portal internetowy „worldofschool.ru” ()

Praca domowa

1. Czy możliwe jest wykrycie pola magnetycznego w układzie odniesienia związanym z jednym z poruszających się ruchem jednostajnym elektronów w strumieniu, który powstaje w kineskopie telewizora?
2. Jakie pole powstaje wokół elektronu poruszającego się w danym układzie odniesienia ze stałą prędkością?
3. Jakie pole można znaleźć wokół nieruchomego bursztynu naładowanego elektrycznością statyczną? W ruchu? Uzasadnij odpowiedzi.

W tym rozdziale termin „pola elektromagnetyczne” odnosi się do części emisji elektromagnetycznych, których zakres częstotliwości wynosi od 0 Hz do 300 GHz.

Procesy elektryczne i magnetyczne są szczegółowo przedstawione w specjalnej sekcji fizyki. Procesy te opierają się na oddziaływaniach elektromagnetycznych, które ze względu na różnorodność swoich przejawów odgrywają niezwykle ważną rolę w przyrodzie i technice. W elektrodynamice słowa „ładunek elektryczny” i „ciało naładowane elektrycznie” oznaczają ciało stałe z nadmiarem (ciało naładowane ujemnie) lub niedoborem (ciało naładowane dodatnio) elektronów.

Aby wyjaśnić pochodzenie sił działających między spoczywającymi lub poruszającymi się ładunkami, istnieje koncepcja pole elektryczne. Aby ilościowo scharakteryzować pole elektryczne, istnieje specjalna wielkość fizyczna - siła pola elektrycznego(E), która jest mierzona siłą działającą na jednostkowy ładunek dodatni umieszczony w tym punkcie. Jednostką natężenia pola elektrycznego jest 1 V/m.

Gdy prąd przepływa przez przewodnik, wytwarza on własne pole magnetyczne (B). Ponieważ nie ma ładunków magnetycznych, linie pola magnetycznego są zawsze zamknięte.

Pole elektromagnetyczne można opisać dwoma wektorami - napięcie pole elektryczne E i przez indukcję pole magnetyczne B. Jednocześnie elektryczność i magnetyzm należy zawsze rozpatrywać razem, jako jedność pole elektromagnetyczne.

Określenie pola elektromagnetycznego w jakimś punkcie przestrzeni, na przykład w powietrzu, oznacza wyznaczenie wektorów E i B w każdym momencie czasu w każdym punkcie przestrzeni. Wielkości wektorowe to charakterystyki mocy pola elektromagnetycznego. W Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI) wielkości związane z polem elektromagnetycznym nazywane są elektrycznymi. Ponieważ wybrana jest główna wielkość elektryczna siła prądu elektrycznego(I) z jednostką miary amper.

Zgodnie z zależnością czasową wielkości charakteryzujące pole elektromagnetyczne dzielą się na następujące główne typy: stały(niezależny od czasu), harmoniczny I arbitralny wahania okresowe, impulsy, dźwięki, modulowana amplituda.

Stałe pole elektryczne jest często nazywane polem elektrostatycznym. Jest tworzony przez naładowane ciała dielektryczne lub metaliczne. Najprostszą strukturą jest pole elektrostatyczne jednostajnie naładowanej płaszczyzny, powyżej i poniżej której jest ono jednorodne, a wektor jest prostopadły do ​​naładowanej płaszczyzny.

Stałe pole magnetyczne jest wytwarzane przez magnes stały lub przewodnik prądu stałego. Graficznie strukturę stałego pola magnetycznego przedstawiono za pomocą linii sił, do których wektor natężenia pola magnetycznego jest styczny w każdym punkcie.

W obecności zależności czasowej pola elektryczne i magnetyczne są ze sobą połączone i tworzą jedną całość - pole elektromagnetyczne. W przypadku oscylacji harmonicznych struktura przestrzenna pola elektromagnetycznego zależy nie tylko od rozkładu ładunków i prądów na określonym ciele przewodzącym, ale także od częstotliwości, a raczej od stosunku długości fali do wymiarów źródło. W tym przypadku moduły natężenia pola elektrycznego i magnetycznego zmniejszają się odwrotnie proporcjonalnie do odległości od źródła do punktu obserwacji.

Aby scharakteryzować okresowe oscylacje elektromagnetyczne, użyj następujące opcje:

1) średnia kwadratowa wartości natężenia pola elektrycznego;

2) wartość pierwiastka kwadratowego rzutu natężenia pola elektrycznego na zadany kierunek;

3) wartości skuteczne natężenia pola magnetycznego i indukcji magnetycznej;

4) średnia gęstość strumienia energii pola elektromagnetycznego w fali płaskiej.

Często pola harmoniczne mają modulowaną amplitudę. Właściwości pól modulowanych są najbardziej widoczne w przypadku tzw. modulacja impulsowa - gdy obserwuje się impulsy pola harmonicznego o czasie trwania t. a następnie następuje przerwa na czas t p, po której następuje powtórzenie.

Poszczególne monoimpulsy pola charakteryzują się czasem trwania czoła (czasem narastania pola) oraz całkowitym czasem trwania impulsu.

Szybko zmieniające się pola rozchodzą się w postaci fali elektromagnetycznej na duże odległości od źródła. W fali elektromagnetycznej istnieje jednoznaczna zależność między polami E i B a kierunkiem rozchodzenia się fali określonym przez wektor falowy. Wszystkie fale elektromagnetyczne w wolnej przestrzeni rozchodzą się z prędkością światła równą 300 000 km/s.

8.1. RODZAJE PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH

Naturalne pola elektromagnetyczne i promieniowanie. Do niedawna główna uwaga badaczy skupiała się na badaniu pól elektromagnetycznych pochodzenia antropogenicznego, których poziomy znacznie przekraczają naturalne tło elektromagnetyczne Ziemi.

Jednocześnie w ostatnich dziesięcioleciach przekonująco udowodniono ważną rolę PEM pochodzenia naturalnego w rozwoju życia na Ziemi oraz jego późniejszym rozwoju i regulacji.

W widmie naturalnych pól elektromagnetycznych można warunkowo wyróżnić kilka składników - jest to stałe pole magnetyczne Ziemi (pole geomagnetyczne, GMF), pole elektrostatyczne i zmienne pola elektromagnetyczne w zakresie częstotliwości od 10 -3 Hz do 10 12 Hz.

Badając wpływ naturalnych pól elektromagnetycznych na dziką przyrodę, szczególną uwagę zwraca się na pole geomagnetyczne jako jeden z najważniejszych czynników środowiskowych. Wartość stałej GMF może wahać się na powierzchni Ziemi od 26 µT (w rejonie Rio de Janeiro) do 68 µT (w pobliżu biegunów geograficznych), osiągając maksima w obszarach anomalii magnetycznych (anomalia Kurska, do 190 µT).

Zmienne pole magnetyczne (generowane głównie przez prądy płynące w jonosferze i magnetosferze) nakłada się na główne pole magnetyczne Ziemi, którego wielkość jest znikoma.

Pole geomagnetyczne podlega wahaniom o długich (świeckich) okresach (8000, 600 lat) i dziesiątkach lat (60, 22, 11 lat) oraz krótkookresowych wahaniach dobowych, które zwykle charakteryzują się różną aktywnością cyfrową indeksy (K-index, liczby Wolfa (W) itp.).

Nazywa się quasi-okresowe zmiany pola geomagnetycznego o okresach od ułamków sekundy do kilku minut pulsacje geomagnetyczne. Zwykle dzieli się je na regularne, stabilne, ciągłe (P z - pulsacje trwają) i nieregularny, szumopodobny impuls (P; - pulsacje nieregularne). Te pierwsze obserwuje się głównie w godzinach porannych i popołudniowych, a drugie wieczorem iw nocy.

Wszystkie rodzaje nieregularnych pulsacji są elementami zaburzeń geomagnetycznych i są z nimi ściśle związane, natomiast pulsacje Pc obserwuje się również w bardzo spokojnych warunkach. Mimo niewielkich wartości amplitud pulsacji (od setnych do setek nT) wielu badaczy wskazuje na aktywność biologiczną tych oscylacji. Wynika to po pierwsze z istniejącej pewnej selektywności częstotliwościowej podczas oddziaływania pola magnetycznego z obiektami biologicznymi, a po drugie z faktu, że tempo zmian natężenia pola magnetycznego w czasie, tj. jego pochodna czasowa. Wśród stabilnych fluktuacji są takie, które występują dzień po dniu w tych samych odstępach czasu lokalnego. Najwyraźniej w naturze można by opracować przystosowanie do tego rodzaju „pompowania” elektromagnetycznego. A jeśli reżim stabilnych fluktuacji (P c) jest „zwykły” dla biosystemów, to izolacja od niego może mieć negatywne konsekwencje dla organizmu.

Podczas zakłóceń (burz magnetycznych) dochodzi do globalnego wzbudzenia mikropulsacji, które następnie mogą być rejestrowane przez dziesiątki godzin na całym świecie. Globalna i lokalna aktywność burzowa przyczynia się do powstawania naturalnego tła elektromagnetycznego Ziemi. Oscylacje elektromagnetyczne o częstotliwościach 4-30 Hz prawie zawsze występują. Można przypuszczać, że mogą one służyć jako synchronizatory niektórych procesów biologicznych, gdyż dla wielu z nich są częstotliwościami rezonansowymi. EMF, którego pochodzenie jest związane z wyładowaniami atmosferycznymi, obserwuje się również przy wyższych częstotliwościach (0,1-15 kHz).

Widmo promieniowania słonecznego i galaktycznego docierającego do Ziemi obejmuje promieniowanie elektromagnetyczne w całym zakresie częstotliwości radiowych, promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe, światło widzialne oraz promieniowanie jonizujące. Podsumowując, naturalne pola elektromagnetyczne Ziemi reprezentują całe spektrum elektromagnetyczne

„szumów”, pod wpływem których istnieje sama Ziemia i całe życie na niej.

Naturalne pola elektromagnetyczne, w tym GMF, mogą mieć niejednoznaczny wpływ na organizm ludzki. Z jednej strony zaburzenia geomagnetyczne uznawane są za środowiskowy czynnik ryzyka: istnieją dowody na ich związek z rozwojem szeregu niepożądanych reakcji w organizmie człowieka. Wykazano zatem, że zaburzenia geomagnetyczne mogą mieć desynchronizujący wpływ na rytmy biologiczne i inne procesy zachodzące w organizmie lub być główną działającą przyczyną modulowania stanu funkcjonalnego mózgu. Stwierdzono związek między występowaniem zaburzeń geomagnetycznych a wzrostem liczby poważnych klinicznie chorób (zawałów mięśnia sercowego i udarów mózgu), a także liczby wypadków drogowych i lotniczych. Z drugiej strony stwierdzono, że nieokresowe zmiany pola geomagnetycznego biorą udział w regulacji biologicznych rytmów okołodobowych, pod- i okołoprzegrodowych oraz relacji między nimi.

Tym samym stało się jasne, że naturalne pola elektromagnetyczne należy uznać za jeden z najważniejszych czynników środowiskowych. A jeśli realizacja życia pod wpływem naturalnego PEM jest tak znacząca i jednocześnie „nawykowa” dla biosystemów, to doprowadzenie do sytuacji, w której ich poziomy ulegają gwałtownym wahaniom lub znacznie się obniżają, może mieć poważne negatywne konsekwencje.

Pole hipogeomagnetyczne. Po raz pierwszy poważnie rozważono kwestię możliwości niekorzystnego wpływu na organizm długotrwałego narażenia na osłabione naturalne pola elektromagnetyczne, które spowodowało pojawienie się skarg na pogorszenie samopoczucia i zdrowia wśród osób pracujących w obiektach osłoniętych , które są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Takie osłonięte konstrukcje, spełniając swoje główne funkcje produkcyjne - zapobiegając rozprzestrzenianiu się PEM generowanego przez znajdujące się w nich urządzenia poza terenem obiektu, ze względu na swoje cechy konstrukcyjne, jednocześnie zapobiegają przenikaniu do nich PEM pochodzenia naturalnego.

Tym samym pojawił się nowy problem w higienie elektromagnetycznej – badanie wpływu na organizm człowieka przebywania w deficycie naturalnych pól elektromagnetycznych oraz rozwój naukowych i metodologicznych podejść do ich higienicznej regulacji.

Zbadanie szeregu wyspecjalizowanych struktur osłonowych pozwoliło uzyskać nowe, interesujące dane, które ujawniają specyficzne cechy tworzącego się w nich środowiska elektromagnetycznego, nietypowego dla człowieka, a przede wszystkim znaczny spadek poziomów pola geomagnetycznego ( K o = 1,5-15 razy), naturalne zmienne EMF i naruszenie ich orientacji przestrzennej.

Jednocześnie należy podkreślić, że podczas burz magnetycznych, których negatywny wpływ na organizm subiektywnie odczuwa blisko 30% populacji, poziom pola geomagnetycznego zmienia się (wzrasta) średnio o dziesiątki lub setki nanotesla, która stanowi zaledwie ułamek lub kilka procent jej wartości. W warunkach opisanych powyżej zmiana poziomów GMF wynosi dziesiątki tysięcy nanotesli.

Biorąc pod uwagę, że cała ewolucja człowieka jako gatunku, a także kształtowanie się i życie jako jednostki przebiegało pod stałym regulacyjnym wpływem naturalnych pól elektromagnetycznych, sugerowano, że niedobór tych czynników, tak niezbędnych do organizmu do prowadzenia normalnego życia, może przyczynić się do rozwoju niekorzystnych zmian stanu zdrowia osób pracujących w takich warunkach.

Problem ten jest zatem niezwykle pilny, a jego rozwiązanie godzi w interesy ogółu społeczeństwa.

Statyczne pola elektryczne (SEP). SEP to pola stacjonarnych ładunków elektrycznych lub stacjonarne pola elektryczne prądu stałego. Występowanie ładunków elektryczności statycznej może wystąpić podczas zgniatania, rozpylania, uwalniania substancji w stanie gazowym, względnego ruchu dwóch stykających się ciał stałych, materiałów sypkich, ciekłych i gazowych, przy intensywnym mieszaniu, krystalizacji itp.

SEP-y powstają w elektrowniach iw procesach elektrotechnologicznych. Mogą istnieć w postaci samych ESP (pola stałych ładunków) lub stacjonarnych pól elektrycznych (pola elektryczne prądu stałego).

SEP-y są dość szeroko stosowane w gospodarce narodowej do oczyszczania elektrogazu, separacji elektrostatycznej rud i materiałów, elektrostatycznego nakładania farb i lakierów oraz materiałów polimerowych itp.

Jednocześnie istnieje szereg gałęzi przemysłu i procesów technologicznych do wytwarzania, przetwarzania i transportu materiałów dielektrycznych, w których odnotowuje się powstawanie ładunków elektrostatycznych i pól spowodowanych elektryzacją przetwarzanego produktu (tekstylia, obróbka drewna, celuloza i przemysł papierniczy, chemiczny itp.). Poziomy naprężeń SEB na urządzeniach przędzalniczych i tkackich sięgają 20-60 kV/m i więcej, a przy produkcji linoleum materiały foliowe mogą przekraczać 240-250 kV/m.

Ładunki elektrostatyczne powstają również na ekranach kineskopów PC.

W systemach elektroenergetycznych PDS powstają w pobliżu pracujących instalacji elektrycznych, rozdzielnic oraz linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia prądu stałego. W tym przypadku dochodzi również do wzmożonej jonizacji powietrza (np. w wyniku wyładowań koronowych) oraz występowania prądów jonowych.

Głównymi parametrami fizycznymi SEP są natężenie pola oraz potencjały poszczególnych jego punktów. Napięcie SEP jest wielkością wektorową, określoną stosunkiem siły działającej na ładunek punktowy do wartości tego ładunku, mierzonej w woltach na metr (V/m). Charakterystyki energetyczne SEP są określone przez potencjały punktów pola.

Stałe pola magnetyczne (PMF). Źródłami PMF na stanowiskach pracy są magnesy trwałe, elektromagnesy, wysokoprądowe układy prądu stałego (linie przesyłowe prądu stałego, kąpiele elektrolityczne i inne urządzenia elektryczne).

Magnesy trwałe i elektromagnesy są szeroko stosowane w oprzyrządowaniu, podkładkach magnetycznych do dźwigów i innych urządzeń mocujących, separatorach magnetycznych, magnetycznych urządzeniach do uzdatniania wody, generatorach magnetohydrodynamicznych (MHD), maszynach do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). ), jak również w praktyce fizjoterapeutycznej.

Główne parametry fizyczne charakteryzujące PMF to: siła pola(H) strumień magnetyczny(F)

I indukcja magnetyczna (B). W układzie SI jednostkami do pomiaru natężenia pola magnetycznego są ampery na metr (A / m), strumień magnetyczny - weber (Wb), indukcja magnetyczna (lub gęstość strumienia magnetycznego) - tesla (Tl).

Potężnymi źródłami SMF są generatory MHD. Według WHO (1986) poziomy PMF w miejscach personelu obsługującego generatory MHD i urządzenia termojądrowe sięgają 50 mT. W urządzeniach rezonansu magnetycznego stosowanych w medycynie pacjenci są narażeni na PMF do 2 T i więcej. Wysokie poziomy (10-100 mT) powstają we wnętrzach pojazdów na poduszce magnetycznej. Średnie poziomy PMF w obszarze pracy operatorów podczas procesów elektrolitycznych wynoszą 5-10 mT. Poziomy PMF w wysokonapięciowych liniach przesyłowych prądu stałego są rzędu 20 µT.

Pola elektromagnetyczne o częstotliwości przemysłowej (EMF FC). Pola elektromagnetyczne (EMF) o częstotliwości przemysłowej (FC), należące do zakresu ultraniskich częstotliwości widma częstotliwości radiowych, występują najczęściej zarówno w warunkach przemysłowych, jak iw życiu codziennym. Zakres częstotliwości przemysłowych jest prezentowany w naszym kraju z częstotliwością 50 Hz (w wielu krajach kontynentu amerykańskiego 60 Hz). Głównymi źródłami PEM FC, powstającymi w wyniku działalności człowieka, są różnego rodzaju przemysłowe i domowe urządzenia elektryczne prądu przemiennego.

Ponieważ długość fali odpowiadająca częstotliwości 50 Hz wynosi 6000 km, człowiek jest narażony na działanie czynnika w strefie bliskiej. W związku z tym ocena higieniczna EMF FC jest przeprowadzana oddzielnie dla komponentów elektrycznych i magnetycznych (EF i MF FC).

Szczególną uwagę należy zwrócić na linie wysokiego napięcia (TL) oraz rozdzielnice otwarte (ORG), które w przyległej przestrzeni wytwarzają pola elektryczne i magnetyczne o częstotliwości przemysłowej (50 Hz). Odległości, na jakie pola te rozchodzą się od przewodów linii elektroenergetycznych, sięgają kilkudziesięciu metrów. Im wyższa klasa napięciowa linii elektroenergetycznej, tym większa jest strefa podwyższonego poziomu pola elektrycznego, przy czym wielkość strefy nie zmienia się w czasie eksploatacji linii elektroenergetycznej. Wielkość strefy niebezpiecznej ze względu na poziom pola magnetycznego zależy od wielkości przepływającego prądu lub obciążenia linii. Ze względu na to, że obciążenie linii elektroenergetycznej zmienia się wielokrotnie nawet w ciągu dnia, wymiary strefy podwyższonego poziomu pola magnetycznego również nie są stałe.

Prace remontowe na liniach elektroenergetycznych i rozdzielnicach napowietrznych przeprowadza się z reguły w warunkach zwiększonego pola elektrycznego i magnetycznego. W zależności od charakteru wykonywanej pracy czas ekspozycji personelu może wynosić od kilku minut do kilku godzin na zmianę.

W warunkach produkcyjnych źródłami pól elektrycznych i magnetycznych o częstotliwości przemysłowej są urządzenia elektroenergetyczne i rozdzielcze, transformatory, piece elektryczne itp.

Znaczący poziom pola elektromagnetycznego o częstotliwości przemysłowej w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej jest wprowadzany przez urządzenia elektryczne, a mianowicie linie kablowe, które dostarczają energię elektryczną do odbiorców, a także tablice rozdzielcze i transformatory. W pomieszczeniach przylegających do tych źródeł poziom pola magnetycznego jest zwykle zwiększony, podczas gdy poziom pola elektrycznego nie jest wysoki.

Wystarczająco mocnymi źródłami pola magnetycznego w zakresie 0-1000 Hz są transport trakcją elektryczną - pociągi elektryczne, wagony metra, trolejbusy, tramwaje itp. Maksymalna wartość indukcji magnetycznej w podmiejskich pociągach elektrycznych sięga 75 μT. Średnia wartość indukcji magnetycznej w pojazdach z napędem elektrycznym na prąd stały jest ustalona na 29 μT.

Pola elektromagnetyczne o częstotliwościach radiowych (EMF RF). Wraz z szerokim zastosowaniem w radiokomunikacji i radiofonii, radarach i radioastronomii, telewizji i medycynie, pola elektromagnetyczne są wykorzystywane w różnych procesach technologicznych: nagrzewaniu indukcyjnym, obróbce cieplnej metali i drewna, spawaniu tworzyw sztucznych, tworzeniu plazmy niskotemperaturowej itp. .

Pola elektromagnetyczne części widma o częstotliwości radiowej są podzielone według długości fali na szereg zakresów (Tabela 8.1).

Pole elektromagnetyczne charakteryzuje się kombinacją zmiennych składowych elektrycznych i magnetycznych. Różne zakresy fal radiowych łączy wspólna natura fizyczna, różnią się jednak istotnie energią w nich zawartą, charakterem propagacji, pochłaniania, odbicia, a co za tym idzie wpływem na środowisko, w tym na człowieka. Im krótsza długość fali i im wyższa częstotliwość oscylacji, tym więcej energii przenosi kwant.

Zależność między energią (I) a częstotliwością (f) drgań określa się jako I = h-f lub I = (h-C) / λ, ponieważ istnieje zależność f = C / λ między długością fali (λ) a częstotliwością (f),

gdzie C jest prędkością rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w powietrzu (C=3-10 8 m/s);

H-Stała Plancka, równa 6,6-10 -34 W / cm 2.

Wokół dowolnego źródła promieniowania pole elektromagnetyczne dzieli się na 3 strefy: bliską - strefę indukcyjną, pośrednią - strefę interferencji i daleką - strefę falową.

Jeżeli wymiary geometryczne źródła promieniowania są mniejsze niż długość fali promieniowania λ (tj. występuje źródło punktowe), to granice stref wyznaczają następujące odległości:

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

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

- Ρ>2 πλ - strefa daleka (fala).

Osoby pracujące ze źródłami promieniowania w zakresach LF, MF oraz w pewnym stopniu HF i VHF znajdują się w strefie indukcyjnej. Podczas pracy generatorów zakresów mikrofal i EHF, pracujące generatory częściej znajdują się w strefie fal.

Nie ma określonego związku między elektrycznymi i magnetycznymi składowymi pola elektromagnetycznego indukcji i mogą one różnić się od siebie wielokrotnie (E ≠ 377 N). Intensywność składowej elektrycznej i magnetycznej w strefie indukcji jest przesunięta w fazie o 90°. Kiedy jeden z nich osiąga maksimum, drugi ma minimum. W strefie promieniowania natężenia obu składowych pola pokrywają się w fazie i warunki są spełnione, gdy E = 377 N.

Ponieważ w strefie indukcyjnej pracownicy są narażeni na różne pola elektryczne i magnetyczne, intensywność narażenia pracowników o częstotliwościach niskich (LF), średnich (MF), wysokich (HF) i bardzo wysokich (VHF) szacowana jest oddzielnie na podstawie wartości składowych elektrycznych i magnetycznych pola. Natężenie pola elektrycznego jest mierzone w woltach na metr (V/m), podczas gdy natężenie pola magnetycznego jest mierzone w amperach na metr (A/m).

W strefie falowej, w której praktycznie przebywają ludzie pracujący ze sprzętem generującym fale decymetrowe (UHF), centymetrowe (UHF) i milimetrowe (EHF), natężenie pola jest szacowane na podstawie wartości gęstości strumienia energii, tj. ilość energii

Tabela8.1. Międzynarodowa klasyfikacja fal elektromagnetycznych

? zakres	Nazwa zespołu według częstotliwości	Zakres częstotliwości	Nazwa zespołu według długości fali	Długość fali
	Ekstremalnie niski, ELF	3-30 Hz	Dekamegametr	100-10 mm
	Bardzo niski, SOWA	30-300 Hz	Megametr	10-1 mm
	Infralow, ILF	0,3-3kHz	hektokilometr	1000-100 km
	Bardzo niski, VLF	3-30kHz	Myriametr	100-10 km
	Niskie częstotliwości, LF	30-300kHz	Kilometr	10-1 km
	Średni, średniotonowy	0,3-3MHz	hektometryczny	1- 0,1 km
	Treble, HF	3-30MHz	Dekametr	100-10m
	Bardzo wysoka, UKF	30-300MHz	Metr	10-1m
	Bardzo wysoka, UHF	0,3-3 GHz	decymetr	1- 0,1m
	Bardzo wysoka, mikrofalówka	3-30 GHz	centymetr	10-1 cm
	Ekstremalnie wysoki, EHF	30-300 GHz	Milimetr	10-1 mm
	Hiper wysoki, GHF	300-3000 GHz	decymilimetr	1-0,1 mm

spada na jednostkę powierzchni. W tym przypadku gęstość strumienia energii (PEF) wyrażana jest w watach na 1 m2 lub w jednostkach pochodnych: miliwatach i mikrowatach na cm2 (mW/cm2, μW/cm2).

Pola elektromagnetyczne zanikają szybko, gdy oddalają się od źródeł promieniowania. Natężenie składowej elektrycznej pola w strefie indukcji maleje odwrotnie proporcjonalnie do odległości do trzeciej potęgi, a natężenie składowej magnetycznej odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości. W strefie promieniowania siła pola elektromagnetycznego maleje odwrotnie proporcjonalnie do odległości do pierwszego stopnia.

Pole elektromagnetyczne (EMF) o częstotliwościach radiowych charakteryzuje się szeregiem właściwości (zdolność do nagrzewania materiałów, rozchodzenia się w przestrzeni i odbijania od styku dwóch ośrodków, oddziaływania z materią), dzięki czemu PEM są szeroko stosowane w różnych sektorach gospodarki narodowej: do transmisji informacji (radiotransmisja, łączność radiotelefoniczna, telewizja, radar, radiometeorologia itp.), w przemyśle, nauce, technice, medycynie. Fale elektromagnetyczne w zakresie niskich, średnich, wysokich i bardzo wysokich częstotliwości wykorzystywane są do obróbki cieplnej metali, materiałów półprzewodnikowych i dielektryków (nagrzewanie powierzchniowe metali, hartowanie i odpuszczanie, lutowanie twardych stopów na narzędziach skrawających, lutowanie, topienie metali i półprzewodników, spawanie, suszenie drewna itp. Do ogrzewania indukcyjnego najczęściej stosuje się EMF o częstotliwości 60-74, 440 i 880 kHz. Ogrzewanie indukcyjne odbywa się głównie za pomocą komponentu magnetycznego pola elektromagnetycznego z powodu prądów wirowych indukowane w materiałach pod wpływem pola elektromagnetycznego.

EMF zakresów HF i VHF są szeroko stosowane w radiokomunikacji, radiofonii i telewizji, telewizji, medycynie, do ogrzewania dielektryków w polu elektrycznym o wysokiej częstotliwości (zgrzewanie folii polimerowej w produkcji okładek na książki, foldery, torby, zabawki, kombinezony, polimeryzacja kleju podczas klejenia produktów drewnianych, podgrzewanie tworzyw sztucznych i presporoshkov itp.). Ogrzewanie dielektryków odbywa się głównie za pomocą składowej elektrycznej pola elektromagnetycznego. Dielektryczne instalacje grzewcze działają głównie na częstotliwościach 27, 39 i 40 MHz.

Fale elektromagnetyczne w zakresach UHF, SHF i EHF (mikrofale) są wykorzystywane w radarach, radionawigacji, komunikacji radiowej, wielokanałowej łączności radiowej, radioastronomii,

radiospektroskopia, geodezja, defektoskopia, fizjoterapia itp. Czasami pola elektromagnetyczne w paśmie UHF są wykorzystywane do wulkanizacji gumy, obróbki cieplnej produktów spożywczych, sterylizacji, pasteryzacji, odgrzewania produktów spożywczych itp.

W fizjoterapii PEM jest wykorzystywany jako potężny czynnik terapeutyczny w kompleksowym leczeniu wielu chorób (urządzenia o wysokiej częstotliwości do diatermii i indukcyjnotermii, specjalne urządzenia do terapii UHF i urządzenia mikrofalowe do terapii mikrofalowej).

Obecnie coraz więcej nadawczych ośrodków radiotelewizyjnych (RTC) zlokalizowanych jest na terenie miast. Obejmują one jeden lub więcej budynków technicznych, w których zlokalizowane są nadajniki radiowe lub telewizyjne oraz pola antenowe, na których znajduje się do kilkudziesięciu systemów antenowo-zasilających.

Strefę możliwego niekorzystnego oddziaływania pola elektromagnetycznego stworzonego przez ChRL można podzielić na dwie części. Pierwszym z nich jest teren samego MRC, gdzie wstęp mają wyłącznie osoby obsługujące nadajniki, komutatory i układy antenowo-zasilające. Drugi to sąsiednie terytorium, na którym można zlokalizować różne budynki mieszkalne i przemysłowe. W takim przypadku istnieje niebezpieczeństwo narażenia ludności znajdującej się w tej strefie.

W zakresie niskich częstotliwości (30-300 kHz) długość fali jest dość duża (na przykład dla częstotliwości 150 kHz będzie to 200 0 m). Dlatego nawet na znacznych odległościach wartość pola elektromagnetycznego może być dość wysoka. Tak więc w odległości 30 m od anteny nadajnika o mocy 500 kW, pracującego na częstotliwości 145 kHz, pole elektryczne może przekroczyć 630 V/m, a pole magnetyczne może przekroczyć 1,2 A/m.

W średnim zakresie częstotliwości (300 kHz – 3 MHz) w odległości 30 m od anteny natężenie pola elektrycznego może wynosić 275 V/m, a w odległości 200 m – 10 V/m (przy mocy nadajnika

50 kW).

Anteny nadajników telewizyjnych stanowią zagrożenie dla zdrowia publicznego w odległości od kilkudziesięciu metrów do kilku kilometrów, w zależności od mocy nadajnika.

Stacje radarowe działają na częstotliwościach od 500 MHz do 15 GHz i wyższych. Pole elektromagnetyczne, które wytwarzają, zasadniczo różni się od innych źródeł. Wynika to z okresowego ruchu anteny w przestrzeni. Czasowa nieciągłość napromieniowania wynika z cyklicznej pracy radaru promieniowania. Radary metrologiczne mogą generować około 100 W/m 2 na każdy cykl ekspozycji w odległości 1 km. Lotniskowe stacje radarowe wytwarzają PES około 0,5 W/m 2 w odległości do 60 m. Zwiększenie mocy radarów do różnych celów oraz stosowanie anten dookólnych o dużej kierunkowości prowadzi do znacznego wzrostu natężenia pola elektromagnetycznego i tworzy duże obszary o dużej gęstości strumienia energii na ziemi.

W ostatnich latach najbardziej intensywnie rozwijają się komórkowe systemy radiokomunikacji ruchomej. Jego głównymi elementami są stacje bazowe o stosunkowo małej mocy, których anteny instalowane są na dachach budynków lub na specjalnych wieżach. Stacje bazowe utrzymują łączność radiową z abonentami w obrębie strefy o promieniu 0,5-10 km, zwanej „komórką”. W zależności od standardu komórkowe systemy radiowe działają w zakresie częstotliwości 463-1880 MHz.

W przemyśle elektronicznym źródłami promieniowania elektromagnetycznego w zakresie fal radiowych w obszarach badań dynamicznych urządzeń mogą być badane urządzenia, elementy torów falowodowych, generatory pomiarowe.

8.2. BIOLOGICZNE DZIAŁANIE PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH

Oddziaływanie zewnętrznego pola elektromagnetycznego z obiektami biologicznymi następuje poprzez indukowanie wewnętrznych pól i prądów elektrycznych, których wielkość i rozkład w organizmie człowieka zależy od szeregu parametrów, takich jak wielkość, kształt, budowa anatomiczna ciała, właściwości elektryczne i magnetyczne tkanek (przepuszczalność dielektryczna i magnetyczna oraz przewodność właściwa), orientacja

ciała względem wektorów pól elektrycznych i magnetycznych, a także od charakterystyki pola elektromagnetycznego (częstotliwość, intensywność, modulacja, polaryzacja itp.).

Według współczesnych koncepcji mechanizm działania pola elektromagnetycznego w zakresie ultraniskich i niskich częstotliwości (do 10 kHz) sprowadza się do oddziaływania indukowanego prądu elektrycznego na tkanki pobudliwe: nerwową i mięśniową. Parametrem określającym stopień uderzenia jest gęstość prądu wirowego indukowanego w ciele. Jednocześnie dla pól elektrycznych (EF) o rozważanym zakresie częstotliwości charakterystyczna jest słaba penetracja ciała ludzkiego, a dla pól magnetycznych (MF) ciało jest praktycznie przezroczyste.

Indukowane gęstości prądu można obliczyć za pomocą wzorów:

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

Gdzie:

f - częstotliwość;

E - napięcie EP;

k jest współczynnikiem, który jest różny dla różnych tkanek;

- Dla poseł: j=7i-R-a-f-B,

Gdzie:

B - indukcja magnetyczna; σ - przewodnictwo tkanki; R jest promieniem obiektu biologicznego.

Cechy pochłaniania energii PEM przez obiekty biologiczne zależą od ich wielkości i długości fali promieniowania (zakresu częstotliwości). Zatem dla zakresu częstotliwości do 30 MHz (długość fali znacznie przekracza rozmiary obiektów biologicznych) typowy jest gwałtowny spadek pochłanianej mocy właściwej wraz ze zmniejszaniem się częstotliwości. Dla zakresu częstotliwości od 30 MHz do 10 GHz, gdy długość fali jest proporcjonalna do wielkości ciała ludzkiego lub jego organów, obserwuje się najgłębsze przenikanie energii PEM. Dla częstotliwości powyżej 10 GHz (długość fali jest znacznie mniejsza niż rozmiary obiektów biologicznych) absorpcja energii PEM zachodzi w warstwach powierzchniowych tkanek biologicznych.

W rzeczywistości o absorpcji energii PEM w tkankach decydują dwa procesy: oscylacja swobodnych ładunków i oscylacja momentów dipolowych z częstotliwością działającego pola. Pierwszy efekt prowadzi do pojawienia się prądów przewodzenia i strat energii związanych z oporem elektrycznym ośrodka (straty przewodnictwa jonowego), natomiast drugi proces prowadzi do strat energii na skutek tarcia cząsteczek dipolowych w lepkim ośrodku (straty dielektryczne). .

Przy niskich częstotliwościach główny udział w absorpcji energii pola elektromagnetycznego mają straty związane z przewodnictwem jonowym, które wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości pola. Wraz z dalszym wzrostem częstotliwości pola wzrasta absorpcja energii z powodu strat spowodowanych rotacją dipolowych cząsteczek ośrodka, głównie cząsteczek wody i białek.

Podstawowe mechanizmy działania pochłoniętej energii pola elektromagnetycznego na poziomie mikrocząsteczkowym, subkomórkowym i komórkowym są słabo poznane. Jednym z przejawów oddziaływania PEM z materią w ogóle, aw szczególności ze strukturami biologicznymi, jest ich nagrzewanie. W takim przypadku rozkład ciepła może być nierównomierny i prowadzić do pojawienia się „gorących punktów” z ogólnym lekkim nagrzaniem tkanek. Udowodniono jednak, że efekty biologiczne pod wpływem PEM mogą objawiać się również na tzw. poziomach „nietermicznych”, kiedy nie obserwuje się ogólnego wzrostu temperatury.

Ostatnio rozwinęła się informacyjna teoria oddziaływania pól elektromagnetycznych, oparta na koncepcji oddziaływania pól zewnętrznych z polami wewnętrznymi ciała.

Efekt biologiczny osłabionego pola geomagnetycznego (GMF). Jak wspomniano wcześniej, naturalne tło elektromagnetyczne Ziemi należy uznać za jeden z najważniejszych czynników środowiskowych. Obecność naturalnych PEM w środowisku jest niezbędna do realizacji normalnego życia, a ich brak lub niedobór może prowadzić do negatywnych konsekwencji dla żywego organizmu.

Ustalono, że przy 2-5-krotnym osłabieniu GMF w stosunku do naturalnego MF obserwuje się 40% wzrost liczby zachorowań u osób pracujących w pomieszczeniach osłoniętych. Kiedy dana osoba znajduje się w sztucznych warunkach hipogeomagnetycznych, odnotowuje się zmiany w psychice, pojawiają się niestandardowe pomysły i obrazy.

Po raz pierwszy poważnie zastanowiono się nad możliwością niekorzystnego wpływu na organizm długiego przebywania pod wpływem osłabionego naturalnego PEM spowodowanego pojawieniem się skarg na pogorszenie samopoczucia i zdrowia wśród osób pracujących w obiektach osłoniętych które są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Takie osłonięte konstrukcje, spełniając swoje główne funkcje produkcyjne – zapobiegając rozprzestrzenianiu się EMP generowanego przez znajdujące się w nich urządzenia poza terenem obiektu, ze względu na swoje cechy konstrukcyjne, jednocześnie zapobiegają przenikaniu do nich PEM pochodzenia naturalnego.

Wyniki badań klinicznych i fizjologicznych pracowników przebywających w pomieszczeniach osłoniętych, przeprowadzonych przez Instytut Fizyki Biofizycznej Ministerstwa Zdrowia oraz Instytut Badawczy MT Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych, wskazują na rozwój szeregu zmian funkcjonalnych w wiodące układy ciała. Ze strony ośrodkowego układu nerwowego ujawniono oznaki zachwiania równowagi głównych procesów nerwowych w postaci przewagi zahamowania, dystonii naczyń mózgowych z obecnością regulacyjnej asymetrii międzypółkulowej, wzrostu amplitudy prawidłowych fizjologicznych drżenie, wydłużenie czasu reakcji na wyłaniający się obiekt w trybie ciągłego śledzenia analogowego oraz zmniejszenie krytycznej częstotliwości fuzji migotania światła.

Naruszenie mechanizmów regulacji autonomicznego układu nerwowego objawia się rozwojem zmian czynnościowych układu sercowo-naczyniowego w postaci labilności tętna i ciśnienia krwi, dystonii nerwowo-krążeniowej typu nadciśnieniowego oraz zaburzeń procesu repolaryzacji mięśnia sercowego .

Ze strony układu immunologicznego odnotowano spadek ogólnej liczby limfocytów T, stężenia IgG i IgA oraz wzrost stężenia IgE.

Wzrost zachorowalności na VUT odnotowano u osób długotrwale pracujących w obiektach osłoniętych. Jednocześnie wykazano, że u badanych pacjentów częstość występowania chorób towarzyszących zespołowi niedoboru odporności znacznie przewyższa tę wśród osób praktycznie zdrowych.

Dane uzyskane w eksperymentach laboratoryjnych pozwoliły ujawnić niekorzystny wpływ długotrwałego ekranowania naturalnych PEM (o różnym stopniu ich osłabienia) na organizm zwierzęcia, co stanowi istotne wzmocnienie roli wkładu

tego czynnika w rozwoju zmian w organizmie człowieka i wskazuje na jego znaczenie higieniczne

W serii badań eksperymentalnych przeprowadzonych w Instytucie Badawczym MT Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych oceniono bioefekty wiodących układów organizmu zwierząt w dynamice przebywania w komorach osłoniętych (osłabienie GMF K = 100 i 500 razy) przy różnych długościach dziennej sesji (od 0,25 h do 24 h dziennie) i łącznej liczbie sesji od 1 do 120.

Podczas badania stanu funkcjonalnego ośrodkowego układu nerwowego ujawniono zmiany w aktywności EEG i warunkowej aktywności odruchowej zwierząt, wskazujące na naruszenie siły procesów nerwowych w kierunku wzrostu hamowania. Układ hormonalny zareagował spadkiem aktywności hormonów gonadotropowych przysadki mózgowej - (folikulotropowych i luteinizujących) oraz wzrostem aktywności kortykosteronu. Ze strony układu rozrodczego odnotowano wydłużenie cykli rujowych, zmiany morfologiczne i czynnościowe w jajnikach i macicy. Stwierdzono zmiany w stanie humoralnej i komórkowej części układu odpornościowego zwierząt.

Nasilenie i kierunek wykrytych przesunięć w pewnym stopniu zależą od czasu przebywania w warunkach hipogeomagnetycznych. Przerywana ekspozycja na HHMF powodowała wyraźniejsze bioefekty ze strony poszczególnych układów organizmu w porównaniu z ekspozycją stałą, zwłaszcza w początkowej fazie narażenia.

Powyższe dane wskazują zatem na higieniczne znaczenie warunków hipogeomagnetycznych i potrzebę ich odpowiedniej regulacji.

Efekt biologiczny pól elektrostatycznych (ESF). ESP jest czynnikiem o stosunkowo niskiej aktywności biologicznej. W latach sześćdziesiątych XX wieku efekt biologiczny ESP był związany z wyładowaniami elektrycznymi, które występują, gdy osoba styka się z naładowanymi lub nieuziemionymi przedmiotami. To z nim wiązał się możliwy rozwój reakcji nerwicowych, w tym fobii. W kolejnych latach naukowcy doszli do wniosku, że sama ESP ma aktywność biologiczną. Zaburzenia wykrywane u pracowników pod wpływem ESP mają z reguły charakter czynnościowy i mieszczą się w ramach zespołu astenoneurotycznego i dystonii wegetatywno-naczyniowej. W objawach

dominują subiektywne dolegliwości o charakterze nerwicowym (głód, ból, drażliwość, zaburzenia snu, uczucie „porażenia prądem” itp.). Obiektywnie nie wykrywa się wyraźnych przesunięć funkcjonalnych, które nie mają żadnych konkretnych objawów.

Krew jest odporna na ESP. Występuje jedynie niewielka tendencja do spadku liczby czerwonych krwinek (erytrocytów, hemoglobiny), niewielkiej limfocytozy i monocytozy.

Bioefekty połączonego działania ESP i jonów powietrza na organizm wskazują na synergizm działania tych czynników. W tym przypadku dominującym czynnikiem jest prąd jonowy wynikający z ruchu jonów powietrza w ESP.

Należy zauważyć, że mechanizmy oddziaływania ESP i reakcji organizmu pozostają niejasne i wymagają dalszych badań.

Działanie biologiczne PMP. Organizmy żywe są bardzo wrażliwe na działanie PMF. Istnieje wiele prac dotyczących wpływu PMF na organizmy ludzi i zwierząt. Opisano wyniki badań wpływu PMF na różne układy i funkcje obiektów biologicznych na różnych poziomach organizacji. Ogólnie przyjmuje się, że układy pełniące funkcje regulacyjne (nerwowy, sercowo-naczyniowy, neuroendokrynny itp.) są najbardziej wrażliwe na działanie PMF.

Należy zwrócić uwagę na dobrze znane sprzeczne poglądy na temat aktywności biologicznej PMF.

Eksperci WHO na podstawie całości dostępnych danych doszli do wniosku, że poziomy PMF do 2 T nie mają istotnego wpływu na główne wskaźniki stanu funkcjonalnego organizmu zwierzęcia.

Krajowi badacze opisali zmiany w stanie zdrowia osób pracujących ze źródłami PMF. Najczęściej manifestują się pod postacią dystonii wegetatywnej, zespołów astenowegetatywnych i naczyniopochodnych obwodowych lub ich kombinacji. Charakteryzuje się subiektywnymi dolegliwościami o charakterze astenicznym, zmianami czynnościowymi w układzie sercowo-naczyniowym (bradykardia, czasem tachykardia, zmiana w EKG załamka T), tendencją do niedociśnienia. Krew jest dość odporna na działanie PMF. Występuje jedynie tendencja do zmniejszania liczby erytrocytów i zawartości hemoglobiny oraz umiarkowana leukocytoza i limfocytoza.

Obwodowy zespół naczyniowo-wegetatywny (lub zapalenie wielonerwowe wrażliwe na układ autonomiczny) charakteryzuje się zaburzeniami wegetatywnymi, troficznymi i wrażliwymi w dystalnych częściach rąk, którym czasami towarzyszą łagodne zaburzenia motoryczne i odruchowe.

Niewątpliwie interesujące są dane z badań epidemiologicznych prowadzonych przez autorów zagranicznych. Tak więc, badając stan zdrowia 320 pracowników produkcji elektrolitów (poziom PMP - 7,6-14,6 mT), w porównaniu z grupą kontrolną (186 osób), stwierdzono niewielkie zmiany w obrazie krwi i ciśnienia krwi, które nie wykraczały poza normalne wahania fizjologiczne. Inni badacze nie stwierdzili istotnych różnic w częstości występowania 19 nozologicznych postaci chorób między grupą kontrolną (792 osoby) a grupą specjalistów (792 osoby) pracujących z akceleratorami, komorami bąbelkowymi, sprzętem izotopowym i różnymi urządzeniami magnetycznymi (poziom PMF od 0,5 mT do 2 T). Odnotowane różnice w rozpowszechnieniu szeregu form nozologicznych należy uznać za nieistotne. Wynik został potwierdzony na dodatkowym kontyngencie osób (198 osób w grupie głównej i 198 osób w grupie kontrolnej) narażonych na działanie PMF 0,3 T przez 1 godzinę lub dłużej). Liczne publikacje donoszą, że pracownicy przemysłu aluminiowego narażeni na wysoki poziom PMF mają zwiększoną śmiertelność z powodu białaczki. Jednak rola samego PMF nie jest w tym przypadku wystarczająco jasna.

Efekt biologiczny EMF IF. Pierwsze badania wpływu PEM IF na człowieka przeprowadzili sowieccy autorzy w połowie lat 60. XX wieku. Badając stan zdrowia osób narażonych na przemysłowe skutki PEM FC podczas konserwacji stacji i napowietrznych linii elektroenergetycznych o napięciu 220, 330, 400 i 500 kV (parametry intensywnościowo-czasowe ekspozycji tylko na pole elektryczne – EF IF) po raz pierwszy odnotowano zmiany stanu zdrowia, wyrażone w postaci dolegliwości i przesunięć niektórych funkcji fizjologicznych. Personel obsługujący stacje o napięciu 500 kV zgłaszał dolegliwości neurologiczne (bóle głowy, drażliwość, zmęczenie, letarg, senność), a także dolegliwości układu sercowo-naczyniowego i

przewód pokarmowy. Dolegliwościom tym towarzyszyły zmiany czynnościowe w układzie nerwowym i sercowo-naczyniowym w postaci dysfunkcji układu autonomicznego (tachyarytmie lub bradykardia, nadciśnienie lub niedociśnienie tętnicze, chwiejność tętna). W EKG u niektórych osób stwierdzono naruszenie rytmu i częstości akcji serca, spadek napięcia zespołu QRS, spłaszczenie załamka T. Zaburzenia neurologiczne objawiały się wzrostem odruchów ścięgnistych, drżeniem powiek i palców, spadek odruchów rogówkowych i asymetria temperatury skóry. Nastąpił wzrost czasu reakcji sensomotorycznych, wzrost progów wrażliwości węchowej, spadek pamięci i uwagi. EEG wykazało spadek amplitudy fal alfa, zmianę amplitudy potencjałów wywołanych na stymulację światłem. Według wielu autorów nie odnotowano wyraźnych zmian w składzie krwi obwodowej - umiarkowaną małopłytkowość, leukocytozę neutrofilową, monocytozę i skłonność do retikulopenii. Jednak w późniejszych badaniach przeprowadzonych przez zagranicznych autorów w USA, Kanadzie, Francji i wielu innych krajach dane te nie zostały potwierdzone, chociaż niektórzy badacze zauważają obecność dolegliwości astenowegetatywnych i zmiany takich wskaźników, jak ciśnienie krwi, EKG i EEG, cholesterol we krwi, a także zmiana proporcji płci u potomstwa, tendencja do wzrostu aberracji chromosomowych w komórkach somatycznych (limfocytach krwi). W literaturze ostatnich 15 lat wiele uwagi poświęcono nowemu aspektowi problemu – możliwemu kancerogennemu, głównie leukogennemu efektowi przemysłowego i nieprzemysłowego oddziaływania PEM FC. W tym przypadku główną rolę w większości badań przypisuje się polu magnetycznemu o ekstremalnie niskim natężeniu lub jego połączeniu z polem elektrycznym. W badaniach epidemiologicznych kontyngentów przemysłowych w około 50% badań uzyskano dane o wzroście (często niewiarygodnego statystycznie) względnego ryzyka zachorowania na białaczkę i guzy mózgu u personelu obsługującego instalacje elektryczne wytwarzające PEM FC. W badaniach epidemiologicznych oceniających ryzyko zachorowania na białaczkę w populacji mieszkającej w pobliżu napowietrznych linii energetycznych i innych instalacji elektrycznych, które wytwarzają wyższy niż naturalny poziom MP HR, tylko 20-30% badań wskazuje na zwiększone ryzyko zachorowania na białaczkę u dzieci. W związku z tym pytanie

Działanie biologiczne EMP RF. Absorpcja i rozkład pochłoniętej energii wewnątrz ciała zależą zasadniczo od kształtu i wymiarów naświetlanego obiektu, od stosunku tych wymiarów do długości fali promieniowania. Z tych pozycji można wyróżnić 3 obszary w widmie RF EMF: EMF o częstotliwości do 30 MHz, EMF o częstotliwości powyżej 10 GHz oraz EMF o częstotliwości 30 MHz - 10 GHz. Pierwszy obszar charakteryzuje się gwałtownym spadkiem wartości absorpcji wraz ze zmniejszającą się częstotliwością (w przybliżeniu proporcjonalną do kwadratu częstotliwości). Charakterystyczną cechą drugiego jest bardzo szybkie tłumienie energii pola elektromagnetycznego, gdy wnika ono w tkankę: prawie cała energia jest absorbowana w warstwach powierzchniowych biostruktur. Trzeci obszar, o średniej częstotliwości, charakteryzuje się obecnością wielu maksimów absorpcji, przy których ciało niejako przyciąga pole do siebie i pochłania więcej energii niż spada na jego przekrój. W tym przypadku zjawiska interferencyjne manifestują się ostro, prowadząc do pojawienia się lokalnych maksimów absorpcji, tzw. „gorących punktów”. Dla człowieka warunki do wystąpienia lokalnych maksimów absorpcji w głowie występują przy częstotliwościach 750-2500 MHz, a maksimum wynikające z rezonansu z całkowitym rozmiarem ciała mieści się w zakresie częstotliwości

50-300 MHz.

Podstawowe mechanizmy działania pochłoniętej energii na poziomie mikrocząsteczkowym, subkomórkowym i komórkowym są słabo poznane. Szereg autorów opisuje dostępne dane dotyczące wpływu PEM na błony komórkowe, budowę niektórych białek oraz aktywność elektryczną neuronów. Odnotowane efekty nie zawsze można było interpretować jako czysto termiczne. Tak więc wieloletnia dyskusja na temat termicznych i specyficznych skutków PEM jeszcze się nie zakończyła. Organizm zwierząt i ludzi jest bardzo wrażliwy na działanie pola elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej. Biologicznemu efektowi PEM poświęcone są tysiące prac autorów krajowych i zagranicznych. Ponieważ szczegółowe rozważenie dostępnych danych nie jest możliwe, główna uwaga w tej części zostanie poświęcona ustalonym prawidłowościom działania biologicznego czynnika.

Krytyczne narządy i układy obejmują ośrodkowy układ nerwowy, oczy i gonady. Niektórzy autorzy zaliczają układ krwiotwórczy do krytycznych. Opisano wpływ na układ sercowo-naczyniowy, neuroendokrynny, odporność i procesy metaboliczne. W ostatnich latach pojawiły się dane dotyczące indukującego wpływu PEM na procesy kancerogenezy. Efekt biologiczny PEM zależy od długości fali (lub częstotliwości promieniowania, trybu generacji (ciągły, pulsacyjny), warunków narażenia organizmu (stały, przerywany; ogólny, lokalny; intensywność; czas trwania).

Należy zauważyć, że aktywność biologiczna pola elektromagnetycznego zmniejsza się wraz ze wzrostem długości fali (lub zmniejszaniem częstotliwości) promieniowania. W świetle powyższego widać, że najbardziej aktywne są zakresy centymetrowe, decymetrowe i metrowe fal radiowych.

Według wielu autorów impulsowe pola elektromagnetyczne mają większą aktywność biologiczną niż ciągłe. W ocenie porównawczej PEM generacji ciągłej i pulsacyjnej z częstotliwością powtarzania impulsów setek herców, w wielu wskaźnikach odnotowano również większe nasilenie bioefektów pod działaniem promieniowania pulsacyjnego. Jednak w trakcie chronicznego napromieniowania różnice te wyrównywały się, co było podstawą do ustalenia jednolitych maksymalnych wartości dedukcji dla CW i impulsowego PEM. Analiza szybkości reakcji układów na działanie sił wywołanych polem pokazuje, że pole pulsacyjne o średniej gęstości mocy równej PES pola ciągłego nie może być bardziej efektywne. Najwyraźniej ta opinia jest prawdziwa

działania impulsowe z wystarczająco wysoką częstotliwością powtarzania impulsów, ale nie można ich rozszerzyć na przypadki narażenia na silne pojedyncze lub rzadko powtarzające się impulsy.

W praktyce ludzie często są narażeni na przerywaną ekspozycję na pola elektromagnetyczne pochodzące z urządzeń o ruchomym wzorze promieniowania (stacje radarowe z obracającymi się lub skanującymi antenami). Prace eksperymentalne wykazały, że przy tych samych parametrach intensywność-czas uderzenia przerywane mają mniejszą aktywność biologiczną w porównaniu z uderzeniami ciągłymi, co tłumaczy się różnicami w ilości padającej i pochłanianej energii. Należy zauważyć, że przy cyklach pracy (Q) od > 2 do 20-30 występuje energetyczna zależność efektów biologicznych. Nie było więc znaczących różnic w bioskutkach uderzeń ciągłych przy PES=10 mW/cm 2 i przerywanych przy Q=5 przy PES=50 mW/cm 2 i przy Q=10 przy PES=100 mW/cm 2 . Obserwowane w wielu przypadkach na pewnych, z reguły wczesnych stadiach rozwojowych, wzmocnienie bioefektów ze względu na czynnik nieciągłości w warunkach długotrwałego chronicznego doświadczenia jest niwelowane dzięki rozwojowi procesów adaptacyjnych. Dynamika zależności bioefektów od cyklu pracy sugeruje, że przy dalszym wzroście Q (> 20-30) skutki oddziaływań przerywanych będą mniej wyraźne niż ciągłych, przy jednakowej charakterystyce energetycznej. Wynika to z wydłużania przerw i sprawniejszego przebiegu procesów naprawczych.

Istotne różnice w ilości energii padającej i pochłanianej wyjaśniają niższą aktywność biologiczną miejscowych napromieniowań części ciała (z wyjątkiem głowy) w porównaniu z całkowitą ekspozycją.

Kwestie łącznego wpływu PEM z innymi czynnikami środowiskowymi nie zostały wystarczająco zbadane. Większość opublikowanych prac poświęcona jest połączonemu działaniu mikrofalowego pola elektromagnetycznego z promieniowaniem jonizującym i ciepłem. Wnioski autorów są jednak niejednoznaczne. Istnieją zatem dowody na to, że mikrofale EMF pogarszają przebieg choroby popromiennej zgodnie z kryterium przeżycia zwierząt doświadczalnych. Ustalono sumaryczny efekt połączonego wpływu pola elektromagnetycznego i promieniowania rentgenowskiego na wskaźniki przeżywalności, masę ciała, liczbę leukocytów i płytek krwi. W tym samym czasie amerykańscy autorzy otrzymali dane

świadczące o antagonistycznym charakterze biologicznego działania pola mikrofalowego i promieniowania jonizującego. Podobny wynik uzyskano w badaniach krajowych badaczy. Niektóre prace wskazują na zależność charakteru bioefektów przy połączonej ekspozycji na mikrofalowe pole elektromagnetyczne (1, 10, 40 mW/cm2) i miękkie promieniowanie rentgenowskie (250 R i 2500 R) od poziomów ekspozycji: synergizm przy wysokich poziomach i niezależne działanie na niskim poziomie. Pozostałe prace przedstawiają dane świadczące o addytywnym charakterze bioefektu przy połączonym działaniu mikrofalowego pola elektromagnetycznego i ciepła.

Objawy kliniczne niekorzystnych skutków RF PEM opisują głównie autorzy krajowi. Urazy spowodowane przez EMF RF mogą być ostre lub przewlekłe. Ostre zmiany pojawiają się po wystawieniu na działanie znacznych natężeń termicznego pola elektromagnetycznego. Występują one niezwykle rzadko – w przypadku wypadków lub rażących naruszeń przepisów bezpieczeństwa. W literaturze krajowej lekarze wojskowi opisują kilka przypadków ostrych zmian chorobowych. W tym przypadku najczęściej mówimy o ofiarach pracujących w bezpośrednim sąsiedztwie emitujących anten radarów. Podobny przypadek narażenia na promieniowanie dwóch techników lotniczych z radaru na Filipinach opisują również zagraniczni autorzy. Wskazali intensywność, na jaką narażone były ofiary: 379 mW/cm 2 przez 20 minut i 16 W/cm 2 przez 15-30 s. Ostre zmiany charakteryzują się wieloobjawowymi zaburzeniami ze strony różnych narządów i układów, z wyraźnym osłabieniem, zaburzeniami międzymózgowiowymi i zahamowaniem funkcji gonad. Poszkodowani zgłaszają wyraźne pogorszenie stanu zdrowia podczas pracy z radarem lub bezpośrednio po jej zakończeniu, ostry ból głowy, zawroty głowy, nudności, powtarzające się krwawienia z nosa, zaburzenia snu. Zjawiskom tym towarzyszy ogólne osłabienie, osłabienie, utrata zdolności do pracy, omdlenia, niestabilność ciśnienia krwi i białych krwinek; w przypadkach rozwoju patologii międzymózgowiowej obserwuje się ataki tachykardii, obfite pocenie się, drżenie ciała itp. Naruszenia utrzymują się do 1,5-2 miesięcy.Pod wpływem wysokiego poziomu pola elektromagnetycznego (powyżej 80-100 mW / cm 2 ), na oczach może rozwinąć się zaćma.

Warunki zawodowe charakteryzują się przewlekłymi zmianami chorobowymi. Odkrywane są zwykle po kilku latach pracy.

z mikrofalowymi źródłami pola elektromagnetycznego przy poziomach ekspozycji w zakresie od dziesiątych części do kilku mW/cm 2 i okresowo przekraczających 10 mW/cm 2 . Objawy i przebieg przewlekłych postaci zmian radiofalowych nie mają ściśle określonego obrazu. W ich obrazie klinicznym wyróżnia się trzy wiodące zespoły: asteniczny, astenowegetatywny (lub zespół dystonii nerwowo-krążeniowej) i podwzgórzowy. Zespół asteniczny z reguły obserwuje się w początkowych stadiach choroby i objawia się skargami na ból głowy, zwiększonym zmęczeniem, drażliwością i nawracającym bólem w okolicy serca. Przesunięcia wegetatywne zwykle charakteryzują się wagotoniczną orientacją reakcji (niedociśnienie, bradykardia itp.). W średnio wyraźnych i wyraźnych stadiach choroby często diagnozuje się zespół astenowegetatywny lub zespół dystonii nerwowo-krążeniowej typu nadciśnieniowego. W obrazie klinicznym, na tle zaostrzenia objawów astenicznych, pierwszorzędne znaczenie mają zaburzenia autonomiczne związane z przewagą tonu współczulnego podziału autonomicznego układu nerwowego, objawiające się niestabilnością naczyniową z reakcjami nadciśnieniowymi i angiospastycznymi. W niektórych ciężkich przypadkach choroby rozwija się zespół podwzgórza, charakteryzujący się stanami napadowymi w postaci przełomów współczulno-nadnerczowych. Podczas kryzysów możliwe są ataki napadowego migotania przedsionków, dodatkowe skurcze komorowe. Pacjenci są bardzo pobudliwi, chwiejni emocjonalnie. W niektórych przypadkach stwierdza się objawy wczesnej miażdżycy, choroby niedokrwiennej serca i nadciśnienia.

Na niższych poziomach iw niższych zakresach częstotliwości (<30 МГц) выраженных заболеваний не описано. В отдельных случаях могут отмечаться определенные функциональные сдвиги, отражающие чувствительность организма к ЭМП.

Wysoką częstość zmian czynnościowych układu nerwowego i sercowo-naczyniowego u pracowników narażonych na PEM (około 60%) odnotowali polscy autorzy. Jednocześnie nie stwierdzono różnic w stanie zdrowia dwóch dużych grup narażonych na PES do 0,2 mW/cm 2 i PES > 0,2-6 mW/cm 2

Należy zauważyć, że w literaturze zagranicznej właściwie nie ma opisu skutków szkodliwych dla zdrowia człowieka podczas napromieniania PES.

wartości poniżej 10 mW/cm2. Według autorów zagranicznych górna granica bezpiecznego poziomu mieści się w przedziale od 1 do 10 mW/cm 2 .

Na podstawie analizy 10 prac autorów zachodnich, którzy badali stan zdrowia pracowników przy poziomach PEM nieprzekraczających z reguły 5 mW/cm 2, eksperci WHO doszli do wniosku, że nie ma jednoznacznych dowodów na niekorzystny wpływ tych oddziaływań na ludzi . Eksperci uważają, że patologia występuje na wyższych poziomach. Nie sposób jednak nie zwrócić uwagi na podaną w tym samym dokumencie informację o większej częstości zmian soczewki oka w porównaniu z kontrolą w wojsku zajmującym się konserwacją radarów, pracujących ze źródłami mikrofalowymi w warunków produkcji, a także w specjalistach serwisujących sprzęt radiowo-telewizyjny i radiowy. Za granicą pojawiają się doniesienia o nieco większej częstości występowania chorób serca (zaburzenia przewodzenia wewnątrzsercowego, rytmu, niedokrwienia) u fizjoterapeutów pracujących na sprzęcie krótkofalowym (27 MHz) w porównaniu z innymi specjalistami w tej dziedzinie.

Szwedzcy naukowcy zidentyfikowali nieco większą liczbę przypadków nieprawidłowości rozwojowych u dzieci, których matki – fizjoterapeutki – w czasie ciąży były narażone na krótkofalowe (27 MHz) i mikrofalowe pola elektromagnetyczne. Zaobserwowano wzrost liczby poronień u fizjoterapeutów narażonych na działanie mikrofal (brak efektu w zakresie fal krótkich).

Niestety w literaturze brak jest opisu skutków długotrwałej ekspozycji na pola elektromagnetyczne o niskim natężeniu. Należy przyjąć, że takie poziomy nie mogą powodować urazów czysto falowych. Jednak wysoka częstość występowania zaburzeń neurologicznych u pracowników, w połączeniu z dystonią wegetatywną w postaci zmian w regulacji napięcia naczyniowego oraz czynnościowymi zaburzeniami pozasercowymi, powoduje konieczność dokładnego zbadania znaczenia prognostycznego tych zaburzeń i ich roli w powstawaniu niektórych ogólnych chorób somatycznych, przede wszystkim nadciśnienia tętniczego i przewlekłej choroby niedokrwiennej serca, a także wpływu długotrwałej ekspozycji na PEM na rozwój niektórych procesów inwolucyjnych, w tym zaćmy. Jak wspomniano powyżej, w ostatnich latach pojawiły się dane dotyczące związku PEM ze zachorowalnością onkologiczną i dotyczy to zarówno zakresów mikrofalowych, jak i ultradługich. Odkryty

wzrost zachorowań na choroby onkologiczne (głównie białaczkę) w polskiej armii obsługującej radary. Kwestia roli PEM w rozwoju białaczki u dzieci i niektórych kontyngentów zawodowych jest aktywnie dyskutowana w literaturze. Wyniki wielu badań wskazują na potrzebę przeprowadzenia poważnych badań epidemiologicznych w tym zakresie.

Podsumowując problem biologicznego działania pól elektromagnetycznych wykrywanych na poziomie molekularnym, komórkowym, systemowym i populacyjnym, można je wyjaśnić fenomenologicznie kilkoma efekty biofizyczne:

Poprzez indukowanie potencjałów elektrycznych w układzie krążenia

odwołania;

Stymulacja produkcji magnetofosfenu impulsami

pole magnetyczne w VLF - zakresy mikrofalowe, amplituda od ułamków do kilkudziesięciu mT;

Inicjacja przez naprzemienne pola szerokiego zakresu komórek

zmiany precyzyjne i tkankowe; gdy indukowana gęstość prądu przekracza 10 mA/m2, wiele z tych efektów jest prawdopodobnie spowodowanych interakcjami ze składnikami błony komórkowej. Warianty wpływu pola elektromagnetycznego na osobę są różnorodne: ciągłe i przerywane, ogólne i lokalne, połączone z kilku źródeł i połączone z innymi niekorzystnymi czynnikami w środowisku pracy itp. Kombinacja powyższych parametrów PEM może mieć znacząco różne konsekwencje dla odpowiedzi napromieniowanego organizmu ludzkiego.

8.3. normy higieniczne emp

Racjonowanie pola hipogeomagnetycznego. Do tej pory na całym świecie nie było żadnych zaleceń higienicznych regulujących narażenie ludzi na osłabione GMF. W celu zachowania zdrowia i wydajności personelu rozpoczęto opracowywanie dokumentów regulacyjnych i metodologicznych, regulujących naukowo pracę w warunkach hipogeomagnetycznych.

Najwyraźniej poziom indukcji magnetycznej pola geomagnetycznego charakterystycznego dla danego obszaru należy uznać za optymalny dla osoby zamieszkującej dany obszar.

Na podstawie analizy wyników badań higienicznych GSMU w obiektach o różnym przeznaczeniu, stanu zdrowia osób pracujących z różnym stopniem osłabienia GMF, danych doświadczalnych na zwierzętach, Instytut Badawczy Medycyny Pracy Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych wspólnie z Instytutem Fizyki Biofizycznej Ministerstwa Zdrowia opracował normę higieniczną „Tymczasowe Dopuszczalne Poziomy (TPL) osłabienia natężenia pola geomagnetycznego na stanowiskach pracy”, która jest zawarta w SanPiN 2.2.4.1191- 03 „Pola elektromagnetyczne w warunkach produkcji”.

Głównymi znormalizowanymi parametrami pola geomagnetycznego są jego natężenie i współczynnik tłumienia.

Natężenie pola geomagnetycznego oceniane w jednostkach natężenia pola magnetycznego (N, A / m) lub w jednostkach indukcji magnetycznej (V, T), które są powiązane następującą zależnością:

Intensywność GMF na otwartej przestrzeni, wyrażona wielkością natężenia GMF (Hq), charakteryzuje wartość tła natężenia GMF, charakterystyczną dla tego konkretnego obszaru. Natężenie stałego GMF na terytorium Federacji Rosyjskiej na wysokości 1,2-1,7 m od powierzchni Ziemi może wahać się od 36 A/m do 50 A/m (od 45 µT do 62 µT), osiągając wartości maksymalne ​na obszarach o dużych szerokościach geograficznych i anomaliach. Wielkość intensywności GMF na szerokości geograficznej Moskwy wynosi około

40 A/m (50 uT).

Natężenie stałego pola magnetycznego wewnątrz ekranowanego obiektu, pomieszczenia, obiektu technicznego, wyrażone siłą (HB), jest superpozycją siły przenikającego GMF, określonej współczynnikiem ekranowania, oraz siły pola magnetycznego , ze względu na namagnesowanie szczątkowe materiału, z którego wykonana jest konstrukcja ekranująca (H NAM).

Tymczasowy dopuszczalny współczynnik tłumienia natężenia GMF (K o) wewnątrz obiektu ekranowanego, lokalu, technicznego

środka chemicznego jest równy stosunkowi natężenia GMF otwartej przestrzeni (Ho) do natężenia wewnętrznego pola magnetycznego na stanowisku pracy (H B):

Ko = Nie/Nv.

Zgodnie z normą higieniczną „Czasowe dopuszczalne poziomy osłabienia natężenia pola geomagnetycznego na stanowiskach pracy” dopuszczalne poziomy osłabienia natężenia pola geomagnetycznego na stanowiskach pracy personelu wewnątrz obiektu, pomieszczeń, wyposażenie techniczne podczas zmiany roboczej nie powinno przekraczać 2-krotności w stosunku do jego natężenia na otwartej przestrzeni na terenie sąsiadującym z ich lokalizacją.

Racjonowanie ESP. Zgodnie z SanPiN 2.2.4.1191-03 „Pola elektromagnetyczne w warunkach produkcji” i GOST 12.1.045-84. "SSBT. pola elektrostatyczne. Dopuszczalne poziomy na stanowiskach pracy i wymagania dotyczące monitoringu”, określa się maksymalną dopuszczalną wartość natężenia ESP na stanowiskach pracy w zależności od czasu narażenia w ciągu dnia roboczego.

Maksymalne dopuszczalne natężenie pola elektrostatycznego (Epdu) na stanowiskach pracy personelu serwisowego nie powinno przekraczać następujących wartości:

Po wystawieniu na działanie do 1 godziny - 60 kV / m;

Po wystawieniu na działanie 2 godzin - 42,5 kV / m;

Po wystawieniu na działanie 4 godzin - 30,0 kV / m;

Po ekspozycji przez 9 godzin - 20,0 kV / m.

Dokument regulacyjny „Dopuszczalne poziomy pól elektrostatycznych i gęstości prądu jonowego dla personelu podstacji i linii napowietrznych UHV DC” ? 6022-91 reguluje warunki łącznego oddziaływania wymienionych w tytule czynników na personel obsługujący systemy elektroenergetyczne prądu stałego ultrawysokich napięć.

Zgodnie z wymaganiami dokumentu granica ESP i gęstość prądu jonowego dla pełnego dnia roboczego wynoszą 15 kV/m i 20 nA/m 2 ; dla ekspozycji 5-godzinnej - 20 kV/m i 25 nA/m 2 . Gdy intensywność ESP = 20 kV / m, obliczenie dopuszczalnego czasu pracy personelu określa wzór:

Dopuszczalne poziomy natężenia ESP są również uregulowane na stanowiskach pracy operatorów PVEM (SanPiN 2.2.2//2.4.1340-03 „Wymagania higieniczne dotyczące komputerów osobistych i organizacji pracy”). Jako chwilowo dopuszczalna wartość, natężenie pola elektrostatycznego nie powinno przekraczać 15 kV/m.

Regulacje sanitarno-epidemiologiczne dotyczące nieprzemysłowych oddziaływań ESP przeprowadzane są zgodnie z wymaganiami SanPiN 001-96 „Normy sanitarne dotyczące dopuszczalnych poziomów czynników fizycznych podczas użytkowania towarów konsumpcyjnych w warunkach domowych”, SanPiN 2.1.2.1002-2000 „Sanitarne i wymagania epidemiologiczne dla budynków i lokali mieszkalnych” oraz SN 2158-80 „Kontrola sanitarno-higieniczna polimerowych materiałów budowlanych przeznaczonych do stosowania w budownictwie mieszkaniowym i użyteczności publicznej”, zgodnie z którymi granica ESP dla narażenia niezawodowego wynosi 15 kV / M.

Komitet Europejski „CENELEC” proponuje wartość 14 kV/m jako kontrolowany poziom narażenia ludności na ESP, tj. praktycznie pokrywa się z tym przyjętym w Rosji.

Zgodnie z wymaganiami Stowarzyszenia Higienistek Amerykańskich ASOS 1991 poziomy ESP na stanowiskach pracy personelu nie powinny przekraczać 25 kV/m. Od poziomu 15 kV/m przewiduje się stosowanie sprzętu ochronnego (rękawice, kombinezony).

W Niemczech maksymalna granica narażenia zawodowego dla ESP wynosi 40 kV/m w ciągu dnia roboczego i 60 kV/m przy narażeniu do 2 godzin dziennie.

Norma Komitetu Europejskiego CENELEC ustanawia maksymalny limit 8-godzinnego narażenia zawodowego na ESP na poziomie 4 kV/m. Wewnątrz

8-godzinny okres dla natężeń przekraczających 42 kV/m, dopuszczalny czas ekspozycji określa wzór:

T<112/E.

Racjonowanie PMP. Racjonowanie i ocena higieniczna stałego pola magnetycznego (PMF) przeprowadzana jest według jego poziomu zróżnicowanego w zależności od czasu narażenia pracownika na zmianę, z uwzględnieniem warunków ogólnych (dla całego ciała) lub miejscowych (ręk). , przedramię).

Poziomy PMF są oceniane w jednostkach natężenia pola magnetycznego (N) w kA/m lub w jednostkach indukcji magnetycznej (V) m/T (Tabela 8.2).

W przypadku konieczności przebywania personelu w obszarach o różnych napięciach (indukcji) PMF, łączny czas wykonywania prac w tych obszarach nie powinien przekraczać maksymalnego dopuszczalnego poziomu dla obszaru o maksymalnym napięciu.

Podane w tabeli MCL oparte są na poziomie czynnika nieaktywnego i dlatego różnią się od tych ustalonych w innych krajach lub od zalecanych przez organizacje międzynarodowe.

Normy krajowe regulujące PHC w innych krajach są zwykle regulowane przez departamentalne organizacje i przepisy. Na przykład Departament Energii Stanów Zjednoczonych ustanowił następujące PDU:

Dla ekspozycji 8-godzinnej - 0,01 T dla całego ciała, 0,1 T dla

ręce;

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

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

akcelerator liniowy w Centrum Stanforda, zmieniają się w czasie dla całkowitej ekspozycji od 0,02 T do 0,2 T; dla lokalnych - na rękę - od 0,2 T do 2,0 T.

W 1991 roku Międzynarodowy Komitet ds. Promieniowania Niejonizującego Międzynarodowego Stowarzyszenia Ochrony przed Promieniowaniem zalecił następujące poziomy PMF jako MRL (Tabela 8.3).

Racjonowanie i ocena narażenia na PEM IF. W celu zachowania zdrowia personelu obsługującego urządzenia elektryczne oraz ludności narażonej w życiu codziennym na działanie pól elektromagnetycznych FC regulacja higieniczna prowadzona jest w oparciu o

Tabela 8.2.Wpływ PMP na pracowników

Czas ekspozycji na dzień roboczy, minuty	Warunki ekspozycji
	Ogólne (całe ciało)		Lokalny (ograniczony do rąk, obręczy barkowej)
	napięcie PDU, kA/m	Zdalne sterowanie indukcją magnetyczną, mT	napięcie PDU, kA/m	Zdalne sterowanie indukcją magnetyczną, mT
61-480
11-60
0-10

Tabela 8.3.Międzynarodowe zalecenia dla PDU PMP (1991)

Notatka. Podane w tabeli PDU nie zapewniają bezpieczeństwa osobom z wszczepionymi rozrusznikami serca i defibrylatorami, które mogą reagować na PMP na poziomie 0,5 mT i poniżej.

kompleksowe badania higieniczne, kliniczno-fizjologiczne i eksperymentalne.

Higieniczna regulacja EMF FC odbywa się oddzielnie dla pól elektrycznych (EP) i magnetycznych (MF). Znormalizowane parametry EP to napięcie, który jest szacowany w kilowoltach na metr (kV / m), a dla MP - indukcja magnetyczna lub siła pola magnetycznego, mierzone odpowiednio w mili lub mikroteslach (mTl, μT) oraz amperach lub kiloamperach na metr (A/m, kA/m).

Obecnie w Rosji istnieją normy higieniczne dotyczące przemysłowych i nieprzemysłowych oddziaływań EP i MF FC. Należy jednak pamiętać, że dopuszczalne poziomy indukcji pola magnetycznego falownika w pomieszczeniach mieszkalnych i na terenie zabudowy mieszkaniowej są przyjmowane jako norma tymczasowa i wynoszą odpowiednio 10 i 50 μT (SanPiN 2.1.2.1002- 2000). Ten sam dokument określa zdalne sterowanie dla EP FC, które mają zastosowanie do lokali mieszkalnych i terenu zabudowy mieszkaniowej, wynoszące odpowiednio 0,5 i 1 kV / m, niezależnie od źródła. Podane poziomy maksymalne są znacznie niższe od wartości poziomów kontrolowanych dla populacji proponowanych przez międzynarodowe zalecenia ICNIRP, które wynoszą odpowiednio 5 kV/m i 100 µT (80 A/m). Jednocześnie, w związku z pojawiającymi się ostatnio danymi o możliwym negatywnym (aż do rakotwórczym) wpływie słabych pól magnetycznych IF na zdrowie ludzi, zalecono zaostrzenie limitów ich poziomów, do 0,2 μT.

Regulację higieniczną PEM FC na stanowiskach pracy reguluje SanPiN 2.2.4.1191-03 „Pola elektromagnetyczne w warunkach produkcyjnych” w zależności od czasu przebywania w polu elektromagnetycznym.

Maksymalny dopuszczalny poziom (MPL) EP IF na cały dzień roboczy wynosi 5 kV / m, a maksymalny MPC dla uderzeń nie dłuższych niż 10 minut wynosi 25 kV / m. W zakresie natężeń 5-20 kV/m dopuszczalny czas przebywania określa wzór:

T \u003d 50 / E-2,

Gdzie:

T – dopuszczalny czas spędzony w EP przy odpowiednim poziomie napięcia, h;

E to intensywność działającego EF w kontrolowanym obszarze.

Niedozwolone jest przebywanie w EP o napięciu większym niż 25 kV / m bez użycia sprzętu ochronnego.

Liczba kontrolowanych stref jest określona przez różnicę poziomów napięć pola elektrycznego na stanowisku pracy. Rozpatrywana różnica poziomów intensywności EP kontrolowanych stref wynosi 1 kV/m.

Dopuszczalny czas spędzony w PE może być realizowany jednorazowo lub ułamkowo w ciągu dnia roboczego. W pozostałym czasie pracy należy przebywać poza strefą wpływu podpisu elektronicznego lub używać środków ochrony.

Czas spędzony przez personel w ciągu dnia pracy w obszarach o różnym natężeniu pola elektrycznego (Tpr) oblicza się ze wzoru:

Podany czas nie powinien przekraczać 8 godzin.

Maksymalne wartości kontrolne natężenia okresowego (sinusoidalnego) pola magnetycznego (MF) o częstotliwości przemysłowej na stanowiskach pracy ustala się dla warunków oddziaływania ogólnego (na całe ciało) i miejscowego (na kończyny) (Tabela 8.4).

Tabela 8.4.Pilot do ekspozycji na okresowe pole magnetyczne o częstotliwości 50 Hz

Dopuszczalne siły MF w przedziałach czasowych wyznacza się zgodnie z krzywą interpolacji podaną w Załączniku 1 do SanPiN 2.2.4.1191-03.

W przypadku konieczności przebywania personelu w strefach o różnym natężeniu (indukcji) pola magnetycznego, łączny czas wykonywania prac w tych strefach nie powinien przekraczać maksymalnego limitu kontrolnego dla stref o maksymalnym natężeniu.

Dopuszczalny czas pobytu może być realizowany jednorazowo lub ułamkowo w ciągu dnia roboczego.

Dla warunków ekspozycji na pulsacyjny MF 50 Hz MPS wartości amplitudy natężenia pola (Npd) są zróżnicowane w zależności od całkowitego czasu ekspozycji na zmianę (T) oraz charakterystyki trybów generacji impulsowej.

Higieniczna regulacja pola elektromagnetycznego w zakresie 10 kHz - 300 GHz. Natężenie pól elektromagnetycznych o częstotliwościach radiowych na stanowiskach pracy personelu pracującego ze źródłami pola elektromagnetycznego oraz wymagania dotyczące monitorowania regulują przepisy sanitarno-epidemiologiczne, normy „Pola elektromagnetyczne w warunkach produkcji” - SanPiN 2.2.4.1191-03 i GOST 12.1. 006-84 „Częstotliwości radiowe pól elektromagnetycznych. Dopuszczalne poziomy na stanowiskach pracy i wymagania dotyczące kontroli”.

Zdalna kontrola pól elektrycznych i magnetycznych w zakresie częstotliwości 10-30 kHz podczas całej zmiany wynosi odpowiednio 500 V/m i 50 A/m. Przy czasie ekspozycji na pola elektryczne i magnetyczne do 2 godzin na zmianę, pilot ma odpowiednio 1000 V / m i 100 A / m.

Tabela 8.5.Maksymalna zdalna kontrola natężenia i gęstości strumienia energii w zakresie częstotliwości PEM 30 kHz - 300 GHz

Parametr	Maksymalne dopuszczalne poziomy w pasmach częstotliwości (MHz)
	0,03-3,0	3,0-30,0	30,0-50,0	50,0-300,0	300,0-300000,0
E, V/m
Nas
PES µW/cm1					1000 5000*

Notatka. *dla warunków miejscowego napromieniowania rąk.

Pilot zdalnego sterowania Zakres częstotliwości EMF 30 kHz - 300 GHz określa wielkość ekspozycji energetycznej (EE).

Maksymalne dopuszczalne poziomy pól elektrycznych i magnetycznych, gęstość strumienia energii EMF nie powinny przekraczać wartości podanych w patka. 8.5.

8.4. ZASADY POMIARU PARAMETRÓW PÓL ELEKTRYCZNYCH I MAGNETYCZNYCH

Zasady pomiaru natężenia pola elektrycznego. Metoda pomiaru parametrów pola elektrycznego opiera się na właściwościach ciała przewodzącego umieszczonego w polu elektrycznym. Jeśli dwa ciała przewodzące zostaną umieszczone w jednolitym polu elektrycznym, wówczas powstaje różnica potencjałów równa różnicy potencjałów zewnętrznego pola elektrycznego między środkami ładunków elektrycznych ciał. Ta różnica potencjałów jest związana z modułem zewnętrznego pola elektrycznego.

Podczas pomiaru natężenia zmiennego pola elektrycznego antena dipolowa jest używana jako główny konwerter, którego wymiary są małe w porównaniu z długością fali. W jednorodnym polu elektrycznym między elementami anteny dipolowej (walcami, stożkami itp.) powstaje napięcie przemienne, którego chwilowa wartość będzie proporcjonalna do rzutu chwilowej wartości natężenia pola elektrycznego na oś antena dipolowa. Pomiar wartości skutecznej tego napięcia da wartość proporcjonalną do wartości skutecznej rzutu natężenia pola elektrycznego na oś anteny dipolowej. Oznacza to, że mówimy o polu elektrycznym, które istniało w kosmosie przed wprowadzeniem do niego anteny dipolowej. Zatem do pomiaru wartości skutecznej zmiennego pola elektrycznego potrzebna jest antena dipolowa i woltomierz RMS.

Zasady pomiaru natężenia (indukcji) pola magnetycznego. Do pomiaru natężenia bezpośrednich i niskich częstotliwości pól magnetycznych przetworniki oparte na efekt halla, co odnosi się do zjawisk galwanomagnetycznych zachodzących po umieszczeniu przewodnika

lub półprzewodnik z prądem w polu magnetycznym. Zjawiska te obejmują: występowanie różnicy potencjałów (SEM), zmianę rezystancji elektrycznej przewodnika, występowanie różnicy temperatur.

Efekt Halla występuje, gdy napięcie jest przyłożone do pary przeciwległych powierzchni prostokątnej płytki półprzewodnikowej, powodując prąd stały. Pod działaniem wektora indukcji prostopadłego do płytki siła prostopadła do wektora gęstości prądu stałego będzie działać na poruszające się nośniki ładunku. Konsekwencją tego będzie wystąpienie różnicy potencjałów pomiędzy drugą parą powierzchni płyt. Ta różnica potencjałów nazywana jest Hallem emf. Jego wartość jest proporcjonalna do składowej wektora indukcji magnetycznej prostopadłej do płytki, grubości płytki i stałej Halla, która jest charakterystyczna dla półprzewodnika. Znając współczynnik proporcjonalności między SEM a indukcją magnetyczną i mierząc SEM, wyznacz wartość indukcji magnetycznej.

Aby zmierzyć średnią kwadratową wartości zmiennego natężenia pola magnetycznego, jako przetwornik główny stosuje się antenę pętlową, której wymiary są małe w porównaniu z długością fali. Pod działaniem zmiennego pola magnetycznego na wyjściu anteny pętlowej powstaje napięcie przemienne, którego chwilowa wartość jest proporcjonalna do rzutu chwilowej wartości natężenia pola magnetycznego na oś prostopadłą do płaszczyzny pętli anteny i przechodząc przez jej środek. Pomiar wartości skutecznej tego napięcia daje wartość proporcjonalną do wartości skutecznej rzutu natężenia pola magnetycznego na oś anteny pętlowej.

Zasady pomiaru gęstości strumienia energii pola elektromagnetycznego. Przy częstotliwościach od 300 MHz do kilkudziesięciu GHz mierzona jest gęstość strumienia energii (EFD) w już utworzonej fali elektromagnetycznej. W tym przypadku PES jest powiązany z mocami pól elektrycznych lub magnetycznych. Dlatego do pomiaru PES stosuje się mierniki wartości skutecznej natężeń pól elektrycznych lub magnetycznych, które są kalibrowane w jednostkach gęstości strumienia energii pola elektromagnetycznego.

8.5. środki ochrony podczas pracy ze źródłami emp

Przy doborze środków ochrony przed elektrycznością statyczną (ekranowanie źródła pola lub stanowiska pracy, stosowanie neutralizatorów elektryczności statycznej, ograniczenie czasu działania itp.) uwzględnia się cechy procesów technologicznych, właściwości fizyczne i chemiczne obrabianego materiału, należy uwzględnić mikroklimat pomieszczeń itp., co determinuje zróżnicowane podejście przy opracowywaniu środków ochronnych.

Jednym z powszechnych sposobów ochrony przed elektrycznością statyczną jest ograniczenie powstawania ładunków elektrostatycznych lub ich usuwanie z naelektryzowanego materiału, co osiąga się:

1) uziemienie metalowych i przewodzących prąd elektryczny elementów wyposażenia;

2) wzrost powierzchni i przewodnictwa objętościowego dielektryków;

3) montaż neutralizatorów elektryczności statycznej. Uziemienie odbywa się niezależnie od użycia innych

metody ochrony. Uziemione są nie tylko elementy urządzeń, ale również izolowane odcinki przewodzące prąd elektryczny instalacji technologicznych.

Bardziej skutecznym środkiem ochrony jest zwiększenie wilgotności powietrza do 65-75%, gdy jest to możliwe w warunkach procesu technologicznego.

Środkami ochrony osobistej mogą być obuwie antystatyczne, fartuch antystatyczny, bransoletki uziemiające do ochrony rąk oraz inny sprzęt zapewniający uziemienie elektrostatyczne ciała ludzkiego.

Przy ogólnym wpływie PMF na organizm pracowników, obszary obszaru produkcyjnego, w których poziomy przekraczają MPC, powinny być oznaczone specjalnymi znakami ostrzegawczymi z dodatkowym napisem wyjaśniającym: „Uwaga! Pole magnetyczne!” Konieczne jest podjęcie działań organizacyjnych w celu ograniczenia wpływu PMF na organizm człowieka poprzez wybór racjonalnego trybu pracy i wypoczynku, skrócenie czasu przebywania w warunkach działania PMF, wyznaczenie drogi ograniczającej kontakt z PMF w obszarze roboczym.

Podczas naprawy systemów szyn zbiorczych należy zapewnić rozwiązania bocznikowe. Osoby obsługujące

Instalacje technologiczne prądu stałego, systemy szyn zbiorczych lub mające kontakt ze źródłami PMF muszą przejść wstępne i okresowe badania lekarskie zgodnie ze standardami Ministerstwa Zdrowia i Przemysłu Medycznego oraz Państwowego Komitetu Nadzoru Sanitarno-Epidemiologicznego Rosji. Podczas badań lekarskich należy kierować się ogólnymi przeciwwskazaniami lekarskimi do pracy z czynnikami szkodliwymi w środowisku pracy.

W warunkach oddziaływania miejscowego (ograniczonego do rąk, górnego pasa barkowego pracowników), w zakładach przemysłu elektronicznego, poprzez kasety technologiczne należy stosować do prac związanych z montażem urządzeń półprzewodnikowych, które ograniczają kontakt rąk pracownicy współpracujący z

PMP.

W przedsiębiorstwach zajmujących się produkcją magnesów trwałych wiodące miejsce w środkach zapobiegawczych zajmuje automatyzacja procesu pomiaru parametrów magnetycznych produktów za pomocą cyfrowych urządzeń automatycznych, co wyklucza kontakt z PMF. Wskazane jest stosowanie urządzeń zdalnych (szczypce wykonane z materiałów niemagnetycznych, pęsety, uchwyty), które uniemożliwiają możliwość lokalnego działania PMF na pracownika. Należy stosować urządzenia blokujące, które wyłączają instalację elektromagnetyczną, gdy ręce znajdą się w obszarze pokrycia PMP.

W praktyce higienicznej stosuje się trzy podstawowe zasady ochrony: ochronę przez czas, ochronę na odległość oraz ochronę poprzez stosowanie środków ochrony zbiorowej lub indywidualnej. Ponadto przeprowadzane są wstępne i roczne kontrole okresowe personelu obsługującego instalacje elektryczne EHV zgodnie ze standardami Państwowego Nadzoru Sanitarno-Epidemiologicznego oraz Ministerstwa Zdrowia i Przemysłu Medycznego Rosji, które zapewniają zapobieganie niekorzystnym skutkom na zdrowie.

Zasada ochrony czasu są realizowane głównie w wymaganiach odpowiednich dokumentów regulacyjnych i metodologicznych regulujących wpływ przemysłowy PEM FC. Dopuszczalny czas przebywania personelu pod wpływem PEM FC jest ograniczony długością dnia pracy i odpowiednio maleje wraz ze wzrostem intensywności narażenia. Dla ludności zapewnione jest zapobieganie negatywnym skutkom skutków EP IF wraz ze zróżnicowanym zdalnym sterowaniem

w zależności od rodzaju terytorium (zamieszkałe, często lub rzadko odwiedzane), co jest przejawem zapewnienia ochrony ludzi poprzez ograniczenie czasu ekspozycji, głównie dzięki realizacji zasady ochrony na odległość. Dla linii napowietrznych najwyższych napięć (EHV) różnych klas ustanawia się coraz większe strefy ochrony sanitarnej.

Do umieszczenia linii napowietrznych o napięciu 330 kV i wyższym należy przydzielić terytoria oddalone od obszaru mieszkalnego.

Przy projektowaniu linii napowietrznych o napięciu 750-1150 kV należy zapewnić ich usunięcie z granic osiedli z reguły odpowiednio o co najmniej 250-300 m. I tylko w wyjątkowych przypadkach, gdy warunek ten nie może być spełniony ze względu na lokalne warunki, linie 330, 500, 750 i 1150 kV można przybliżyć do granicy miejscowości wiejskich, jednak nie bliżej niż do 20, 30, 40 i 55 m odpowiednio; w takim przypadku natężenie pola elektrycznego pod przewodami linii napowietrznej nie powinno przekraczać 5 kV / m. Możliwość dojazdu liniami napowietrznymi do granicy osiedli należy uzgodnić z organami nadzoru sanitarno-epidemiologicznego.

W strefie ochrony sanitarnej zabrania się:

Budownictwo mieszkaniowe i rozmieszczenie terenów rekreacyjnych;

Umieszczanie przedsiębiorstw do konserwacji pojazdów, magazynów produktów ropopochodnych;

Przechowywanie materiałów palnych wszelkiego rodzaju i czynności z nimi;

Zatrzymywanie pojazdów, których gabaryty przekraczają dopuszczalne, naprawa maszyn i mechanizmów;

Wykonywanie prac nawadniających za pomocą maszyn do podlewania, których strumień wody może wejść w kontakt z liniami napowietrznymi;

Umieszczenie długich nieuziemionych przewodów (ogrodzenia z drutu, rozstępów do wieszania winogron, chmielu itp.) dostępnych dla publiczności;

Ścinanie kilku drzew jednocześnie podczas oczyszczania linii napowietrznej, wspinania się na drzewa, a także podczas pracy przy silnym wietrze, mgle i lodzie.

Na terenie strefy ochrony sanitarnej linii napowietrznych o napięciu 750 kV i wyższym zabrania się:

Eksploatować maszyny i mechanizmy bez ekranów ochronnych, zapewniając zmniejszenie napięć EP na stanowiskach pracy pracowników;

Umieść budynki mieszkalne i działki przydomowe;

Zaangażowanie dzieci i młodzieży do lat 18 do prac rolniczych.

Dozwolony:

Wykorzystanie strefy ochrony sanitarnej linii napowietrznej do umieszczania upraw rolnych, które nie wymagają długiego pobytu ludzi podczas ich przetwarzania;

Konserwacja i eksploatacja istniejących budynków mieszkalnych i działek przydomowych położonych w strefie ochrony sanitarnej linii napowietrznych o napięciu 330-500 kV, pod warunkiem obniżenia napięcia elektrycznego wewnątrz budynków mieszkalnych i na terenach otwartych do dopuszczalnych poziomów.

Środki ochrony ludności przed skutkami EP FC określają następujące wymagania:

a) utworzenie strefy ochrony sanitarnej i ścisłe przestrzeganie wymagań dotyczących jej użytkowania;

b) przy organizacji pracy w strefie ochrony sanitarnej podejmuje się następujące działania w celu obniżenia poziomów pola elektrycznego:

Maszyny i mechanizmy poruszające się (samochody, ciągniki, rolnicze jednostki samobieżne i przyczepiane itp.) są wyposażone w niezawodny kontakt elektryczny z podłożem. Do uziemiania maszyn i mechanizmów na torze pneumatycznym dopuszcza się stosowanie metalowego łańcucha zamocowanego na ramie nośnej;

Maszyny i mechanizmy nieposiadające metalowych kabin muszą być wyposażone w ekrany ochronne, przyłbice połączone z korpusem. Ekrany i wizjery mogą być wykonane z blachy lub siatki metalowej;

Aby wykluczyć wyładowania elektryczne, gdy osoba styka się z przewodami, są one uziemione, przedłużone przewody są uziemione w kilku miejscach i umieszczone prostopadle do

do VL;

Podczas wykonywania prac budowlanych i instalacyjnych przedłużone wyroby metalowe (rurociągi, przewody linii komunikacyjnych itp.) są uziemiane w miejscach pracy i co najmniej w dwóch punktach w różnych miejscach;

c) budynki znajdujące się w strefie ochrony sanitarnej są chronione przez uziemioną osłonę, metalowe dachy są niezawodnie

uziemione w co najmniej dwóch miejscach. W przypadku urządzenia uziemiającego wartość rezystancji nie jest znormalizowana;

d) w celu zmniejszenia siły pola elektrycznego na otwartych przestrzeniach, jeśli to konieczne, zainstaluj urządzenia ekranujące kable, a także ogrodzenia żelbetowe. W tym samym celu sadzi się drzewa i krzewy;

e) na skrzyżowaniach dróg z liniami napowietrznymi instaluje się znaki zakazujące zatrzymania transportu, aw razie potrzeby ograniczające gabaryty pojazdu;

f) w procesie przygotowania i wykonywania prac w pobliżu linii napowietrznych osoby odpowiedzialne za wykonanie tych prac są zobowiązane do przeszkolenia pracowników oraz monitorowania realizacji środków ochrony przed skutkami pola elektrycznego i przestrzegania wymagań bezpieczeństwa;

g) w osiedlach, w pobliżu których przebiegają linie napowietrzne, przedsiębiorstwa sieci elektroenergetycznych wraz z władzami miejskimi prowadzą wśród ludności prace wyjaśniające w celu promowania środków bezpieczeństwa podczas pracy i ludzi w pobliżu linii napowietrznych, a także instalują znaki ostrzegawcze w miejscach o zwiększonym niebezpieczeństwie.

Jednocześnie ze względu na brak odpowiedniego dokumentu regulacyjnego i metodologicznego regulującego ich pozaprodukcyjne oddziaływanie, ochrona ludności nie jest zapewniona dla MP WL (głównie z powodu niewystarczającej znajomości zagadnienia).

Zapobieganie niekorzystnemu wpływowi EMF FC na osobę za pomocą sprzętu ochronnego jest przewidziane tylko w przypadku uderzeń przemysłowych i tylko dla elementu elektrycznego (EC FC) zgodnie z wymaganiami GOST 12.1.002-84 i SanPiN N 5802-91 oraz GOST specjalnie zaprojektowany w celu rozwiązania tych problemów 12.4.154-85 „SSBT. Urządzenia ekranujące do ochrony przed polami elektrycznymi o częstotliwości przemysłowej. Ogólne wymagania techniczne, podstawowe parametry i wymiary” oraz GOST 12.4.172-87 „SSBT. Indywidualny zestaw ekranujący do ochrony przed polami elektrycznymi o częstotliwości przemysłowej. Ogólne wymagania techniczne i metody kontroli”.

Środki ochrony zbiorowej obejmują dwie główne kategorie tego sprzętu: stacjonarne i mobilne (przenośne). Ekrany stacjonarne może być inny

uziemione konstrukcje metalowe (tarcze, zadaszenia, szopy - pełne lub siatkowe, systemy kablowe) umieszczone nad miejscami pracy personelu znajdującego się na terenie EF FC. Mobilne (przenośne) środki ochrony to różnego rodzaju zdejmowane ekrany. Środki zbiorowe są obecnie stosowane nie tylko w celu zapewnienia zachowania zdrowia personelu obsługującego instalacje elektryczne ultrawysokiego napięcia i w efekcie narażonego na działanie EF FC, ale również w celu ochrony ludności w celu zapewnienia normowych wartości napięcia FC EF na terenach zabudowanych (najczęściej na terenach ogrodowych) działek położonych w pobliżu trasy VL). W takich przypadkach najczęściej stosuje się ekrany kablowe, skonstruowane zgodnie z obliczeniami inżynierskimi.

Główny Sprzęt ochrony osobistej z EP FC to obecnie indywidualne zestawy ekranujące. W Rosji istnieją różne rodzaje zestawów o różnym stopniu ekranowania, nie tylko do prac ziemnych w obszarze oddziaływania EP FC o napięciu nie większym niż 60 kV/m, ale także do wykonywania prac z bezpośrednim kontaktem z częściami pod napięciem, które znajdują się pod napięciem (pracują pod napięciem) na liniach napowietrznych o napięciu 110-1150 kV. W celu zapobiegania wczesnej diagnostyce i leczeniu zaburzeń zdrowotnych praca pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej, konieczne jest przeprowadzanie wstępnych i okresowych badań lekarskich zgodnie z zarządzeniami Ministerstwa Zdrowia i Rozwoju Społecznego Federacji Rosyjskiej. Wszystkie osoby z początkowymi objawami zaburzeń klinicznych spowodowanych ekspozycją na fale radiowe, a także z chorobami ogólnymi, których przebieg może ulec pogorszeniu pod wpływem niekorzystnych czynników środowiska pracy, powinny być objęte obserwacją z zachowaniem odpowiednich środków higieniczno-leczniczych środki mające na celu poprawę warunków pracy i przywrócenie zdrowia. W przypadkach charakteryzujących się postępującym przebiegiem patologii zawodowej lub zaostrzonych chorobami ogólnymi przeprowadza się czasowe lub stałe przeniesienie pracowników do innej pracy. Kobiety w okresie ciąży i laktacji również podlegają przeniesieniu do innej pracy, jeżeli poziom PEM w miejscu pracy przekracza MPC ustaloną dla populacji. Osoby poniżej 18 roku życia

rasta, do samodzielnej pracy przy instalacjach będących źródłami promieniowania elektromagnetycznego w zakresie częstotliwości radiowych. Środki ochrony pracowników powinny być stosowane we wszystkich rodzajach prac, jeżeli poziomy PZŚ na stanowisku pracy przekraczają dopuszczalne.

Ochronę personelu przed narażeniem na RF EMR osiąga się za pomocą środków organizacyjnych i technicznych, a także poprzez stosowanie środków ochrony indywidualnej.

Działania organizacyjne obejmują: dobór racjonalnych trybów pracy instalacji; ograniczenie miejsca i czasu przebywania personelu w strefie promieniowania i inne. Środki inżynieryjne obejmują: racjonalne rozmieszczenie urządzeń, stosowanie środków ograniczających przepływ energii elektromagnetycznej na stanowiska pracy personelu (absorbery mocy, ekranowanie). Do osobistego wyposażenia ochronnego obejmują gogle, tarcze, hełmy, odzież ochronną (kombinezony, kombinezony itp.).

Sposób zabezpieczenia w każdym konkretnym przypadku należy określić uwzględniając zakres częstotliwości pracy, charakter wykonywanej pracy oraz wymaganą skuteczność zabezpieczenia.

Zasady ochrony są różne w zależności od przeznaczenia i konstrukcji emiterów. Ochrona personelu przed narażeniem może być realizowana poprzez automatyzację procesów technologicznych lub zdalne sterowanie, z wyłączeniem obowiązkowej obecności operatora w pobliżu źródła promieniowania, poprzez ekranowanie pracujących cewek indukcyjnych.

W przypadkach, gdy nie jest możliwe (technicznie niemożliwe lub związane z wysokimi kosztami materiałowymi) przestawienie urządzeń na sterowanie automatyczne lub zdalne, konieczne jest zabezpieczenie stanowiska pracy. Czynności te wykonywane są również przy serwisowaniu urządzeń EGU o dużym rezerwie energii, przeznaczonych do obróbki części wielkogabarytowych. Ekranowanie stanowisk pracy przeprowadza się również w przypadkach, gdy ekranowanie źródeł pola elektromagnetycznego jest niemożliwe ze względu na specyfikę procesu technologicznego (praca na stanowiskach probierczych itp.).

Wszystkie środki i metody ochrony PEM można podzielić na 3 grupy: organizacyjną, inżynierską oraz leczenie i zapobieganie.

Imprezy organizacyjne zarówno podczas projektowania, jak i eksploatacji obiektów zapewniają zapobieganie przedostawaniu się ludzi do obszarów o dużym natężeniu PEM, tworząc strefy ochrony sanitarnej wokół konstrukcji antenowych o różnym przeznaczeniu. Aby przewidzieć poziomy promieniowania elektromagnetycznego na etapie projektowania, stosuje się metody obliczeniowe do określenia PES i siły pola elektromagnetycznego.

Ogólne zasady leżące u podstaw ochrony inżynieryjno-technicznej, sprowadzają się do: elektrycznego uszczelnienia elementów obwodu, bloków, jednostek instalacji jako całości w celu zmniejszenia lub wyeliminowania promieniowania elektromagnetycznego; ochrony stanowiska pracy przed promieniowaniem lub odsunięcia go na bezpieczną odległość od źródła promieniowania. Do osłony stanowiska pracy zaleca się stosowanie różnego rodzaju ekranów: odblaskowych (lite metalowe z metalowej siatki, metalizowanej tkaniny) oraz pochłaniających (z materiałów radiochłonnych).

Jako środki ochrony indywidualnej zaleca się specjalną odzież wykonaną z tkaniny metalizowanej oraz okulary ochronne.

W przypadku narażenia na promieniowanie tylko niektórych części ciała lub twarzy, możliwe jest użycie fartucha ochronnego, fartucha, peleryny z kapturem, rękawiczek, gogli, przyłbic.

Środki terapeutyczne i zapobiegawcze powinno być ukierunkowane przede wszystkim na wczesne wykrywanie oznak niekorzystnego oddziaływania pól elektromagnetycznych W badaniu lekarskim biorą udział terapeuta, neuropatolog, okulista.