Физические параметры электромагнитного поля (ЭМП)

Учебно-исследовательская

Лабораторная работа

Исследование сверхвысокочастотного излучения и эффектив­ности защитного экранирования

Цель и задачи работы

Целью работы является изучение характеристик электромагнитного излучения.

Задачи:

1. Ознакомление с основными физическими параметрами, единицами измерения и понятиями электромагнитного излучения.

2. Изучение принципов нормирования электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона.

3. Изучение работы мультиметра и способов измерения электромагнитного излучения.

4. Определение соответствия фактической (измеренной) в диапазоне погрешности и нормируемой величины электромагнитного поля, (для оценки условий труда).

5. Оценка эффективности защитного экранирования.

Теоретическая часть

Физические параметры электромагнитного поля (ЭМП)

Электромагнитные поля генерируются токами, изменяющимися во времени. Спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний распространяется в широких пределах по длине волны λ: от 1000 км до 0,001 мкм и менее, а по частоте f от 3×10² до 3×10²⁰ Гц, включая радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит электромагнитная энергия неионизирующей части спектра [1,2,8]. Это касается, прежде всего, ЭМП радиочастот. Они подразделяются по длине волны на ряд диапазонов (табл.1.1).

Таблица 1.1

Классификация электромагнитных полей радиочастотного диапазона

по длинам волн

ЭМП представляет совокупность электрического поля, обусловленного напряжением на токоведущих частях электроустановок, и магнитного, возникающего при прохождении тока по этим частям. Волны ЭМП распространяются на большие расстояния.

В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающие на переменном токе частотой от 10¹ до 10⁶ Гц, в частности приборы автоматики, электрические установки с промышленной частотой 50 – 60 Гц, установки высокочастотного нагрева (сушка древесины, склеивание и нагрев пластмасс и др.).

ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических и магнитных составляющих [2,3,4]. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а в следствие этого, – по действию на среду, в т.ч. и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант ЭМ излучения. Связь между энергией е и частотой f колебаний определяется как:

e = h× f (1.1)

или, поскольку длина волны λ и частота связаны соотношением,

f = c / l, (1.2)

e = h× c / l, (1.3)

где c – скорость распространения электромагнитных волн в воздухе (c ≈ 3×10⁸ м/с),

h – постоянная Планка, равная 6,6×10 ^-34 Дж ∙ с.

ЭМП вокруг любого источника излучения разделяют на 3 зоны: ближнюю – зону индукции, промежуточную – зону интерференции и дальнюю – волновую зону. Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения λ (т.е. источник можно рассматривать как точечный), границы зон определяются следующими расстояниями R:

· ближняя зона (индукции)

· промежуточная зона (интерференции)

· дальняя зона (волновая)

Люди работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и, в известной степени, ВЧ и ОВЧ диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ диапазонов работающие часто находятся в волновой зоне.

В волновой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ, Вт²/м), т.е. количеством энергии, падающей на единицу площади поверхности. ППЭ в общем виде определяется векторным произведением Е (напряженность электрического поля, В/м) и Н (напряженность магнитного поля, А/м):

ППЭ= Е∙Н (1.4)

В этом случае ППЭ выражается в Вт/м²или производных единицах: мВт/см², мкВт/см². ЭМП по мере удаления от источника излучения быстро затухает. ЭМ волны диапазона УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов. СВЧ–аппараты используются для микроволновой терапии. Наиболее опасными для человека являются ЭМП высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП может служить количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электрическом поле. Величина поглощаемой человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающего, через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека [2,3,7,8].

Поиск по сайту: