Реферат на тему электромагнитное поле
Обновлено: 02.07.2024
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Источниками (естественными и искусственными) явл.:
- мощные радиостанции; промышленное электрическое оборудование; исследовательские установки; контрольно-измерительные устройства; линии эл. магн. передач; атмосферное электричество; радиоизлучение солнца и галактик.
Электромагнитные поля применяются для очистки полупроводниковых материалов, выращивания полупроводниковых кристаллов и пленок, локализации газов, прессовании синтетических материалов.
электрическая составляющая E, В/м
магнитная составляющая Н, А/м
плотность потока энергии I (ППЭ), Вт/м 2
Пространство вокруг источника ЭМП делится условно на три зоны:
ближняя (зона индукции)
Основная опасность - воздействие ЭМП не обнаруживается органами чувств. Под действием ЭМП происходит поглощение энергии тканями тела человека. В результате чего в теле образуются стоячие волны, в которых концентрируется тепловая энергия. При этом повышается температура тела человека, происходит локальный нагрев тканей и отдельных клеток.
Особенно опасен нагрев для органов со слабой термоизоляцией (мозг, глаза, хрусталик, органы кишечного тракта).
ЭМП меняет ориентацию клеток, ослабляет активность молекул, вызывает помутнение хрусталика, заболевание кожи "жемчужная нить".
ЭМП вызывает функционально-паталогические нервной и сердечно-сосудистой систем: увеличенная утомляемость, нарушается сон, гипертония, нервно-психические расстройства.
В интервале частот 60 кГц-300 мГц нормируемыми х-ми явл. Е и Н; 300 мГц-300 гГц : I и энергетическая нагрузка ЭН=I(ППЭ)*Т, Вт*ч/м 2 .
Защита количеством - уменьшение излучения в самом источнике.
Защита временем - уменьшение времени работы персонала до допустимых значений.
Защита расстоянием - увеличение расстояния м/у источниками и рабочими местами.
Экранирование рабочих мест или источников.
Защита осуществляется за счет дистанционного управления, автоматизации процесса, сигнализацией, ограждением зон.
Применяются ср-ва индивидуальной защиты: халаты и др. спецодежда в радиозащитном исполнении; очки с металлизированными стеклами, которые поглощают ЭМИ.
Применяются приборы ПЗ-9; ПЗ-10 для 300мГц-300гГц. Измерение производится в зоне нахождения персонала на высоте 2 м в 3 уровнях: 0.5, 1, 1.5 м. Все помещение разбивается на координатную сетку с шагом 1м и измерение происходит в точках пересечения при max мощности излучения.
Опасные зоны оборудования
Опасная зона - это пространство, в котором возможно действие на работающего опасного или ВПФ.
Опасность локализуется вокруг движущихся элементов машин, режущего инструмента, зубчатых и других передач, конвейеров, подъемно-транспортных механизмов и машин.
Наличие опасной зоны обуславливается возможностью поражения эл. током, действием тепловых, ЭМ, ионизирующих излучений, УЗ.
Размеры опасной зоны могут быть постоянными (между ремнем и шкивом) и переменными. При проектировании оборудования предусматривается либо отсутствие контакта человека с ОЗ, либо наличие средств защиты.
- с-мы дистанционного управления
- по принципу действия
Блокирующие (блокировочные) - исключают возможность проникновения человека в опасную зону, либо устраняют ОФ на время пребывания человека в этой зоне. Этот вид защиты применяется там, где работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении. По принципу действия блокировочные устройства делятся на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические.
Механическая блокировка - система, обеспечивающая связь между ограждениями и тормозными (пусковыми) устройствами. При снятом ограждении невозможно запустить оборудование в работу. Так блокируются входы в опасные помещения, где пребывание людей запрещено.
Электрическая блокировка - применяется в электрооборудовании с напряжением от 500 Вольт и выше. Обеспечивает включение оборудования только при наличии ограждения по принципу концевых выключателей.
Фотоэлектрическая блокировка - основана на принципе ограждения опасной зоны световыми лучами.
Радиационная блокировка - на основе радиационных датчиков и приемников.
Препятствуют появлению человека в опасной зоне. Применяются для изоляции систем привода машин, зон обработки, ограждения токоведущих систем и зон облучения, ограждение рабочей зоны на высоте. Конструктивные решения ограждений зависят от вида оборудования. Бывают:
- стационарными (несъемными) --> демонтируются для ремонта.
- подвижные (сблокированы с рабочими органами механизма, закрывающие доступ в опасную зону при наступлении опасного момента.
- переносные (временные) --> для ремонта и наладки.
Выполняются в виде щитов, решеток, сеток на жестком каркасе, из металла, оргстекла. Основные требования - прочность, выдерживание ударных нагрузок; простота.
Для автоматического отключения агрегатов и машин при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимого значения, что исключает аварийные режимы работы. На установках под давлением - это предохранительные клапаны и мембранные узлыl; тепловые реле, водяные запоры - для предотвращения взрывов компрессоров; ограничители хода, веса; тормозные системы; слабые звенья (срезные шпонки; муфты, которые не передают движение при большом моменте).
Дают информацию о работе технологического оборудования, а также об опасности и вредных факторах, которые при этом возникают. По назначению делятся на три группы:
По способу передачи:
- звуковая (сирены, звонки)
- визуальная (по запаху
- одаризационная (по запаху)
Для визуальной используются источники искусственного света: табло, цветовая окраска, флажки (ручная).
Оперативная применяется при испытаниях на стендах, автоматически включается.
Предупредительная - указатели, плакаты, система знаков (запрещающие, предупреждающие - желтого цвета.
Системы дистанционного управления
Характеризуются тем, что контроль и управление работой оборудования осуществляется с участков, удаленных от опасной зоны.
Наблюдение производится либо визуально, либо с помощью телеметрии.
Параметры работы оборудования поступают от датчиков на центральный пульт. ДУ применяется в цехах, где присутствуют взрывоопасные и легковоспламеняемые материалы, токсичные вещества.
Электромагнитное поле, его виды, характеристики и классификация.
1. Основные определения. Виды электромагнитного поля.
• Электромагнитное поле – это особая форма материи, посредством
которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными
• Электрическое поле – создается электрическими зарядами и
заряженными частицами в пространстве. На рисунке представлена картина
силовых линий (воображаемых линий, используемых для наглядного
представления полей) электрического поля для двух покоящихся заряженных
• Магнитное поле – создается при движении электрических зарядов по
проводнику. Картина силовых линий поля для одиночного проводника
Физической причиной существования электромагнитного поля является то,
что изменяющееся во времени электрическое поле возбуждает магнитное
поле, а изменяющееся магнитное поле – вихревое электрическое поле.
Непрерывно изменяясь, обе компоненты поддерживают существование
электромагнитного поля. Поле неподвижной или равномерно движущейся
частицы неразрывно связано с носителем (заряженной частицей).
Однако при ускоренном движении носителей электромагнитное поле
электромагнитной волны , не исчезая с устранением носителя (например,
радиоволны не исчезают при исчезновении тока (перемещения носителей –
Электрическое поле характеризуется напряженностью электрического
размерность СИ – А/м, вектор). Измерению обычно подвергается модуль
Электромагнитные волны характеризуются длиной волны (обозначение
электрического поля, H– вектор напряженности магнитного поля.
При частотах 3 – 300 Гц в качестве характеристики магнитного поля может
классификация электро магнитных полей по степени удаленности от
По этой классификации электромагнитное поле подразделяется на
индукции ) простирается до расстояния от источника, равного 0- 3l, где l-
длина порождаемой по лем электромагнитной волны. При этом
напряженность поля быстро убывает (пропорционально квадрату или кубу
расстояния до источника). В этой зоне порождаемая электромагнитная волна
Здесь напряженность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до
источника. В этой зоне справедливо экспериментально определенное
соотношение между напряженностями электрического и магнитного полей:
где 377 – константа, волновое сопротивление вакуума, Ом.
Инфранизкие, ИНЧ [0,3..3] Кгц Гектокилометровые [1000..100] км
Гипервысокие, ГВЧ [300..3000] ГГц Децимиллиметровые [1..0,1] мм
Измеряют обычно только напряженность электрического поля E. При
частотах выше 300 МГц иногда измеряется плотность потока энергии
В качестве основных источников электромагнитного поля можно
Провода работающ ей линии электропередач создают в прилегающем пространстве (на
расстояниях порядка десятков метров от провода) электромагнитное поле промышленной
частоты (50 Гц). Причем напряженность поля вблизи линии может изменяться в широких
пределах, в зависимости от ее электрической нагрузки. Стандартами установлены
границы санитарно-защитных зон вблизи ЛЭП (согласно СН 2971-84):
Системы спутниковой связи состоят из передающей станции на Земле и
спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Передающие станции
спутниковой связи излучают узконаправленный волновой пучок, плотность
потока энергии в котором достигает сотен Вт/м. Системы спутниковой связи
создают высокие напряженности электромагнитного поля на значительных
расстояниях от антенн. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая
на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км плотность потока энергии
. Рассеяние энергии относительно основного луча очень небольшое
и происходит больше всего в районе непосредственного размещения
Сотовая радиотелефония является сегодня одной из наиболее интенсивно
развивающихся телекоммуникационных систем. Основными элементами
системы сотовой связи являются базовые станции и мобильные
радиотелефонные аппараты. Базовые станции поддерживают радиосвязь с
мобильными аппаратами, вследствие чего они являются источниками
электромагнитного поля. В работе системы применяется принцип деления территории
таблице представлены основные характеристики действующих в России систем сотовой
Интенсивность излучения базовой станции определяется нагрузкой, то
есть наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания
конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телеф оном для
разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток,
места расположения станции, дня недели и других факторов. В ночные часы
загрузка станций практически равна нулю. Интенсивность же излучения
мобильных аппаратов зависит в значительной степени от состояния канала
от базовой станции, тем выше интенсивность излучения аппарата).
Электротранспорт (троллейбусы, трамваи, поезда метрополитена и т.п.) является
мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот [0..1000] Гц. При этом в
роли главного излучателя в подавляющем большинстве случаев выступает тяговый
электродвигатель (для троллейбусов и трамваев воздушные токоприёмники по
напряженности излучаемого электрического поля соперничают с электродвигателем). В
таблице приведены данные по измеренной величине магнитной индукции для некоторых
Рассмотрев данный реферат я бы хотел раскрыть тему электромагнитных полей, их влияния на окружающую среду и человека. Изучить их характеристики, указать по каким критериям они классифицируются.
В 1864 г. Джеймс Клерк 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.
• Электромагнитное поле– это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
• Электрическое поле – создается электрическими зарядами и заряженными частицами в пространстве. На рисунке представлена картина силовых линий (воображаемых линий, используемых для наглядного представления полей) электрического поля для двух покоящихся заряженных частиц:
Магнитное поле– создается при движении электрических зарядов по проводнику. Физической причиной существования электромагнитного поля является то, что изменяющееся во времени электрическое поле возбуждает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле – вихревое электрическое поле. Непрерывно изменяясь, обе компоненты поддерживают существование электромагнитного поля. Поле неподвижной или равномерно движущейся частицы неразрывно связано с носителем (заряженной частицей).
1. Основные характеристики электромагнитного поля.
2. Классификация электромагнитных полей.
Электромагнитные волны принято классифицировать по частотам.
3.Основные источники электромагнитного поля.
В качестве основных источников электромагнитного поля можно выделить:
• Электропроводка (внутри зданий и сооружений).
• Теле- и радиопередающие станции.
• Спутниковая и сотовая связь (приборы, ретрансляторы).
Линии электропередач (ЛЭП). Провода работающей линии электропередач создают в прилегающем пространстве (на расстояниях порядка десятков метров от провода) электромагнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Причем напряженность поля вблизи линии может изменяться в широких пределах, в зависимости от ее электрической нагрузки.
Электропроводка внутри зданий и сооружений, бытовые электроприборы, персональные компьютеры, телевизионные и радиопередающие станции, так же создают в прилегающем пространстве электромагнитные поля.
Спутниковая связь. Системы спутниковой связи состоят из передающей станции на Земле и спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Передающие станции спутниковой связи излучают узконаправленный волновой пучок, плотность потока энергии в котором достигает сотен Вт/м. Системы спутниковой связи создают высокие напряженности электромагнитного поля на значительных расстояниях от антенн. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км плотность потока энергии 2,8 Вт/м2. Рассеяние энергии относительно основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе непосредственного размещения антенны.
Электротранспорт. Электротранспорт (троллейбусы, трамваи, поезда метрополитена и т.п.) является мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот [0..1000] Гц. При этом в роли главного излучателя в подавляющем большинстве случаев выступает тяговый электродвигатель (для троллейбусов и трамваев воздушные токоприёмники по напряженности излучаемого электрического поля соперничают с электродвигателем).
4. Влияние электромагнитного поля на индивидуальное здоровье человека.
Человеческий организм всегда реагирует на внешнее электромагнитное поле. В силу различного волнового состава и других факторов электромагнитное поле различных источников действует на здоровье человека по-разному. Вследствие этого в данном разделе воздействие различных источников на здоровье будем рассматривать по отдельности. Однако резко диссонирующее с естественным электромагнитным фоном поле искусственных источников почти во всех случаях оказывает на здоровье находящихся в зоне его воздействия людей негативное влияние.
Широкие исследования влияния электромагнитных полей на здоровье были начаты в нашей стране в 60-е годы. Было установлено, что нервная система человека чувствительна к электромагнитному воздействию, а также что поле обладает так называемым информационным действиемпри воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта (величина напряженности поля, при которой начинает проявляться его тепловое воздействие).
В нижеследующей таблице приведены наиболее распространенные жалобы на ухудшение состояния здоровья людей, находящихся в зоне воздействия поля различных источников. Последовательность и нумерация источников в таблице соответствуют их последовательности и нумерации, принятых в разделе 3:
Источник электромагнитного поля.
Наиболее распространенные жалобы.
1.Линии электропередач (ЛЭП).
Кратковременное облучение (порядка нескольких минут) способно привести к негативной реакции только у особо чувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергических заболеваний. Продолжительное облучение обычно приводит к различным патологиям сердечнососудистой и нервной систем (из-за разбалансировки подсистемы нервной регуляции). При сверх длительном (порядка 10-20 лет) непрерывном облучении возможно (по непроверенным данным) развитие некоторых онкологических заболеваний.
2.Внутренняя электропроводка зданий и сооружений.
На настоящее время данных о жалобах на ухудшение состояния здоровья, связанное непосредственно с работой внутренних электросетей не имеется.
Также, согласно данным Центра электромагнитной безопасности, в организме пользователя под влиянием электромагнитного излучения монитора происходят значительные изменения гормонального состояния и специфические изменения биотоков мозга. Особенно ярко и устойчиво эти эффекты проявляются у женщин.
Под влиянием электростатического поля мониторов возникает ионизация прилегающего воздуха, резко возрастает концентрация озона. Имеет место так называемое аэроионное воздействие. Данных о жалобах на негативное воздействие ионизированного мониторами воздуха на настоящее время нет.
5.Теле- и радиопередающие станции.
На настоящее время данных о жалобах на ухудшение состояния здоровья, связанное непосредственно с работой радиопередающих станций не имеется.
6. Спутниковая и сотовая связь.
Данных о жалобах на ухудшение состояния здоровья, связанное с работой установок спутниковой связи и базовых станций сотовой связи не имеется.
Вопрос о воздействии излучения мобильного аппарата сотовой связи на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречивым результатам. По последним данным, электромагнитное поле мобильных аппаратов вызывает изменения в подсистеме кровообращения головного мозга, а также изменения биоэлектрической активности мозга. Однако данных о жалобах на негативное воздействие на здоровье электромагнитного поля сотовых телефонов среди людей, не принимавших участия в исследованиях, на настоящее время не имеется.
На настоящее время данных о жалобах на ухудшение состояния здоровья, связанное непосредственно с работой электротранспорта не имеется.
8. Радарные установки.
На настоящее время данных о жалобах на ухудшение состояния здоровья, связанное непосредственно с работой радарных установок не имеется.
Особо чувствительными к воздействию электромагнитных полей в человеческом организме являются нервная, иммунная, энокринно-регулятивная и половая системы. Ниже воздействие поля на эти системы будет рассмотрено по отдельности.
4.1 Влияние электромагнитного поля на нервную систему.
Большое число исследований и сделанные монографические обобщения позволяют отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных к воздействию электромагнитных полей систем человеческого организма. При воздействии поля малой интенсивности возникают существенные отклонения в передаче нервных импульсов на уровне нейронных биоэлектрохимических ретрансляторов (синапсов). Также происходит угнетение высшей нервной деятельности, ухудшается память. Нарушается структура капиллярного гематоэнцефалитического барьера головного мозга, что со временем может привести к неожиданным патологическим проявлениям. Особую чувствительность к электромагнитному воздействию проявляет нервная система эмбриона на поздних стадиях внутриутробного развития.
4.2 Влияние электромагнитного поля на иммунную систему.
На данный момент имеется большое количество данных, указывающих на негативное воздействие электромагнитных полей на иммунологическую реактивность организма. Установлено также, что при электромагнитном воздействии изменяется характер инфекционного процесса – течение инфекционного процесса отягощается аутоиммунной реакцией (атакой иммунной системы на собственный организм). Возникновение аутоиммунитета связано с патологией иммунной системы, в результате чего она реагирует против нормальных, свойственных данному организму тканевых структур. Такое патологическое состояние характеризуется в большинстве случаев дефицитом лимфоцитов (специализированных клеток иммунной системы), генерируемых в вилочковой железе (тимусе), угнетаемой электромагнитным воздействием. Электромагнитное поле высокой интенсивности также может способствовать неспецифическому подавлению иммунитета, а также особо опасной аутоиммунной реакции к развивающемуся эмбриону.
4.3 Влияние электромагнитного поля на эндокринно-регулятивную систему.
Исследования российских ученых, начавшиеся в 60-е годы XXв. показали, что при действии электромагнитного поля происходит стимуляция гипофиза, сопровождающаяся увеличением содержания адреналина в крови и активизацией процессов свертывания крови. Также замечены изменения в коре надпочечников и структуре гипоталамуса (отдела мозга, регулирующего физиологические и инстинктивные реакции).
4.4 Влияние электромагнитного поля на половую систему.
Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и эндокринно-регулятивной систем, а также с резким снижением активности половых клеток. Установлено, что половая система женщин более чувствительна к электромагнитному воздействию, нежели мужская. Кроме того, чувствительность к этому воздействию эмбриона в период внутриутробного развития во много раз выше, чем материнского организма. Считается, что электромагнитные поля могут вызывать патологии развития эмбриона, воздействуя в различные стадии беременности. Также установлено, что наличие контакта женщин с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам и снизить скорость нормального развития плода. При этом периодами максимальной чувствительности являются ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации (закрепления зародыша на плацентарной ткани) и раннего органогенеза.
В пространстве, где изменяется магнитное поле, всегда появляется вихревое электрическое поле (индуцированное электрическое поле). При этом замкнутый контур позволяет только его обнаружить, поскольку поле существует независимо от наличия этого замкнутого контура. Линии напряженности вихревого электрического поля всегда замкнуты и их направление связано с изменением наводящего (индуцирующего) магнитного поля правилом Ленца (правилом правого винта, но учтите, что индукционное поле препятствует причине его вызывающей) (рис. 1а), т.е. это поле носит вихревой, не потенциальный характер, подобно магнитному. Максвелл в связи с этим обстоятельством высказал мысль о возможной равноправности полей: при изменении магнитного поля возникает поле электрическое (рис. 1а) и наоборот, при изменении электрического должно возникать магнитное поле (рис. 1б).
Максвелл теоретически доказал свое предположение, создав теорию электромагнитного поля на основе двух постулатов:
- Переменное магнитное поле создает в окружающем его пространстве вихревое электрическое поле.
- Переменное электрическое поле создает в окружающем его пространстве вихревое магнитное поле (которое связано с переменным электрическим так же правилом правого винта). При этом, чем больше скорость изменения напряженности электрического поля, тем более сильное возникает магнитное поле, связанное с электрическим. Точно также, чем больше скорость изменения индукции магнитного поля, тем более сильное возникает электрическое поле.
Совокупность неразрывно связанных друг с другом изменяющихся электрического и магнитного полей представляет собой электромагнитное поле.
Электромагнитные волны
Согласно гипотезе Максвелла однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет далее непрерывно захватывать все новые и новые области окружающего пространства.
Распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся электромагнитное поле и представляет собой электромагнитную волну.
Распространение электромагнитной волны связано с наведением элекромагнитного поля в последующих точках и уничтожением в предыдущих (пройденных) точках пространства (рис. 2).
Читайте также: