Материал:

Переменное электромагнитное поле представляет собой совокупность двух взаимосвязанных переменных полей - электрического и магнитного, которые характеризуются векторами напряженности электрического поля Ē (В / м) и напряженности магнитного поля Н (А / м) или магнитной индукции В (Тл).

Напряженности электрических и магнитных полей оцениваются по формулам:

где U - напряжение, В; l - расстояние, м; J - ток, А; r - радиус окружности силовой линии вокруг проводника, по которому течет ток, г..

Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением:

где μ - магнитная проницаемость вещества; μ0 - магнитная проницаемость вакуума, или магнитная постоянная, Гн / м.

Фазы колебания Е и Н происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях. При распространении в вакууме или в воздухе

Электромагнитное поле несет энергию, которая определяется плотностью потока энергии ГПЭ (Вт / м ²⁾ или интенсивностью I (Вт / м ^2):

В случае распространения ЭМП в вакууме или в воздухе с учетом выражения (3.65):

Интенсивность ЭМП показывает, какое количество энергии протекает в течение одной минуты через сечение в 1 м ^{2, который расположен перпендикулярно движению волны.}

При излучении сферических волн ГПЭ может быть выражена через мощность Р (Вт), которая подводится к излучателя:

где R - расстояние от источника излучения, м.

Суммарный поток энергии, проходящей через единицу поверхности, облучается, за время действия Т (ч) - это энергетическое нагрузки ЕН (Вт * ч / м ^2):

В зависимости от частоты 1 (Гц) или длины волны X (м) весь радиочастотный диапазон разбит на поддиапазоны (табл. 3.7). При распространении ЭМП в вакууме или в воздухе f и λ связаны между собой соотношением:

где с - скорость света, равной 3 * 10 в 8 степени м / с.

Таблица 3.7. Классификация электромагнитных полей радиочастотного диапазона

Частоты f, Гц	Высокие (ВЧ) 3 * 10 в 4 степени - 3 * 10 в 6 степени	Ультравысокие (УВЧ) 3-10 в 6 степени - 3 * 10 в 8 степени	Сверхвысокие (СВЧ) 3 * 10 в 8 степени 3 * 10 в 11 степени
Длина волны λ, м	Длинные 10 в 4 степени - 10 в 3 степени и средние 10 в 3 степени -10 в 2 степени	Короткие 10 в 2 степени - 10 и метровые 10 - 1	Деци-тров 1 - 10 в -1 степени	Сантиметровые 10 в -1 степени -10 в -2 степени	Миллиметровые 10 в -2 степени - 10 в -3 степени

Пространство вокруг источника ЭМП условно разделяют на три зоны: ближнюю (зона индукции), промежуточную (зона интерференции) и дальнюю (зона излучения, или волновая зона).

Максимальная длина ближней зоны RБ.З для изотропного излучателя, который не создает направленного излучения, определяется по формуле:

В ближней зоне электромагнитная волна еще не сформировалась. Электрические и магнитные поля следует считать независимыми друг от друга, поэтому эту зону можно характеризовать как электрической, так и магнитной напряженностью.

В зоне индукции Е ≠ 377Н, а их векторные величины сдвинуты по фазе на 90 *. На работника влияет или только электрическое, или только магнитное поле, или оба поля. В установках диэлектрического нагрева Е >> 377Н, следовательно, опасность облучения определяется напряженностью электрического поля. В установках индукционного нагрева (плавка, нагрев металла при термической обработке) E << 377H и опасность облучения определяется характеристиками магнитного поля.

При увеличении расстояния от источника в ближней зоне Е убывает обратно пропорционально кубу расстояния, а H - обратно пропорционально квадрату этого расстояния.

Дальняя зона начинается на расстоянии от источника:

Некоторые исследователи предлагают определять это расстояние зависимостью Rд.з ≥ 2λ.

Дальняя зона характеризуется электромагнитной волной, уже сформировалась, когда электрическая и магнитная составляющие БМП совпадают по фазе. Именно для этой зоны характерно соотношение (3.65). На организм работника возможен только одновременное воздействие электрического и магнитного полей, поэтому их действие можно характеризовать ГПЭ. В зоне излучения Е и Н убывают обратно пропорционально расстоянию от источника.

Протяженность промежуточной зоны, в которой накладываются электрическая и магнитная составляющие ЭМП, определяется соотношением:

Как известно, явление интерференции при наложении когерентных волн с одинаковыми периодами колебаний приводит к появлению зон максимумов и минимумов интенсивности. По некоторым данным может наблюдаться рост интенсивности в 13-42 раза и составить особую опасность для человека.

На характер распределения поля в производственном помещении влияют оборудование, приборы и металлические конструкции здания, которые создают ЭМП вторичного излучения. Деформация поля происходит также из-за присутствия и несовершенство диэлектриков.

Влияние ЭМП на организм человека

Современные научные теории не имеют единства по обоснованию механизма воздействия ЭМП на человека, особенно в случае слабых электромагнитных излучений.

Степень и характер влияния ЭМП на организм человека зависят от интенсивности излучения; частоты колебаний; площади поверхности тела, облучается; индивидуальных особенностей организма; режима облучения (непрерывный или прерывистый) продолжительности воздействия; комбинированного действия других факторов производственной среды.

В диапазонах промышленной частоты, радиочастот, инфракрасного и частично ультрафиолетового света (до частоты 3 * 10 в 16 степени Гц) электромагнитные поля оказывают тепловое воздействие, В диапазоне частот рентгеновского спектра и выше ЭМП настолько изменяют энергию атомов, которые называют ионизирующими.

Тепловое воздействие ЭМП объясняется следующим образом. Как известно, тело человека состоит из клеток, содержащих жидкость (протоплазма, кровь, лимфа и др.), Которая является электролитом. Под действием внешнего постоянного электрического поля ткани живого организма поляризуются. Дипольные молекулы (например воды) и ионы, содержащиеся в жидком .середовищи, перемещаются и ориентируются по направлению силовых линий внешнего поля. В сменном ЭМП электрические свойства живых клеток зависят от частоты излучения, и по мере ее увеличения они приобретают свойства проводников. Кроме токов проводимости, переменное ЭМП приводит к переменной поляризации диэлектрических составляющих организма (сухожилия, хрящи и т.д.). К тому же может иметь место резонансное поглощение энергии. При этом наиболее опасными для организма человека являются частоты до 1000 Гц, так как они совпадают с частотами энергетических центров. В частности частоты от 3 до 50 Гц совпадают с частотным ритмом мозга.

Влияние ЭМП на биологический объект оценивается количеством электромагнитной энергии 1Уогл (Вт), которая поглощен этим объектом при нахождении его в поле:

где  - плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии, Вт / м ^2;Sеф - эффективная поглощающая поверхность тела человека, м2.

В результате поглощения человеком энергии ЭМП происходит нагрев тканей организма тем более, чем выше напряженность поля и длиннее время воздействия.

Излишняя теплота отводится до некоторого предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная со значения интенсивности излучения Ипор = 10 мВт / см ² (100 Вт / м ^{2), которая называется тепловым порогом, организм не справляется с отводом тепла, и температура тела повышается.}

При общем облучении повышение температуры тела более чем на ГС недопустимо. Может наблюдаться также локальный нагрев тканей. Перегрев особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри), так как кровообращение играет роль водяного охлаждения.

Тепловой эффект является крупнейшим в зоне СВЧ. Так, действие ЭМП частотой 3 * 10 в 9 степени - 3 * 10 в 10 степени Гц вызывает катаракту глаз (помутнение хрусталика), а облучение ЭМП большой интенсивности приводит к разрушительным изменениям в тканях и органах, ожогов, омертвение тканей организма. Тяжелые поражения возникают только в аварийных случаях и случаются крайне редко.

Кроме теплового эффекта, биологическое действие ЭМП проявляется в изменении ориентации клеток и молекул в соответствии с направлением силовых линий поля, в ослаблении биохимической активности белковых молекул; изменении структуры клеток крови (ее состав), воздействии на эндокринную систему и обмен веществ. Поэтому систематический или длительное воздействие ЭМП даже небольшой интенсивности (ниже теплового порога) приводит к различным нервным и сердечно-сосудистых расстройств - головной боли, повышенной утомляемости, нарушения сна, изменения кровяного давления, замедление пульса, боли в области сердца и аритмии, выпадение волосы, ломкости ногтей и т.д.

Считается, что особенно чувствительны к воздействию ЭМП кора головного мозга и промежуточный мозг. их поражения вызывает нарушение процессов регуляции функций организма со стороны центральной нервной системы. На ранних стадиях эти нарушения состояния здоровья носят обратимый характер.

Наряду с биологическим действием, электрическое поле обусловливает возникновение искровых разрядов между человеком и любым металлическим предметом, имеющим иной, чем у человека, потенциал. Например, это может наблюдаться в случае прикосновения человека, изолированного от земли, к металлическому предмету, связанного с землей. Ток разряда может вызвать болевые ощущения и судороги. При разности потенциалов 15 кВ через человека в течение 0,05-0,5 мкс проходит ток разряда силой несколько десятков ампер, что вызывает кратковременные шоковые состояния. При касании предметов большой длины (трубопровод, проволочная изгородь и т.п.) ток, проходящий через человека, может достигать значений, опасных для жизни.

Источник: https://studbooks.net/6707/bzhd/osnovy_ohrany_truda

Смотрите также:



ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25
!_Лабораторные_работы_1_сем_ОУТС
!Контрольная работа (задание)
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей