8.6. Основные характеристики и классификация электромагнитных полей

Период и частота.

Периодом (Т) электромагнитного колебания называют наименьший промежуток времени, по истечении которого повторяются значения всех параметров, характеризующих колебание. Частотой (f) электромагнитных колебаний называют число полных колебаний за единицу времени, которая определяется f = 1 / Т

Частота электромагнитного колебания (частота переменного ЭМП) имеет размерность герц (Гц), кратными её единицами являются килогерц

(1кГц= 10³ Гц, мегагерц (1МГц = 10⁶ Гц), гигагерц (1ГГц = 10⁹ Гц).

Угловой частотой () переменного ЭМП называют число колебаний, которые совершаются за 2П единиц времени:

П/Т

Угловая частота имеет размерность радиан в секунду (рад/с). Электромагнитные поля с частотой равной нулю, называются статическими (электростатическими и магнитостатическими).

В настоящее время используются три шкалы частот ЭМП:

1) радиотехническая ( принятая международным консультативным комитетом по радиосвязи (МККР) и отраженная в регламенте радиосвязи);

2) «медицинская» (изложенная в документах ВОЗ);

3) электротехническая (предложенная международной электротехнической комиссией МЭК).

По электротехнической шкале ЭМП подразделяются на следующие частоты:

■ низкочастотные (НЧ) 0-60 Гц;

■ среднечастотные (СЧ) 60 Гц- 10 кГц;

■ высокочастотные (ВЧ) 10 кГц – 300 МГц;

■ сверхвысокочастотные (СВЧ) 300 МГц – 300 ГГц.

Скорость и длина волны.

Электромагнитной волной называется распространяющееся в пространстве (или в среде) переменное электромагнитное поле. Скорость распространения (V) электромагнитной волны определяется свойствами среды: V = 1/ , м/с,

где Е – абсолютная диэлектрическая проницаемость среды, имеющая размерность фарад на метр (Ф/м);

м – абсолютная магнитная проницаемость среды, имеющая размерность генри на метр (Гн/м).

В вакууме Е =Е₀, м = м₀, где Е₀ – 8,85 · 10 ^-12 Ф/м – электрическая постоянная; м₀ = 1,257∙10^-6 Гн/м – магнитная постоянная.

В вакууме скорость волны составляет:

V = 1/ = C = 2,998 · 10 ⁸, м/с.

Длиной волны (называется расстояние, на которое распространяется фронт электромагнитной волны за время (Т), равное периоду колебаний в источнике (длину волны можно также определять как ближайшее расстояние между точками ЭМП с одинаковыми фазами):

м

Зоны действия. У переменных ЭМП различают ближнюю и дальнюю зоны воздействия. Границы раздела ближней зоны (называется ещё зоной индукции), где электромагнитная волна еще не сформировалась и дальней зоны (зона излучения) определяются следующими простыми соотношениями:

◘ для направленных излучателей и антенн R = ;

◘ для направленных апертурных антенн (зеркальной и линзовой и др)

R = d² / 2 , где d – диаметр апертуры,м;

◘ для антенн других типов R= L₁· L₂ / 2,

где L₁ и L₂ - горизонтальный и вертикальный размеры антенн, м.

Интенсивность.

В гигиенической практике интенсивность ЭМП характеризуется следующими величинами в диапозоне частот 0-300МГц:

1) Е – среднеквадратическим значением напряженности электрического поля, выражаемой в вольтах на метр (В/м);

2) Н – среднеквадратическим значением напряженности магнитного поля, имеющий размерность ампер на метр (А/м), либо В – магнитной индукцией, выраженной в тесли (Т). Для магнитного поля вакууме справедливо следующее соотношение:

В= м·Н

В воздухе на расстояниях от источника_·, большой длины волны (в дальней зоне) напряженности Е и Н связаны простым соотношением

Z₀ =Е / Н,

где Z₀ - волновое сопротивление свободного пространства, равное 377 Ом.

В диапозоне частот 300 МГц интенсивность ЭМП характеризуется плотностью (Р) энергией, выраженной в ваттах на м² (Вт/м²). Для дальней зоны справедлива формула: Р = Е² / 377 · Н².