Электромагнитные поля радиочастот
Источниками возникновения электромагнитных полей радиочастот являются: радиовещание, телевидение, радиолокация, радиоуправление, закалка и плавка металлов, сварка неметаллов, электроразведка в геологии (радиоволновое просвечивание, методы индукции и др.), радиосвязь и др.
Электромагнитная энергия низкой частоты 1-12 кГц широко используется в промышленности для индукционного нагрева с целью закалки, плавки, нагрева металла.
Энергия импульсивного электромагнитного поля низких частот применяется для штамповки, прессовки, для соединения различных материалов, литья и др.
При диэлектрическом нагреве (сушка влажных материалов, склейка древесины, нагрев, термофиксация, плавка пластмасс) используются установки в диапазоне частот от 3 до 150 МГц.
Ультравысокие частоты используются в радиосвязи, медицине, радиовещании, телевидении и др. Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии и др.
Биологическое действие электромагнитных полей радиочастот
По субъективным ощущениям и объективным реакциям организма человека не наблюдается особых различий при воздействии всего диапазона радиоволн ВЧ, УВЧ и СВЧ, но более характерны проявления и неблагоприятны последствия воздействий СВЧ электромагнитных волн.
Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являются отклонения от нормального состояния центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека. Общим в характере биологического действия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который выражается в нагреве отдельных тканей или органов. Особенно чувствительны к тепловому эффекту хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь и некоторые другие органы.
Субъективными ощущениями облучаемого персонала являются жалобы на частую головную боль, сонливость или бессонницу, утомляемость, вялость, слабость, повышенную потливость, потемнение в глазах, рассеянность, головокружение, снижение памяти, беспричинное чувство тревоги, страха и др.
К числу перечисленных неблагоприятных воздействий на человека следует добавить мутагенное действие, а также временную стерилизацию при облучении интенсивностями выше теплового порога.
Для оценки потенциальных неблагоприятных воздействий электромагнитных волн радиочастот приняты допустимые энергетические характеристики электромагнитного поля для различного диапазона частот — электрическая и магнитная напряжённости, плотность потока энергии.
Защита от электромагнитных полей радиочастот
Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн проводится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала. Если условия работы не удовлетворяют требованиям норм, то применяются следующие способы защиты:
- Экранирование рабочего места или источника излучения.
- Увеличение расстояния от рабочего места до источника излучения.
- Рациональное размещение оборудования в рабочем помещении.
- Использование средств предупредительной защиты.
- Применение специальных поглотителей мощности энергии для уменьшения излучения в источнике.
- Использование возможностей дистанционного управления и автоматического контроля и др.
Рабочие места обычно располагают в зоне минимальной интенсивности электромагнитного поля. Конечным звеном в цепи инженерных средств защиты являются средства индивидуальной защиты. В качестве индивидуальных средств защиты глаз от действия СВЧ-излучений рекомендуются специальные защитные очки, стёкла которых покрыты тонким слоем металла (золота, диоксида олова).
Защитная одежда изготовляется из металлизированной ткани и применяется в виде комбинезонов, халатов, курток с капюшонами, с вмонтированными в них защитными очками. Применение специальных тканей в защитной одежде позволяет снизить облучение в 100-1000 раз, то есть на 20-30 децибел (дБ). Защитные очки снижают интенсивность излучения на 20-25 дБ.
В целях предупреждения профессиональных заболеваний необходимо проводить предварительные и периодические медицинские осмотры. Женщин в период беременности и кормления грудью следует переводить на другие работы. Лица, не достигшие 18-летнего возраста, к работе с генераторами радиочастот не допускаются. Лицам, имеющим контакт с источниками СВЧ- и УВЧ-излучений, предоставляются льготы (сокращённый рабочий день, дополнительный отпуск).
Как действует ЭМП на здоровье
В СССР широкие исследования электромагнитных полей были начаты в 60-е годы. Был накоплен большой клинический материал о неблагоприятном действии магнитных и электромагнитных полей, было предложено ввести новое нозологическое заболевание “Радиоволновая болезнь” или “Хроническое поражение микроволнами”. В дальнейшем, было установлено, что, во-первых, нервная система человека, особенно высшая нервная деятельность, чувствительна к ЭМП, и, во-вторых, что ЭМП обладает т.н. информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта. Результаты этих работ были использованы при разработке нормативных документов в России. В результате нормативы в России были установлены очень жесткими и отличались от американских и европейских в несколько тысяч раз (например, в России ПДУ для профессионалов 0,01 мВт/см2; в США — 10 мВт/см2).
Биологическое действие электромагнитных полей
Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см2) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм. Механизмы действия ЭМП в этом случае еще мало изучены. Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими.
Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. Особо опасны ЭМП могут быть для детей, беременных (эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.
Влияние на нервную систему
Большое число исследований, выполненных в России, и сделанные монографические обобщения, дают основание отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных систем в организме человека к воздействию ЭМП. На уровне нервной клетки, структурных образований по передачи нервных импульсов (синапсе), на уровне изолированных нервных структур возникают существенные отклонения при воздействии ЭМП малой интенсивности. Изменяется высшая нервная деятельность, память у людей, имеющих контакт с ЭМП. Эти лица могут иметь склонность к развитию стрессорных реакций.
Влияние на иммунную систему
В настоящее время накоплено достаточно данных, указывающих на отрицательное влияние ЭМП на иммунологическую реактивность организма. Результаты исследований ученых России дают основание считать, что при воздействии ЭМП нарушаются процессы иммуногенеза, чаще в сторону их угнетения. Установлено также, что у животных, облученных ЭМП, изменяется характер инфекционного процесса — течение инфекционного процесса отягощается. Влияние ЭМП высоких интенсивностей на иммунную систему организма проявляется в угнетающем эффекте на систему клеточного иммунитета.
Другие медико-биологические эффекты
С начала 60-х годов в СССР были проведены широкие исследования по изучению здоровья людей, имеющих контакт с ЭМП на производстве. Результаты клинических исследований показали, что длительный контакт с ЭМП в СВЧ диапазоне может привести к развитию заболеваний, клиническую картину которого определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Было предложено выделить самостоятельное заболевание — радиоволновая болезнь.
Наиболее ранними клиническими проявлениями последствий воздействия ЭМ-излучения на человека являются функциональные нарушения со стороны нервной системы, проявляющиеся прежде всего в виде вегетативных дисфункций неврастенического и астенического синдрома. Лица, длительное время находившиеся в зоне ЭМ-излучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Изменения костного мозга носят характер реактивного компенсаторного напряжения регенерации. Обычно эти изменения возникают у лиц по роду своей работы постоянно находившихся под действием ЭМ-излучения с достаточно большой интенсивностью. Работающие с МП и ЭМП, а также население, живущее в зоне действия ЭМП жалуются на раздражительность, нетерпеливость. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость. Можно ожидать, что длительное повторное воздействие предельно допустимых ЭМ-излучения (особенно в дециметровом диапазоне волн) может повести к психическим расстройствам.
Как защититься от ЭМП
Организационные мероприятия по защите от ЭМП К организационным мероприятиям по защите от действия ЭМП относятся: выбор режимов работы излучающего оборудования, обеспечивающего уровень излучения, не превышающий предельно допустимый, ограничение места и времени нахождения в зоне действия ЭМП (защита расстоянием и временем), обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМП.
Защита временем применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. В действующих ПДУ предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.
Защита расстоянием основывается на падении интенсивности излучения, которое обратно пропорционально квадрату расстояния и применяется, если невозможно ослабить ЭМП другими мерами, в том числе и защитой временем. Защита расстоянием положена в основу зон нормирования излучений для определения необходимого разрыва между источниками ЭМП и жилыми домами, служебными помещениями и т.п. В соответствии с ГОСТ зоны излучения ограждаются либо устанавливаются предупреждающие знаки с надписями: «Не входить, опасно!».
Технические способы защиты
Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений в строительных конструкциях в качестве защитных экранов могут применяться металлическая сетка, металлический лист или любое другое проводящее покрытие, в том числе и специально разработанные строительные материалы. В ряде случаев достаточно использования заземленной металлической сетки, помещаемой под облицовочный или штукатурный слой. В качестве экранов могут применяться также различные пленки и ткани с металлизированным покрытием. В последние годы в качестве радиоэкранирующих материалов получили металлизированные ткани на основе синтетических волокон. Экранирующие текстильные материалы обладают малой толщиной, легкостью, гибкостью; они могут дублироваться другими материалами (тканями, кожей, пленками), хорошо совмещаются со смолами и латексами.
Copyright © 2003-2014 Web-industry
Все Права Защищены Политика конфиденциальности
Основные источники ЭМП
Транспорт на электрической тяге – электропоезда (в том числе поезда метрополитена), троллейбусы, трамваи и т. п. – является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. По данным (Stenzel et al.,1996), максимальные значения плотности потока магнитной индукции В в пригородных «электричках» достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл. Среднее значение В на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл. Типичный результат долговременных измерений уровней магнитного поля, генерируемого железнодорожным транспортом на удалении 12 м от полотна, приведен на рисунке.
Линии электропередач
Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии достигает десятков метров. Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП — например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение — тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.
Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.
Биологическое действие
Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.
У растений распространены аномалии развития — часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакцией только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы — годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.
Санитарные нормы
Исследования биологического действия ЭМП ПЧ, выполненные в СССР в 60-70х годах, ориентировались в основном на действие электрической составляющей, поскольку экспериментальным путем значимого биологического действия магнитной составляющей при типичных уровнях не было обнаружено. В 70-х годах для населения по ЭП ПЧ были введены жесткие нормативы и по настоящее время являющиеся одними из самых жестких в мире. Они изложены в Санитарных нормах и правилах «Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты»№ 2971-84. В соответствии с этими нормами проектируются и строятся все объекты электроснабжения.
Несмотря на то, что магнитное поле во всем мире сейчас считается наиболее опасным для здоровья, предельно допустимая величина магнитного поля для населения в России не нормируется. Причина — нет денег для исследований и разработки норм. Большая часть ЛЭП строилась без учета этой опасности.
На основании массовых эпидемиологических обследований населения, проживающего в условиях облучения магнитными полями ЛЭП как безопасный или «нормальный» уровень для условий продолжительного облучения, не приводящий к онкологическим заболеваниям, независимо друг от друга шведскими и американскими специалистами рекомендована величина плотности потока магнитной индукции 0,2 — 0,3 мкТл.
Принципы обеспечения безопасности населения
Основной принцип защиты здоровья населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов.
Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля — 1 кВ/м.
Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП согласно СН № 2971-84
330 кВ | 500 кВ | 750 кВ | 1150 кВ | |
Размер санитарно-защитной (охранной) зоны | 20 м | 30 м | 40 м | 55 м |
К размещению ВЛ ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.
Как определить класс напряжения ЛЭП? Лучше всего обратиться в местное энергетическое предприятие, но можно попробовать визуально, хотя не специалисту это сложно:330 кВ — 2 провода, 500 кВ — 3 провода, 750 кВ — 4 провода. Ниже 330 кВ по одному проводу на фазу, определить можно только приблизительно по числу изоляторов в гирлянде : 220 кВ 10 -15 шт., 110 кВ 6-8 шт., 35 кВ 3-5 шт., 10 кВ и ниже — 1 шт.
Допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП
ПДУ, кВ/м | Условия облучения |
0,5 | внутри жилых зданий |
1,0 | на территории зоны жилой застройки |
5,0 | в населенной местности вне зоны жилой застройки; (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов) а также на территории огородов и садов; |
10,0 | на участках пересечения воздушных линий электропередачи с автомобильными дорогами 1 – IV категорий; |
15,0 | в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья); |
20,0 | в труднодоступной местности (недоступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения. |
В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:
- размещать жилые и общественные здания и сооружения;
- устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;
- размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;
- производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.
Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.
В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках. В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках. На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее 2 м.
Электромагнитное излучение, виды, принцип работы и свойства
«Электромагнитное излучение (ЭМИ) — это процесс распространения возмущений электромагнитного поля в пространстве. Они могут быть разной длины и частоты, и оказывать различное воздействие на объекты. «
Полезные статьи:
Содержание:
1. История открытия
2. Основы электромагнитизма и электромагнитных волн
3. Виды электрормагнитного излучения
4. Принцип работы
8. Источники ЭМИ
9. Воздействие на человека
10. Нормативы ЭМИ
11. Методы защиты
История открытия
Электромагнитное излучение было открыто и изучено в течение нескольких столетий. Открытие началось с изучения электричества и магнетизма.
Электричество и магнетизм
В 1600 году Уильям Гилберт провел первые эксперименты с магнитами и обнаружил, что Земля обладает магнитными свойствами. В 1752 году Франсис Хоксби использовал гальванический элемент, чтобы создать первое статическое электричество.
В 1820 году Ампер описал взаимодействие между проводниками, по которым течет электрический ток, и создал первую математическую модель магнитных полей.
Теория электромагнетизма
В середине 19 века Майкл Фарадей открыл закон индукции, который гласит, что изменение магнитного поля вызывает появление электрического поля. Джеймс Клерк Максвелл объединил открытия Ампера, Фарадея и других ученых, создав теорию электромагнитного поля. Максвелл доказал, что электрическое и магнитное поля могут быть объединены в единое электромагнитное поле.
Эксперименты с электромагнитными волнами
Максвелл предсказал существование электромагнитных волн, которые распространяются со скоростью света. Генрих Герц провел серию экспериментов с электромагнитными излучениями в 1887 году, но не смог обнаружить эти волны. Однако, в 1894 году, после смерти Максвелла, Оливер Лодж и Николо Тесла независимо друг от друга обнаружили электромагнитные волны и смогли их генерировать.
Открытия и исследования Герца, Лоджа и Теслы
Герц успешно генерировал и детектировал электромагнитные волны, которые он назвал “лучами Герца”. Он также обнаружил, что эти лучи могут проникать через стены, металлы и другие материалы.
Лодж также проводил эксперименты с электромагнитными полями и смог измерить их длину волны. Тесла продолжил эксперименты Герца и Лоджа, разработал высокочастотный генератор и смог генерировать радиоволны.
Использование электромагнитных волн
В начале 20 века Гульельмо Маркони усовершенствовал работы Максвелла, Герца, Теслы и других ученых и успешно передал радиосигналы на расстояние более 13 км.
Вслед за этим Александр Попов и Гульельмо Маркони независимо друг от друга разработали первый радиоприемник, который мог принимать радиоволны и преобразовывать их в звук в виде сигналов.
Использование радиоволн для связи и навигации
Во время Первой мировой войны радио использовалось для связи между военными кораблями и военными базами, а также для навигации. После войны радио стало популярным средством массовой информации, и радиовещательные станции начали передавать музыку, новости и развлекательные программы.
Развитие радио и телевидения
В течение 20-го века радио и телевидение стали популярными средствами массовой информации и развлечений. Были разработаны различные технологии для передачи радио- и телевизионных сигналов на большие расстояния, такие как ретрансляционные станции, спутники связи и кабельные системы.
Современные применения ЭМИ
Сегодня электромагнитное излучение широко используется в различных областях, включая телекоммуникации, навигацию, медицину, научные исследования и многие другие. Электромагнитные волны используются для передачи информации, диагностики и лечения заболеваний, исследования материалов и структур на атомном и молекулярном уровне и т.д.
Основы электромагнетизма и электромагнитных волн
Электромагнетизм – это раздел физики, который изучает взаимодействие и свойства электромагнитных полей и связанных с ними сил. Это одна из четырех основных фундаментальных сил в природе, наряду с гравитационной, сильной и слабой ядерными силами.
Электромагнитные поля создаются электрическими зарядами и токами, и они влияют на движение этих зарядов и токов. Эти поля могут быть обнаружены и измерены с помощью различных инструментов, таких как электроскопы, магнитные компасы и другие приборы.
Основные понятия электромагнетизма включают в себя:
- Электрические поля: создаются электрическими зарядами, и их присутствие может быть обнаружено по воздействию на другие заряды.
- Магнитные поля: создаются движущимися зарядами или токами, они могут воздействовать на магниты, проводники с током и другие магнитные объекты.
- Электромагнитные волны: это распространяющиеся возмущения электромагнитного поля, которые могут передавать энергию и информацию на большие расстояния. Они являются основной формой передачи информации в радио, телевидении, мобильной связи и других областях (рис.1).
- Закон электромагнитной индукции: описывает взаимосвязь между изменяющимся магнитным полем и возникновением электрического поля. Он лежит в основе работы многих электрических устройств, таких как генераторы и электродвигатели.
- Уравнения Максвелла: четыре основных уравнения, которые описывают все основные свойства электромагнитных явлений.
В общем, основы электромагнетизма лежат в основе многих современных технологий и научных открытий, и это одна из наиболее активно изучаемых областей в физике.
Виды электромагнитного излучения
Существуют различные виды ЭМИ, которые отличаются друг от друга различными характеристиками:
- Радиоволны: Частота: от 3 кГц до 300 ГГц Длина волны: от 1000 м до 1 мм Свойства: распространяются по прямой линии, могут проникать через препятствия, используются для передачи радио и телевизионных сигналов, мобильной связи.
- Микроволновое излучение: Частота: 300 МГц — 300 ГГц Длина волны: 1 мм — 1 м Свойства: аналогично радиоволнам, но с более высокой частотой, используется в радарах, микроволновых печах, Wi-Fi.
- Инфракрасное излучение Частота: 300 ТГц — 430 ТГц Длина волны: 700 нм — 1 мм Свойства: невидимое для глаз, тепловое излучение, используется для обогрева, дистанционного управления, обнаружения объектов.
- Видимый свет Частота: около 550 ТГц (зеленый цвет) Длина волны: примерно 555 нм Свойства: видимый для глаз, обеспечивает цветовое зрение, играет важную роль в фотосинтезе.
- Ультрафиолетовое излучение Частота: 790 ТГц — 3 петагерц Длина волны: 10 нм — 400 нм Свойства: невидимо для глаз, обладает бактерицидным действием, может вызывать загар и рак кожи, используется в медицине и дезинфекции.
- Рентгеновское излучение Частота: до 30 петагерц Длина волны: менее 10 нанометров Свойства: проникает через мягкие ткани, используется в медицинской диагностике и стерилизации.
- Гамма-излучение Частота: более 30 петагерц Длина волны: меньше нанометра Свойства: обладает высокой энергией, используется в ядерной физике, радиационной терапии, обнаружении взрывчатых веществ.
Принцип работы ЭМИ
Принцип действия электромагнитного излучения заключается в том, что они могут взаимодействовать с материалами и частицами, которые обладают электрическим зарядом. Это взаимодействие может происходить на разных уровнях:
- Возбуждение электронов: Электромагнитные волны могут возбуждать электроны в атомах и молекулах. Это приводит к изменению энергетических состояний атомов и молекул и может вызвать различные физические и химические процессы.
- Передача энергии: ЭМИ может передавать свою энергию электронам или другим частицам, когда они сталкиваются с ними. Это может привести к нагреванию материала или изменению его свойств.
- Ионизация и фотоэффект: Электромагнитные волны с достаточно высокой энергией могут ионизировать атомы или молекулы, то есть оторвать от них электроны. Это явление лежит в основе фотоэлектронной спектроскопии и других методов анализа веществ.
- Дифракция и интерференция: Электромагнитные излучения могут также взаимодействовать с материей через дифракцию и интерференцию, что используется, например, в оптике и радиоастрономии.
- Взаимодействие с магнитными полями: Электромагнитные волны также могут взаимодействовать со статическими и переменными магнитными полями, что приводит к различным эффектам, таким как эффект Фарадея или циклотронный резонанс.
Таким образом, принцип действия ЭМИ основан на их способности взаимодействовать с заряженными частицами и вызывать различные физические и химические эффекты.
Свойства электромагнитного излучения
Электромагнитное излучение состоит из фотонов и обладает рядом свойств, которые делают его уникальным и важным для науки и техники. Вот некоторые из них:
- Частота: ЭМИ имеет определенную частоту, которая определяет энергию фотонов. Частота измеряется в герцах (Гц) или мегагерцах (МГц). Более высокая частота соответствует более высокой энергии фотонов, и наоборот.
- Длина волны: Это расстояние между соседними максимумами ЭМИ. Она обратно пропорциональна частоте: чем больше длина волны, тем меньше частота и наоборот. Измеряется длина волны в метрах или нанометрах (нм).
- Поляризация: Это свойство относится к ориентации электрического поля в плоскости, перпендикулярной направлению распространения ЭМИ. Оно может быть линейно поляризованным, когда электрическое поле колеблется только в одном направлении, или эллиптически поляризованным, если электрическое поле описывает эллипс.
- Интенсивность: Интенсивность ЭМИ определяется количеством энергии, переносимой в единицу времени через единицу площади. Она измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м^2) или в ваттах (Вт) на стерадиан.
- Распространение: ЭМИ распространяется со скоростью света, что составляет приблизительно 299,792 км/с. Это делает его одним из самых быстрых способов передачи информации на большие расстояния.
- Взаимодействие с веществом: ЭМИ взаимодействует с веществом, вызывая различные эффекты, такие как поглощение, отражение, преломление, дифракция, интерференция и т. д.
- Излучение: Различные источники, такие как солнце, звезды, лазеры, радиоисточники и т.д., могут излучать ЭМИ.
- Области применения: ЭМИ используется в различных областях, таких как радиосвязь, телевидение, радары, лазерные технологии, оптические волокна, медицинская визуализация, астрономия и т.д.
- Воздействие на организм: ЭМИ также может оказывать воздействие на организм, например, через радиочастотные излучения, которые могут вызвать нагревание тканей. Однако уровень воздействия зависит от частоты, интенсивности и продолжительности воздействия.
Излучение ЭМИ
Излучение электромагнитных волн является процессом, при котором электрические заряды или токи создают электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве в виде волн. Это явление происходит во всем спектре электромагнитного излучения, от радиоволн до гамма-лучей.
Электромагнитные волны представляют собой распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля, которые характеризуются длиной волны, частотой и скоростью распространения. Они могут быть описаны уравнениями Максвелла, которые связывают электрическое и магнитное поля и их изменения во времени и пространстве.
Излучение электромагнитных волн может происходить различными способами. Например, электрический заряд, движущийся с ускорением, может излучать электромагнитные волны. Также электромагнитные волны могут излучаться при изменении магнитного поля или при появлении токов.
Одним из важных примеров излучения электромагнитных волн являются атомы и молекулы, которые могут возбуждаться под воздействием электромагнитного излучения. При этом происходит поглощение или испускание фотонов – частиц электромагнитного излучения с определенной энергией, связанных с частотой волны.
Также стоит упомянуть квантовую теорию излучения электромагнитных волн, которая описывает этот процесс на основе квантовых законов и принципов. В квантовой теории излучения электромагнитных волн важную роль играют квантовые состояния и переходы между ними, а также процесс поглощения и испускания фотонов.
В целом, излучение электромагнитных волн является фундаментальным процессом, который лежит в основе многих явлений в природе, включая оптические и радиоволны, а также космические лучи. Изучение этого явления позволяет понять многие физические процессы, происходящие в космосе и на Земле.
Энергия ЭМИ
Энергия электромагнитного излучения – это величина, определяющая количество энергии, переносимой волной электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение состоит из фотонов, и каждый фотон несет определенное количество энергии, зависящей от его частоты.
Энергия одного фотона (E) может быть вычислена по следующей формуле:
- h — постоянная Планка,
- f — частота излучения.
Общая энергия электромагнитного излучения может быть определена как произведение энергии одного фотона на число фотонов N в излучении:
В некоторых случаях, особенно когда речь идет о больших объемах излучения, удобнее использовать понятие плотности потока энергии (интенсивности излучения) I, которая равна общей энергии, проходящей через единицу площади за единицу времени:
- S — площадь поверхности, через которую проходит излучение,
- t — время, в течение которого излучение воздействует на эту поверхность.
Интенсивность излучения может быть выражена через мощность излучения P (мощность источника излучения) и расстояние r от источника до точки наблюдения:
Источники электромагнитного излучения
Электромагнитное излучение возникает от различных источников, включая природные и искусственные.
Искусственные источники:
- Бытовые электрические приборы (микроволновые печи, телевизоры, холодильники, фены, утюги и т.д.)
- Беспроводные устройства связи (сотовые телефоны, Wi-Fi роутеры, Bluetooth устройства)
- Электронные устройства (компьютеры, ноутбуки, планшеты)
- Медицинское оборудование (томографы, рентгеновские аппараты, электрокардиографы)
- Промышленное оборудование (индукционные плиты, высокочастотные нагревательные установки)
- Источники света (лампы накаливания, люминесцентные лампы, светодиодные лампы)
- Радио- и телевизионные передатчики (радиостанции, телевышки, радиолокаторы)
- Спутниковые системы связи
- Ядерные реакторы и ускорители частиц
- Научно-исследовательское оборудование
- Геотермальные станции.
Естественные источники:
- Космические лучи
- Солнечный ветер
- Полярные сияния
- Магнитные бури
- Излучение от горных пород и минералов
- Излучение, связанное с грозовыми разрядами
- Излучения, связанные с жизнедеятельностью организмов.
Воздействие электромагнитного излучения
Электромагнитное излучение — это энергетические волны, которые распространяются через пространство. Они имеют различные длины волн и частоты, и могут воздействовать на живые организмы по-разному.
Вот некоторые способы, которыми ЭМИ может воздействовать на человека и окружающую среду:
- Изменение ДНК: Высокоэнергетические формы ЭМИ, такие как рентгеновские лучи и гамма-лучи, могут изменять ДНК в клетках человека и других живых организмов. Это может привести к мутациям генов и увеличить риск развития рака.
- Радиационная болезнь: Длительное воздействие электромагнитного излучения может вызвать радиационную болезнь, которая характеризуется различными симптомами, такими как усталость, тошнота, рвота, головные боли и даже смерть.
- Изменение сердечного ритма: ЭМИ может влиять на сердечный ритм человека и других живых организмов. Это может привести к аритмии и другим сердечно-сосудистым заболеваниям.
- Изменение гормонального баланса: Электромагнитное излучения может влиять на гормональный баланс человека и других живых организмов. Это может привести к различным проблемам со здоровьем, таким как бесплодие, снижение иммунитета и ухудшение памяти.
- Изменение поведения: Низкоэнергетические формы ЭМИ, такие как микроволновые печи и мобильные телефоны, могут влиять на поведение человека и других живых организмов. Это может привести к проблемам со сном, ухудшению памяти и даже развитию зависимости.
Чтобы защититься от воздействия ЭМИ, рекомендуется соблюдать меры предосторожности, такие как использование защитных очков и наушников, а также избегать длительного пребывания в зоне воздействия излучения.
Нормативы ЭМИ
Нормативы по электромагнитному излучению (ЭМИ) — это стандарты, которые определяют допустимые уровни воздействия на людей и окружающую среду. Данные основаны на научных исследованиях и устанавливаются органами и организациями по стандартизации.
Вот некоторые примеры нормативов по ЭМИ:
- Международные стандарты: Международные организации, такие как Международный комитет по весам и мерам (CIPM) и Международная комиссия по защите от излучения (ICNIRP), устанавливают нормативы по ЭМИ для различных стран и регионов.
- Национальные стандарты: Каждая страна имеет свои национальные стандарты по ЭМИ, которые определяют допустимые уровни воздействия на людей и окружающую среду. Например, в России действует ГОСТ Р 50571.19-2011 «Совместимость электромагнитная. Стандартные нормы для ограничения воздействия на человека».
- Отраслевые стандарты: Отраслевые организации, такие как телекоммуникационные компании и производители электроники, также устанавливают свои собственные нормативы по ЭМИ для своих продуктов и услуг.
- Нормативы по проектированию: Описывают требования к конструкции и размещению источников ЭМИ, таких как антенны и передатчики, чтобы минимизировать воздействие на людей и окружающую среду.
- Нормативы по эксплуатации: Определяют требования к использованию источников излучений — мобильные телефоны, компьютеры и т.д., чтобы минимизировать воздействие на людей и окружающую среду.
Методы защиты
Существуют различные методы защиты от ЭМИ, ниже приведены некоторые из них:
- Избегайте длительного пребывания в зоне воздействия высокоэнергетических форм излучения. Например, если вы работаете с рентгеновскими лучами или гамма-лучами, старайтесь проводить как можно меньше времени вблизи источников излучения.
- Голова. Защитные очки и наушники могут помочь защитить глаза и уши от воздействия ЭМИ.
- Одежда. Экранирующая одежда содержит металлические волокна, которые могут помочь защитить тело от воздействия излучения.
- Устройства защиты. Существуют различные устройства защиты от ЭМИ, такие как клетка Фарадея, которая может помочь блокировать сигналы мобильных телефонов и других электронных устройств.
- Время. Некоторые формы ЭМИ, такие как микроволновые печи и Wi-Fi, могут быть вредными для здоровья, если вы находитесь в зоне их воздействия в течение длительного времени. Попробуйте ограничить время использования этих устройств.
- Обратитесь к врачу. Если вы беспокоитесь о воздействии на ваше здоровье, обратитесь к врачу или другому медицинскому специалисту для получения конкретных рекомендаций.
Как использовать энергию электромагнитных волн
В сегодняшнем мире электромагнитные поля нас окружают практически везде. Тот факт, что они остаются незаметны для человека не означает то, что этот феномен не может быть использован в качестве ещё одного источника энергии. Не так давно один студент, учащийся в Германии изобрёл устройство под названием Electromagnetic Harvester, которое по заявлению самого изобретателя позволяет заряжать аккумуляторы или батарейки, используя лишь окружающие нас электромагнитные волны излучаемые вышками сотовых операторов, антеннами теле или радиостанций, линиями электропередач, а так же различными электронными гаджетами. Для промышленных целей, советуем программу 1С на странице с которой её можно скачать и купить.
Деннис Зигель по сути изобрёл устройство улавливающее электромагнитные волны и собирающее содержащуюся в них энергию для подзарядки различных энергонакопителей. Хоть это и звучит банально но однако исследованиями в этой области занимались многие учённые в течении долгого времени. Основная проблема такого способа восполнения заряда аккумуляторов заключается в том, что мощность энергии электромагнитных волн, улавливаемая этим устройством ничтожно мала. Это и может объяснить то, что подзарядка батарейки типа AA с помощью этого устройства занимает целый день.
По словам изобретателя, устройство просто в использовании. Для подзаряда просто нужно поднести устройство, к какому либо источнику электромагнитного излучения: сотовому телефону, кофеварке, телевизору, микроволновой печи или линии электропредач, и держать так до полного подзаряда аккумулятора. Если устройство попадёт в довольно сильное поле, на устройстве загорится красный светодиод. Так же светодиод указывает на то что процесс подзарядки начался. Также удобно то что с тыльной его стороны имеется магнит позволяющий закрепить устройство вблизи эффективного источника. Это устройство может заряжать батареи даже от электростатических зарядов возникающих, например, когда человек гладит своё (или чужое) домашнее животное. Зигель изобрёл устройство в двух вариантах: одно предназначено для подзаряда от электромагнитных волн с частотой ниже 100 Гц (линии электропередач), а второе для подзаряда от волн с частотой выше 100 Гц (Bluetooth, телерадиопереедачи, WLAN, вышки сотовых операторов).
Чтобы не вводить вас в заблуждение заметим, что подобное устройство пригодно лишь для подзарядки очень маломощных устройств, таких как, например беспроводные датчики. Наше отношение очень скептично к использованию такого устройства в качестве источника энергии для подзарядки чего то более крупного, например на подзарядку смартфона или планшета с его помощью уйдут недели.