Hvordan opstår et elektromagnetisk felt? EMF-ligninger i integralform

Elektricitet er overalt omkring os

Elektromagnetisk felt (definition fra TSB)- dette er en speciel form for stof, hvorigennem interaktion mellem elektrisk ladede partikler opstår. Baseret på denne definition er det ikke klart, hvad der er primært - eksistensen af ladede partikler eller tilstedeværelsen af et felt. Måske kun på grund af tilstedeværelsen af et elektromagnetisk felt kan partikler modtage en ladning. Ligesom i historien med hønen og ægget. Den nederste linje er, at ladede partikler og det elektromagnetiske felt er uadskillelige fra hinanden og ikke kan eksistere uden hinanden. Derfor giver definitionen ikke dig og mig mulighed for at forstå essensen af fænomenet det elektromagnetiske felt, og det eneste, der skal huskes, er, at det speciel form for stof! Teorien om elektromagnetiske felter blev udviklet af James Maxwell i 1865.

Hvad er et elektromagnetisk felt? Man kan forestille sig, at vi lever i et elektromagnetisk univers, som er fuldstændig gennemtrængt af et elektromagnetisk felt, og forskellige partikler og stoffer, afhængigt af deres struktur og egenskaber, under påvirkning af et elektromagnetisk felt får en positiv eller negativ ladning, akkumulerer den, eller forbliv elektrisk neutral. Følgelig kan elektromagnetiske felter opdeles i to typer: statisk det vil sige udsendt af ladede legemer (partikler) og integreret i dem, og dynamisk, der forplanter sig i rummet, adskilt fra kilden, der udsendte det. Et dynamisk elektromagnetisk felt i fysik er repræsenteret i form af to indbyrdes vinkelrette bølger: elektrisk (E) og magnetisk (H).

Det faktum, at det elektriske felt genereres af et vekslende magnetfelt, og det magnetiske felt af et vekslende elektrisk felt, fører til, at elektriske og magnetiske vekselfelter ikke eksisterer adskilt fra hinanden. Det elektromagnetiske felt af stationære eller ensartet bevægelige ladede partikler er direkte relateret til partiklerne selv. Med den accelererede bevægelse af disse ladede partikler "bryder det elektromagnetiske felt væk" fra dem og eksisterer uafhængigt i form af elektromagnetiske bølger uden at forsvinde, når kilden fjernes.

Kilder til elektromagnetiske felter

Naturlige (naturlige) kilder til elektromagnetiske felter

Naturlige (naturlige) kilder til EMF er opdelt i følgende grupper:

Jordens elektriske og magnetiske felt;

radiostråling fra Solen og galakser (reliktstråling, ensartet fordelt over hele universet);

atmosfærisk elektricitet;

biologisk elektromagnetisk baggrund.

Jordens magnetfelt. Størrelsen af Jordens geomagnetiske felt varierer over jordens overflade fra 35 μT ved ækvator til 65 μT nær polerne.

Jordens elektriske felt rettet normalt mod jordens overflade, som er negativt ladet i forhold til atmosfærens øverste lag. Den elektriske feltstyrke ved Jordens overflade er 120...130 V/m og aftager omtrent eksponentielt med højden. Årlige ændringer i EF er ens i naturen over hele Jorden: maksimal intensitet er 150...250 V/m i januar-februar og minimum 100...120 V/m i juni-juli.

Atmosfærisk elektricitet- Det er elektriske fænomener i jordens atmosfære. Luften (link) indeholder altid positive og negative elektriske ladninger - ioner, der opstår under påvirkning af radioaktive stoffer, kosmiske stråler og ultraviolet stråling fra Solen. Kloden er negativt ladet; Der er en stor potentiel forskel mellem den og atmosfæren. Den elektrostatiske feltstyrke øges kraftigt under tordenvejr. Frekvensområdet for atmosfæriske udladninger ligger mellem 100 Hz og 30 MHz.

Udenjordiske kilder omfatte stråling uden for jordens atmosfære.

Biologisk elektromagnetisk baggrund. Biologiske objekter, som andre fysiske legemer, udsender ved temperaturer over det absolutte nulpunkt EMF i området 10 kHz - 100 GHz. Dette forklares af den kaotiske bevægelse af ladninger - ioner, i den menneskelige krop. Effekttætheden af sådan stråling hos mennesker er 10 mW/cm2, hvilket for en voksen giver en samlet effekt på 100 W. Den menneskelige krop udsender også EMF ved 300 GHz med en effekttæthed på omkring 0,003 W/m2.

Menneskeskabte kilder til elektromagnetiske felter

Antropogene kilder er opdelt i 2 grupper:

Kilder til lavfrekvent stråling (0 - 3 kHz)

Denne gruppe omfatter alle systemer til produktion, transmission og distribution af elektricitet (elektricitetsledninger, transformerstationer, kraftværker, forskellige kabelsystemer), elektrisk og elektronisk udstyr til hjemmet og kontoret, herunder pc-skærme, elektriske køretøjer, jernbanetransport og dens infrastruktur, samt metro, trolleybus og sporvognstransport.

Allerede i dag dannes det elektromagnetiske felt på 18-32% af byområderne som følge af biltrafik. Elektromagnetiske bølger genereret af biltrafik forstyrrer tv- og radiomodtagelse og kan også have skadelige virkninger på den menneskelige krop.

Kilder til højfrekvent stråling (fra 3 kHz til 300 GHz)

Denne gruppe omfatter funktionelle sendere - kilder til elektromagnetiske felter med det formål at sende eller modtage information. Disse er kommercielle sendere (radio, fjernsyn), radiotelefoner (bil, radiotelefoner, CB-radio, amatørradiosendere, industrielle radiotelefoner), retningsbestemt radiokommunikation (satellitradiokommunikation, jordrelæstationer), navigation (lufttrafik, skibsfart, radiopunkt) , locatorer (luftkommunikation, skibsfart, transportlokalisatorer, lufttransportkontrol). Dette omfatter også forskelligt teknologisk udstyr, der anvender mikrobølgestråling, alternerende (50 Hz - 1 MHz) og pulserende felter, husholdningsudstyr (mikrobølgeovne), midler til visuel visning af information på katodestrålerør (pc-skærme, tv'er osv.) . Ultra-højfrekvente strømme bruges til videnskabelig forskning inden for medicin. De elektromagnetiske felter, der opstår ved brug af sådanne strømme, udgør en vis erhvervsmæssig fare, så det er nødvendigt at træffe foranstaltninger for at beskytte mod deres virkninger på kroppen.

De vigtigste teknologiske kilder er:

husholdnings-tv-modtagere, mikrobølgeovne, radiotelefoner mv. enheder;

kraftværker, kraftværker og transformerstationer;

Bredt forgrenede elektriske og kabelnetværk;

radar-, radio- og tv-sendestationer, repeatere;

computere og videoskærme;

luftledninger (strømledninger).

En ejendommelighed ved eksponering i byforhold er indvirkningen på befolkningen af både den samlede elektromagnetiske baggrund (integral parameter) og stærk EMF fra individuelle kilder (differentiel parameter).

Et elektromagnetisk felt er en type stof, der opstår omkring bevægelige ladninger. For eksempel omkring en leder, der fører strøm. Det elektromagnetiske felt består af to komponenter: elektrisk og magnetisk felt. De kan ikke eksistere uafhængigt af hinanden. En ting avler en anden. Når det elektriske felt ændres, opstår der straks et magnetfelt.

Elektromagnetisk bølgeudbredelseshastighed V=C/EM

Hvor e Og m henholdsvis de magnetiske og dielektriske konstanter for mediet, hvori bølgen udbreder sig.
En elektromagnetisk bølge i et vakuum bevæger sig med lysets hastighed, det vil sige 300.000 km/s. Da den dielektriske og magnetiske permeabilitet af et vakuum betragtes som lig med 1.

Når det elektriske felt ændres, opstår der et magnetfelt. Da det elektriske felt, der forårsagede det, ikke er konstant (det vil sige, det ændrer sig over tid), vil magnetfeltet også være variabelt.

Et skiftende magnetfelt genererer igen et elektrisk felt, og så videre. For det efterfølgende felt (det er lige meget om det er elektrisk eller magnetisk) vil kilden være det foregående felt, og ikke den oprindelige kilde, det vil sige en leder med strøm.

Selv efter at have slukket for strømmen i lederen, vil det elektromagnetiske felt således fortsætte med at eksistere og spredes i rummet.

En elektromagnetisk bølge forplanter sig i rummet i alle retninger fra sin kilde. Du kan forestille dig at tænde en pære, lysstrålerne fra den spredes i alle retninger.

En elektromagnetisk bølge overfører energi i rummet, når den forplanter sig. Jo stærkere strømmen er i den leder, der forårsager feltet, jo større energi overføres af bølgen. Desuden afhænger energien af frekvensen af de udsendte bølger; hvis den stiger med 2,3,4 gange, vil bølgeenergien stige med henholdsvis 4,9,16 gange. Det vil sige, at energien af bølgeudbredelse er proportional med kvadratet af frekvensen.

De bedste betingelser for bølgeudbredelse skabes, når lederens længde er lig med bølgelængden.

De magnetiske og elektriske kraftlinjer vil flyve vinkelret på hinanden. Magnetiske kraftlinjer omgiver en strømførende leder og er altid lukkede.
Elektriske kraftlinjer går fra en ladning til en anden.

En elektromagnetisk bølge er altid en tværgående bølge. Det vil sige, at kraftlinjerne, både magnetiske og elektriske, ligger i et plan vinkelret på udbredelsesretningen.

Elektromagnetisk feltstyrke er en styrkekarakteristisk for feltet. Spænding er også en vektorstørrelse, det vil sige, den har en begyndelse og en retning.
Feltstyrken er rettet tangentielt til kraftlinjerne.

Da de elektriske og magnetiske feltstyrker er vinkelrette på hinanden, er der en regel, hvormed retningen af bølgeudbredelsen kan bestemmes. Når skruen roterer langs den korteste vej fra den elektriske feltstyrkevektor til den magnetiske feltstyrkevektor, vil skruens fremadgående bevægelse indikere retningen for bølgeudbredelsen.

Shmelev V.E., Sbitnev S.A.

"TEORETISK GRUNDLAG FOR ELEKTRISK ENGINEERING"

"ELEKTROMAGNETISK FELTTEORI"

Kapitel 1. Grundlæggende begreber i elektromagnetisk feltteori

§ 1.1. Definition af det elektromagnetiske felt og dets fysiske størrelser.
Matematisk apparat til teorien om det elektromagnetiske felt

Elektromagnetisk felt(EMF) er en type stof, der udøver en kraft på ladede partikler og bestemmes på alle punkter af to par vektorstørrelser, der karakteriserer dens to sider - elektriske og magnetiske felter.

Elektrisk felt- dette er en komponent af EMF, som er karakteriseret ved virkningen på en elektrisk ladet partikel med en kraft, der er proportional med partiklens ladning og uafhængig af dens hastighed.

Et magnetfelt er en komponent i EMF, som er karakteriseret ved virkningen på en partikel i bevægelse med en kraft, der er proportional med partiklens ladning og dens hastighed.

De grundlæggende egenskaber og metoder til beregning af EMF'er studeret i løbet af det teoretiske grundlag for elektroteknik involverer en kvalitativ og kvantitativ undersøgelse af EMF'er, der findes i elektriske, elektroniske og biomedicinske enheder. Til dette formål er elektrodynamikkens ligninger i integral- og differentialformer bedst egnede.

Det matematiske apparat for elektromagnetisk feltteori (TEMF) er baseret på skalarfeltteori, vektor- og tensoranalyse samt differential- og integralregning.

Kontrolspørgsmål

1. Hvad er et elektromagnetisk felt?

2. Hvad kaldes elektriske og magnetiske felter?

3. Hvad bygger den elektromagnetiske feltteoris matematiske apparat på?

§ 1.2. Fysiske mængder, der karakteriserer EMF

Elektrisk feltstyrke vektor på punktet Q er kraftvektoren, der virker på en elektrisk ladet stationær partikel placeret i et punkt Q, hvis denne partikel har en enhedspositiv ladning.

Ifølge denne definition er den elektriske kraft, der virker på en punktladning q er lig med:

Hvor E målt i V/m.

Det magnetiske felt er karakteriseret vektor af magnetisk induktion. Magnetisk induktion på et eller andet observationspunkt Q er en vektorstørrelse, hvis modul er lig med den magnetiske kraft, der virker på en ladet partikel placeret i et punkt Q, der har en enhedsladning og bevæger sig med en enhedshastighed, og vektorerne for kraft, hastighed, magnetisk induktion samt partiklens ladning opfylder betingelsen

Den magnetiske kraft, der virker på en buet leder, der fører strøm, kan bestemmes af formlen

En lige leder, hvis den er i et ensartet felt, påvirkes af følgende magnetiske kraft

I alle de nyeste formler B - magnetisk induktion, som måles i teslaer (T).

1 T er en magnetisk induktion, hvor en magnetisk kraft lig med 1 N virker på en lige leder med en strøm på 1A, hvis linjerne med magnetisk induktion er rettet vinkelret på lederen med strømmen, og hvis længden af lederen er 1 m.

Ud over den elektriske feltstyrke og magnetiske induktion betragtes følgende vektormængder i teorien om det elektromagnetiske felt:

1) elektrisk induktion D (elektrisk forskydning), som måles i C/m 2,

EMF-vektorer er funktioner af rum og tid:

Hvor Q- observationspunkt, t- tidens øjeblik.

Hvis observationspunktet Q er i et vakuum, så gælder følgende relationer mellem de tilsvarende par af vektorstørrelser

hvor er den absolutte dielektriske konstant for vakuum (grundlæggende elektrisk konstant), =8,85419*10 -12;

Absolut magnetisk permeabilitet af vakuum (grundlæggende magnetisk konstant); = 4π*10-7.

Kontrolspørgsmål

1. Hvad er elektrisk feltstyrke?

2. Hvad kaldes magnetisk induktion?

3. Hvad er den magnetiske kraft, der virker på en ladet partikel i bevægelse?

4. Hvad er den magnetiske kraft, der virker på en strømførende leder?

5. Hvilke vektorstørrelser er karakteriseret ved det elektriske felt?

6. Hvilke vektorstørrelser er karakteriseret ved et magnetfelt?

§ 1.3. Elektromagnetiske feltkilder

Kilder til EMF er elektriske ladninger, elektriske dipoler, bevægelige elektriske ladninger, elektriske strømme, magnetiske dipoler.

Begreberne elektrisk ladning og elektrisk strøm er givet i fysikfaget. Elektriske strømme er af tre typer:

1. Ledningsstrømme.

2. Forskydningsstrømme.

3. Overfør strømme.

Ledningsstrøm- hastigheden af passage af bevægelige ladninger af et elektrisk ledende legeme gennem en bestemt overflade.

Bias nuværende- ændringshastigheden af den elektriske forskydningsvektorstrøm gennem en bestemt overflade.

Overfør strøm kendetegnet ved følgende udtryk

Hvor v - hastighed for overførsel af kroppe gennem overfladen S; n - vektor af enheden vinkelret på overfladen; - lineær ladningstæthed af legemer, der flyver gennem overfladen i retning af normalen; ρ - volumentæthed af elektrisk ladning; ρ v - overføre strømtæthed.

Elektrisk dipol kaldet et par punktladninger + q Og - q, beliggende på afstand l fra hinanden (fig. 1).

En punktelektrisk dipol er karakteriseret ved vektoren af det elektriske dipolmoment:

Magnetisk dipol kaldes et fladt kredsløb med elektrisk strøm JEG. En magnetisk dipol er karakteriseret ved vektoren af det magnetiske dipolmoment

Hvor S - vektor af arealet af en flad overflade strakt over et strømførende kredsløb. Vektor S rettet vinkelret på denne flade overflade, og set fra enden af vektoren S , så vil bevægelse langs konturen i den retning, der falder sammen med strømmens retning, ske mod uret. Det betyder, at retningen af den dipolmagnetiske momentvektor er relateret til strømmens retning i henhold til højre skrueregel.

Atomer og stofmolekyler er elektriske og magnetiske dipoler, derfor kan hvert punkt i en materialetype i EMF karakteriseres ved den volumetriske tæthed af det elektriske og magnetiske dipolmoment:

P - elektrisk polarisering af stoffet:

M - magnetisering af stoffet:

Elektrisk polarisering af stof er en vektormængde lig med den volumetriske tæthed af det elektriske dipolmoment på et eller andet tidspunkt af et virkeligt legeme.

Magnetisering af et stof er en vektormængde lig med den volumetriske densitet af det magnetiske dipolmoment på et eller andet punkt af et materialelegeme.

Elektrisk skævhed er en vektorstørrelse, som for ethvert observationspunkt, uanset om det er i et vakuum eller i stof, bestemmes ud fra relationen:

(til vakuum eller stof),

(kun til vakuum).

Magnetisk feltstyrke- en vektormængde, som for ethvert observationspunkt, uanset om det er i et vakuum eller i et stof, bestemmes ud fra relationen:

hvor magnetfeltstyrken måles i A/m.

Ud over polarisering og magnetisering er der andre volumetrisk fordelte kilder til EMF:

- volumetrisk ladningstæthed ; ,

hvor den volumetriske ladningstæthed er målt i C/m3;

- elektrisk strømtæthedsvektor, hvis normale komponent er lig med

Mere generelt strømmer strømmen gennem en åben overflade S, er lig med strømtæthedsvektorfluxen gennem denne overflade:

hvor den elektriske strømtæthedsvektor måles i A/m 2.

Kontrolspørgsmål

1. Hvad er kilderne til det elektromagnetiske felt?

2. Hvad er ledningsstrøm?

3. Hvad er bias current?

4. Hvad er overførselsstrøm?

5. Hvad er en elektrisk dipol og et elektrisk dipolmoment?

6. Hvad er en magnetisk dipol og et magnetisk dipolmoment?

7. Hvad kaldes den elektriske polarisering og magnetisering af et stof?

8. Hvad kaldes elektrisk forskydning?

9. Hvad kaldes magnetisk feltstyrke?

10. Hvad er den volumetriske tæthed af elektrisk ladning og strømtæthed?

MATLAB applikationseksempel

Opgave.

Givet: Kredsløb med elektrisk strøm jeg i rummet repræsenterer omkredsen af en trekant, hvis kartesiske koordinater er givet: x 1 , x 2 , x 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3. Her er de nedskrevne numre på hjørnerne. Hjørnene er nummereret i strømningsretningen for elektrisk strøm.

Påkrævet komponere en MATLAB-funktion, der beregner den dipolmagnetiske momentvektor for sløjfen. Ved kompilering af en m-fil kan det antages, at rumlige koordinater måles i meter, og strøm i ampere. Vilkårlig organisering af input- og outputparametre er tilladt.

Løsning

% m_dip_moment - beregning af det magnetiske dipolmoment i et trekantet kredsløb med en strøm i rummet

% pm = m_dip_moment(tok, noder)

% INPUT PARAMETRE

% tok - strøm i kredsløbet;

% noder er en kvadratisk matrix med formen .", hvis hver række indeholder koordinaterne for det tilsvarende toppunkt.

% OUTPUT PARAMETER

% pm er en rækkematrix af de kartesiske komponenter i den magnetiske dipolmomentvektor.

funktion pm = m_dip_moment(tok, noder);

pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;

% I den sidste sætning multipliceres trekantsarealvektoren med strømmen

>> noder=10*rand(3)

9.5013 4.8598 4.5647

2.3114 8.913 0.18504

6.0684 7.621 8.2141

>> pm=m_dip_moment(1, noder)

13.442 20.637 -2.9692

I dette tilfælde virkede det P M = (13.442* 1 x + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A*m 2 hvis strømmen i kredsløbet er 1 A.

§ 1.4. Rumlige differentialoperatorer i elektromagnetisk feltteori

Gradient skalarfelt Φ( Q) = Φ( x, y, z) er et vektorfelt defineret af formlen:

Hvor V 1 - område, der indeholder punktet Q; S 1 - lukket overflade, der afgrænser området V 1 , Q 1 - punkt, der hører til overfladen S 1; δ - største afstand fra punktet Q til punkter på overfladen S 1 (maks.| Q Q 1 |).

Divergens vektor felt F (Q)=F (x, y, z) kaldes et skalarfelt, defineret af formlen:

Rotor(hvirvel) vektorfelt F (Q)=F (x, y, z) er et vektorfelt defineret af formlen:

rådne F =

Nabla operatør er en vektor differentialoperator, som i kartesiske koordinater er defineret af formlen:

Lad os repræsentere grad, div og rot gennem nabla-operatoren:

Lad os skrive disse operatorer i kartesiske koordinater:

; ;

Laplace-operatoren i kartesiske koordinater er defineret af formlen:

Anden ordens differentialoperatorer:

Integralsætninger

Gradientsætning ;

Divergenssætning

Rotorsætning

I teorien om EMF bruges en mere af integralsætningerne også:

Kontrolspørgsmål

1. Hvad kaldes den skalære feltgradient?

2. Hvad kaldes divergensen af et vektorfelt?

3. Hvad kaldes krøllen af et vektorfelt?

4. Hvad er nabla-operatoren og hvordan udtrykkes førsteordens differentialoperatorer gennem den?

5. Hvilke integralsætninger er sande for skalar- og vektorfelter?

MATLAB applikationseksempel

Opgave.

Givet: I volumenet af et tetraeder ændres skalar- og vektorfelterne ifølge en lineær lov. Koordinaterne for tetraederhjørnerne er specificeret af en matrix med formen [ x 1 , y 1 , z 1 ; x 2 , y 2 , z 2 ; x 3 , y 3 , z 3 ; x 4 , y 4 , z 4]. Værdierne af det skalære felt ved hjørnerne er specificeret af matrixen [Ф 1 ; F2; F 3; F 4]. De kartesiske komponenter af vektorfeltet ved hjørnerne er specificeret af matrixen [ F 1 x, F 1y, F 1z; F 2x, F 2y, F 2z; F 3x, F 3y, F 3z; F 4x, F 4y, F 4z].

Definere i volumenet af tetraederet, gradienten af skalarfeltet, samt divergensen og krølningen af vektorfeltet. Skriv en MATLAB-funktion til dette.

Løsning. Nedenfor er teksten til m-funktionen.

% grad_div_rot - Beregn gradient, divergens og rotor... i volumenet af et tetraeder

% =grad_div_rot(knuder, skalar, vektor)

% INPUT PARAMETRE

% noder - matrix af koordinater af tetraeder-hjørnepunkter:

% rækker svarer til hjørner, kolonner - koordinater;

% skalar - søjleformet matrix af skalarfeltværdier ved hjørnerne;

% vektor - matrix af vektorfeltkomponenter ved toppunkter:

% OUTPUT PARAMETRE

% grad - rækkematrix af kartesiske komponenter af gradienten af det skalære felt;

% div - divergensværdien af vektorfeltet i volumenet af tetraederet;

% rot er en rækkematrix af de kartesiske komponenter i vektorfeltrotoren.

% I beregningerne er det antaget, at i volumen af tetraederet

% vektor- og skalarfelter varierer i rummet ifølge en lineær lov.

funktion =grad_div_rot(knuder, skalar, vektor);

a=inv(); % Lineær interpolationskoefficientmatrix

grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Gradientkomponenter af det skalære felt

div=*vektor(:); % Vektorfeltdivergens

rot=sum(kryds(a(2:ende,:),vektor."),2).";

Et eksempel på at køre den udviklede m-funktion:

>> noder=10*rand(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> scalar=rand(4,1)

>> vektor=rand(4,3)

0.52515 0.01964 0.50281

0.20265 0.68128 0.70947

0.67214 0.37948 0.42889

0.83812 0.8318 0.30462

>> =grad_div_rot(knuder, skalar, vektor)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Hvis vi antager, at rumlige koordinater måles i meter, og vektor- og skalarfelter er dimensionsløse, så får vi i dette eksempel:

grad Ф = (-0,16983* 1 x - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z) m-1;

div F = -1,0112 m-1;

rådne F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 y + 0.78844*1 z) m-1.

§ 1.5. Grundlæggende love for teori om elektromagnetiske felter

EMF-ligninger i integralform

Samlet gældende lov:

eller

Cirkulation af magnetfeltstyrkevektoren langs konturen l lig med den samlede elektriske strøm, der strømmer gennem overfladen S, strakt på konturen l, hvis strømmens retning danner et højrehåndet system med retningen for at omgå kredsløbet.

Lov om elektromagnetisk induktion:

Hvor E c er intensiteten af det eksterne elektriske felt.

EMF elektromagnetisk induktion e og i kredsløbet l lig med ændringshastigheden af magnetisk flux gennem overfladen S, strakt på konturen l, og retningen for ændringshastigheden af magnetisk flux dannes med retningen e og et venstrehåndet skruesystem.

Gauss' sætning i integralform:

Elektrisk forskydningsvektor strømmer gennem en lukket overflade S lig med summen af frie elektriske ladninger i volumen begrænset af overfladen S.

Lov om kontinuitet af magnetiske induktionslinjer:

Den magnetiske flux gennem enhver lukket overflade er nul.

Direkte anvendelse af ligninger i integral form gør det muligt at beregne de enkleste elektromagnetiske felter. For at beregne elektromagnetiske felter af mere komplekse former bruges ligninger i differentialform. Disse ligninger kaldes Maxwells ligninger.

Maxwells ligninger for stationære medier

Disse ligninger følger direkte af de tilsvarende ligninger i integralform og af de matematiske definitioner af rumlige differentialoperatorer.

Samlet gældende ret i differentiel form:

Total elektrisk strømtæthed,

Densitet af ekstern elektrisk strøm,

Ledningsstrømtæthed,

Forspændingsstrømtæthed: ,

Overførselsstrømtæthed: .

Dette betyder, at den elektriske strøm er en hvirvelkilde til vektorfeltet med magnetfeltstyrke.

Loven om elektromagnetisk induktion i differentiel form:

Det betyder, at det vekslende magnetiske felt er en hvirvelkilde for den rumlige fordeling af den elektriske feltstyrkevektor.

Kontinuitetsligning af magnetiske induktionslinjer:

Det betyder, at den magnetiske induktionsvektors felt ingen kilder har, dvs. Der er ingen magnetiske ladninger (magnetiske monopoler) i naturen.

Gauss' sætning i differentialform:

Det betyder, at kilderne til vektorfeltet for elektrisk forskydning er elektriske ladninger.

For at sikre entydigheden af løsningen på problemet med EMF-analyse er det nødvendigt at supplere Maxwells ligninger med ligninger af materialeforbindelser mellem vektorer E Og D , og B Og H .

Relationer mellem feltvektorer og mediets elektriske egenskaber

Det er kendt, at

(1)

Alle dielektrika er polariseret under påvirkning af et elektrisk felt. Alle magneter magnetiseres under påvirkning af et magnetfelt. De statiske dielektriske egenskaber af et stof kan fuldstændigt beskrives af polarisationsvektorens funktionelle afhængighed P fra den elektriske feltstyrkevektor E (P =P (E )). Et stofs statiske magnetiske egenskaber kan fuldstændigt beskrives af magnetiseringsvektorens funktionelle afhængighed M fra magnetfeltstyrkevektoren H (M =M (H )). I det generelle tilfælde er sådanne afhængigheder tvetydige (hysteretiske) i naturen. Dette betyder, at polarisations- eller magnetiseringsvektoren i et punkt Q bestemmes ikke kun af vektorens værdi E eller H på dette tidspunkt, men også baggrunden for ændringen i vektor E eller H på dette tidspunkt. Det er ekstremt vanskeligt eksperimentelt at studere og modellere disse afhængigheder. Derfor antages det i praksis ofte, at vektorerne P Og E , og M Og H er kollineære, og et stofs elektriske egenskaber er beskrevet af skalære hysteresefunktioner (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Hvis de ovennævnte funktioners hysteresekarakteristika kan negligeres, er de elektriske egenskaber beskrevet af utvetydige funktioner P=P(E), M=M(H).

I mange tilfælde kan disse funktioner tilnærmelsesvis betragtes som lineære, dvs.

Derefter kan vi, under hensyntagen til relation (1), skrive følgende

(4)

Følgelig er stoffets relative dielektriske og magnetiske permeabilitet:

Absolut dielektrisk konstant for et stof:

Absolut magnetisk permeabilitet af et stof:

Relationer (2), (3), (4) karakteriserer stoffets dielektriske og magnetiske egenskaber. Et stofs elektrisk ledende egenskaber kan beskrives ved Ohms lov i differentialform

hvor er stoffets specifikke elektriske ledningsevne, målt i S/m.

I et mere generelt tilfælde har forholdet mellem ledningsstrømtætheden og vektoren for elektrisk feltstyrke en ikke-lineær vektor-hysterese-karakter.

Elektromagnetisk feltenergi

Den volumetriske energitæthed af det elektriske felt er lig med

Hvor W e måles i J/m 3.

Magnetfeltets volumetriske energitæthed er lig med

Hvor W m måles i J/m 3.

Den volumetriske energitæthed af det elektromagnetiske felt er lig med

I tilfælde af lineære elektriske og magnetiske egenskaber af stof er den volumetriske energitæthed af EMF lig med

Dette udtryk er gyldigt for øjeblikkelige værdier af specifik energi og EMF-vektorer.

Specifik effekt af varmetab fra ledningsstrømme

Strømtæthed for tredjepartskilder

Kontrolspørgsmål

1. Hvordan formuleres loven om totalstrøm i integralform?

2. Hvordan formuleres loven om elektromagnetisk induktion i integral form?

3. Hvordan formuleres Gauss’ sætning og loven om magnetisk flux kontinuitet i integral form?

4. Hvordan er den samlede gældende lov formuleret i differentiel form?

5. Hvordan formuleres loven om elektromagnetisk induktion i differentialform?

6. Hvordan er Gauss’ sætning og kontinuitetsloven for magnetiske induktionslinjer formuleret i integral form?

7. Hvilke sammenhænge beskriver et stofs elektriske egenskaber?

8. Hvordan udtrykkes energien i det elektromagnetiske felt gennem de vektorstørrelser, der bestemmer det?

9. Hvordan bestemmes den specifikke effekt af varmetab og den specifikke effekt af tredjepartskilder?

MATLAB applikationseksempler

Opgave 1.

Givet: Inde i volumenet af tetraederet ændres den magnetiske induktion og magnetisering af stoffet efter en lineær lov. Koordinaterne for tetraederens hjørner er givet, værdierne af vektorerne for magnetisk induktion og magnetisering af stoffet ved hjørnerne er også givet.

Beregn elektrisk strømtæthed i volumenet af tetraederet ved hjælp af m-funktionen kompileret ved løsning af problemet i forrige afsnit. Udfør beregningen i MATLAB-kommandovinduet, idet det antages, at rumlige koordinater måles i millimeter, magnetisk induktion i tesla, magnetisk feltstyrke og magnetisering i kA/m.

Løsning.

Lad os indstille de indledende data i et format, der er kompatibelt med m-funktionen grad_div_rot:

>> noder=5*rand(4,3)

0.94827 2.7084 4.3001

0.96716 0.75436 4.2683

3.4111 3.4895 2.9678

1.5138 1.8919 2.4828

>> B=rand(4,3)*2,6-1,3

1.0394 0.41659 0.088605

0.83624 -0.41088 0.59049

0.37677 -0.54671 -0.49585

0.82673 -0.4129 0.88009

>> mu0=4e-4*pi % absolut magnetisk permeabilitet af vakuum, µH/mm

>> M=rand(4,3)*1800-900

122.53 -99.216 822.32

233.26 350.22 40.663

364.93 218.36 684.26

83.828 530.68 -588.68

>> =grad_div_rot(nodes,ones(4,1),B/mu0-M)

0 -3,0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

I dette eksempel viste vektoren af den samlede strømtæthed i det undersøgte volumen sig at være lig med (-914,2* 1 x + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm2. For at bestemme modulet af strømtætheden udfører vi følgende operator:

>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")

Den beregnede værdi af strømtæthed kan ikke opnås i stærkt magnetiserede miljøer i rigtige tekniske enheder. Dette eksempel er rent uddannelsesmæssigt. Lad os nu kontrollere rigtigheden af at specificere fordelingen af magnetisk induktion i volumenet af tetraederet. For at gøre dette udfører vi følgende erklæring:

>> =grad_div_rot(nodes,ones(4,1),B)

0 -3,0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Her fik vi div-værdien B = -0,34415 T/mm, hvilket ikke kan være i overensstemmelse med loven om kontinuitet for magnetiske induktionslinjer i differentiel form. Det følger af dette, at fordelingen af magnetisk induktion i volumenet af tetraederet er angivet forkert.

Opgave 2.

Lad et tetraeder, hvis koordinater er givet, være i luften (måleenhederne er meter). Lad værdierne af vektoren for elektrisk feltstyrke ved dens hjørner angives (måleenheder - kV/m).

Påkrævet beregne den volumetriske ladningstæthed inde i tetraederet.

Løsning kan gøres på samme måde:

>> noder=3*rand(4,3)

2.9392 2.2119 0.59741

0.81434 0.40956 0.89617

0.75699 0.03527 1.9843

2.6272 2.6817 0.85323

>> eps0=8.854e-3% absolut dielektrisk konstant for vakuum, nF/m

>> E=20*rand(4,3)

9.3845 8.4699 4.519

1.2956 10.31 11.596

19.767 6.679 15.207

11.656 8.6581 10.596

>> =grad_div_rot(nodes,ones(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

I dette eksempel var den volumetriske ladningstæthed lig med 0,10685 µC/m3.

§ 1.6. Grænsebetingelser for EMF-vektorer.
Loven om bevarelse af ladning. Umov-Poynting teorem

eller

Her er det angivet: H 1 - vektor af magnetisk feltstyrke ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; H 2 - det samme i miljø nr. 2; H 1t- tangentiel (tangent) komponent af magnetfeltstyrkevektoren ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; H 2t- det samme i miljø nr. 2; E 1 vektor af den samlede elektriske feltstyrke ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; E 2 - det samme i miljø nr. 2; E 1 c - tredjepartskomponent af vektoren for elektrisk feltstyrke ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; E 2c - det samme i miljø nr. 2; E 1t- tangentiel komponent af vektoren for elektrisk feltstyrke ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; E 2t- det samme i miljø nr. 2; E 1s t- tangentiel tredjepartskomponent af vektoren for elektrisk feltstyrke ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; E 2t- det samme i miljø nr. 2; B 1 - vektor af magnetisk induktion ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; B 2 - det samme i miljø nr. 2; B 1n- normal komponent af den magnetiske induktionsvektor ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; B 2n- det samme i miljø nr. 2; D 1 - elektrisk forskydningsvektor ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; D 2 - det samme i miljø nr. 2; D 1n- normal komponent af den elektriske forskydningsvektor ved grænsefladen mellem medier i medium nr. 1; D 2n- det samme i miljø nr. 2; σ er overfladedensiteten af den elektriske ladning ved grænsefladen, målt i C/m2.

Loven om bevarelse af ladning

Hvis der ikke er nogen tredjeparts aktuelle kilder, så

og i det generelle tilfælde, dvs. den totale strømtæthedsvektor har ingen kilder, dvs. de samlede strømlinjer er altid lukkede

Umov-Poynting teorem

Den volumetriske effekttæthed forbrugt af et materialepunkt i en EMF er lig med

I overensstemmelse med identitet (1)

Dette er effektbalanceligningen for volumen V. I det generelle tilfælde, i overensstemmelse med lighed (3), den elektromagnetiske effekt genereret af kilder inde i volumen V, går til varmetab, til akkumulering af EMF-energi og til stråling ind i det omgivende rum gennem en lukket overflade, der begrænser dette volumen.

Integranden i integralet (2) kaldes Poynting-vektoren:

Hvor P målt i W/m2.

Denne vektor er lig med den elektromagnetiske effektfluxtæthed på et observationspunkt. Lighed (3) er et matematisk udtryk for Umov-Poynting-sætningen.

Elektromagnetisk effekt udsendt af området V ind i det omgivende rum er lig med fluxen af Poynting-vektoren gennem en lukket overflade S, begrænser området V.

Kontrolspørgsmål

1. Hvilke udtryk beskriver grænsebetingelserne for de elektromagnetiske feltvektorer ved grænsefladerne mellem medier?

2. Hvordan er loven om bevarelse af ladning formuleret i differentialform?

3. Hvordan er loven om bevarelse af ladning formuleret i integralform?

4. Hvilke udtryk beskriver grænsebetingelserne for strømtætheden ved grænsefladerne?

5. Hvad er den volumetriske effekttæthed, der forbruges af et materialepunkt i et elektromagnetisk felt?

6. Hvordan skrives den elektromagnetiske effektbalanceligning for et bestemt volumen?

7. Hvad er en Poynting-vektor?

8. Hvordan er Umov-Poynting-sætningen formuleret?

MATLAB applikationseksempel

Opgave.

Givet: Der er en trekantet overflade i rummet. Koordinaterne for hjørnerne er givet. Værdierne for de elektriske og magnetiske feltstyrkevektorer ved hjørnerne er også specificeret. Tredjepartskomponenten af den elektriske feltstyrke er nul.

Påkrævet beregne den elektromagnetiske effekt, der passerer gennem denne trekantede overflade. Skriv en MATLAB-funktion, der udfører denne beregning. Når du beregner, skal du antage, at den positive normalvektor er rettet på en sådan måde, at når den ses fra dens ende, vil bevægelsen i stigende rækkefølge af topnumre ske mod uret.

Løsning. Nedenfor er teksten til m-funktionen.

% em_power_tri - beregning af elektromagnetisk effekt, der passerer igennem

% trekantet overflade i rummet

% P=em_power_tri(noder,E,H)

% INPUT PARAMETRE

% noder er en kvadratisk matrix af formen ",

% i hver linje, hvoraf koordinaterne for det tilsvarende toppunkt er skrevet.

% E - matrix af komponenter af vektoren for elektrisk feltstyrke ved hjørnerne:

% rækker svarer til hjørner, kolonner - kartesiske komponenter.

% H - matrix af komponenter af magnetfeltstyrkevektoren ved hjørnerne.

% OUTPUT PARAMETER

% P - elektromagnetisk effekt, der passerer gennem trekanten

% Ved beregninger antages det, at på trekanten

% feltstyrkevektorer ændrer sig i rummet ifølge en lineær lov.

funktion P=em_power_tri(knudepunkter,E,H);

% Beregn trekantens dobbeltarealvektor

S=)]) det()]) det()])];

P=sum(kryds(E,(one(3,3)+øje(3))*H,2))*S."/24;

Et eksempel på at køre den udviklede m-funktion:

>> noder=2*rand(3,3)

0.90151 0.5462 0.4647

1.4318 0.50954 1.6097

1.7857 1.7312 1.8168

>> E=2*rand(3,3)

0.46379 0.15677 1.6877

0.47863 1.2816 0.3478

0.099509 0.38177 0.34159

>>H=2*rand(3,3)

1.9886 0.62843 1.1831

0.87958 0.73016 0.23949

0.6801 0.78648 0.076258

>> P=em_power_tri(noder,E,H)

Hvis vi antager, at rumlige koordinater måles i meter, den elektriske feltstyrkevektoren er i volt pr. meter, og den magnetiske feltstyrkevektoren er i ampere pr. meter, så er den elektromagnetiske effekt, der passerer gennem trekanten i dette eksempel, lig med 0,18221 W .

1. Introduktion. Studiefag i valeologi.

3. Hovedkilder til elektromagnetisk felt.

5. Metoder til beskyttelse af menneskers sundhed mod elektromagnetisk påvirkning.

6. Liste over anvendte materialer og litteratur.

1. Introduktion. Studiefag i valeologi.

1.1 Indledning.

Valeologi - fra lat. "valeo" - "hej" er en videnskabelig disciplin, der studerer en sund persons individuelle helbred. Den grundlæggende forskel mellem valeologi og andre discipliner (især fra praktisk medicin) ligger netop i den individuelle tilgang til at vurdere sundheden for hvert specifikt emne (uden at tage hensyn til generelle og gennemsnitlige data for nogen gruppe).

For første gang blev valeologi som en videnskabelig disciplin officielt registreret i 1980. Dens grundlægger var den russiske videnskabsmand I. I. Brekhman, som arbejdede ved Vladivostok State University.

I øjeblikket udvikler den nye disciplin sig aktivt, videnskabelige arbejder akkumuleres, og praktisk forskning udføres aktivt. Der sker en gradvis overgang fra status som en videnskabelig disciplin til status som en selvstændig videnskab.

1.2 Studieemne i valeologi.

Emnet for undersøgelse i valeologi er en sund persons individuelle helbred og de faktorer, der påvirker det. Valeologi beskæftiger sig også med systematisering af en sund livsstil under hensyntagen til et bestemt emnes individualitet.

Den mest almindelige definition af begrebet "sundhed" i øjeblikket er definitionen foreslået af eksperter fra Verdenssundhedsorganisationen (WHO):

Sundhed er en tilstand af fysisk, psykisk og socialt velvære.

Moderne valeologi identificerer følgende hovedkarakteristika ved individuel sundhed:

1. Livet er den mest komplekse manifestation af eksistensen af stof, som i kompleksitet overgår forskellige fysisk-kemiske og bioreaktioner.

2. Homøostase er en kvasistatisk tilstand af livsformer, karakteriseret ved variabilitet over relativt store tidsperioder og praktisk staticitet over korte perioder.

3. Tilpasning – livsformers evne til at tilpasse sig ændrede eksistensforhold og overbelastninger. Ved tilpasningsforstyrrelser eller for pludselige og radikale ændringer i forholdene opstår der fejltilpasning - stress.

4. Fænotype er en kombination af miljøfaktorer, der påvirker udviklingen af en levende organisme. Udtrykket "fænotype" karakteriserer også et sæt træk ved en organismes udvikling og fysiologi.

5. Genotype er en kombination af arvelige faktorer, der påvirker udviklingen af en levende organisme, idet den er en kombination af forældrenes genetiske materiale. Når deforme gener overføres fra forældre, opstår arvelige patologier.

6. Livsstil – et sæt adfærdsmæssige stereotyper og normer, der karakteriserer en bestemt organisme.

Sundhed (som defineret af WHO).

2. Elektromagnetisk felt, dets typer, karakteristika og klassificering.

2.1 Grundlæggende definitioner. Typer af elektromagnetiske felter.

Et elektromagnetisk felt er en særlig form for stof, hvorigennem interaktion mellem elektrisk ladede partikler opstår.

Elektrisk felt – skabt af elektriske ladninger og ladede partikler i rummet. Figuren viser et billede af feltlinjerne (imaginære linjer brugt til visuelt at repræsentere felter) af det elektriske felt for to ladede partikler i hvile:

Magnetisk felt - skabt af elektriske ladningers bevægelse langs en leder. Billedet af feltlinjerne for en enkelt leder er vist på figuren:

Den fysiske årsag til eksistensen af et elektromagnetisk felt er, at et tidsvarierende elektrisk felt exciterer et magnetfelt, og et skiftende magnetfelt exciterer et elektrisk hvirvelfelt. Ved konstant forandring understøtter begge komponenter eksistensen af det elektromagnetiske felt. Feltet af en stationær eller ensartet bevægende partikel er uløseligt forbundet med bæreren (ladet partikel).

Men med den accelererede bevægelse af bærere "brækker" det elektromagnetiske felt fra dem og eksisterer uafhængigt i miljøet i form af en elektromagnetisk bølge uden at forsvinde med fjernelse af bæreren (f.eks. forsvinder radiobølger ikke når strømmen (bevægelse af bærere - elektroner) i antennen, der udsender dem, forsvinder).

2.2 Grundlæggende karakteristika for det elektromagnetiske felt.

Det elektriske felt er karakteriseret ved den elektriske feltstyrke (betegnelse "E", SI-dimension - V/m, vektor). Magnetfeltet er karakteriseret ved magnetfeltstyrken (betegnelse "H", SI dimension - A/m, vektor). Modulet (længden) af vektoren måles normalt.

Elektromagnetiske bølger er karakteriseret ved bølgelængde (betegnelse "(", SI dimension - m), deres emitterende kilde - frekvens (betegnelse - "(", SI dimension - Hz). På figuren er E den elektriske feltstyrkevektor, H er den magnetisk feltstyrke vektor.

Ved frekvenser på 3 – 300 Hz kan begrebet magnetisk induktion (betegnelse "B", SI dimension - T) også bruges som karakteristik af magnetfeltet.

2.3 Klassificering af elektromagnetiske felter.

Den mest anvendte er den såkaldte "zonale" klassificering af elektromagnetiske felter i henhold til graden af afstand fra kilden/bæreren.

Ifølge denne klassifikation er det elektromagnetiske felt opdelt i "nære" og "fjerne" zoner. Den "nære" zone (nogle gange kaldet induktionszonen) strækker sig til en afstand fra kilden svarende til 0-3(,de ( - længden af den elektromagnetiske bølge genereret af feltet. I dette tilfælde falder feltstyrken hurtigt ( proportional med kvadratet eller terningen af afstanden til kilden.) I denne zone er den genererede elektromagnetiske bølge endnu ikke fuldt dannet.

Den "fjerne" zone er zonen for den dannede elektromagnetiske bølge. Her falder feltstyrken i omvendt proportion til afstanden til kilden. I denne zone er det eksperimentelt bestemte forhold mellem de elektriske og magnetiske feltstyrker gyldigt:

hvor 377 er en konstant, bølgeimpedans af vakuum, Ohm.

Elektromagnetiske bølger klassificeres normalt efter frekvens:

| Ekstremt lav, | Hz | Decamegameter | Mm |

|Ultra-lav, SLF | Hz | Megameter | Mm |

|Meget lav, VLF | KHz | Myriameter | km |

|Lave frekvenser, LF| KHz|Kilometer | km |

|Gennemsnit, mellemtone | MHz | Hektometer | km |

|Høj, HF | MHz | Dekameter | m |

|Meget høj, VHF| MHz|Meter | m |

|Ultrahøj, UHF| GHz |Decimeter | m |

|Ultrahøj, mikroovn | GHz | Centimeter | cm |

| Ekstremt høj, | GHz|millimeter | mm |

Normalt måles kun den elektriske feltstyrke E. Ved frekvenser over 300 MHz måles undertiden bølgeenergiens fluxtæthed eller pegevektoren (betegnelse "S", SI dimension - W/m2).

3. De vigtigste kilder til det elektromagnetiske felt.

De vigtigste kilder til det elektromagnetiske felt kan identificeres:

Elledninger.

Elektriske ledninger (inde i bygninger og strukturer).

Elektriske husholdningsapparater.

Personlige computere.

TV- og radiostationer.

Satellit- og mobilkommunikation (enheder, repeatere).

Elektrisk transport.

Radar installationer.

3.1 Elledninger (PTL).

Ledningerne til en fungerende kraftledning skaber et elektromagnetisk felt med industriel frekvens (50 Hz) i det tilstødende rum (i afstande af størrelsesordenen titusvis af meter fra ledningen). Desuden kan feltstyrken nær linjen variere inden for vide grænser, afhængigt af dens elektriske belastning. Standarderne fastlægger grænserne for sanitære beskyttelseszoner nær elledninger (i henhold til SN 2971-84):

|Driftsspænding |330 og derunder |500 |750 |1150 |

|Størrelse |20 |30 |40 |55 |

(faktisk er grænserne for den sanitære beskyttelseszone etableret langs grænselinjen med maksimal elektrisk feltstyrke, lig med 1 kV/m, længst fra ledningerne).

3.2 Elektriske ledninger.

Elektriske ledninger omfatter: strømforsyningskabler til bygning af livsstøttesystemer, strømfordelingsledninger samt fordelingstavler, strømbokse og transformere. Elektriske ledninger er hovedkilden til industrielle frekvenselektromagnetiske felter i boliger. I dette tilfælde er niveauet af elektrisk feltstyrke udsendt af kilden ofte relativt lavt (overstiger ikke 500 V/m).

3.3 Elektriske husholdningsapparater.

Kilder til elektromagnetiske felter er alle husholdningsapparater, der fungerer ved hjælp af elektrisk strøm. I dette tilfælde varierer strålingsniveauet inden for vide grænser afhængigt af model, enhedsdesign og specifik driftstilstand. Også strålingsniveauet afhænger stærkt af enhedens strømforbrug - jo højere effekt, desto højere er niveauet af det elektromagnetiske felt under drift af enheden. Den elektriske feltstyrke i nærheden af elektriske husholdningsapparater overstiger ikke snesevis af V/m.

Tabellen nedenfor viser de maksimalt tilladte niveauer af magnetisk induktion for de kraftigste magnetiske feltkilder blandt elektriske husholdningsapparater:

|Enhed |Interval af maksimalt tilladt |

| |magnetiske induktionsværdier, µT|

|Kaffemaskine | |

|Vaskemaskine | |

|Jern | |

|Støvsuger | |

|Elektrisk komfur | |

| Dagslyslampe (lysstofrør LTB, | |

| Elektrisk boremaskine (elektrisk motor | |

| effekt W) | |

| Elektrisk mixer (elektrisk motoreffekt | |

| W) | |

|TV | |

|Mikrobølgeovn (induktion, mikroovn) | |

3.4 Personlige computere.

Hovedkilden til negative virkninger på en computerbrugers helbred er skærmens visuelle visningsfacilitet (VDI). I de fleste moderne skærme er CVO et katodestrålerør. Tabellen viser de vigtigste faktorer, der påvirker SVR's sundhed:

|Ergonomisk |Faktorer for elektromagnetisk påvirkning |

| |felter af et katodestrålerør |

| Betydelig reduktion i kontrast | Elektromagnetisk felt i frekvens |

| reproduceret billede i | MHz-området. |

| ekstern belysning af skærmen med direkte stråler | |

|lys. | |

| Spejlreflektion af lysstråler fra | Elektrostatisk ladning på overfladen |

|skærmoverflade (blænding). |skærm. |

|Tegneseriefigur |Ultraviolet stråling (interval |

|billedgengivelse |bølgelængde nm). |

|(højfrekvent kontinuerlig opdatering | |

| Billedets diskrete karakter | Infrarød og røntgen |

|(inddeling i punkter). |ioniserende stråling. |

I fremtiden, som de vigtigste faktorer for virkningen af SVO på sundheden, vil vi kun overveje faktorerne for eksponering for det elektromagnetiske felt af et katodestrålerør.

Ud over monitoren og systemenheden kan en personlig computer også omfatte et stort antal andre enheder (såsom printere, scannere, overspændingsbeskyttere osv.). Alle disse enheder fungerer ved hjælp af elektrisk strøm, hvilket betyder, at de er kilder til et elektromagnetisk felt. Følgende tabel viser det elektromagnetiske miljø i nærheden af computeren (bidraget fra skærmen er ikke taget i betragtning i denne tabel, som det blev diskuteret tidligere):

| Kilde | Frekvensområde genereret |

| |elektromagnetisk felt |

|Samling af systemenheder. |. |

| I/O-enheder (printere, | Hz. |

|scannere, diskdrev osv.). | |

|Uafbrydelige strømforsyninger |. |

|linjefiltre og stabilisatorer. | |

Det elektromagnetiske felt på personlige computere har en meget kompleks bølge- og spektralsammensætning og er svær at måle og kvantificere. Den har magnetiske, elektrostatiske og strålingskomponenter (især kan det elektrostatiske potentiale for en person, der sidder foran en skærm, variere fra –3 til +5 V). I betragtning af det faktum, at personlige computere nu bruges aktivt i alle sektorer af menneskelig aktivitet, er deres indvirkning på menneskers sundhed underlagt omhyggelig undersøgelse og kontrol.

3.5 Tv- og radiosendestationer.

Rusland er i øjeblikket vært for et betydeligt antal radiostationer og centre med forskellige tilhørsforhold.

Senderstationer og -centre er placeret i særligt udpegede områder og kan optage ret store områder (op til 1000 hektar). I deres struktur omfatter de en eller flere tekniske bygninger, hvor radiosendere er placeret, og antennefelter, hvorpå der er placeret op til flere dusin antennefødersystemer (AFS). Hvert system indbefatter en sendeantenne og en fødeledning, der leverer udsendelsessignalet.

Det elektromagnetiske felt, der udsendes af radiostationers antenner, har en kompleks spektral sammensætning og individuel fordeling af styrker afhængigt af konfigurationen af antennerne, terrænet og arkitekturen af de tilstødende bygninger. Nogle gennemsnitlige data for forskellige typer radiostationer er præsenteret i tabellen:

| |felter, V/m. |A/m. | |

| LW - radiostationer | 630 | 1.2 | Højeste spænding |

|KHz, | | |afstande mindre end 1 længde |

|500 kW). | | | |

|200 kW). | | | |

| HF-radiostationer | 44 | 0.12 | Sendere kan være |

|MHz, | | |tæt bebygget |

|100 kW). | | | |

| MHz, | | |bygningsniveau. |

3.6 Satellit- og mobilkommunikation.

3.6.1 Satellitkommunikation.

Satellitkommunikationssystemer består af en sendestation på Jorden og rejsende - repeatere i kredsløb. Sateudsender en snævert rettet bølgestråle, hvis energifluxtæthed når hundredvis af W/m. Satellitkommunikationssystemer skaber høje elektromagnetiske feltstyrker i betydelige afstande fra antennerne. For eksempel skaber en 225 kW station, der opererer ved en frekvens på 2,38 GHz, en energifluxtæthed på 2,8 W/m2 i en afstand på 100 km. Energiafgivelsen i forhold til fjernlys er meget lille og forekommer mest af alt i det område, hvor antennen er direkte placeret.

3.6.2 Mobilkommunikation.

Cellulær radiotelefoni er et af de hurtigst udviklede telekommunikationssystemer i dag. Hovedelementerne i et cellulært kommunikationssystem er basestationer og mobile radiotelefoner. Basestationer opretholder radiokommunikation med mobile enheder, som et resultat af hvilke de er kilder til elektromagnetiske felter. Systemet bruger princippet om at opdele dækningsområdet i zoner, eller såkaldte "celler", med en radius på km. Tabellen nedenfor viser de vigtigste egenskaber ved de cellulære kommunikationssystemer, der opererer i Rusland:

| | | | |tirs |km. |

|NMT450. | |

|Analog. |5] |5] | | | |

|AMPS. |||100 |0,6 | |

|DAMPS (IS – |||50 |0,2 | |

|136). | | | | | |

|CDMA. |||100 |0,6 | |

|GSM – 900. |||40 |0,25 | |

|GSM – 1800. | |

|Digital. |0] |5] | | | |

Strålingsintensiteten af en basestation bestemmes af belastningen, det vil sige tilstedeværelsen af mobiltelefonejere i serviceområdet for en bestemt basestation og deres ønske om at bruge telefonen til en samtale, hvilket igen fundamentalt afhænger af tidspunktet på dagen, stationens placering, ugedag og andre faktorer. Om natten er stationsbelastningen næsten nul. Intensiteten af stråling fra mobile enheder afhænger i høj grad af tilstanden af kommunikationskanalen "mobilradiotelefon – basestation" (jo større afstanden er fra basestationen, desto højere er strålingsintensiteten fra enheden).

3.7 El-transport.

Elektrisk transport (trolleybusser, sporvogne, undergrundstog osv.) er en kraftig kilde til elektromagnetiske felter i Hz-frekvensområdet. I dette tilfælde spilles hovedemitterens rolle i langt de fleste tilfælde af den elektriske trækkraftmotor (for trolleybusser og sporvogne konkurrerer antennestrømaftagere med den elektriske motor med hensyn til intensiteten af det udsendte elektriske felt). Tabellen viser data om den målte værdi af magnetisk induktion for nogle typer elektrisk transport:

|Transportform og type |Gennemsnitsværdi |Maksimumværdi |

| nuværende forbrug. |magnetisk induktion, µT. | Magnetisk størrelse |

| | |induktion, µT. |

|Pendler elektriske tog.|20 |75 |

|Elektrisk transport med |29 |110 |

|DC-drev | | |

|(elbiler osv.). | | |

3.8 Radarinstallationer.

Radar- og radarinstallationer har normalt antenner af reflektortypen ("skåle") og udsender en snævert rettet radiostråle.

Periodisk bevægelse af antennen i rummet fører til rumlig intermittens af strålingen. Midlertidig intermittens af stråling observeres også på grund af radarens cykliske drift på stråling. De opererer ved frekvenser fra 500 MHz til 15 GHz, men nogle specielle installationer kan fungere ved frekvenser op til 100 GHz eller mere. På grund af strålingens særlige karakter kan de skabe områder med en høj energifluxtæthed (100 W/m2 eller mere).

4. Det elektromagnetiske felts indflydelse på den enkeltes sundhed.

Den menneskelige krop reagerer altid på et eksternt elektromagnetisk felt. På grund af forskellig bølgesammensætning og andre faktorer påvirker det elektromagnetiske felt fra forskellige kilder menneskers sundhed på forskellige måder. Som følge heraf vil vi i dette afsnit se på virkningen af forskellige kilder på sundheden separat. Imidlertid har feltet for kunstige kilder, som er skarpt dissonant med den naturlige elektromagnetiske baggrund, i næsten alle tilfælde en negativ indvirkning på sundheden for mennesker i dens indflydelseszone.

Omfattende forskning i elektromagnetiske felters indflydelse på sundhed begyndte i vores land i 60'erne. Det viste sig, at det menneskelige nervesystem er følsomt over for elektromagnetisk påvirkning, og også at feltet har en såkaldt informationseffekt, når det udsættes for en person ved intensiteter under tærskelværdien for den termiske effekt (størrelsen af feltstyrken, hvorved dens termiske virkning begynder at vise sig).

Tabellen nedenfor viser de mest almindelige klager over forringelsen af menneskers helbred i området for eksponering for felter fra forskellige kilder. Kildernes rækkefølge og nummerering i tabellen svarer til deres rækkefølge og nummerering i afsnit 3:

|Kilde |De mest almindelige klager. |

|elektromagnetisk | |

|1. Linjer |Kortvarig bestråling (i størrelsesordenen flere minutter) kan|

| kraftoverførselsledninger (kraftledninger). |kun føre til en negativ reaktion hos dem, der er særligt følsomme |

| | mennesker eller patienter med visse typer allergier |

| | sygdomme. Langvarig eksponering fører normalt til |

| |forskellige patologier i det kardiovaskulære og nervesystem |

| |(på grund af ubalance i nervereguleringssubsystemet). Hvornår |

| |ultralang (ca. 10-20 år) kontinuerlig bestråling |

| |mulig (ifølge ikke-verificerede data) udvikling af nogle |

| |onkologiske sygdomme. |

|2. Intern |Aktuelle data om klager over forringelse |

|elektriske ledninger af bygninger|sundhed relateret direkte til arbejdet med intern |

| og bygninger. |der er ingen elektriske netværk. |

|3. Husstand | Der er ubekræftede data om hudklager, |

| elektriske apparater. |kardiovaskulære og nervøse patologier på længere sigt |

| | systematisk brug af gamle mikrobølgeovne |

| |modeller (op til 1995). Der er også lignende |

| |data vedrørende brugen af alle mikrobølgeovne |

| |modeller under produktionsforhold (f.eks. til opvarmning |

| | mad på en cafe). Udover mikrobølgeovne er der data om |

| | negativ indvirkning på sundheden for mennesker med fjernsyn |

| | som en visualiseringsenhed, et katodestrålerør. |