Kuidas tekib elektromagnetväli? EMF võrrandid terviklikul kujul

Elekter on kõikjal meie ümber

Elektromagnetväli (TSB definitsioon) on aine erivorm, mille kaudu toimub vastastikmõju elektriliselt laetud osakeste vahel. Selle definitsiooni põhjal pole selge, mis on esmane – kas laetud osakeste olemasolu või välja olemasolu. Võib-olla ainult elektromagnetvälja olemasolu tõttu saavad osakesed laengu. Täpselt nagu kana ja munaga loos. Põhimõte on see, et laetud osakesed ja elektromagnetväli on üksteisest lahutamatud ega saa eksisteerida ilma üksteiseta. Seetõttu ei anna definitsioon teile ja mulle võimalust mõista elektromagnetvälja nähtuse olemust ja ainus asi, mida tuleks meeles pidada, on see, et aine eriline vorm! Elektromagnetvälja teooria töötas välja James Maxwell 1865. aastal.

Mis on elektromagnetväli? Võib ette kujutada, et me elame elektromagnetilises universumis, mis on täielikult läbistatud elektromagnetväljast ning erinevad osakesed ja ained, sõltuvalt nende struktuurist ja omadustest, omandavad elektromagnetvälja mõjul positiivse või negatiivse laengu, akumuleerivad seda, või jääda elektriliselt neutraalseks. Vastavalt sellele võib elektromagnetväljad jagada kahte tüüpi: staatiline, see tähendab laetud kehade (osakeste) poolt kiirgav ja nendega lahutamatu osa, ja dünaamiline, levib ruumis, olles eraldatud allikast, mis seda kiirgas. Dünaamiline elektromagnetväli füüsikas on esindatud kahe üksteisega risti asetseva laine kujul: elektriline (E) ja magnetiline (H).

Asjaolu, et elektrivälja tekitab vahelduv magnetväli ja magnetväli vahelduv elektriväli, viib selleni, et elektri- ja magnetväljad ei eksisteeri üksteisest eraldi. Statsionaarsete või ühtlaselt liikuvate laetud osakeste elektromagnetväli on otseselt seotud osakeste endiga. Nende laetud osakeste kiirendatud liikumisega "rebib" elektromagnetväli neist lahti ja eksisteerib iseseisvalt elektromagnetlainetena, ilma allika eemaldamisel kadumiseta.

Elektromagnetväljade allikad

Elektromagnetväljade looduslikud (looduslikud) allikad

Looduslikud (looduslikud) EMF-i allikad jagunevad järgmistesse rühmadesse:

Maa elektri- ja magnetväli;

Päikese ja galaktikate raadiokiirgus (reliktne kiirgus, ühtlaselt jaotunud kogu universumis);

atmosfääri elekter;

bioloogiline elektromagnetiline taust.

Maa magnetväli. Maa geomagnetvälja tugevus varieerub kogu maapinnal 35 μT ekvaatoril kuni 65 μT pooluste lähedal.

Maa elektriväli tavaliselt suunatud maapinnale, mis on atmosfääri ülemiste kihtide suhtes negatiivselt laetud. Elektrivälja tugevus Maa pinnal on 120...130 V/m ja väheneb kõrgusega ligikaudu eksponentsiaalselt. Aastased muutused EF-s on olemuselt sarnased kogu Maal: maksimaalne intensiivsus on jaanuaris-veebruaris 150...250 V/m ja minimaalne juunis-juulis 100...120 V/m.

Atmosfääri elekter- Need on elektrilised nähtused Maa atmosfääris. Õhk (link) sisaldab alati positiivseid ja negatiivseid elektrilaenguid – ioone, mis tekivad radioaktiivsete ainete, kosmiliste kiirte ja Päikeselt tuleva ultraviolettkiirguse mõjul. Maakera on negatiivselt laetud; Selle ja atmosfääri vahel on suur potentsiaalide erinevus. Elektrostaatilise välja tugevus suureneb äikese ajal järsult. Atmosfäärilahenduste sagedusvahemik on 100 Hz kuni 30 MHz.

Maavälised allikad hõlmab kiirgust väljaspool Maa atmosfääri.

Bioloogiline elektromagnetiline taust. Bioloogilised objektid, nagu ka teised füüsilised kehad, kiirgavad absoluutse nullist kõrgemal temperatuuril EMF-i vahemikus 10 kHz - 100 GHz. Seda seletatakse laengute – ioonide – kaootilise liikumisega inimkehas. Sellise kiirguse võimsustihedus inimestel on 10 mW/cm2, mis täiskasvanu kohta annab koguvõimsuseks 100 W. Inimkeha kiirgab ka EMF-i sagedusel 300 GHz võimsustihedusega umbes 0,003 W/m2.

Elektromagnetväljade inimtekkelised allikad

Antropogeensed allikad jagunevad kahte rühma:

Madalsagedusliku kiirguse allikad (0–3 kHz)

Sellesse rühma kuuluvad kõik elektrienergia tootmise, edastamise ja jaotamise süsteemid (elektriliinid, trafoalajaamad, elektrijaamad, erinevad kaablisüsteemid), kodu ja kontori elektri- ja elektroonikaseadmed, sealhulgas arvutimonitorid, elektrisõidukid, raudteetransport ja selle infrastruktuur, samuti metroo-, trolli- ja trammitransport.

Juba praegu tekib elektromagnetväli 18-32% linnapiirkondadest autoliikluse tagajärjel. Sõidukite liikluses tekitatud elektromagnetlained häirivad televisiooni ja raadio vastuvõttu ning võivad avaldada kahjulikku mõju ka inimkehale.

Kõrgsagedusliku kiirguse allikad (3 kHz kuni 300 GHz)

Sellesse rühma kuuluvad funktsionaalsed saatjad - elektromagnetväljade allikad teabe edastamise või vastuvõtmise eesmärgil. Need on kommertssaatjad (raadio, televisioon), raadiotelefonid (auto, raadiotelefonid, CB-raadio, amatöörraadiosaatjad, tööstuslikud raadiotelefonid), suundraadioside (satelliitraadioside, maapealsed releejaamad), navigatsioon (lennuliiklus, laevandus, raadiopunkt) , lokaatorid (õhuside, laevandus, transpordilokaatorid, õhutranspordi juhtimine). See hõlmab ka mitmesuguseid tehnoloogilisi seadmeid, mis kasutavad mikrolainekiirgust, vahelduvaid (50 Hz - 1 MHz) ja impulssvälju, majapidamisseadmeid (mikrolaineahjud), vahendeid teabe visuaalseks kuvamiseks elektronkiiretorudel (arvutimonitorid, telerid jne). Ülikõrgsageduslikke voolusid kasutatakse meditsiinis teaduslikeks uuringutes. Selliste voolude kasutamisel tekkivad elektromagnetväljad kujutavad endast teatud tööohtu, mistõttu on vaja võtta meetmeid, et kaitsta nende mõju kehale.

Peamised tehnogeensed allikad on:

majapidamises kasutatavad televisiooni vastuvõtjad, mikrolaineahjud, raadiotelefonid jne. seadmed;

elektrijaamad, elektrijaamad ja trafoalajaamad;

Laialt hargnenud elektri- ja kaabelvõrgud;

radar-, raadio- ja televisiooni saatejaamad, repiiterid;

arvutid ja videomonitorid;

elektriõhuliinid (elektriliinid).

Linnatingimustes kokkupuute eripäraks on nii kogu elektromagnetilise tausta (integraalne parameeter) kui ka üksikute allikate tugeva EMF (diferentsiaalparameeter) mõju elanikkonnale.

Elektromagnetväli on teatud tüüpi aine, mis tekib liikuvate laengute ümber. Näiteks voolu kandva juhi ümber. Elektromagnetväli koosneb kahest komponendist: elektri- ja magnetväljast. Nad ei saa eksisteerida üksteisest sõltumatult. Üks asi sünnitab teist. Kui elektriväli muutub, tekib koheselt magnetväli.

Elektromagnetlainete levimiskiirus V=C/EM

Kus e Ja m vastavalt selle keskkonna magnet- ja dielektrilised konstandid, milles laine levib.
Elektromagnetlaine vaakumis liigub valguse kiirusega ehk 300 000 km/s. Kuna vaakumi dielektrilist ja magnetilist läbilaskvust peetakse võrdseks 1-ga.

Kui elektriväli muutub, tekib magnetväli. Kuna selle põhjustanud elektriväli ei ole konstantne (st muutub ajas), on ka magnetväli muutuv.

Muutuv magnetväli tekitab omakorda elektrivälja jne. Seega on järgneva välja jaoks (pole vahet, kas see on elektriline või magnetiline) allikaks eelmine väli, mitte algallikas, st voolujuht.

Seega, isegi pärast voolu väljalülitamist juhis, jääb elektromagnetväli kosmoses edasi ja levib.

Elektromagnetlaine levib ruumis oma allikast kõigis suundades. Võite ette kujutada lambipirni sisselülitamist, selle valguskiired levivad igas suunas.

Elektromagnetlaine edastab levides energiat ruumis. Mida tugevam on välja tekitava juhi vool, seda suurem on laine poolt ülekantav energia. Samuti sõltub energia kiirgavate lainete sagedusest, kui see suureneb 2,3,4 korda, suureneb laineenergia vastavalt 4,9,16 korda. See tähendab, et laine levimise energia on võrdeline sageduse ruuduga.

Parimad tingimused laine levimiseks luuakse siis, kui juhi pikkus on võrdne lainepikkusega.

Magnet- ja elektrijõujooned lendavad üksteisega risti. Magnetjõujooned ümbritsevad voolu juhtivat juhti ja on alati suletud.
Elektrilised jõujooned lähevad ühelt laengult teisele.

Elektromagnetlaine on alati põiklaine. See tähendab, et jõujooned, nii magnetilised kui ka elektrilised, asetsevad tasapinnal, mis on levimissuunaga risti.

Elektromagnetvälja tugevus on väljale iseloomulik tugevus. Samuti on pinge vektorsuurus, see tähendab, et sellel on algus ja suund.
Väljatugevus on suunatud jõujoontele tangentsiaalselt.

Kuna elektri- ja magnetvälja tugevused on üksteisega risti, siis on olemas reegel, mille järgi saab määrata laine levimise suuna. Kui kruvi pöörleb mööda lühimat teed elektrivälja tugevuse vektorist magnetvälja tugevusvektorini, näitab kruvi edasi liikumine laine levimise suunda.

Šmelev V.E., Sbitnev S.A.

"ELEKTORITEHNIKA TEOREETILISED ALUSED"

"ELEKTROMAGNETVÄLJA TEOORIA"

1. peatükk. Elektromagnetvälja teooria põhimõisted

§ 1.1. Elektromagnetvälja ja selle füüsikaliste suuruste määratlus.
Elektromagnetvälja teooria matemaatiline aparaat

Elektromagnetväli(EMF) on aineliik, mis avaldab laetud osakestele jõudu ja on kõigis punktides määratud kahe vektorisuuruste paariga, mis iseloomustavad selle kahte külge – elektri- ja magnetvälja.

Elektriväli- see on EMF-i komponent, mida iseloomustab mõju elektriliselt laetud osakesele jõuga, mis on võrdeline osakese laenguga ja ei sõltu selle kiirusest.

Magnetväli on EMF-i komponent, mida iseloomustab mõju liikuvale osakesele jõuga, mis on võrdeline osakese laengu ja kiirusega.

Elektrotehnika teoreetiliste aluste käigus uuritud elektromagnetväljade arvutamise põhiomadused ja meetodid hõlmavad elektri-, elektroonika- ja biomeditsiiniseadmetes leiduvate elektromagnetväljade kvalitatiivset ja kvantitatiivset uurimist. Selleks sobivad kõige paremini elektrodünaamika võrrandid integraal- ja diferentsiaalvormis.

Elektromagnetvälja teooria (TEMF) matemaatiline aparaat põhineb skalaarvälja teoorial, vektor- ja tensoranalüüsil, samuti diferentsiaal- ja integraalarvutusel.

Kontrollküsimused

1. Mis on elektromagnetväli?

2. Mida nimetatakse elektri- ja magnetväljadeks?

3. Millel põhineb elektromagnetvälja teooria matemaatiline aparaat?

§ 1.2. EMF-i iseloomustavad füüsikalised suurused

Elektrivälja tugevuse vektor punktis K on punkti asetatud elektriliselt laetud liikumatule osakesele mõjuva jõu vektor K, kui sellel osakesel on ühikuline positiivne laeng.

Selle määratluse kohaselt punktlaengule mõjuv elektrijõud q on võrdne:

Kus E mõõdetuna V/m.

Magnetvälja iseloomustatakse magnetinduktsiooni vektor. Magnetiline induktsioon mõnes vaatluspunktis K on vektorsuurus, mille moodul on võrdne punktis paiknevale laetud osakesele mõjuva magnetjõuga K, millel on ühiklaeng ja mis liigub ühikkiirusega ning osakese jõu, kiiruse, magnetinduktsiooni ja ka laengu vektorid vastavad tingimusele

Voolu kandvale kõverale juhile mõjuvat magnetjõudu saab määrata valemiga

Sirgele juhile, kui see on ühtlases väljas, mõjub järgmine magnetjõud

Kõigis viimastes valemites B - magnetinduktsioon, mida mõõdetakse teslas (T).

1 T on magnetinduktsioon, mille puhul 1A voolutugevusega sirgele juhile mõjub magnetjõud, mis võrdub 1 N, kui magnetinduktsiooni jooned on suunatud vooluga juhiga risti ja kui juhi pikkus on 1 m.

Lisaks elektrivälja tugevusele ja magnetinduktsioonile arvestatakse elektromagnetvälja teoorias järgmisi vektorsuurusi:

1) elektriline induktsioon D (elektriline nihe), mida mõõdetakse C/m 2,

EMF-vektorid on ruumi ja aja funktsioonid:

Kus K- vaatluspunkt, t- ajahetk.

Kui vaatluspunkt K on vaakumis, siis kehtivad vastavate vektorsuuruste paaride vahel järgmised seosed

kus on vaakumi absoluutne dielektriline konstant (elektriline põhikonstant), =8,85419*10 -12;

Vaakumi absoluutne magnetiline läbilaskvus (magnetiline põhikonstant); = 4π*10-7.

Kontrollküsimused

1. Mis on elektrivälja tugevus?

2. Mida nimetatakse magnetinduktsiooniks?

3. Milline on liikuvale laetud osakesele mõjuv magnetjõud?

4. Milline on voolu juhtivale juhile mõjuv magnetjõud?

5. Milliseid vektorsuurusi iseloomustab elektriväli?

6. Milliseid vektorsuurusi iseloomustab magnetväli?

§ 1.3. Elektromagnetvälja allikad

EMF-i allikad on elektrilaengud, elektridipoolid, liikuvad elektrilaengud, elektrivoolud, magnetdipoolid.

Elektrilaengu ja elektrivoolu mõisted antakse füüsikakursuses. Elektrivoolusid on kolme tüüpi:

1. Juhtivusvoolud.

2. Nihkevoolud.

3. Ülekandevoolud.

Juhtivusvool- elektrit juhtiva keha liikuvate laengute läbimise kiirus teatud pinnast.

Nihkevool- teatud pinda läbiva elektrilise nihkevektori voolu muutumise kiirus.

Ülekandevool mida iseloomustab järgmine väljend

Kus v - kehade liikumise kiirus läbi pinna S; n - pinna suhtes normaalühiku vektor; - pinda läbivate kehade lineaarne laengutihedus normaalsuunas; ρ - elektrilaengu mahutihedus; ρ v - ülekandevoolu tihedus.

Elektriline dipool nimetatakse punktlaengute paariks + q Ja - q, mis asub eemal lüksteisest (joon. 1).

Punktelektrilist dipooli iseloomustab elektrilise dipoolmomendi vektor:

Magnetiline dipool nimetatakse lameahelaks elektrivooluga I. Magnetdipooli iseloomustab magnetdipoolmomendi vektor

Kus S - üle voolu kandva vooluahela venitatud tasase pinna pindala vektor. Vektor S suunatud selle tasase pinnaga risti ja vektori otsast vaadatuna S , siis toimub liikumine piki kontuuri voolu suunaga kokku langevas suunas vastupäeva. See tähendab, et dipoolmagnetmomendi vektori suund on parempoolse kruvi reegli järgi seotud voolu suunaga.

Aine aatomid ja molekulid on elektrilised ja magnetilised dipoolid, seetõttu saab iga materjalitüübi punkti EMF-is iseloomustada elektrilise ja magnetilise dipoolmomendi mahutihedusega:

P - aine elektriline polarisatsioon:

M - aine magnetiseerimine:

Aine elektriline polarisatsioon on vektorsuurus, mis võrdub elektrilise dipoolmomendi mahutihedusega reaalse keha mõnes punktis.

Aine magnetiseerimine on vektorsuurus, mis võrdub magnetilise dipoolmomendi mahutihedusega mingis materiaalse keha punktis.

Elektriline eelarvamus on vektorsuurus, mis mis tahes vaatluspunkti jaoks, olenemata sellest, kas see on vaakumis või aines, määratakse seosest:

(vaakumi või aine jaoks),

(ainult vaakumi jaoks).

Magnetvälja tugevus- vektorsuurus, mis mis tahes vaatluspunkti jaoks, olenemata sellest, kas see on vaakumis või aines, määratakse seosega:

kus magnetvälja tugevust mõõdetakse A/m.

Lisaks polarisatsioonile ja magnetiseerimisele on ka teisi mahuliselt jaotatud EMF-i allikaid:

- mahulise laengu tihedus ; ,

kus mahulist laengutihedust mõõdetakse C/m3;

- elektrivoolu tiheduse vektor, mille normaalkomponent on võrdne

Üldisemalt lahtist pinda läbiv vool S, on võrdne seda pinda läbiva voolutiheduse vektori vooga:

kus elektrivoolu tiheduse vektorit mõõdetakse ühikutes A/m 2.

Kontrollküsimused

1. Mis on elektromagnetvälja allikad?

2. Mis on juhtivusvool?

3. Mis on eelpingevool?

4. Mis on ülekandevool?

5. Mis on elektriline dipool ja elektriline dipoolmoment?

6. Mis on magnetdipool ja magnetdipoolmoment?

7. Mida nimetatakse aine elektriliseks polarisatsiooniks ja magnetiseerimiseks?

8. Mida nimetatakse elektrinihkeks?

9. Mida nimetatakse magnetvälja tugevuseks?

10. Mis on elektrilaengu mahutihedus ja voolutihedus?

MATLAB rakenduse näide

Ülesanne.

Antud: Ahel elektrivooluga I ruumis tähistab kolmnurga ümbermõõtu, mille tippude ristkoordinaadid on antud: x 1 , x 2 , x 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3. Siin on alaindeksid tippude numbrid. Tipud on nummerdatud elektrivoolu liikumise suunas.

Nõutud koostada funktsioon MATLAB, mis arvutab ahela dipoolmagnetmomendi vektori. M-faili koostamisel võib eeldada, et ruumilisi koordinaate mõõdetakse meetrites ja voolutugevust amprites. Lubatud on sisend- ja väljundparameetrite meelevaldne korraldamine.

Lahendus

% m_dip_moment - kolmnurkse vooluringi magnetilise dipoolmomendi arvutamine ruumilise vooluga

% pm = m_dip_moment(tok,sõlmed)

% SISEND PARAMEETRID

% tok - vool vooluringis;

% sõlmed on ruutmaatriks kujul .", mille iga rida sisaldab vastava tipu koordinaate.

% VÄLJANDUSPARAMETER

% pm on magnetdipoolmomendi vektori Descartes'i komponentide reamaatriks.

funktsioon pm = m_dip_moment(tok,sõlmed);

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

% Viimases lauses korrutatakse kolmnurga pindalavektor voolutugevusega

>> sõlmed=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,nodes)

13.442 20.637 -2.9692

Antud juhul see töötas P M = (13,442* 1 x + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A*m 2, kui voolutugevus ahelas on 1 A.

§ 1.4. Ruumidiferentsiaaloperaatorid elektromagnetvälja teoorias

Gradient skalaarväli Φ( K) = Φ( x, y, z) on vektorväli, mis on määratletud valemiga:

Kus V 1 - punkti sisaldav ala K; S 1 - ala piirav suletud pind V 1 , K 1 - pinnale kuuluv punkt S 1 ; δ – suurim kaugus punktist K pinna punktideni S 1 (max| K K 1 |).

Lahknevus vektorväli F (K)=F (x, y, z) nimetatakse skalaarväljaks, mis on defineeritud järgmise valemiga:

Rootor(pööris) vektorväli F (K)=F (x, y, z) on vektorväli, mis on määratletud valemiga:

mädanema F =

Nabla operaator on vektori diferentsiaaloperaator, mis on Descartes'i koordinaatides defineeritud järgmise valemiga:

Esitagem grad, div ja rot läbi nabla operaatori:

Kirjutame need operaatorid ristkoordinaatides:

; ;

Laplace'i operaator Descartes'i koordinaatides määratakse järgmise valemiga:

Teist järku diferentsiaaloperaatorid:

Integraalteoreemid

Gradiendi teoreem ;

Divergentsi teoreem

Rootori teoreem

EMF-i teoorias kasutatakse ka veel üht integraalteoreemi:

Kontrollküsimused

1. Mida nimetatakse skalaarvälja gradiendiks?

2. Mida nimetatakse vektorvälja lahknemiseks?

3. Mida nimetatakse vektorvälja kõveruseks?

4. Mis on nabla operaator ja kuidas väljendatakse selle kaudu esimest järku diferentsiaaloperaatoreid?

5. Millised integraaliteoreemid kehtivad skalaar- ja vektorväljade puhul?

MATLAB rakenduse näide

Ülesanne.

Antud: tetraeedri mahus muutuvad skalaar- ja vektorväljad vastavalt lineaarsele seadusele. Tetraeedri tippude koordinaadid määratakse maatriksiga kujul [ x 1 , y 1 , z 1 ; x 2 , y 2 , z 2 ; x 3 , y 3 , z 3 ; x 4 , y 4 , z 4]. Skalaarvälja väärtused tippudes määratakse maatriksiga [Ф 1 ; F2; F3; F 4]. Vektorvälja Descartes'i komponendid tippudes on määratud maatriksiga [ 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].

Defineeri tetraeedri mahus, skalaarvälja gradient, samuti vektorvälja lahknemine ja kumerus. Kirjutage selleks MATLAB-funktsioon.

Lahendus. Allpool on m-funktsiooni tekst.

% grad_div_rot – Arvutage gradient, lahknemine ja rootor... tetraeedri mahus

% =grad_div_rot(sõlmed,skalaar,vektor)

% SISEND PARAMEETRID

sõlmede % - tetraeedri tippude koordinaatide maatriks:

% read vastavad tippudele, veerud - koordinaadid;

% skalaar - tippude skalaarvälja väärtuste sammasmaatriks;

% vektor – vektorivälja komponentide maatriks tippudes:

% VÄLJANDUSE PARAMEETRID

% grad - skalaarvälja gradiendi Descartes'i komponentide reamaatriks;

% div - vektorvälja lahknemisväärtus tetraeedri ruumalas;

% rot on vektorvälja rootori Descartes'i komponentide reamaatriks.

% Arvutustes eeldatakse, et tetraeedri ruumalas

Vektor- ja skalaarväljade % varieeruvad ruumis vastavalt lineaarsele seadusele.

funktsioon =grad_div_rot(sõlmed,skalaar,vektor);

a=inv(); % Lineaarse interpolatsiooni koefitsiendi maatriks

grad=(a(2:end,:)*skalaar)."; % Skalaarvälja gradiendikomponendid

div=*vektor(:); % Vektorvälja lahknevus

rot=sum(cross(a(2:end,:),vektor."),2).";

Näide arendatud m-funktsiooni käitamisest:

>> sõlmed=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

>> skalaar=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(sõlmed,skalaar,vektor)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Kui eeldame, et ruumilisi koordinaate mõõdetakse meetrites ning vektor- ja skalaarväljad on mõõtmeteta, siis selles näites saame:

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

div F = -1,0112 m -1;

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

§ 1.5. Elektromagnetvälja teooria põhiseadused

EMF võrrandid terviklikul kujul

Kogu kehtiv seadus:

või

Magnetvälja tugevuse vektori tsirkulatsioon piki kontuuri l võrdne pinda läbiva kogu elektrivooluga S, kontuurile venitatud l, kui voolu suund moodustab parempoolse süsteemi ahelast möödasõidu suunaga.

Elektromagnetilise induktsiooni seadus:

Kus E c on välise elektrivälja intensiivsus.

EMF elektromagnetiline induktsioon e ja vooluringis l võrdne pinda läbiva magnetvoo muutumise kiirusega S, kontuurile venitatud l, ja magnetvoo muutumise kiiruse suund kujuneb koos suunaga e ja vasakukäeline kruvisüsteem.

Gaussi teoreem integraalkujul:

Elektrilise nihkevektori vool läbi suletud pinna S võrdne vabade elektrilaengute summaga pinnaga piiratud mahus S.

Magnetiliste induktsiooniliinide pidevuse seadus:

Magnetvoog läbi mis tahes suletud pinna on null.

Võrrandite otsene rakendamine integraalkujul võimaldab arvutada kõige lihtsamad elektromagnetväljad. Keerulisema kujuga elektromagnetväljade arvutamiseks kasutatakse diferentsiaalkujulisi võrrandeid. Neid võrrandeid nimetatakse Maxwelli võrranditeks.

Maxwelli võrrandid statsionaarsete kandjate jaoks

Need võrrandid tulenevad otseselt vastavatest võrranditest integraalkujul ja ruumiliste diferentsiaaloperaatorite matemaatilistest definitsioonidest.

Kogu kehtiv seadus erineval kujul:

elektrivoolu kogutihedus,

välise elektrivoolu tihedus,

Juhtivusvoolu tihedus,

Nihkevoolutihedus: ,

Ülekandevoolu tihedus: .

See tähendab, et elektrivool on magnetvälja tugevuse vektorvälja keerisallikas.

Elektromagnetilise induktsiooni seadus diferentsiaalkujul:

See tähendab, et vahelduv magnetväli on elektrivälja tugevuse vektori ruumilise jaotuse keerisallikas.

Magnetiliste induktsiooniliinide pidevuse võrrand:

See tähendab, et magnetinduktsiooni vektori väljal puuduvad allikad, s.t. Magnetlaenguid (magnetilisi monopooluseid) looduses ei ole.

Gaussi teoreem diferentsiaalkujul:

See tähendab, et elektrilise nihke vektorvälja allikateks on elektrilaengud.

EMF-analüüsi probleemi lahenduse ainulaadsuse tagamiseks on vaja Maxwelli võrrandeid täiendada vektorite vaheliste materjalide seoste võrranditega. E Ja D ja B Ja H .

Seosed väljavektorite ja keskkonna elektriliste omaduste vahel

On teada, et

(1)

Kõik dielektrikud on elektrivälja mõjul polariseeritud. Kõik magnetid magnetiseeritakse magnetvälja mõjul. Aine staatilisi dielektrilisi omadusi saab täielikult kirjeldada polarisatsioonivektori funktsionaalse sõltuvusega P elektrivälja tugevuse vektorist E (P =P (E )). Aine staatilisi magnetilisi omadusi saab täielikult kirjeldada magnetiseerimisvektori funktsionaalse sõltuvusega M magnetvälja tugevuse vektorist H (M =M (H )). Üldjuhul on sellised sõltuvused olemuselt mitmetähenduslikud (hüstereetilised). See tähendab, et polarisatsiooni- või magnetiseerimisvektor punktis K ei määra mitte ainult vektori väärtus E või H siinkohal, aga ka vektori muutuse tausta E või H sel hetkel. Neid sõltuvusi on äärmiselt raske eksperimentaalselt uurida ja modelleerida. Seetõttu eeldatakse praktikas sageli, et vektorid P Ja E ja M Ja H on kollineaarsed ja aine elektrilisi omadusi kirjeldatakse skalaarse hüstereesi funktsioonidega (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Kui ülaltoodud funktsioonide hüstereesikarakteristikud võib tähelepanuta jätta, siis kirjeldatakse elektrilisi omadusi üheselt mõistetavate funktsioonidega P=P(E), M=M(H).

Paljudel juhtudel võib neid funktsioone pidada ligikaudu lineaarseteks, s.t.

Seejärel saame seost (1) arvesse võttes kirjutada järgmise

(4)

Vastavalt sellele on aine suhteline dielektriline ja magnetiline läbilaskvus:

Aine absoluutne dielektriline konstant:

Aine absoluutne magnetiline läbilaskvus:

Seosed (2), (3), (4) iseloomustavad aine dielektrilisi ja magnetilisi omadusi. Aine elektrit juhtivaid omadusi saab kirjeldada Ohmi seadusega diferentsiaalkujul

kus on aine erielektrijuhtivus, mõõdetuna S/m.

Üldisemal juhul on juhtivuse voolutiheduse ja elektrivälja tugevuse vektori vahelisel seosel mittelineaarne vektor-hüstereesi iseloom.

Elektromagnetvälja energia

Elektrivälja mahuline energiatihedus on võrdne

Kus W e mõõdetakse J/m3.

Magnetvälja mahuline energiatihedus on võrdne

Kus W m mõõdetakse J/m3.

Elektromagnetvälja mahuline energiatihedus on võrdne

Aine lineaarsete elektriliste ja magnetiliste omaduste korral on EMF-i mahuline energiatihedus võrdne

See väljend kehtib konkreetse energia ja EMF-vektorite hetkeväärtuste jaoks.

Juhtivusvoolude soojuskadude erivõimsus

Kolmandate osapoolte allikate võimsustihedus

Kontrollküsimused

1. Kuidas formuleeritakse koguvoolu seadus integraalkujul?

2. Kuidas formuleeritakse elektromagnetilise induktsiooni seadus integraalkujul?

3. Kuidas formuleeritakse Gaussi teoreem ja magnetvoo pidevuse seadus integraalkujul?

4. Kuidas on sõnastatud kogu kehtiv seadus diferentsiaalvormis?

5. Kuidas on diferentsiaalkujul sõnastatud elektromagnetilise induktsiooni seadus?

6. Kuidas formuleeritakse Gaussi teoreem ja magnetinduktsiooni joonte pidevuse seadus integraalkujul?

7. Millised seosed kirjeldavad aine elektrilisi omadusi?

8. Kuidas väljendub elektromagnetvälja energia seda määravate vektorsuuruste kaudu?

9. Kuidas määratakse soojuskadude erivõimsus ja kolmandate osapoolte allikate erivõimsus?

MATLABi rakendusnäited

Probleem 1.

Antud: tetraeedri ruumala sees muutuvad aine magnetiline induktsioon ja magnetiseerumine vastavalt lineaarsele seadusele. Antud on tetraeedri tippude koordinaadid, samuti on antud tippudes aine magnetilise induktsiooni ja magnetiseerumise vektorite väärtused.

Arvutama elektrivoolu tihedus tetraeedri ruumalas, kasutades eelmises lõigus ülesande lahendamisel koostatud m-funktsiooni. Sooritage arvutus MATLAB-i käsuaknas, eeldades, et ruumikoordinaate mõõdetakse millimeetrites, magnetinduktsiooni teslas, magnetvälja tugevust ja magnetiseeritust kA/m.

Lahendus.

Määrame algandmed m-funktsiooniga grad_div_rot ühilduvas vormingus:

>> sõlmed=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 % vaakumi absoluutne magnetiline läbilaskvus, 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(sõlmed,ühed(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

Selles näites osutus kogu voolutiheduse vektor vaadeldavas mahus võrdseks (-914,2* 1 x + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm 2 . Voolutiheduse mooduli määramiseks käivitame järgmise operaatori:

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

Arvutatud voolutiheduse väärtust ei ole võimalik saada reaalsetes tehnilistes seadmetes tugevalt magnetiseeritud keskkondades. See näide on puhtalt hariv. Nüüd kontrollime tetraeedri ruumala magnetinduktsiooni jaotuse määramise õigsust. Selleks täidame järgmise avalduse:

>> =grad_div_rot(sõlmed,ühed(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Siin saime div väärtuse B = -0,34415 T/mm, mis ei saa olla kooskõlas diferentsiaalkujul olevate magnetinduktsiooniliinide pidevuse seadusega. Sellest järeldub, et magnetinduktsiooni jaotus tetraeedri ruumalas on määratud valesti.

Probleem 2.

Õhus olgu tetraeeder, mille tippude koordinaadid on antud (mõõtühikud on meetrid). Olgu toodud elektrivälja tugevuse vektori väärtused selle tippudes (mõõtühikud - kV/m).

Nõutud arvutada mahuline laengutihedus tetraeedris.

Lahendus saab teha sarnaselt:

>> sõlmed=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% vaakumi absoluutne dielektriline konstant, 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(sõlmed,ühed(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

Selles näites oli mahulise laengu tihedus 0,10685 µC/m3.

§ 1.6. EMF-vektorite piirtingimused.
Laengu jäävuse seadus. Umov-Poyntingi teoreem

või

Siin on märgitud: H 1 - magnetvälja tugevuse vektor kandja vahelisel liidesel kandjas nr 1; H 2 - sama keskkonnas nr 2; H 1t- magnetvälja tugevuse vektori tangentsiaalne (puutuja) komponent kandja nr 1 liidesel; H 2t- sama keskkonnas nr 2; E 1 kogu elektrivälja tugevuse vektor meediumite vahelisel liidesel meediumis nr 1; E 2 - sama keskkonnas nr 2; E 1 c - elektrivälja tugevuse vektori kolmanda osapoole komponent meediumite vahelises liideses meediumis nr 1; E 2c - sama keskkonnas nr 2; E 1t- elektrivälja tugevuse vektori tangentsiaalne komponent meediumite vahelises liideses meediumis nr 1; E 2t- sama keskkonnas nr 2; E 1s t- elektriväljatugevuse vektori tangentsiaalne kolmanda osapoole komponent meediumi nr 1 liideses; E 2t- sama keskkonnas nr 2; B 1 - magnetilise induktsiooni vektor kandja vahelisel liidesel meediumis nr 1; B 2 - sama keskkonnas nr 2; B 1n- magnetilise induktsiooni vektori normaalne komponent meediumite vahelisel liidesel meediumis nr 1; B 2n- sama keskkonnas nr 2; D 1 - elektriline nihkevektor meediumite vahelisel liidesel meediumis nr 1; D 2 - sama keskkonnas nr 2; D 1n- elektrilise nihkevektori normaalkomponent meediumite vahelisel liidesel meediumis nr 1; D 2n- sama keskkonnas nr 2; σ on elektrilaengu pinnatihedus liideses, mõõdetuna C/m2.

Laengu jäävuse seadus

Kui kolmanda osapoole praegusi allikaid pole, siis

ja üldisel juhul, st kogu voolutiheduse vektoril pole allikaid, st kogu vooluliinid on alati suletud

Umov-Poyntingi teoreem

Materiaalse punkti tarbitav mahuline võimsustihedus EMF-is on võrdne

Vastavalt identiteedile (1)

See on helitugevuse võimsuse tasakaalu võrrand V. Üldjuhul vastavalt võrdsusele (3) helitugevuse sees olevate allikate poolt genereeritud elektromagnetvõimsus V, läheb soojuskadudele, EMF-energia akumuleerumisele ja seda mahtu piirava suletud pinna kaudu ümbritsevasse ruumi kiirgusesse.

Integraali (2) integrandi nimetatakse Poyntingi vektoriks:

Kus P mõõdetuna W/m2.

See vektor on võrdne elektromagnetilise võimsusvoo tihedusega mõnes vaatluspunktis. Võrdsus (3) on Umov-Poyntingi teoreemi matemaatiline väljend.

Piirkonna kiiratav elektromagnetvõimsus Vümbritsevasse ruumi on võrdne Poyntingi vektori vooga läbi suletud pinna S, piirates ala V.

Kontrollküsimused

1. Millised avaldised kirjeldavad elektromagnetvälja vektorite piirtingimusi meediumite vahelistes liidestes?

2. Kuidas on diferentsiaalkujul sõnastatud laengu jäävuse seadus?

3. Kuidas formuleeritakse laengu jäävuse seadus integraalkujul?

4. Millised avaldised kirjeldavad liideste voolutiheduse piirtingimusi?

5. Kui suur on mahuline võimsustihedus, mida elektromagnetväljas olev ainepunkt tarbib?

6. Kuidas on kirjutatud elektromagnetilise võimsuse tasakaalu võrrand teatud mahu jaoks?

7. Mis on Poyntingi vektor?

8. Kuidas on sõnastatud Umov-Poyntingi teoreem?

MATLAB rakenduse näide

Ülesanne.

Antud: Ruumis on kolmnurkne pind. Tippude koordinaadid on antud. Samuti on täpsustatud tippude elektri- ja magnetvälja tugevusvektorite väärtused. Elektrivälja tugevuse kolmanda osapoole komponent on null.

Nõutud arvutage seda kolmnurkset pinda läbiv elektromagnetiline võimsus. Kirjutage funktsioon MATLAB, mis seda arvutust teostab. Arvutamisel eeldame, et positiivne normaalvektor on suunatud nii, et selle otsast vaadates toimub liikumine tipuarvude kasvavas järjekorras vastupäeva.

Lahendus. Allpool on m-funktsiooni tekst.

% em_power_tri – läbiva elektromagnetilise võimsuse arvutamine

% kolmnurkne pind ruumis

% P=em_power_tri(sõlmed,E,H)

% SISEND PARAMEETRID

% sõlmedest on ruutmaatriks kujul ",

%, mille igale reale on kirjutatud vastava tipu koordinaadid.

% E - elektrivälja tugevuse vektori komponentide maatriks tippudes:

% read vastavad tippudele, veerud - Descartes'i komponendid.

% H - magnetvälja tugevuse vektori komponentide maatriks tippudes.

% VÄLJANDUSPARAMETER

% P - kolmnurka läbiv elektromagnetvõimsus

% Arvutuste käigus eeldatakse, et kolmnurgal

% väljatugevuse vektorid muutuvad ruumis lineaarse seaduse järgi.

funktsioon P=em_power_tri(sõlmed,E,H);

% Arvutage kolmnurga topeltpindala vektor

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

P=summa(rist(E,(ühes(3,3)+silm(3))*H,2))*S."/24;

Näide arendatud m-funktsiooni käitamisest:

>> sõlmed=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(sõlmed,E,H)

Kui eeldame, et ruumikoordinaate mõõdetakse meetrites, elektrivälja tugevuse vektor on voltides meetri kohta ja magnetvälja tugevuse vektor on amprites meetri kohta, siis selles näites on kolmnurka läbiv elektromagnetvõimsus võrdne 0,18221 W .

1. Sissejuhatus. Valeoloogia õppeaine.

3. Elektromagnetvälja peamised allikad.

5. Meetodid inimeste tervise kaitsmiseks elektromagnetilise mõju eest.

6. Kasutatud materjalide ja kirjanduse loetelu.

1. Sissejuhatus. Valeoloogia õppeaine.

1.1 Sissejuhatus.

Valeoloogia - alates lat. "Valeo" - "tere" on teaduslik distsipliin, mis uurib terve inimese individuaalset tervist. Põhiline erinevus valeoloogia ja teiste erialade (eriti praktilisest meditsiinist) vahel seisneb just individuaalses lähenemises iga konkreetse subjekti tervise hindamisele (arvestamata ühegi rühma üldisi ja keskmisi andmeid).

Esimest korda registreeriti valeoloogia teadusharuna ametlikult 1980. aastal. Selle asutaja oli vene teadlane I. I. Brekhman, kes töötas Vladivostoki Riiklikus Ülikoolis.

Praegu areneb uus distsipliin aktiivselt, kogutakse teaduslikke töid ja tegeletakse aktiivselt praktilise uurimistööga. Toimub järkjärguline üleminek teadusdistsipliini staatusest iseseisva teaduse staatusesse.

1.2 Valeoloogia õppeaine.

Valeoloogia õppeaineks on terve inimese individuaalne tervis ja seda mõjutavad tegurid. Samuti tegeleb valeoloogia tervislike eluviiside süstematiseerimisega, võttes arvesse konkreetse õppeaine individuaalsust.

Kõige levinum mõiste "tervis" määratlus on praegu Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) ekspertide pakutud määratlus:

Tervis on füüsilise, vaimse ja sotsiaalse heaolu seisund.

Kaasaegne valeoloogia tuvastab järgmised individuaalse tervise peamised omadused:

1. Elu on mateeria olemasolu kõige keerulisem ilming, mis ületab keerukuselt erinevaid füüsikalis-keemilisi ja bioreaktsioone.

2. Homöostaas on eluvormide kvaasistaatiline seisund, mida iseloomustab varieeruvus suhteliselt pikkade perioodide jooksul ja praktiline staatilisus lühikestel perioodidel.

3. Kohanemine – eluvormide võime kohaneda muutuvate eksistentsitingimuste ja ülekoormustega. Kohanemishäirete või tingimuste liiga äkiliste ja radikaalsete muutuste korral tekib kohanemishäire – stress.

4. Fenotüüp on keskkonnategurite kombinatsioon, mis mõjutab elusorganismi arengut. Samuti iseloomustab termin "fenotüüp" organismi arengu ja füsioloogia tunnuste kogumit.

5. Genotüüp on elusorganismi arengut mõjutavate pärilike tegurite kombinatsioon, olles kombinatsioon vanemate geneetilisest materjalist. Kui deformeerunud geenid edastatakse vanematelt, tekivad pärilikud patoloogiad.

6. Elustiil – konkreetset organismi iseloomustav käitumisstereotüüpide ja normide kogum.

Tervis (WHO määratluse järgi).

2. Elektromagnetväli, selle liigid, omadused ja klassifikatsioon.

2.1 Põhimõisted. Elektromagnetvälja tüübid.

Elektromagnetväli on aine erivorm, mille kaudu toimub elektriliselt laetud osakeste vaheline interaktsioon.

Elektriväli – loodud elektrilaengute ja laetud osakeste poolt ruumis. Joonisel on kujutatud kahe puhkeolekus laetud osakese elektrivälja jõujoonte (väljade visuaalseks kujutamiseks kasutatavad kujuteldavad jooned) pilti:

Magnetväli – tekib elektrilaengute liikumisel mööda juhti. Ühe juhi väljajoonte pilt on näidatud joonisel:

Elektromagnetvälja olemasolu füüsikaline põhjus seisneb selles, et ajas muutuv elektriväli ergastab magnetvälja ja muutuv magnetväli keeriselektrivälja. Pidevalt muutudes toetavad mõlemad komponendid elektromagnetvälja olemasolu. Statsionaarse või ühtlaselt liikuva osakese väli on kandjaga (laetud osakesega) lahutamatult seotud.

Kandjate kiirenenud liikumisel aga "murdub" elektromagnetväli neilt ja eksisteerib keskkonnas iseseisvalt, elektromagnetlaine kujul, ilma kandja eemaldamisega kadumiseta (näiteks raadiolained ei kao kui vool (kandjate – elektronide liikumine) neid kiirgavas antennis kaob).

2.2 Elektromagnetvälja põhiomadused.

Elektrivälja iseloomustab elektrivälja tugevus (tähis “E”, SI mõõde – V/m, vektor). Magnetvälja iseloomustab magnetvälja tugevus (tähis “H”, SI mõõde – A/m, vektor). Tavaliselt mõõdetakse vektori moodulit (pikkust).

Elektromagnetlaineid iseloomustab lainepikkus (tähis "(", SI mõõde - m), nende kiirgav allikas - sagedus (tähis - "(", SI mõõde - Hz). Joonisel E on elektrivälja tugevuse vektor, H on magnetvälja tugevuse vektor .

Sagedustel 3 – 300 Hz saab magnetvälja tunnusena kasutada ka magnetinduktsiooni mõistet (tähis "B", SI mõõde - T).

2.3 Elektromagnetväljade klassifikatsioon.

Kõige sagedamini kasutatav on elektromagnetväljade nn "tsooniline" klassifikatsioon vastavalt kauguse astmele allikast/kandjast.

Selle klassifikatsiooni järgi jaguneb elektromagnetväli "lähedaseks" ja "kaugeks" tsooniks. "Lähi" tsoon (mõnikord nimetatakse ka induktsioonitsooniks) ulatub kaugusele allikast, mis on võrdne 0-3(,de ( - välja tekitatud elektromagnetlaine pikkus. Sel juhul väheneb väljatugevus kiiresti () võrdeline allika kauguse ruudu või kuubiga).Selles tsoonis ei ole tekitatud elektromagnetlaine veel täielikult moodustunud.

"Kaugtsoon" on moodustunud elektromagnetlaine tsoon. Siin väheneb väljatugevus pöördvõrdeliselt kaugusega allikast. Selles tsoonis kehtib katseliselt kindlaks määratud seos elektri- ja magnetvälja tugevuste vahel:

kus 377 on vaakumi konstantne lainetakistus, oomi.

Elektromagnetlaineid liigitatakse tavaliselt sageduse järgi:

| Äärmiselt madal, | Hz | Dekamegameeter | Mm |

|Ülimadal, SLF | Hz | Megameeter | Mm |

|Väga madal, VLF | KHz | müriameeter | km |

|Madalad sagedused, LF| KHz|Kilomeeter | km |

|Keskmine, keskmine | MHz | Hektomeeter | km |

|Kõrge, HF | MHz | Dekameeter | m |

|Väga kõrge, VHF| MHz|Arvesti | m |

|Ultrahigh, UHF| GHz |Detsimeeter | m |

|Ülikõrge, mikrolaineahi | GHz | Sentimeeter | cm |

| Äärmiselt kõrge, | GHz|Millimeeter | mm |

Tavaliselt mõõdetakse ainult elektrivälja tugevust E. Sagedustel üle 300 MHz mõõdetakse mõnikord laineenergia voo tihedust ehk Osutusvektorit (tähis "S", SI mõõde - W/m2).

3. Elektromagnetvälja peamised allikad.

Elektromagnetvälja peamised allikad saab kindlaks teha:

Elektriliinid.

Elektrijuhtmestik (hoonete ja rajatiste sees).

Majapidamises kasutatavad elektriseadmed.

Personaalarvutid.

Tele- ja raadiosaadete jaamad.

Satelliit- ja mobiilside (seadmed, repiiterid).

Elektritransport.

Radaripaigaldised.

3.1 Elektriliinid (PTL).

Töötava elektriliini juhtmed tekitavad külgnevas ruumis tööstusliku sagedusega (50 Hz) elektromagnetvälja (juhtmest suurusjärgus kümnete meetrite kaugusel). Veelgi enam, väljatugevus liini lähedal võib sõltuvalt selle elektrikoormusest varieeruda suurtes piirides. Standardid kehtestavad sanitaarkaitsetsoonide piirid elektriliinide läheduses (vastavalt SN 2971-84):

|Tööpinge |330 ja alla selle |500 |750 |1150 |

|Suurus |20 |30 |40 |55 |

(tegelikult on sanitaarkaitsevööndi piirid kehtestatud piki maksimaalse elektrivälja tugevuse piirjoont, mis on võrdne 1 kV/m, kõige kaugemal juhtmetest).

3.2 Elektrijuhtmestik.

Elektrijuhtmestik sisaldab: hoonete elutagamissüsteemide toitekaableid, voolujaotusjuhtmeid, samuti jaotuskilpe, toitekarpe ja trafosid. Elektrijuhtmestik on tööstuslike sageduslike elektromagnetväljade peamine allikas eluruumides. Sel juhul on allika poolt kiiratava elektrivälja tugevuse tase sageli suhteliselt madal (ei ületa 500 V/m).

3.3 Kodumajapidamises kasutatavad elektriseadmed.

Elektromagnetväljade allikad on kõik kodumasinad, mis töötavad elektrivooluga. Sellisel juhul varieerub kiirgustase laiades piirides sõltuvalt mudelist, seadme konstruktsioonist ja konkreetsest töörežiimist. Samuti sõltub kiirguse tase tugevalt seadme energiatarbimisest – mida suurem on võimsus, seda kõrgem on elektromagnetvälja tase seadme töötamise ajal. Elektrivälja tugevus elektriliste kodumasinate läheduses ei ületa kümneid V/m.

Allolev tabel näitab magnetilise induktsiooni maksimaalseid lubatud tasemeid kõige võimsamate elektriliste kodumasinate magnetvälja allikate jaoks:

|Seade |Maksimaalse lubatud intervall |

| |magnetilise induktsiooni väärtused, µT|

|Kohvimasin | |

|Pesumasin | |

|Raud | |

|Tolmuimeja | |

|Elektripliit | |

| Päevavalguslamp (luminofoorlambid LTB, | |

| Elektriline puur (elektrimootor | |

| võimsus W) | |

| Elektrisegisti (elektrimootori võimsus | |

| W) | |

|TV | |

|Mikrolaineahi (induktsioon, mikrolaineahi) | |

3.4 Personaalarvutid.

Peamine arvutikasutaja tervisele kahjulike mõjude allikas on monitori visuaalne kuvamisvõimalus (VDI). Enamikus kaasaegsetes monitorides on CVO elektronkiiretoru. Tabelis on loetletud peamised SVR-i tervist mõjutavad tegurid:

|Ergonoomiline |Elektromagnetilise mõju tegurid |

| |katoodkiiretoru väljad |

| Kontrastsuse märkimisväärne vähenemine | Elektromagnetvälja sagedus |

| reprodutseeritud kujutis | MHz vahemikus. |

| ekraani väline valgustus otseste kiirtega | |

|valgus. | |

| Valguskiirte peegelpeegeldus pinnalt | Elektrostaatiline laeng |

|ekraani pind (peegeldus). |monitori ekraan. |

|Moomiksitegelane |Ultraviolettkiirgus (ulatus |

|kujutise reprodutseerimine |lainepikkus nm). |

|(kõrge sagedusega pidev uuendus | |

| Kujutise diskreetne olemus | Infrapuna- ja röntgenkiirgus |

|(alajaotus punktideks). |ioniseeriv kiirgus. |

Tulevikus käsitleme SVO tervisemõju peamiste teguritena ainult katoodkiiretoru elektromagnetväljaga kokkupuute tegureid.

Lisaks monitorile ja süsteemiüksusele võib personaalarvuti sisaldada ka suurt hulka muid seadmeid (nt printerid, skannerid, liigpingekaitsed jne). Kõik need seadmed töötavad elektrivooluga, mis tähendab, et need on elektromagnetvälja allikad. Järgmine tabel näitab elektromagnetilist keskkonda arvuti läheduses (selles tabelis ei võeta monitori panust arvesse, nagu varem oli juttu):

| Allikas | Loodud sagedusvahemik |

| |elektromagnetväli |

|Süsteemiüksuse kokkupanek. |. |

| I/O-seadmed (printerid, | Hz. |

|skannerid, kettaseadmed jne). | |

|Katkematu toiteallikad, |. |

|liinifiltrid ja stabilisaatorid. | |

Personaalarvutite elektromagnetväljal on väga keeruline laine- ja spektraalne koostis ning seda on raske mõõta ja kvantifitseerida. Sellel on magnetilised, elektrostaatilised ja kiirguskomponendid (eelkõige võib monitori ees istuva inimese elektrostaatiline potentsiaal olla vahemikus –3 kuni +5 V). Arvestades asjaolu, et personaalarvuteid kasutatakse praegu aktiivselt kõigis inimtegevuse sektorites, tuleb nende mõju inimeste tervisele hoolikalt uurida ja kontrollida.

3.5 Televisiooni- ja raadiosaatejaamad.

Venemaal on praegu märkimisväärne arv raadiosaadete jaamu ja erinevate sidemete keskusi.

Saatejaamad ja keskused asuvad spetsiaalselt selleks ette nähtud aladel ja võivad hõivata üsna suuri alasid (kuni 1000 hektarit). Oma struktuurilt hõlmavad need ühte või mitut tehnohoonet, kus asuvad raadiosaatjad, ja antennivälju, millel paikneb kuni mitukümmend antennifeeder-süsteemi (AFS). Iga süsteem sisaldab saateantenni ja edastussignaali varustavat toiteliini.

Raadioringhäälingukeskuste antennide kiiratav elektromagnetväli on keerulise spektraalse koostisega ja tugevuste individuaalse jaotusega sõltuvalt antennide konfiguratsioonist, maastikust ja külgnevate hoonete arhitektuurist. Mõned keskmised andmed erinevat tüüpi raadiosaadete keskuste kohta on toodud tabelis:

| |põllud, V/m. |A/m. | |

| LW - raadiojaamad | 630 | 1,2 | Suurim pinge |

|KHz, | | |vahemaad alla 1 pikkuse |

|500 kW). | | | |

|200 kW). | | | |

| HF raadiojaamad | 44 | 0,12 | Saatjad võivad olla |

|MHz, | | |tihedalt hoonestatud |

|100 kW). | | | |

| MHz, | | |hoone tase. |

3.6 Satelliit- ja mobiilside.

3.6.1 Satelliitside.

Satelliitsidesüsteemid koosnevad Maa peal asuvast saatejaamast ja orbiidil olevatest repiiteritest. Satelliitside saatejaamad kiirgavad kitsalt suunatud lainekiirt, mille energiavoo tihedus ulatub sadadesse W/m. Satelliitsidesüsteemid loovad suure elektromagnetvälja tugevuse antennidest märkimisväärsel kaugusel. Näiteks 225 kW võimsusega jaam, mis töötab sagedusel 2,38 GHz, loob 100 km kaugusel energiavoo tiheduse 2,8 W/m2. Energia hajumine kaugvihu suhtes on väga väike ja esineb kõige enam piirkonnas, kus antenn asub vahetult.

3.6.2 Mobiilside.

Mobiilne raadiotelefon on tänapäeval üks kiiremini arenevaid telekommunikatsioonisüsteeme. Mobiilsidesüsteemi põhielemendid on tugijaamad ja mobiilsed raadiotelefonid. Tugijaamad peavad mobiilseadmetega raadiosidet, mille tulemusena on nad elektromagnetväljade allikad. Süsteem kasutab leviala jagamise põhimõtet km raadiusega tsoonideks ehk nn rakkudeks. Allolevas tabelis on toodud Venemaal töötavate mobiilsidesüsteemide peamised omadused:

| | | | | teisipäeval |km. |

|NMT450. | |

|Analoog. |5] |5] | | | |

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

|NIISTUSED (IS – |||50 |0,2 | |

|136). | | | | | |

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

|GSM – 900. |||40 |0,25 | |

|GSM – 1800. | |

|Digitaalne. |0] |5] | | | |

Tugijaama kiirgusintensiivsuse määrab koormus, st mobiiltelefonide omanike olemasolu konkreetse tugijaama teeninduspiirkonnas ja nende soov kasutada telefoni vestluseks, mis omakorda on põhimõtteliselt oluline. sõltub kellaajast, jaama asukohast, nädalapäevast ja muudest teguritest. Öösel on jaama koormus peaaegu null. Mobiilseadmete kiirguse intensiivsus sõltub suurel määral sidekanali “mobiilraadiotelefon – tugijaam” olekust (mida suurem kaugus tugijaamast, seda suurem on seadmest lähtuva kiirguse intensiivsus).

3.7 Elektritransport.

Elektritransport (trollibussid, trammid, metroorongid jne) on võimas elektromagnetvälja allikas Hz sagedusalas. Sel juhul täidab valdaval enamusel juhtudest peamise emitteri rolli veojõu elektrimootor (trollibusside ja trammide puhul konkureerivad õhkpantograafid kiirgava elektrivälja intensiivsuse poolest elektrimootoriga). Tabelis on andmed magnetilise induktsiooni mõõdetud väärtuse kohta teatud tüüpi elektritranspordi puhul:

|Veoliik ja tüüp |Keskmine väärtus |Maksimaalne väärtus |

| praegune tarbimine. |magnetinduktsioon, µT. Magnetiline suurus |

| | |induktsioon, µT. |

|Lähi-elektrirongid.|20 |75 |

|Elektritransport koos |29 |110 |

|Alalisvooluajam | | |

|(elektriautod jne). | | |

3.8 Radaripaigaldised.

Radaritel ja radariseadmetel on tavaliselt reflektor-tüüpi antennid (“taldrikud”) ja need kiirgavad kitsalt suunatud raadiokiirt.

Antenni perioodiline liikumine ruumis põhjustab kiirguse ruumilist katkestust. Täheldatakse ka kiirguse ajutist katkendlikkust, mis on tingitud radari tsüklilisest tööst kiirgusel. Need töötavad sagedustel 500 MHz kuni 15 GHz, kuid mõned eripaigaldised võivad töötada sagedustel kuni 100 GHz või rohkem. Tänu kiirguse eripärale võivad need luua suure energiavoo tihedusega (100 W/m2 või rohkem) alasid.

4. Elektromagnetvälja mõju inimese tervisele.

Inimkeha reageerib alati välisele elektromagnetväljale. Erinevate lainete koostise ja muude tegurite tõttu mõjutab erinevate allikate elektromagnetväli inimese tervist erineval viisil. Sellest tulenevalt käsitleme selles osas eraldi erinevate allikate mõju tervisele. Loodusliku elektromagnetilise taustaga teravalt dissonantne tehisallikate väli mõjutab aga peaaegu kõigil juhtudel negatiivselt selle mõjupiirkonnas olevate inimeste tervist.

Elektromagnetväljade tervisemõjude ulatuslikud uuringud said meie riigis alguse 60ndatel. Leiti, et inimese närvisüsteem on tundlik elektromagnetilise mõju suhtes, samuti on väljal nn informatiivne mõju, kui see puutub kokku inimesega intensiivsusega, mis jääb alla soojusefekti läviväärtusest (väljatugevuse suurus, mille juures hakkab avalduma selle termiline efekt).

Allolev tabel näitab levinumaid kaebusi erinevatest allikatest põldudega kokkupuutuvate inimeste tervise halvenemise kohta. Allikate järjestus ja nummerdamine tabelis vastab nende järjestusele ja numeratsioonile, mis on vastu võetud jaotises 3:

|Allikas |Sagedasemad kaebused. |

|elektromagnetiline | |

|1. Liinid |Lühiajaline kiiritamine (suurusjärgus mitu minutit) võib|

| elektriülekandeliinid (elektriliinid). |viivad negatiivse reaktsioonini ainult neil, kes on eriti tundlikud |

| | teatud tüüpi allergiatega inimesed või patsiendid |

| | haigused. Pikaajaline kokkupuude põhjustab tavaliselt |

| |erinevad kardiovaskulaar- ja närvisüsteemi patoloogiad |

| |( närviregulatsiooni alamsüsteemi tasakaalustamatuse tõttu). Millal |

| |ülipikk (umbes 10-20 aastat) pidev kiiritamine |

| |võimalik (kontrollimata andmetel) mõne |

| |onkoloogilised haigused. |

|2. Sisemine |Praegused andmed halvenemise kaebuste kohta |

|hoonete elektrijuhtmestik|tervishoid, mis on otseselt seotud sisemiste |

ja hooned. |elektrivõrgud puuduvad. |

|3. Leibkond | Nahakaebuste kohta on kontrollimata andmeid, |

| elektriseadmed. |kardiovaskulaarsed ja närvisüsteemi patoloogiad pikaajalisel |

| | vanade mikrolaineahjude süstemaatiline kasutamine |

| |mudelid (kuni 1995). On ka sarnaseid |

| |andmed kõigi mikrolaineahjude kasutamise kohta |

| |mudelid tootmistingimustes (näiteks kütmiseks |

| | toit kohvikus). Lisaks mikrolaineahjudele on andmeid |

| negatiivne mõju televiisorit kasutavate inimeste tervisele |

| | visualiseerimisseadmena katoodkiiretoru. |