Электромагнитные поля

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет особую форму материи. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем. электромагнитное поле может существовать и в свободном состоянии в виде движущихся со скоростью 3·10⁸ м/с фотонов или в виде электромагнитных волн.

Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение – ЭМИ) характеризуется векторами напряженности электрического Е, [В/м], и магнитного Н, [А/м], полей, которые определяют силовые свойства ЭМП.

Длина волны λ, частота колебаний f и скорость распространения электромагнитных волн в воздухе с связаны соотношением с = λ f. Например, для промышленной частоты f = 50 Гц длина волны λ = 3·10⁸/50 = 6000 км, а для ультракоротких частот f = 3·10⁸ Гц длина волны равна 1 м.

В ЭМП существует три зоны, которые различаются по расстоянию от источника.

Зона индукции I (ближняя зона) имеет радиус R ≤ λ/ 2 π. В этой зоне электромагнитная волна не сформирована, и поэтому на человека действует независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.

Зона интерференции II (промежуточная) имеет радиус λ/ 2 π < R < 2 π λ.
В этой зоне одновременно воздействуют на человека напряженность электрического и магнитного полей, а также энергетическая составляющая.

Зона излучения III (дальняя), имеющая радиус R ³ 2 πλ, характеризуется тем, что это зона сформировавшейся электромагнитной волны. В этой зоне на человека воздействует только энергетическая составляющая, а векторы Е и Н всегда взаимно перпендикулярны. В вакууме и воздухе Е = 377 Н.

Для токов промышленных частот размер зон I и II составляет несколько десятков километров. Начиная со сверхвысоких частот, зона индукции уменьшается и оценка осуществляется по характеристике S, для которой в нормативных документах принято название – плотность потока энергии (ППЭ), хотя фактически – это плотность потока мощности, [Вт/м²], которая в общем виде определяется векторным произведением Е и Н, а для сферических волн при распространении в воздухе может быть выражена как

,

где Р – мощность излучения, Вт.

Источники ЭМП и классификация электромагнитных излучений

Естественными источниками электромагнитных полей и излучений являются атмосферное электричество, радиоизлучения Солнца и галактик, электрическое и магнитное поля Земли.

Источниками электрических полей промышленной частоты(50 Гц) являются линии электропередач, а также все высоковольтные установки промышленной частоты.

Магнитные поля промышленной частоты возникают вокруг любых электроустановок и токопроводов промышленной частоты.

Источниками электромагнитных излучений радиочастот являются мощные радиостанции, антенны, установки индукционного нагрева, исследовательские установки, высокочастотные приборы и устройства, используемые в промышленности, в медицине и в быту.

Источниками электростатического поля и электромагнитных излучений в широком диапазоне частот являются персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ) и видеодисплейные терминалы (ВДТ) на электронно-лучевых трубках. Главную опасность для пользователей представляют электромагнитное излучение монитора в диапазоне частот
5 Гц…400 кГц и статический электрический заряд на экране.

В табл. 9 представлен весь спектр электромагнитных излучений.

Таблица 9

Спектр электромагнитных излучений

Название ЭМИ	Диапазон частот, Гц	Длины волн, м
Статические	Постоянные ЭМП		–
Низкочастотные	Крайне- и сверхнизкие	3(10^0...10^2)	10^8...10^6
Инфра- и очень низкие, низкие	3(10^2...10^4)	10^6...10^4
Радиочастотные	Длинные волны (ДВ)	3(10^4...10^5)	10^4...10^3
Средние волны (СВ)	3(10^5...10^6)	10^3...10^2
Короткие волны (KB)	3(10^6...10^7)	10^2...10^1
Ультракороткие (УКВ)	3(10^7...10^8)	10^1...10^0
Микроволны (СВЧ)	3(10^8...10^11)	10°...10^-3
Оптические	Инфракрасные	3(10^11...10^14)	10^-3...10^-6
Видимые	3·10^14	(0,39...0,76)10^-6
Ультрафиолетовые	3(10^14...10^15)	10^-6...10^-7
Ионизирующие	Рентгеновское излучение	3(10^15...10^19)	10^-7...10^-11
Гамма-излучение	3(10^19 –10^22)	10^-11...10^-14

Действие электромагнитных полей от техногенных источников
на организм человека

Степень воздействия ЭМП на человека зависит от частоты, напряжен-ности электрического и магнитного полей, интенсивности потока энергии, локализации излучения и индивидуальных особенностей организма. Длительное воздействие электрического поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса. Возможны также незначительные и нестойкие изменения в составе крови.

Под влиянием высокочастотных колебаний в крови, являющейся электролитом, возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей тела человека.

Нормирование ЭМП промышленной частоты
и статических полей

Допустимые уровни воздействия на работников и требования к проведению контроля на рабочих местах для электромагнитных полей изложены в СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях», а также ГОСТ 12.1.002-84 – для электромагнитных полей промышленной частоты и ГОСТ 12.1.006-84 – для электромагнитных полей радиочастот.

Для электростатических полей, согласно ГОСТ12.1.045 - 84, устанавли-вается допустимая напряженность поля на рабочих местах по формуле

,

где Е – допустимая напряженность поля, кВ/м;

t – продолжительность воздействия поля, t =1... 9ч.

В соответствии с этим стандартом предельное значение напряженности поля Е _ПДУ, при которой допускается работать в течение часа, равно 60 кВ/м. В течение рабочей смены разрешается работать без специальных мер защиты при напряженности 20 кВ/м.

Для определения допустимого времени работы в электростатическом поле без защитных мер в зависимости от фактической напряженности следует пользоваться формулой

T _доп = (Е _ПДУ /Е _факт) ²,

где Е _ПДУ – предельное значение напряженности поля, при которой допускается работать в течение часа; Е _ПДУ = 60 кВ/м;

Е _факт – фактическое значение напряженности, кВ/м.

Для электрического поля промышленной частоты допускается пребывание персонала без специальных средств защиты в течение всего рабочего дня в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м. В интервале свыше 5 кВ/м до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания определяется по формуле

Т = 50/ Е – 2,

где Е – напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м;

Т – допустимое время пребывания в зоне действия электрического поля, ч.

При напряженности поля свыше 20 кВ/м до 25 кВ/м время пребывания персонала в поле не должно превышать 10 мин.

Внутри жилых зданий принято Е _ПДУ = 0,5 кВ/м, на территории зоны жилой застройки – 1 кВ/м.

Для постоянных магнитных полей установлена напряженность поля
Н _ПДУ= 8 кА/м в течение рабочей смены при работе с магнитными установками и магнитными материалами.

Для магнитных полей промышленной частоты нормируется предельно допустимая напряженность поля Н _ПДУ в зависимости от характера воздействия (непрерывного или прерывистого), общего времени Т воздействия в течение рабочего дня.

Дата добавления: 2014-01-06