Характеристика электромагнитных полей

СОДЕРЖАНИЕ

Характеристика  электромагнитных полей 3

Классификация 4

Физические  свойства 4

Основные  источники электромагнитных полей  окружающих нас в жизни 6

Электромагнитные  поля и мы 8

Предупредительные меры: 9

Бытовые электроприборы. 9

Персональный  компьютер 10

Сотовая связь 11

Ложные средства защиты от ЭМП 12

Нормирование  электромагнитных полей 13

Интернет-ресурсы: 15

Характеристика  электромагнитных полей

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга.

Электромагнитное поле (и  его изменение со временем) описывается  в электродинамике в классическом приближении посредством системы  уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компоненты напряжённости  электрического поля и три компоненты напряжённости магнитного поля (или  — магнитной индукции)[1], а также  четырёхмерным электромагнитным потенциалом  — в определённом отношении ещё  более важным.

Действие электромагнитного  поля на заряженные тела описывается  в классическом приближении посредством  силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного  поля и его взаимодействия с заряженными  частицами (а также квантовые  поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств  электромагнитного поля более или  менее удовлетворительно описывается  упрощённой квантовой теорией, исторически  возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного  поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной (электромагнитными  волнами)[2]. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины  волны электромагнитное излучение  подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и  ультрафиолет), рентгеновское излучение  и гамма-излучение.

До начала XIX в. электричество  и магнетизм считались явлениями, не связанными друг с другом, и рассматривались  в разных разделах физики.

В 1819 г. датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический  ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, из чего следовало, что электрические  и магнитные явления взаимосвязаны.

Французский физик и математик  А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (см. Закон Ампера).

В 1831 г. английский физик  М. Фарадей экспериментально обнаружил  и дал математическое описание явления  электромагнитной индукции — возникновения  электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося  магнитного поля.

В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт  теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное  поля существуют как взаимосвязанные  составляющие единого целого — электромагнитного  поля. Эта теория с единой точки  зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что  любые изменения электромагнитного  поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической  среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей  от диэлектрической и магнитной  проницаемости этой среды. Для вакуума  теоретическое значение этой скорости было близко к экспериментальным  измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу  высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

Теория Максвелла уже  при своем возникновении разрешила  ряд принципиальных проблем электромагнитной теории, предсказав новые эффекты  и дав надежную и эффективную  математическую основу описанию электромагнитных явлений. Однако при жизни Максвелла  наиболее яркое предсказание его  теории — предсказание существования  электромагнитных волн — не получило прямых экспериментальных подтверждений.

В 1887 г. немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью  подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная  установка состояла из находящихся  на некотором расстоянии друг от друга  передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой  исторически первую систему радиосвязи, хотя сам Герц не видел никакого практического применения своего открытия, и рассматривал его исключительно  как экспериментальное подтверждение  теории Максвелла.

В XX в. развитие представлений  об электромагнитном поле и электромагнитном излучении продолжилось в рамках квантовой теории поля, основы которой  были заложены великим немецким физиком  Максом Планком. Эта теория, в целом  завершенная рядом физиков около  середины XX века, оказалась одной  из наиболее точных физических теорий, существующих на сегодняшний день.

Во второй половине XX века (квантовая) теория электромагнитного  поля и его взаимодействия была включена в единую теорию электрослабого взаимодействия и ныне входит в так называемую стандартную модель в рамках концепции калибровочных полей (электромагнитное поле является с этой точки зрения простейшим из калибровочных полей — абелевым калибровочным полем).

Классификация

Электромагнитное поле с  современной точки зрения есть безмассовое[3] абелево[4] векторное[5] калибровочное[6] поле. Его калибровочная группа — группа U(1).

Среди известных (не гипотетических) фундаментальных полей электромагнитное поле — единственное, относящееся  к указанному типу. Все другие поля такого же типа (которые можно рассматривать, по крайней мере, чисто теоретически) — (были бы) полностью эквивалентны электромагнитному полю, за исключением, быть может, констант.

Физические свойства

Физические свойства электромагнитного  поля и электромагнитного взаимодействия - предмет изучения электродинамики, с классической точки зрения оно  описывается классической электродинамикой, а с квантовой - квантовой электродинамикой. В принципе, первая является приближением второй, заметно более простым, но для многих задач - очень и очень  хорошим.

В рамках квантовой электродинамики  электромагнитное излучение можно  рассматривать как поток фотонов. Частицей-переносчиком электромагнитного  взаимодействия является фотон (частица, которую можно представить как  элементарное квантовое возбуждение  электромагнитного поля) — безмассовый векторный бозон. Фотон также называют квантом электромагнитного поля (подразумевая, что соседние по энергии стационарные состояния свободного электромагнитного поля с определенной частотой и волновым вектором различаются на один фотон).

Электромагнитное  взаимодействие — это один из основных видов дальнодействующих фундаментальных взаимодействий, а электромагнитное поле — одно из фундаментальных полей.

Существует теория (входящая в Стандартную модель), объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействие в одно — электрослабое. Также существуют теории, объединяющие электромагнитное и гравитационное взаимодействие (например, теория Калуцы-Клейна). Однако последняя, при её теоретических достоинствах и красоте, не является общепринятой (в смысле её предпочтительности), так как экспериментально не обнаружено ее отличий от простого сочетания обычных теорий электромагнетизма и гравитации, как и теоретических преимуществ в степени, заставившей бы признать её особенную ценность. Это же (в лучшем случае) можно сказать пока и о других подобных теориях: даже лучшие из них по меньшей мере недостаточно разработаны, чтобы считаться вполне успешными.

Электромагнитные волны  в вакууме являются поперечными.

Безопасность электромагнитных полей

Основные источники  электромагнитных полей окружающих нас в жизни

Естественно, электромагнитные поля излучают все электроприборы. Но по степени (по силе) этого излучения  их можно классифицировать и выделить так называемые «основные источники  электромагнитных полей», которые нас  окружают и постоянно влияют на состояние  организма человека.

Согласно выше приведенных  понятий, в основные источники ЭМП  можно выделить:

---воздушные линии электропередачи  (ЛЭП) постоянного тока; открытые  распределительные устройства (ОРУ)  постоянного тока;

---ускорители частиц (синхрофазотроны  и тому подобные приборы);

---воздушные линии электропередач  и открытые распределительные  устройства переменного тока  высокого и сверхвысокого напряжения 6—1150 кВ; трансформаторные подстанции (ТП) и кабельные линии;

---системы электроснабжения  зданий напряжением 0,4 кВ, распределительные  щитки таких станций, а также  телевизионные станции;

---радиовещательные станции  различных частотных диапазонов (СВ, ДВ, КВ и УКВ); объекты радионавигации, радиолокационные станции (РЛС); наземные станции космической связи (СКС); радиорелейные станции (РРС);

---базовые станции систем  подвижной радиосвязи (БС), в первую  очередь сотовой связи;

---сотовые, спутниковые  и радиотелефоны, персональные  радиостанции – как базовые  (стационарные), так и переносные;

---полигоны для испытаний  передающих радиотехнических устройств;

---промышленное электрооборудование  и технологические процессы —  станки, индукционные печи, сварочные  агрегаты, станции катодной защиты, устройства гальванопластики, сушки  диэлектрических материалов, электропечи  и тому подобное;

---медицинское диагностическое,  терапевтическое и хирургическое  оборудование; транспорт на электрической  тяге — трамваи, троллейбусы,  поезда метро и так далее,  а также и инфраструктура такого  транспорта;

---персональные компьютеры  и видеодисплейные терминалы, игровые автоматы;

---бытовые электроприборы  — холодильники, стиральные машины, кондиционеры воздуха, фены, электробритвы,  телевизоры, фото- и кинотехника,  СВЧ-печи и так далее.

По сути своей к источникам электромагнитных полей можно отнести  и электропроводку в частных  домах, дачах и коттеджах. По определению, любые электрокоммуникации являются источниками электромагнитных полей. Поэтому при проектировании дома, дачи или коттеджа необходимо достаточную роль уделить безопасности электроснабжения. В смысле безопасности электроснабжения для человека, как источника электромагнитного поля. Следует располагать системы электропроводки таким образом, чтобы минимизировать количество токоведущих линий в жилых помещениях, особенно в спальнях, кабинетах и детских комнатах. А также следует планировать размещение электропроводки таким образом, чтобы расстояние от мет отдыха до самой проводки было не менее 50 сантиметров.

Следует помнить, что ни перегородки, ни стены как экран в данном случае не играют никакой роли. Электромагнитное поле распространяется через дерево, пластик, камень и металл. И в данной ситуации решающую роль играет только расстояние.

В качестве защиты от негативного  воздействия электромагнитных полей, излучаемых электроприборами можно  использовать Корректор Функционального  Состояния человека — КФС. Данный прибор хорошо зарекомендовал себя в  научных, лабораторных и клинических  испытаниях как медицинский прибор для лечения различных заболеваний, как средство для структурирования воды, а также и как защита от внешних агрессивных воздействий, в том числе и электромагнитных полей. КФС Кольцова устроен таким образом, что он включается в работу при малейшем «дискомфорте» для здоровья человека. В основу его работы заложена гармоническая составляющая, имеющая место в любом живом организме на клеточном уровне. КФС синхронизирует работу внутренних органов живого организма с внешним космическим излучением и магнитным полем Земли, и аналогично поступает с внешним воздействием на человека – изменяет его частотные составляющие, делая безвредным для человека. КФС не требует подзарядки и не имеет ограничений по применению. Исследования показали – прибор действует только положительно. То есть, он не может навредить в силу принципа своего функционирования. КФС Кольцова с успехом используют для защиты от негативного воздействия геопатогенных зон и магнитных бурь. Корректор Кольцова (КФС) может работать продолжительное время – он, по сути, не имеет срока годности и функционирует без перерывов и технического обслуживания. Впервые КФС Кольцова были выпущены в серию более 10 лет назад. До сего времени приборы из той первой партии функционируют без сбоев.

КФС Кольцова способен защитить не только своего владельца, но и всю семью, преобразую электромагнитные поля окружающих нас электроприборов в безвредные для организма. КФС рекомендуется носить с собой на теле, в любом месте, исключая сердце. В непосредственной близости от сердца корректор Кольцова носить не рекомендуется. Также пластины КФС следует время от времени перекладывать (из кармана в карман) так прибор сможет работать с максимальной эффективностью.

Корректор Функционального  Состояния человека на сегодняшний  день выпускается в 8 видах. Каждый из указанных приборов обладает своими уникальными свойствами и имеет  конкретное предназначение. Но абсолютно  все приборы выполняют ряд  общих функций, среди которых  — структурирование воды, защита от психоэнергетических атак, защита от негативного влияния природных геопатогенных зон и защита от внешних агрессивных полей — электромагнитных, магнитных. В том числе и от искусственных — электромагнитных полей, создаваемых электрическими бытовыми и промышленными приборами.

Электромагнитные  поля и мы

Профилактические  меры

Рекомендуемый Всемирной  организацией здравоохранения предупредительный  принцип является логическим продолжением идеи профилактики возможного неблагоприятного влияния ЭМП на здоровье человека. Это означает, что, если есть подозрение на опасные последствия, пусть даже не доказанные окончательно, необходимо предпринять все возможные усилия, чтобы этих последствий избежать. Знать об этом важно всем, чтобы  понимать смысл запретов и предупреждений и не нарушать их, как это часто  легкомысленно происходит.

Защита от вредного действия основных источников ЭМП

Существуют три  основных типа методов защиты от воздействия  ЭМП:

1.защита временем, то есть сокращение времени контакта с источниками ЭМП;

2.защита расстоянием, то есть создание зоны контролируемого доступа вокруг источника ЭМП, увеличение расстояния от источника до защищаемых объектов и т.п.;

3.применение технических средств коллективной и индивидуальной защиты – экранирование, то есть снижение интенсивности ЭМП за счет преломления, отражения и/или поглощения энергии с помощью сооружения экранирующих конструкций и ношения специальной одежды.

Защита временем применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. Путем обозначения, оповещения и пр. ограничивается время нахождения людей в зоне выраженного воздействия электромагнитного поля. В действующих нормативных документах предусмотрена зависимость между интенсивностью потока энергии и временем облучения.

Защита расстоянием применяется, если невозможно ослабить воздействие другими мерами, в том числе и защитой временем. Защита расстоянием положена в основу нормирования санитарно-защитных зон – необходимого расстояния между источниками поля и жилыми домами, служебными помещениями и др. Границы зон определяются расчетами для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе ее на максимальную мощность излучения. В соответствии с ГОСТом 12.1.026-80 зоны с опасными уровнями излучения ограждаются, на ограждениях устанавливаются предупреждающие знаки с надписями: «Не входить, опасно!».

Инженерные защитные мероприятия  строятся на использовании экранирования  электромагнитных полей либо на снижении интенсивности излучения. Второй метод  применяется в основном на этапе  проектирования излучающих объектов. Электромагнитные излучения могут  проникать в помещения через  оконные и дверные проемы.

Для экранирования оконных проемов применяется либо мелкоячеистая металлическая сетка (этот метод защиты не распространен по причине неэстетичности самой сетки и значительного ухудшения вентиляции), либо металлизированное стекло. Металлизированное стекло горячего прессования имеет, кроме экранирующих свойств, повышенную механическую прочность и используется в особых случаях в производственных помещениях.

При строительстве жилых  и общественных зданий, находящихся  вблизи от источников электромагнитного  излучения, могут применяться специальные  строительные конструкции: металлическая  сетка, металлический лист или любое  другое проводящее покрытие, а также  специально разработанные строительные материалы. В ряде случаев достаточно использования заземленной металлической  сетки, устанавливаемой под облицовку  стен помещения или заделываемой в штукатурку. В сложных случаях (защита конструкций, имеющих модульную  или некоробчатую структуру) могут применяться также различные пленки и ткани с электропроводящим покрытием. Из специальных экранирующих материалов в настоящее время широко распространены металлизированные ткани на основе синтетических волокон. Экранирующие текстильные материалы обладают малой толщиной, легкостью, гибкостью, хорошо закрепляются смолами и синтетическими клеящими составами.

Для защиты окон жилых и  общественных зданий от электромагнитного  излучения чаще всего применяется  стекло, металлизированное напылением. Пленка металлов (олово, медь, никель, серебро) и их оксидов обладает достаточной  оптической прозрачностью и химической стойкостью. Нанесенная на одну сторону  поверхности стекла, она ослабляет  интенсивность излучения в 1000 раз. При нанесении пленки на обе стороны  стекла достигается снижение интенсивности  в 10 000 раз. Для экранирования дверных  проемов в основном используются стальные двери.

Наиболее мощное ЭМП создается телерадиовещательными станциями. Если они располагаются в жилой зоне, необходимо применение всех способов защиты. Основной принцип обеспечения безопасности – соблюдение установленных СанПиНами предельно допустимых уровней электромагнитного поля. Те же меры защиты должны соблюдаться вблизи линий электропередач. В зависимости от мощности ЛЭП ширина санитарной зоны увеличивается.

В городах действуют специальные  нормы и ГОСТы для уменьшения вредного воздействия излучения электрического транспорта. В основном они сводятся к «защите расстоянием», то есть организации санитарной зоны около трамвайных и троллейбусных линий и линий метрополитена или электропоездов.

Излучает все

В жилых домах и различных  офисных помещениях источники электромагнитного  излучения таковы:

Электропроводка. Как правило, это кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и внутри их, и распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях, смежных с этими источниками, уровень магнитного поля обычно повышен, а уровень электрического поля невысок и не превышает допустимых значений.

Предупредительные меры:

---исключать длительное  пребывание в местах с повышенным  уровнем магнитного поля промышленной  частоты; 

---грамотно располагать  мебель для отдыха в жилом  помещении, соблюдая расстояние  в два-три метра до распределительных  щитов и силовых кабелей; 

---при настиле полов  с электроподогревом следует выбирать систему, которая обеспечивает более низкий уровень магнитного поля;

---при наличии в помещении  неизвестных кабелей или электрических  шкафов и щитков обеспечить  наибольшее удаление от них  жилой зоны.

Бытовые электроприборы.

Все приборы, работающие на электрическом токе, – также источники  электромагнитных полей. Наиболее сильными из них остаются микроволновые и  электрические печи, кухонные вытяжки, пылесосы и холодильники с системой «no frost». Наибольшее магнитное поле излучают микроволновые печи. Все изделия, являющиеся источником ЭМП гигиенически значимых уровней и предназначенные для использования населением, в соответствии с требованиями федерального законодательства проходят обязательную санитарно-эпидемиологическую экспертизу Госсанэпиднадзора Минздрава России, что исключает необходимость применения дополнительных средств защиты. Тем не менее предупредительные меры защиты соблюдать необходимо.

При приобретении бытовой  техники надо обращать внимание на отметку о соответствии прибора  требованиям «Межгосударственных  санитарных норм допустимых уровней  физических факторов при применении товаров народного потребления  в бытовых условиях».

Лучше использовать приборы  с меньшей мощностью.

Место отдыха должно находиться как можно дальше от бытовых приборов с большим уровнем магнитного поля, таких, как холодильники «no frost», некоторые типы полов с электрическим подогревом, телевизоры с электронно-лучевой трубкой, нагреватели, блоки питания и зарядные устройства.

Электрические приборы должны находиться на некотором расстоянии друг от друга и от места отдыха.

Персональный  компьютер

Каждое рабочее место  с компьютером создает своеобразное электромагнитное поле, радиус которого – 1,5 м и более, причем излучение  исходит не только от монитора, но и  от самого блока процессора, тактовая частота которого сегодня составляет 2–3 МГц. Основные опасения вызывают мониторы, выполненные на электронно-лучевой  трубке.

Очень важно правильно  разместить компьютеры в помещении. Идеально (с точки зрения ЭМ-излучения) – у стены, но ни в коем случае не напротив окна: блики — настоящий враг для зрения. Свет должен падать сбоку, преимущественно слева. Наиболее опасна задняя часть трубки монитора. Несмотря на то что экран светится, работать на нем надо не в темной, а в хорошо освещенной комнате. Удачно такое расположение рабочего места, когда можно перевести взгляд на дальнее расстояние, – это один из самых эффективных способов разгрузки для глаз во время работы. Если компьютер все же размещен в углу комнаты или помещение имеет весьма ограниченное пространство, специалисты советуют установить на столе большое зеркало. С его помощью легко увидеть самые дальние предметы комнаты, расположенные за спиной. Длительное завороженное сидение за компьютером – видеомания – может привести к перенапряжению нервной системы, нарушению сна. И не только у детей. А если случаются невротические расстройства, надо вообще уменьшить время занятий, поскольку компьютер может усилить отклонения.

По мнению многих медиков, компьютерные игры по своему воздействию  подобны наркотикам. Общеизвестно «наркотизирующее», затягивающее влияние «военных» остросюжетных игр, получивших название «стрелялки», «догонялки», «убивалки», и агрессивное поведение юных игроков. Подростки готовы часами погружаться в виртуальный мир игры, одержимые желанием победить «врага». В Японии и Англии у нескольких детей врачи выявили новый вид заболевания – синдром видеоигровой эпилепсии. В Москве больные-игроманы объединились в специальный клуб.

С какого возраста можно  садиться к монитору?

Исследования показали, что  чем меньше ребенок, тем больший  вред он получает от компьютера. Регламенты продолжительности непрерывных  занятий на ПК для детей и подростков разного возраста прописаны, кстати, и в Санитарно-эпидемиологических правилах и нормативах (СанПиН). Начинать занятия с компьютером рекомендуется не ранее 6–7 лет, когда мышцы глаза и хрусталик сформированы. Вот оптимальное время, которое дети и подростки могут непрерывно проводить за компьютером.

Однократно: 1–4-е классы – 15 минут; 5–7-е классы – 20 минут; 8–9-е  классы – 25 минут; 10–11-е классы – 30 минут.

В течение учебного дня: 1–4-е  классы – 1 урок (45 мин.); 5–8-е классы – 2 урока; 9–11-е классы – 3 урока.

Во внеурочное время (дома, в кружке) эти нормативы сохраняются. Причем садиться за компьютер можно  лишь после отдыха, сделав перерыв  не менее часа.

Расстояние от глаз сидящего за компьютером до экрана должно быть не менее 50 см. Стол и стул – соответствовать  росту. Убедиться в этом можно  так: ноги и спина должны иметь  опору. Не следует сутулиться, сидеть на краешке стула или положив ногу на ногу, скрещивать ступни ног. Поза работающего выглядит так: корпус выпрямлен, сохранены естественные изгибы позвоночника и угол наклона таза. Голова наклонена слегка вперед. Уровень глаз на 15–20 см выше центра экрана. Угол, образуемый предплечьем и плечом, а также голенью и бедром, должен быть примерно 90 градусов. Правильная поза позволит дышать полной грудью, обеспечит максимальный приток крови ко всем частям тела.

Сотовая связь

Работа этой системы основана на принципе деления некоторой территории на зоны («соты») радиусом обычно 0,5–2 километра (в условиях городской застройки), в центре или в узлах которых  расположены базовые станции, которые  обслуживают мобильные телефоны, находящиеся в зоне их действия.

Базовые станции являются источником низкоинтенсивного ЭМП и приемопередающими радиотехническими объектами, излучающими электромагнитную энергию в увч-диапазоне 300–3000 МГц. Оборудование радиорелейной связи работает в диапазоне 3–40 ГГц и обеспечивает интеграцию станции в общую сеть. Антенны ставят на высоте 15–100 м – на крышах зданий, дымовых трубах, специальных мачтах. В соответствии с п. 65 СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 установка антенн на крышах домов разрешается при условии, что интенсивность излучения в доступных для населения местах не превышает установленных предельно допустимых значений. Надо отметить, что российские гигиенические нормативы значительно более жесткие, чем в других странах. Диаграмма направленности антенн в вертикальной плоскости рассчитана таким образом, что основная энергия излучения (более 90%) сосредоточена в довольно узком «луче». Он всегда направлен в сторону от сооружений, на которых находятся антенны базовых станций, и выше прилегающих построек, что является необходимым условием для нормального функционирования системы. Специалисты утверждают, что, прежде чем запустить базовую станцию в эксплуатацию, ее надежность и безопасность проверяют около 12 организаций. В 90 процентах случаев излучение от установленного оборудования столь мало, что его даже не ловят специальные приборы. Во всем мире считается, что соблюдение санитарных и гигиенических норм при градостроительстве и следование рекомендациям по использованию бытовых приборов практически нивелирует влияние электромагнитных полей на человека. Вместе с тем ВОЗ рекомендует не устанавливать базовые станции вблизи зданий школ, детских садов, больниц.