Основные характеристики электромагнитного поля

Электромагнитные поля - это особая форма существования материи, характеризующаяся совокупностью электрических и магнитных свойств.

Электромагнитное поле характеризуется частотой излучения f, измеряемой в герцах, или длиной волны λ, измеряемой в метрах. Электромагнитная волна распространяется в вакууме со скоростью света (3 × 10⁸ м/с), и связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью

F = c / λ, (1)

где с – скорость света.

Скорость распространения волн в воздухе близка к скорости их распространения в вакууме.

Электромагнитное поле обладает энергией, а электромагнитная волна, распространяясь в пространстве, переносит эту энергию. Электромагнитное поле имеет электрическую и магнитную составляющие.

Характеристикой электрической составляющей ЭМП является напряженность электрического поля Е, единицей измерения которой является В/м.

Характеристикой магнитной составляющей ЭМПявляется напряженность магнитного поля Н (А/м).

Энергию электромагнитной волны принято характеризовать плотностью потока энергии (ППЭ) — энергией, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь. Единицей измерения ППЭ является Вт/м².

Классификация электромагнитных полей. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит электромагнитная энергия неионизирующей части спектра. Электромагнитные поля классифицируются по частотным диапазонам или длине волны. Большую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны (3 Гц...3000 ГГц), меньшую часть - колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучение).

Классификация волн, определяемая длиной (или частотой) волны, представлена в табл. 1.

Таблица 1.

Классификация электромагнитных волн

Вид ЭМП	Частотный диапазон	Длина волн
Неионизирующие излучения
Радиочастотные
Крайненизкочастотные КНЧ	3-30 Гц	100-10 Мм
Средненизкочастотные СНЧ	30-300 Гц	10-1 Мм
Инфранизкочастотные ИНЧ	0,3-3 кГц	1000-100 км
Очень низкие ОНЧ	3-30 кГц	100-10 км
Низкочастотные НЧ	30-300 кГц	10-1 км
Среднечастотные СЧ	0,3-3 МГц	1-0,1 км
Высокочастотные ВЧ	3-30 МГц	100-10 м
Очень выскочастотные ОВЧ	30-300 МГц	10-1 м
Ультравысокочастотные УВЧ	0,3-3 ГГц	1-0,1 м
Сверхвысокочастотные СВЧ	3-30 ГГц	10-1 см
Крайневысокочастотные КВЧ	30-300 ГГц	10-1 мм
Гипервысокочастотные ГВЧ	300-3000 ГГц	1-0,1 мм
Оптические
Инфракрасные (тепловое излучение)	0.75·1012 - 395·1012 Гц	0.4·10-3 – 0.76 мкм
Световые волны	395·1012 - 750·1012 Гц	0.76 - 0.4 мкм
Ультрафиолетовые лучи	750·1012 – 1.5·1017 Гц	0.4 – 20 Ǻ
Ионизирующие излучения
Рентгеновские	1.5·1017 - 5·1019 Гц	20 – 0.06 Ǻ
γ - лучи	более 5·1019 Гц	менее 0.06 Ǻ

Электромагнитное излучение (поле) промышленной частоты и радиочастотного диапазона.

Электромагнитные поля промышленной частоты относятся к сверхчастотному диапазону радиочастотного спектра и широко распространены в химическом производстве. К ним относятся линии электропередач (ЛЭП) напряженностью до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммуникационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы. Они являются источниками электрических и магнитных полей промышленной частоты (50Гц).

Источниками электромагнитных полей радиочастотного диапазона являются линии питания высокочастотной энергией, высокочастотные трансформаторы, генераторные установки, радиолокационные станции, радиопередатчики, установки высокочастотной термообработки и т.д.

Нормирование электромагнитных излучений (ЭМИ) промышленной частоты (50 Гц) в рабочей зоне осуществляется по предельно-допустимым уровням напряженности электрического и магнитных полей частой 50 Гц, в зависимости от времени пребывания в нем и регламентируются ГОСТ 12.1.002-84 «Электрические поля (ЭМП) промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах», а СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09 «Гипогеомагнитные поля в производственных, жилых и общественных зданиях и сооружениях» и СанПиН 2.2.4.723-98 «Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях».

Присутствие персонала на рабочем месте в течение 8 часов допускается при напряженности электрического поля не превышающей 5 кВ/м.

Допустимое время пребывания, обслуживающего персонала установки промышленной частоты при напряженности электрического поля Е = 5-20 кВ/м определяется по формуле:

(2)

где Т - допустимое время нахождения в зоне с напряженностью электрического поля Е в часах; Е - напряженность электрического поля в кВ/м.

Расчет по формуле допускается в пределах от 0,5 до 8,0 ч.

При напряженности электрического поля 20 – 25 кВ/м время пребывания персонала в зоне излучения не должно превышать 10 мин.

Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона осуществляется в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

Электромагнитные поля в диапазоне 30 кГц - 30 МГц оцениваются по напряженности электрической (Е) и магнитной (Н) составляющих, а в диапазоне 30 МГц – 300 ГГц по поверхностной плотности потока энергии (ППЭ):

(3)

(4)

(5)

где ЭН – энергетическая нагрузка, представляющая собой суммарный поток энергии, приходящийся на единицу облучаемой поверхности за время облучения Т, К- коэффициент ослабления биологической активности, равный 1 – для всех случаев воздействия; 10 – для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн.

Предельно допустимые значения энергетической нагрузки за рабочий день для работающих в условиях электромагнитных излучений представлены в табл.2.

Таблица 2

Предельно допустимые значения энергетической нагрузки

Параметр, единица измерения	Диапазон частот, МГц
0,003…3,0	3-30	30-300	300-300000
ЭНЕ, (В/(м2×ч)				-
ЭНН, А/(м2×ч)		-	-	-
ЭНППЭ,	-	-	-

Все измерения проводятся на расстоянии 0,5 м от источника электромагнитного излучения (табл. 3).

Таблица 3