Глава 9. Защита от электромагнитных полей.

БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТЫ НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ

9.1. Общие сведения об электромагнитных полях

Известно, что вокруг проводника с током возникают одновременно и электрическое, и магнитное поля. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны друг с другом и их рассматривают как единое электромагнитное поле (ЭМП). ЭМП обладает определенной энергией и распространяется в виде электромагнитных волн (колебаний).

Таким образом, физической причиной образования ЭМП

является тот факт, что переменное электрическое поле порождает вихревое переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает вихревое электрическое поле и т.д., создавая, таким образом, в некоторой области пространства структуру называемую электромагнитной волной.

Неионизирующими называют такие электромагнитные колебания (ЭМК), энергия квантов которых недостаточна для ионизации молекул и атомов вещества. Значительную часть спектра неионизирующих излучений составляют излучения радиоволнового диапазона, меньшую часть – излучения оптического диапазона (табл. 9.1).

Электромагнитные излучения возникают при использовании электромагнитной энергии: радиосвязи, телевидения, радиолокации, радиолинейной, космической связи, радионавигации. Электромагнитная энергия нашла широкое применение в различных отраслях промышленности, а также в современной вычислительной технике. В бытовых условиях человек также подвергается воздействию электромагнитных полей при использовании электроприборов, видеодисплейных терминалов, сотовых телефонов, пейджеров, которые излучают электромагнитные волны различной частоты, модуляции и интенсивности.

В настоящее время масштабы электромагнитного загрязнения среды стали столь существенными, что Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила эту проблему в число наиболее актуальных в этом столетии для здоровья человека.

Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны λ, частота f и скорость распространения волны V. В вакууме (воздухе) скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света С = 310⁸ м/с, а в других средах она определяется по формуле

, (9.1)

где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды (для воздуха равна 1); μ – относительная магнитная проницаемость среды (для воздуха равна 1).

Связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью

f = V/ . (9.2)

Электромагнитные волны представляют собой взаимосвязанные колебания электрических и магнитных полей, составляющих единое электромагнитное поле. Частота в данном случае определяется как количество полных изменений электрического или магнитного поля за секунду.

Характеристикой электрической составляющей ЭМП является напряженность электрического поля Е (В/м), магнитная составляющая характеризуется напряженностью магнитного поля Н (А/м). Энергия электромагнитной волны определяется плотностью потока энергии (ППЭ) – энергией, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь. Единицей измерения ППЭ является Вт/м².

Электромагнитные поля классифицируются по частоте и длине волны. В табл. 9.1 представлена классификация неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) по частотным диапазонам.

Таблица 9.1

Классификация неионизирующих ЭМИ

Частоты, излучения	Диапазон частот	Диапазон длин волн
Р а д и о ч а с т о т н ы й д и а п а з о н
Крайне низкие (КНЧ) Сверхнизкие (СНЧ) Инфранизкие (ИНЧ) Очень низкие (ОНЧ) Низкие (НЧ) Средние (СЧ) Высокие (ВЧ) Очень высокие ОВЧ) Ультравысокие (УВЧ) Сверхвысокие (СВЧ) Крайне высокие (КВЧ) Гипервысокие (ГВЧ)	3 – 30 Гц 30 – 300 Гц 0,3 – 3 кГц 3 – 30 кГц 30 – 300 кГц 0,3 – 3 МГц 3 – 30 МГц 30 – 300 МГц 0,3 – 3 ГГЦ 3 – 30 ГГц 30 – 300 ГГц 300 – 750 ГГц	100 – 10 Мм 10 – 1 Мм 1000 – 100 км 100 – 10 км 10 – 1 км 1 – 0,1 км 100 – 10 м 10 – 1 м 1 – 0,1 м 10 – 1 см 10 – 1 мм 1 – 0,40мм
О п т и ч е с к и й д и а п а з о н
Инфракрасные (ИК) Видимые Ультрафиолетовые (УФ)	0,75  395 ТГц 395 – 750 ТГЦ 0,75 – 150 ПГЦ	400 – 0,77 мкм 0,76 – 0,38 мкм 370 – 1 нм
1 кГц (килогерц) = 103 Гц; 1 МГЦ (мегагерц) = 106 Гц; 1 ГГц (гигагерц) = 109 Гц; 1 ТГц (терагерц) = 1012 Гц; 1 ПГц (петагерц) = 1015 Гц; 1 мкм (микрометр) = 10-6 м; 1 нм (нанометр) = 10-9 м

На практике различают электромагнитные поля промышленной частоты (50 Гц), электромагнитные поля радиочастот (ЭМП РЧ) и ЭМП оптического диапазона. Кроме этого, в гигиенической практике к неионизирующим излучениям относят также электростатические поля (ЭСП) и постоянные магнитные поля (ПМП), хотя они и не являются излучениями.

Характеристикой ЭСП является напряженность Е (В/м), ПМП характеризуются напряженностью Н (А/м) и магнитной индукцией В, единицей измерения которой является тесла (Тл).

Особой разновидностью неионизирующих ЭМИ оптического диапазона является лазерное излучение (ЛИ), спецификой которого являются монохроматичность (одна длина волны), когерентность (волны испускаются в одной фазе) и острая направленность луча. Этот вид ЭМИ рассматривается в гл.11.

Область распространения электромагнитных волн подразделяется на три зоны: ближнюю (зону индукции), промежуточную (зону интерференции) и дальнюю (волновую зону).

Зона индукции простирается на расстояние, равное примерно длины волны, , где R – радиус сферы, центром которой является источник. В этой зоне электромагнитное поле еще не сформировано, и на человека действуют независимо друг от друга напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей.

Зона интерференции имеет радиус, определяемый по формуле

/2  R  2 (9.3)

В этой зоне на человека одновременно воздействуют напряженность электрического, магнитного полей, а также плотность потока энергии.

Волновая зона, имеющая радиус R  2λ , характеризуется наличием сформированного электромагнитного поля, распространяющегося в виде бегущей волны. В этой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ), то есть количеством энергии, падающей на единицу поверхности. Плотность потока энергии в волновой зоне связана с напряженностью электрического и магнитного полей соотношением ППЭ = Е · Н.