5. Электромагнитные поля

1. Характеристики эмп

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет особую форму материи. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем. электромагнитное поле может существовать и в свободном состоянии в виде движущихся со скоростью 3·10⁸ м/с фотонов или в виде излученного электромагнитного поля (электромагнитных волн).

Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение — ЭМИ) характеризуется векторами напряженности электрического Е, В/м, и магнитного Н, А/м полей, которые определяют силовые свойства ЭМП.

Длина волны λ, частота колебаний f и скорость распространения электромагнитных волн в воздухе с связаны соотношением с = λ f. Например, для промышленной частоты f = 50 Гц длина волны λ = 3·10⁸/50 = 6000 км, а для ультракоротких частот f = 3·10⁸ Гц длина волны равна 1 м.

В ЭМП существует три зоны, которые различаются по расстоянию от источника.

Зона индукции I (ближняя зона) имеет радиус R ≤ λ/2π. В этой зоне электромагнитная волна не сформирована, и поэтому на человека действует независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.

Зона интерференции II (промежуточная) имеет радиус λ/2π  R  2π λ. В этой зоне одновременно воздействуют на человека напряженность электрического и магнитного полей, а также энергетическая составляющая.

Зона излучения III (дальняя), имеющая радиус R  2πλ., характеризуется тем, что это зона сформировавшейся электромагнитной волны. В этой зоне на человека воздействует только энергетическая составляющая, а векторы Е и Н всегда взаимно перпендикулярны. В вакууме и воздухе Е = 377 Н.

Для токов промышленных частот размер зон I и II составляет несколько десятков километров. Начиная со сверхвысоких частот, зона индукции уменьшается и оценка осуществляется по характеристике S, для которой в нормативных документах принято название – плотность потока энергии (ППЭ), хотя фактически – это плотность потока мощности, Вт/м², которая в общем виде определяется векторным произведением Е и Н, а для сферических волн при распространении в воздухе может быть выражена как

,

где Р – мощность излучения, Вт.

2. Источники эмп и классификация электромагнитных излучений

Естественными источниками электромагнитных полей и излучений являются атмосферное электричество, радиоизлучения солнца и галактик, электрическое и магнитное поля Земли. Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источниками искусственных полей и излучений разной интенсивности.

Электростатические поля возникают при работе с легко электризующимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока.

Источниками постоянных магнитных полей могут быть электромагниты с постоянным током, магнитопроводы в электрических машинах и аппаратах.

Источниками электрических полей промышленной частоты (50 Гц) являются линии электропередач и открытые распределительные устройства, коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, а также все высоковольтные установки промышленной частоты.

Магнитные поля промышленной частоты возникают вокруг любых электроустановок и токопроводов промышленной частоты. Чем больше ток, тем выше интенсивность электромагнитного поля.

Источниками электромагнитных излучений радиочастот являются мощные радиостанции, антенны, генераторы сверхвысоких частот, установки индукционного нагрева, радары, измерительные и контролирующие устройства, исследовательские установки, высокочастотные приборы и устройства, используемые в промышленности, в медицине и в быту.

Источниками электростатического поля и электромагнитных излучений в широком диапазоне частот (сверх- и инфранизкочастотном, радиочастотном, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском) являются персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ) и видеодисплейные терминалы (ВДТ) на электронно-лучевых трубках, используемые как в промышленности, научных исследованиях, так и в быту. Главную опасность для пользователей представляют электромагнитное излучение монитора в диапазоне частот 5 Гц…400 кГц и статический электрический заряд на экране.

В табл. 4 представлен весь спектр электромагнитных излучений.

Таблица 4

Спектр электромагнитных излучений

Название ЭМИ		Диапазон частот, Гц	Длины волн, м
Статические	Постоянные ЭМП	0	–
Низкочастотные	Крайне и сверхнизкие	3(100...102)	108 ...106
	Инфра- и очень низкие, низкие	3(102...104)	106...104
Радиочастотные	Длинные волны (ДВ)	3(104...105)	104...103
	Средние волны (СВ)	3(105...106)	103...102
	Короткие волны (KB)	3(106 ...107)	102...101
	Ультракороткие (УКВ)	3(107...108)	101...100
	Микроволны (СВЧ)	3(108...10 11)	10°...10-3
Оптические	Инфракрасные	3(1011...1014)	10-3 ...10-6
	Видимые	3·1014	(0,39...0,76)10-6
	Ультрафиолетовые	3(1014...1015)	10-6...10-7
Ионизирующие	Рентгеновское излучение	3(1015...1019)	10-7...10-11
	Гамма-излучение	3(1019 –1022)	10-11...10-14