Воздействие электромагнитных полей.

В промышленности широко используются электромагнитные поля, как переменные, так и постоянные.

В зависимости от частоты электромагнитные поля (ЭМП) подразделяются на:

1) ЭМП промышленной частоты (частота 50 Гц);

2) ЭМП радиочастотного диапазона:

- поля высокой частоты (ВЧ) ;

- поля ультравысокой частоты (УВЧ) ;

- поля сверхвысокой частоты (СВЧ) .

Основными параметрами электромагнитных полей являются:

1) электрическая составляющая, измеряемая в В/м;

2) магнитная составляющая, измеряемая в А/м;

3) частота, измеряемая в Гц;

4) длина волны, измеряемая в м;

5) энергетическая экспозиция электрической составляющей электромагнитного поля, измеряемая в ;

6) энергетическая экспозиция магнитной составляющей электромагнитного поля, измеряемая в ;

7) энергетическая экспозиция плотности потока энергии электромагнитного поля, измеряемая в ;

8) плотность потока энергии (ППЭ), измеряемая в (Вт / м²) (1 Вт / м² = 100 мкВт / см²).

Длина волны l связана с частотой f следующим соотношением:

(11.1)

где V_C – скорость распространения электромагнитных полей, м/с (V_C = 3×10 м/с);

f – частота электромагнитных полей, Гц.

Плотностью потока энергии называется количество энергии, переносимое электромагнитной волной через площадку в 1м², расположенную перпендикулярно перемещению электромагнитной волны, в единицу времени.

Электромагнитные поля применяются для индукционной и диэлектрической термообработки различных материалов, в радиосвязи, для радиовещания и телевидения и т.д. Искусственными источниками являются индукторы, конденсаторы, фидерные линии, соединяющие отдельные части генераторов, трансформаторы, антенны, генераторы сверхвысоких частот.

Линии электропередач (ЛЭП), открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные, соединительные шины и вспомогательные устройства являются источниками электрических полей промышленной частоты.

Источниками постоянных магнитных полей являются: электромагниты, соленоиды, импульсные установки, литые и металлокерамические магниты.

Опасность воздействия электромагнитных полей усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств.

Электромагнитное поле характеризуется непрерывным распределением в пространстве, способностью распространяться со скоростью света, воздействовать на заряженные частицы и токи, вследствие чего энергия поля преобразуется в другие виды энергии.

Воздействие электромагнитных полей связано с тем, что в электромагнитном поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются и ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля; в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т. п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи. Переменное электромагнитное поле вызывает нагрев тканей человека. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время воздействия, тем сильнее проявляются указанные эффекты. Избыточная теплота отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная с величины 0,1 Вт/м², называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты.

Биологическое действие электромагнитных полей промышленной частоты на организм человека отличается от воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона.

Длительное воздействие электромагнитных полей промышленной частоты на организм человека вызывает нарушение состояния сердечно-сосудистой и нервной систем. Это выражается в сильных болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса. Основным параметром, характеризующим биологическое действие электромагнитного поля промышленной частоты, является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, так как в действующих установках напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое действие проявляется при напряженностях 150 – 200 А/м. Наряду с биологическим действием электрическое поле обусловливает возникновение разрядов между человеком и металлическим предметом, имеющим иной, чем у человека, потенциал, а ток разряда может вызвать судороги.

Степень и характер воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона на организм определяются:

- плотностью потока энергии;

- частотой излучения;

- продолжительностью воздействия;

- режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный);

- размером облучаемой поверхности;

- индивидуальными особенностями организма;

- наличием сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха свыше 28 °С, наличие рентгеновского излучения).

Воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Могут появиться головные боли, повышение или понижение давления, нервно-психические расстройства, быстрое утомление.

Увеличение источников электромагнитных полей приводит к возникновению, так называемого «электромагнитного смога», который оказывает вредное воздействие на человека в производственных условиях, среде обитания, а также на живые организмы биосферы Земли.

Пространство вокруг источника электромагнитного поля условно подразделяется на зоны:

- ближняя зона (зону индукции);

- дальняя зона (зону излучения).

Граница между зонами является величина:

(11.2)

где l – длина волны.

В зависимости от длины волны, генерируемой источниками, радиочастотный диапазон электромагнитных полей разбит на поддиапазоны (таблица 11.1).

Таблица 11.1 – Классификация электромагнитных полей радиочастот

Часто-ты	Высокие частоты (ВЧ) 100 кГц – 30 МГц	Ультра-высокие частоты (УВЧ) 30 – 300 МГц	Сверхвысокие частоты (СВЧ) 300 МГц – 300 ГГц
Длины волн	Длинные 3 км – 10 м	10 м – 1 м	Дециметровые 1 м— 10см	Сантиметровые 10 см — 1 см	Миллиметровые 1 см — 1 мм

В зависимости от расположения зоны, характеристиками электромагнитного поля является:

- в ближней зоне – составляющая вектора напряженности электрического поля (В/м) и составляющая вектора напряженности магнитного поля (А/м);

- в дальней зоне – используется энергетическая характеристика: плотность потока энергии (ППЭ) (Вт/м²).

В таблице 11.2. представлены значения диапазона электромагнитных полей при эксплуатации ПЭВМ.

Таблица 11.2 – Диапазон частот электромагнитных полей при

Эксплуатации ПЭВМ

Источник	Диапазон частот
Монитор: сетевой трансформатор блока питания	50 ГЦ
статический преобразователь напряжения в импульсном блоке питания	20 – 100 кГц
блок кадровой развертки и синхронизации	48 – 160 Гц
блок строчной разверстки и синхронизации	15 – 110 кГц
ускоряющее анодное напряжение монитора (только для мониторов с ЭЛТ)	0 Гц (электростатика)
Системный блок (процессор)	50 Гц – 1000 МГц
Устройства ввода/вывода информации	0 Гц, 50 Гц
Источники бесперебойного питания	50 Гц, 20 – 100 кГц