Характеристики электромагнитного поля кратко

Характеристики электромагнитного поля кратко

Окружающее нас пространство полностью пронизано электромагнит­ными полями (ЭМП). Существуют естественные и техногенные источни­ки ЭМП. Естественными источниками ЭМП и излучений являются пре­жде всего: атмосферное электричество, радиоизлучение Солнца и галак­тик, электрическое и магнитное поля Земли. Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источниками искусствен­ных полей и излучений, но разной интенсивности.

Любое электромагнитное явление характеризуется двумя составляю­щими –электрической и магнитной. Поэтому электромагнитное поле всегда имеет две взаимосвязанные компоненты: электрическое и магнит­ное поля. Вместе с тем можно создать условия, когда вне которой облас­ти пространства обнаруживаются только электрические или только маг­нитные явления. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. Но элект­ромагнитное поле может существовать и в свободном, отдаленном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью, близкой к 3 10 м/с, фотонов или вообще в виде излученного движущегося с этой скоростью электромагнитного поля (электромагнитных волн).

Опасное воздействие на работающих могут оказывать электромагнит­ные поля радиочастот (60 кГц-300 ГГц), электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц), электростатические поля.

Как уже отмечалось, основными естественными источниками электро­магнитных полей и излучений являются: атмосферное электричество, ра­диоизлучения Солнца, электрическое и магнитное поля Земли. К электро­магнитному полю Земли человек адаптировался, и оно стало не только привычным, но и необходимым условием жизни. Поэтому как увеличе­ние, так и уменьшение интенсивности естественных полей способны ока­зывать влияние на биологические процессы. Так, усиление электрическо­го поля перед грозой и во время грозы сопровождается ухудшением само­чувствия человека, а магнитные бури, связанные с изменением солнечной активности, влияют не только на больных людей, но и являются одной из причин различных аварий. Вместе с тем данные исследований показыва­ют, что значительное уменьшение геомагнитного поля через определен­ный отрезок времени (чаще во втором поколении) может вызывать существенное изменение процессов жизнедеятельности: нарушается работа пе­чени, почек, половых желез, появляются опухоли. Установлено, что воздействие ЭМИ на человека и окружающую его среду является причи­ной глобальной акселерации в разных географических зонах. Это связано с ускорением физиологических процессов под влиянием ЭМП.

Источниками повышенной опасности в быту являются микроволно­вые печи, телевизоры, радиотелефоны, электроплиты, электрогрили, хо­лодильники и утюги.

Электростатические поля. Возникновение зарядов статического электричества происходит при деформации, дроблении веществ, относи­тельном перемещении (трении) двух находящихся в контакте тел, слоев жидких и сыпучих материалов, при интенсивном перемешивании, крис­таллизации, а также вследствие индукции. При этом на трущихся вещест­вах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электри­чества. Статическое электричество — это совокупность явлений, связан­ных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электри­ческого заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупро­водниковых веществ, материалов, изолированных проводниках.

Электростатическое поле(ЭСП) — это поле неподвижных зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в вещест­вах называют электризацией. Явление статической электризации наблю­дается в потоке или разбрызгивании жидкостей; в струе газа или пара, при соприкосновении и последующем удалении двух твердых тел.

Электростатическое поле характеризуется напряженностью, опреде­ляемой отношением силы, действующей на точечный электрический за­ряд, к величине этого заряда и измеряется вольт на метр (В/м).

Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряжен­ность ЭСП над поверхностью диэлектрика или проводника достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет 30 кВ/см.

У людей, работающих в зоне воздействия ЭП, встречаются разнооб­разные расстройства: раздражимость, головная боль, нарушение сна, сни­жение аппетита и др. Характерны своеобразные «фобию», обусловленные страхом ожидаемого разряда.

Допустимые уровни напряженности ЭП установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электрические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требова­ния к проведению контроля» и Санитарно-гигиеническими нормами до­пустимой напряженности электростатического поля (N2 1757-77).

Читайте также:  Плед вязаный крючком для малыша

Допустимые уровни устанавливаются в зависимости от времени пре­бывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряжен­ности электростатических полей устанавливается равным 60 кВ/м в тече­ние 1 ч.

При напряженности ЭП менее 20 кВ/м время пребывания в электро­статических полях не регламентируется. В диапазоне от 20 до 60 кВ/М допустимое время пребывания персонала в ЭП без средств защиты зави­сит от конкретного уровня напряженности на рабочем месте.

При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химичес­кие свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др., что определяет дифференцированный подход при разработке защит­ных мероприятий.

Меры защиты от статического электричества направлены на преду­преждение возникновения и накопления зарядов статического электри­чества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия, которые достигаются:

• заземлением металлических и электропроводных элементов обору­дования;

• увеличением поверхности и объемной проводимости диэлектриков;

• установкой нейтрализаторов статического электричества;

• уменьшением электрического сопротивления перерабатываемых веществ;

•снижением интенсивности зарядов статического электричества. Заземление проводится независимо от использования других методов защиты. Эффективным средством защиты является увеличение влажнос­ти воздуха до 65-75 %, если позволяют условия технологического про­цесса.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться анти­статическая обувь, антистатический халат, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое за­земление тела человека.

Магнитные поля.Источниками постоянных магнитных полей явля­ются электромагниты, соленоиды, магнитопроводы в электрических ма­шинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты. Магнитные поля (МП) промышленной частоты возникают вокруг любых электроус­тановок и токопроводов промышленной частоты (причем, чем больше ток, тем выше интенсивность магнитного поля). Магнитные поля могут быть постоянными, импульсными, инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными. Действие магнитных полей может быть непре­рывным и прерывистым.

Степень воздействия МП зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искус­ственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъек­тивных воздействий постоянные МП не вызывают. При действии пере­менных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так назы­ваемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищева­рительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящегося под непосредственным воз­действием МП. Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в неко­торых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

Согласно СН 1742-77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кA/м. Напряженность магнитных полей линии электропере­дачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20-25 AJM, что не представляет опасности для человека.

Электрические поля.Источниками электрических полей (ЭП) про­мышленной частоты (50 Гц) являются линии электропередач, открытые распределительные устройства, устройства защиты и автоматики, изме­рительные приборы, сборные и соединительные шины, высоковольтные установки. Длительное воздействие ЭП на организм человека может вы­звать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосу­дистой систем. Оно выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменения кровяного давления и пульса.

Для ЭП промышленной частоты в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, пребывание в котором не допускается без применения специальных средств защиты, в течение всего рабочего дня равен 5 кВ/м. В интервале свыше 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания т(ч) определяется по формула утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, измене­ния кровяного давления и пульса.

где Е — напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м. При напряженности поля свыше 20 до 25 кВ/м время пребывания . персонала в поле не должна превышать 1 О мин. Предельно допустимое значение напряженности ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

Читайте также:  Перенос рисунка на пластик

Расчет допустимой напряженности в зависимости от времени­ пребы­вания в ЭП производится по формуле

гдеТ- время пребывания в ЭП, ч.

Основными средствами коллективной защиты от воздействия ЭП час­тотой 50 Гц являются;

•стационарные экранирующие устройства (козырьки, навесы, пере­городки);

•переносные (передвижные) экранирующие средства защиты (инвен­тарные навесы, палатки, перегородки, щиты, зонты, экраны и т. д.

Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покры­тие и заземление.

К индивидуальным средствам защиты относятся: защитный костюм­куртка и брюки, комбинезон, экранирующий головной убор (металличес­кая или пластмассовая каска для теплого времени года и шапка-ушанка с прокладкой из металлизированной ткани для холодного времени года); специальная обувь, имеющая электропроводящую резиновую подошву или выполненная целиком из электропроводящей резины.

Дата добавления: 2016-01-20 ; просмотров: 2018 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ЭМП характеризуются следующими параметрами.

Период и частота. Периодом Т электромагнитного колебания называют наименьший промежуток времени, по истечении которого повторяются значения всех величин, характеризующих колебание. Число полных колебаний за единицу времени Т называется частотой f электромагнитных колебаний:

Частота электромагнитного колебания (частота переменного ЭМП) имеет размерность герц (Гц). Кратными единицами являются килогерц (1 кГц = 103 Гц), мегагерц (1 МГц = 106 Гц) и гигагерц (1 ГГц = 109 Гц).

Круговой частотой ω переменного ЭМП называют число колебаний, которые совершаются за 2π единиц времени:

ω = 2πf = 2π/Τ. (5.12)

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

В технике чаше всего используют электротехническую шкалу источников ЭМП:

низкочастотные (НЧ) — от 0 до 60 Гц;

среднечастотные (СЧ) — от 60 Гц до 10 кГц;

высокочастотные (ВЧ) — от 10 кГц до 300 МГц;

сверхвысокочастотные (СВЧ) — от 300 МГц до 300 ГГц.

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

(5.13)

где ε — абсолютная диэлектрическая проницаемость среды, имеющая размерность фарада на метр (Ф/м); μ — абсолютная магнитная проницаемость среды, имеющая размерность генри на метр (Гн/м). В вакууме ε = ε, μ = μ, где ε = 8,85 · 10 -12 Ф/м — электрическая постоянная; μ = 1,257 · 10 -6 Гн/м — магнитная постоянная. В вакууме скорость волны, м/с, в соответствии с (5.12) равна:

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

Интенсивность. В гигиене труда интенсивность ЭМП характеризуется следующими величинами в диапазоне частот 0. 300 МГц:

Е — среднеквадратическое значение напряженности электрического поля, выражаемой в вольтах на метр (В/м);

Η — среднеквадратическое значение напряженности магнитного поля, имеющее размерность ампер на метр (А/м), либо В — магнитная индукция, выраженная в тесла (Тл).

Для поля в вакууме справедливо соотношение

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

где Z — волновое сопротивление свободного пространства, равное 377 Ом.

В диапазоне частот 300 МГц. 300 ГГц интенсивность ЭМП характеризуется S — плотностью потока энергии, выраженной в ваттах на квадратный метр (Вт/м 2 ). Для дальней зоны справедлива формула

S = E 2 /377 = 377 Н 2 . (5.17)

Пространство вокруг источника (излучателя) ЭМП условно делят на ближнюю (индукции) и дальнюю (излучения) зоны воздействия.

Ближняя зона (зона индукции). Под ближней зоной воздействия понимается зона, в которой электромагнитное (волновое) поле еще не сформировано на расстоянии r ≤ λ/6 от излучателя; как следствие этого, одна из составляющих поля намного меньше другой. В ближней зоне одна из составляющих (Е, В) поля слабо выражена. У таких источников ЭМП при воздействии на окружающую среду слабо выражена магнитная состааляющая напряженности. Ближняя зона (зона индукции) ограничена сферой радиусом r = λ/6, в которой излучатель находится в центре. В ближней зоне ЭМП характеризуется электрической составляющей поля Е (В/м). Поэтому в диапазонах 5. 8 частот (см. табл. 5.4) ЭМП оценивается электрической составляющей напряженности поля Е (В/м).

Читайте также:  Самые красивые полы в мире

В случае одновременной работы нескольких источников в данной зоне принимается суммарное значение квадратов напряженности поля:

(5.18)

где Еi — напряженность электрического поля i-го источника в точке измерения.

Дальняя зона (зона излучения). В дальней зоне на расстояниях существует и распространяется электромагнитное поле, и здесь выражены обе его составляющие — электрическая и магнитная, поэтому в диапазонах 9. 11 частот (см. табл. 5.4) ЭМП оценивается поверхностной плотностью потока энергии (ΠПЭ), выраженной в ваттах на квадратный метр — Вт/м 2 (1 Вт/м 2 = 0,1 мВт/см 2 = 100 мкВт/см 2 ).

При одновременном воздействии нескольких источников суммарное значение параметров ЭМП определяют по формуле

(5.19)

где E1, E2, . Еn — напряженности электрического поля, создаваемые каждым передатчиком в контролируемой точке данного диапазона, В/м.

Суммарная ППЭΣ от n источников на прилегающей территории для диапазонов 9. 11 частот равна:

(5.20)

При работе нескольких источников ЭМП различных диапазонов суммарное действие излучателей должно удовлетворять следующему требованию:

(5.21)

где Ei предельно допустимый уровень напряженности электрического поля для i-го источника на границе санитарно-защитной зоны; — предельно допустимый уровень интенсивности излучения для l-го источника на границе санитарно-защитной зоны; — фактическое значение параметров; i = 1, 2. k; l = 1, 2. m.

Электромагнитное поле (ЭМП) — физическое поле движущихся электрических зарядов, в котором осуществляется взаимодействие между ними. Частные проявления ЭМП — электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба связанных между собой поля распространяются в виде единого ЭМП. ЭМП характеризуются частотой колебаний f (или периодом Т = 1/f), амплитудой Е (или Н) и фазой, определяющей состоянии волнового процесса в каждый момент времени. Частоту колебаний выражают в герцах (Гц), килогерцах (1 кГц = 10 3 Гц), мегагерцах (1 МГц = 10 6 Гц) и гигагерцах (1х 10 9 Гц). Фазу выражают в градусах или относительных единицах, кратных . Колебания электрического (Е) и магнитного (Н) полей, составляющих единое ЭМП, распространяются в виде электромагнитных волн, основными параметрами которых являются длина волны (), частота (f) и скорость распространения. Формирование волн происходит в волновой зоне на расстоянии больше от источника. В этой зоне волны изменяются в фазе. На меньших расстояниях — в зоне индукции — Е — волны изменяются не в фазе и быстро убывают с удалением от источника. В зоне индукции энергия попеременно переходит то в электрическое, то в магнитное поле. Раздельно оценивают Е и Н. В волновой зоне излучение оценивается в величинах плотности потока мощности — ваттах на квадратный сантиметр. В электромагнитном спектре ЭМП занимают диапазон радиочастот (частота от 3х104 до 3х1012 Гц) и подразделяются на несколько видов (рис.1). В экстремальных условиях, в частности, в условиях космического полета источником ЭМП различных характеристик становится радио- и телевизионная аппаратура. В основе биологического действия ЭМП на живой организм лежит поглощение энергии тканями. Его величина определяется свойствами облучаемой ткани или ее биофизическими параметрами — диэлектрической постоянной () и проводимостью. Ткани организма в связи с большим содержанием в них воды следует рассматривать как диэлектрики с потерями. Глубина проникновения ЭМП в ткани тем больше, чем меньше поглощение. При общем облучении тела энергия проникает на глубину 0,001 длины волны. В зависимости от интенсивности воздействия и экспозиции, длины волны и исходного функционального состояния организма ЭМП вызывают в изучаемых тканях изменения с повышением или без повышения их температуры.

Рис. 1 Диапазон ЭМВ

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector