Роль магнитного поля в нашей жизни реферат

Обновлено: 04.07.2024

Рассмотрение источников низкочастотных электромагнитных полей и их воздействия на организм. Измерение магнитного поля бытовых приборов. Выявление зоны наименьшей опасности и способов защиты от излучения при использовании компьютера и сотового телефона.

Рубрика	Безопасность жизнедеятельности и охрана труда
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	18.03.2014
Размер файла	1,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Уже ни для кого, ни секрет что наша жизнь тесно связана с электронными устройствами. Будь то телефон или компьютер, мы уже не смыслим жизнь без этих устройств. Они гармонично вписались в нашу жизнь, и, пожалуй, уже никогда из нее не выйдут.

Но, порой, мы и не задумываемся о том, что все электронные устройства, какими бы защищёнными они не были, имеют вокруг себя электромагнитное поле. Эти поля, как правило, не являются желательными продуктами деятельности прибора. Эти поля вредны, а в некоторых случаях даже губительны для организма.

Целью моей работы стало:

Изучение электромагнитных полей

Изучение влияния ЭМП

Изучение средств защиты от ЭМП

Создание неких правил, которые могут свести воздействия ЭМП на человека к минимуму.

Начав это исследование, я пытался выявить наиболее опасные бытовые приборы. Также было прочитано большое количество литературы и сделаны выводы.

Человечество использует электрические устройства в своей жизни вот уже более 100 лет. Ещё в 19 веке английский учёный Майкл Фарадей развил идею электромагнитного поля и показал возможность создания электрогенераторов и двигателей.

Так что же такое электромагнитное поле?

Электромагнимтное помле -- фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представляющее собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга.

Сивухин Д. В. Общий курс физики -- Изд. 4-е

Из определения ЭМП следует то, что его существование невозможно без объектов, не имеющих электрического или электростатического поля, то есть это поле возникает вокруг них. Именно совокупность электрического и магнитного полей в ЭМП позволило мне использовать для их обнаружение магнитометр.

Мощность ЭМП зависит от того каково рассеяния от источника возмущения электромагнитного пространства (заряженного тела или частицы) до точки измерения мощности ЭМП. С удалением ЭМП постепенно ослабевает, пока полностью не исчезнет.

Электромагнитное излучение увидеть невозможно, а представить не каждому под силу, и потому мы его практически не опасаемся. Между тем если суммировать электромагнитное излучение всех приборов на планете, то уровень естественного геомагнитного поля Земли окажется превышен в миллионы раз. Какие же изменения происходят на поверхности нашей родной планеты с ростом технического прогресса? Вот некоторые, но наиболее важные изменения:

Увеличение количества больных раком.

Повышение агрессивности поведения, развитие стрессовых реакций.

Развитие склероза и потеря памяти в раннем возрасте.

Активное развитие болезней Паркинсона и Альцгеймера.

Повышение уровня самоубийств.

С 30-40-х годов прошлого века в сотни раз увеличилось количество источников электромагнитного излучения. И как результат -- в 80-90-х годах отмечен существенный рост количества хронических заболеваний, появление новых болезней и резкое снижение количества здоровых людей! Что это -- простое совпадение?

Представьте: человеческий организм миллионы лет формировался в естественной природной среде и вместе с этой средой, а сейчас ситуация резко изменилась, причем в очень короткий промежуток времени, по историческим меркам -- почти мгновенно. Человеческий организм не может без последствий выдержать такие резкие перемены состояния.

Почему столь вредно влияние электромагнитного излучения на наш организм?

Организм человека осуществляет свою деятельность с использованием внутри и внеклеточной электромагнитной информации. Таким образом, мы сами являемся источниками электромагнитного излучения очень низкой интенсивности. С помощью электромагнитной информации клетки нашего организма передают друг другу важнейшие, не подлежащие обсуждению приказы. Получив такой приказ, клетка мгновенно перестраивает свою работу: перестает синтезировать одно, начинает в большем или меньшем объеме производить другое. Причем при наличии такого приказа клетка не всегда в состоянии оценить его целесообразность. Ей остается только по-солдатски отработать поставленную задачу. Под воздействием ЭМП в клетку начинает поступать сотни взаимоисключающих команд, происходит своеобразный сбой программы.

Могут нарушиться процессы, как и не столь важные, как и наиболее важные процессы в организме.

Именно так реагируют наши клетки, когда мы продолжительное время находимся в пространстве, где работают несколько приборов, создающих электромагнитные поля.

Источники электромагнитного излучения

Мы, занятые ежедневными жизненными мелочами, ссылаясь на вечную нехватку времени, стараемся всего этого не замечать. А между тем все больше людей обращается в лечебные учреждения с жалобами на общую слабость и недомогание. Нередко причиной этих болезненных состояний являются электромагнитные поля, окружающие нас со всех сторон. Существуют природные, от которых вреда практически нет (если, конечно, молния не поразит наш дом или дерево, под которым мы неосмотрительно прячемся от дождя), и бытовые. К природным электромагнитным полям относятся грозовые разряды, магнитное и электрическое поле земли, а бытовые возникают при пользовании бытовой техникой или приборами радиоэлектроники. И эти поля не так уж безвредны. Взять, к примеру, мобильный или радиотелефон. Эти приборы бытовой техники прочно вошли в нашу жизнь, и пользование ими вызывает наибольшую обеспокоенность за наше здоровье, а особенно за здоровье детей.

Трудно не заметить, с каким увлечением большинство молодых людей часами говорит по мобильному телефону, держа его у виска. А иногда, люди носят мобильные телефоны прямо на груди, свисая со шнурков, надетых на шею. И это несмотря на то, что наукой совершенно точно доказан вред от мобильного телефона. Ведь большинство мобильных телефонов излучает высокие частоты в 900-950 мегагерц и нахождение их на расстоянии менее 30 см от головы, груди, сердца и других уязвимых органов наносит организму чувствительный вред. Многочасовые разговоры по мобильному или радиотелефону, ношение их на груди провоцируют головные боли, вызывают нарушения в центральной нервной системе, создавая проблемы с концентрацией внимания и памяти.

Поэтому надо избегать длительных (более 5 минут) разговоров по мобильному или радиотелефону, а в момент ожидания соединения не держать трубку у самого уха. А еще лучше, чтобы избежать вредного действия излучаемых мобильником электромагнитных полей, приобретите к своему телефону наушники и во время разговора пользуйтесь ими или же включите громкую связь.

Теперь поговорим о влиянии на наше здоровье телевизора и монитора компьютера. Электромагнитное излучение у этих приборов исходит от задней и боковых стенок, поэтому устанавливать их надо так, чтобы этими местами они не были направлены на то место, где вы спите или сидите, работая у письменного стола. К сожалению, мы не всегда, как дома, так и на работе, придерживаемся этих простых правил. Вот и приходится часами, днями, а то и годами сидеть и принимать на себя вредное электромагнитное излучение. Особенно многочасовое пребывание у телевизора или компьютера вредно для неокрепшего детского организма. Научно доказано, что пребывание детей в поле электромагнитных излучений не может превышать двух часов в сутки. Поэтому, чтобы не ощущать постоянной слабости и недомогания, не подвергать детский организм вредному влиянию электромагнитных излучений, старайтесь при установке в доме телевизора или монитора компьютера соблюдать все эти несложные правила. Кроме правильной установки, чтобы чувствовать себя гораздо лучше, старайтесь, чтобы оптимальное расстояние ваших глаз от экрана телевизора было не менее полутора метров, а от экрана монитора компьютера -- не менее 60 см. Не устанавливайте эти приборы в спальнях, а ночью их полностью отключайте от электрической сети.

Основными источниками электромагнитного излучения видеодисплейного терминала являются электронно-лучевая трубка, узлы разверток, импульсный источник питания, видеоусилитель. Электронная пушка излучает электроны в направлении человека. При соударении электронов и передней стенкой электронно-лучевой трубки (экрана) в результате торможения электронов возникают различные излучения. Кроме этого, для разгона электронов используется высокое напряжение, порядка десятков киловольт. Поэтому вокруг монитора присутствует электростатическое поле, наиболее сильное сзади и по бокам. В обычных видеодисплейных терминалах, использующих ЭЛТ, имеют место три различных процесса, которые дают вклад в увеличение переменных электрических излучений:

* излучения, формируемые напряжением сетевого электропитания и теми элементами, которые служат для подключения к сетевому электропитанию. Доминирующая частота таких излучений совпадает с частотой сети и составляет для России 50 Гц. В том случае, если используется блок питания импульсного типа, может также иметь место генерирование излучений с частотами от 20 до 100 кГц;

* схемы управления вертикальным перемещением электронного пучка в электронно-лучевой трубке вместе со схемой частотного восстановления экрана могут давать увеличение переменных излучений в диапазоне частот от 50 Гц до 2 кГц. В результате воздействия напряжения, предназначенного для отклонения электронного пучка по горизонтали, и в результате сканирования отдельных строк или символов на экране может иметь место увеличение напряженности переменных излучений в диапазоне частот от 2 до 400 кГц;

* импульсный источник питания также вносит существенный вклад в общий уровень генерируемого электромагнитного излучения на частотах от 10 до 500 кГц. Причиной образования высокочастотного электромагнитного излучения в нем являются коммутационные процессы, обусловленные работой ключевых элементов - диодов сетевого и выходного выпрямителей и транзистора импульсного преобразователя. Уровень излучения от сетевого выпрямителя во многом определяется инерционными свойствами используемых диодов.

Мы уже подробно разобрали источники ЭМИ и её влияние. Так какие же есть способы защиты от электромагнитных полей? Наиболее простое, и в тоже время эффективное это клетка Фарадея.

Клетка Фарадея - это простое устройство, сконструированное Майклом Фарадеем в 1836 году для экранирования от внешних электромагнитных полей.

Представляет собой заземленную металлическую клетку, эффективность работы которой определяется только толщиной материала и соотношением размеров ее проемов с длиной волны внешнего поля. Принцип ее работы так же прост, как и конструкция. Если клетка попадает во внешнее электрическое поле, свободные электроны внутри нее под действием этого поля двигаются и концентрируются определенным образом. За счет этого противоположные стороны клетки получают разноименные заряды, которые в свою очередь создают новое поле, противоположно направленное внешнему. В итоге происходит компенсация и внутри клетки электрическое поле отсутствует. Впрочем, этот способ экранирования спасает от электрических полей или переменных магнитных, ими порождаемых. От статического магнитного поля данное устройство не защищает.

Как уже сказано, эффективность экранирования зависит от размера сетки - он выбирается от длины волны внешнего поля. Часто, чем меньше размер - тем выше эффективность, можно даже использовать сплошной металлический экран.

Используется клетка Фарадея везде, где нужно обезопасить оборудование или человека от влияния электромагнитных полей. Например, при точных экспериментах, в безэховых камерах, в помещениях с высоковольтным оборудованием, даже в быту - в микроволновых печах.

Измерение ЭМП бытовых приборов

Для измерения магнитного поля применялся датчик магнитного поля MS-3E, встроенный в смартфон. Данные измерений занесены в таблицу 1.

В ходе работы выявились наиболее активные устройства - это телевизоры и компьютеры, но наиболее опасным прибором оказался мобильный телефон, так как в момент разговора его пришлось бы поднести прямо к уху.

источник возмущения электромагнитного пространства

Показатели мощности ЭМП относительно магнитного поля (uT), при магнитном поле земли ?49 мТл

Помогаем учителям и учащимся в обучении, создании и грамотном оформлении исследовательской работы и проекта.

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Применение магнитного поля в науке, технике и медицине

В исследовательском проекте по физике на тему "Применение магнитного поля в науке, технике и медицине" учащийся дает определение понятия "магнитное поле", изучает способы его образования и узнает о практическом применении магнитного поля в науке. В работе рассматривается понятие "Сила Ампера" и роль магнитного поля в создании техники.

Подробнее о работе:

В данной исследовательской работе по физике на тему "Применение магнитного поля в науке, технике и медицине" ученик 11 класса рассматривает теоретическую базу о магнитном поле, рассказывает историю его открытия и изучения, выясняет, какие силы действуют в магнитном поле. В своем проекте учащийся систематизировал материал о применении магнитного поля в практической жизни и науке, полученный из различных источников.

Автор в своем индивидуальном исследовательском проекте по физике о возможностях магнитного поля привел основные сведения, связанные с открытием данного явления и его использованием. Школьник рассказала о таких методах использования магнитного поля в медицине, как постоянная магнитотерапия, импульсная магнитотерапия, низкочастотная магнитотерапия и магнитно-резонансная томография.

Введение
1. Историческая справка.
2. Понятие о магнитном поле.
3. Применение магнитного поля.
4. Сила Ампера.
4.1. Амперметр.
4.2. Электродвигатель.
4.3. Электромагнит.
4.4. Маглев.
4.5. Телеграф.
4.6. Пушка Гаусса.
4.7. Динамик.
4.8. Сила Лоренца.
4.9. Кинескоп
4.10. Масс-спектограф.
4.11. Циклотрон.
4.12. Синхрофазотрон.
4.13. Магнетрон.
4.14. Магнитное поле в медицине.
4.15. Постоянная магнитотерапия.
4.16. Импульсная магнитотерапия.
4.17. Низкочастотная магнитотерапия.
4.18. Магнитно-резонансная томография.
Заключение
Источники информации.

Введение

Открытие магнитного поля – одно из самых важных научных открытий в истории человечества. Без него было бы трудно представить нашу современную жизнь: не было бы изобретено множество приборов, не были бы получены важнейшие технологии.

Данная исследовательская работа (проект) посвящается изучению применения магнитного поля в различных сферах деятельности человека.

Цель: узнать о практическом применении магнитного поля в науке, технике, медицине.

Провести анализ литературы по данной теме;
Изучить возникновение и действие магнитного поля;
Выяснить, какие силы действуют в магнитном поле;
Систематизировать материал, полученный из различных источников о применении магнитного поля в практической жизни.

Историческая справка

История магнетизма уходит корнями в глубокую древность, к античным цивилизациям Малой Азии. Именно на территории Малой Азии, в Магнезии, находили горную породу, образцы которой притягивались друг к другу. По названию местности такие образцы и стали называть "магнетиками".

И ещё 2600 лет до н.э. китайский император Хванг Ти вёл своё войско в густом тумане с помощью магнитной фигурки, что, поворачиваясь вокруг своей оси, всегда смотрела на юг. Это, как можно догадаться, и был своего рода прототип первого компаса. Уже со второго века н.э. в Китае изготавливались постоянные магниты, надолго сохраняющие магнитные свойства. А в 13 веке о магнитах и компасе узнали в Европе.

Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом, и возникло представление о магнитном поле.

В 1820 г. датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная рядом с электрическим проводником, отклоняется, когда по проводнику течет ток, т. е. вокруг проводника с током создается магнитное поле.

Его опыт имел большое значения для развития учения об электромагнитных явлениях.

А узнав о работе Эрстеда, французский физик Андре Мари Ампер исследовал взаимодействие параллельных проводников с током. Он установил, что при наличии в проводниках разнонаправленных токов – проводники отталкиваются друг от друга. А если токи имеют одинаковое направление, то проводники будут притягиваться.

Это были два самых известных опыта в истории изучения магнитного поля, которые подтолкнули других учёных делать всё новые и новые исследования в этой области.

Понятие о магнитном поле

Магнитное поле - это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Источниками магнитного поля являются постоянные магниты, проводники с током. Обнаружить магнитное поле можно по действию на магнитную стрелку, проводник с током и движущиеся заряженные частицы.

Свойства магнитного поля:

магнитное поле создается движущимися заряженными частицами и телами, проводниками с током, постоянными магнитами;
магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы и тела, на проводники с током, на постоянные магниты, на рамку с током;
магнитное поле является вихревым, т.е. его силовые линии (линии магнитной индукции) замкнутые.

Теперь скажу о двух силах, действующих в магнитном поле:

1. Сила Ампера

Силой Ампера называется сила, которая действует на проводник с током, находящийся в магнитном поле.

Существует и специальный закон об этой силе, называемый законом Ампера: на проводник c током силой I и длиной l, помещенный в магнитное поле с индукцией B⃗ , действует сила, модуль которой равен (произведению силы тока на вектор магнитной индукции и на синус альфа):

где α – угол между проводником с током и вектором магнитной индукции B⃗ .

Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции B⊥ входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.

2. Сила Лоренца

Сила Лоренца – сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Формула для нахождения силы Лоренца:

F = q* B * V * siin a,

где q – заряд частицы, v – скорость частицы, B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором скорости частицы и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции B⊥ входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Лоренца.

Силы Ампера и Лоренца широко применяются в науке и технике. Сейчас мы это рассмотрим.

Применение магнитного поля. Сила Ампера

Амперметр

Еще одно открытие Ампера – это закон действия магнитного поля на проводник с током. Он выражается прежде всего в действии магнитного поля на виток или рамку с током. Так, на виток с током в магнитном поле действует момент силы, которая стремится развернуть этот виток таким образом, чтобы его плоскость стала перпендикулярна линиям магнитного поля.

Угол поворота витка прямо пропорционален величине тока в витке. Если внешнее магнитное поле в витке постоянно, то значение модуля магнитной индукции также величина постоянная. Площадь витка при не очень больших токах также можно считать постоянной, следовательно, справедливо то, что сила тока равна произведению момента сил, разворачивающих виток с током, на некоторую постоянную при неизменных условиях величину.

M – момент сил, разворачивающих виток с током.

Следовательно, появляется возможность измерять силу тока по величине угла поворота рамки, которая реализована в измерительном приборе – амперметре.

Электродвигатель

После открытия действия магнитного поля на проводник с током Ампер понял, что это открытие можно использовать для того, чтобы заставить проводник двигаться в магнитном поле. Так, магнетизм можно превратить в механическое движение – создать двигатель. Одним из первых, работающих на постоянном токе, был электродвигатель (рис. 3), созданный в 1834 г. русским электротехником Б.С. Якоби.

Рассмотрим упрощенную модель двигателя, которая состоит из неподвижной части с закрепленными на ней магнитами – статора. Внутри статора может свободно вращаться рамка из проводящего материала, которая называется ротором. Для того чтобы по рамке мог протекать электрический ток, она соединена с клеммами при помощи скользящих контактов (рис. 4). Если подключить двигатель к источнику постоянного тока, то при замыкании цепи рамка с током начнет вращение.

В настоящее время новая дисциплина активно развивается, накапливаются научные работы, активно ведутся практические исследования. Постепенно происходит переход от статуса научной дисциплины к статусу самостоятельной науки.

1.2 Предмет изучения в валеологии.

Предметом изучения в валеологии является индивидуальное здоровье здорового человека и влияющие на него факторы. Также валеология занимается систематизацией здорового образа жизнис учетом индивидуальности конкретного субъекта.

Здоровье есть состояние физического, психического и социального благополучия.

Современная валеология выделяет следующие основные характеристики индивидуального здоровья:

1. Жизнь – наиболее сложное проявление существования материи, которое превосходит по сложности различные физико-химические и био- реакции.

2. Гомеостаз – квазистатичное состояние жизненных форм, характеризующееся изменчивостью на относительно больших временных отрезках и практической статичностью – на малых.

3. Адаптация – свойство жизненных форм приспосабливаться к изменяющимся условиям существования и перегрузкам. При нарушениях адаптации или слишком резких и радикальных изменениях условий возникает дезадаптация – стресс.

5. Генотип – сочетание наследственных факторов, влияющих на развитие живого организма, являющихся сочетанием генетического материала родителей. При передаче от родителей деформированных генов возникают наследственные патологии.

6. Образ жизни – совокупность поведенческих стереотипов и норм, характеризующих конкретный организм.

7. Здоровье (согласно определению ВОЗ).

2. Электромагнитное поле, его виды, характеристики и классификация.

2.1 Основные определения. Виды электромагнитного поля.

• Электромагнитное поле– этоособая 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).

2.2 Основные характеристики электромагнитного поля.

2.3 Классификация электромагнитных полей.

где 377 – константа, волновое сопротивление вакуума, Ом.

Электромагнитные волныпринято классифицировать по частотам:

Наименование частотного диапазона

Наименование волнового диапазона

Крайние низкие, КНЧ

Очень низкие, ОНЧ

Низкие частоты, НЧ

Очень высокие, ОВЧ

Крайне высокие, КВЧ

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).

3.1 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. Стандартами установлены границы санитарно-защитных зон вблизи ЛЭП (согласно СН 2971-84):

Рабочее напряжение ЛЭП, кВ

Размер санитарно-защитной зоны, м

55"1" cellspacing="0" cellpadding="0" >

Тип радиотрансляционного центра.

Нормируемая напряженность электрического поля, В/м.

Нормируемая напряженность магнитного поля, А/м.

ДВ – радиостанции (частота [30..300]КГц, мощности передатчиков 300 – 500 КВт).

Наибольшая напряженность поля достигается на расстояниях менее 1 длины волны от излучающей антенны.

СВ – радиостанции (частота [300 КГц..3 МГц], мощности передатчиков 50 - 200 КВт).

Вблизи антенны (на расстояниях 5 – 30 м) наблюдается некоторое понижение напряженности электрического поля.

КВ – радиостанции (частота [3..30]МГц, мощности передатчиков 10 – 100 КВт).

Передатчики могут быть расположены на густозастроенных территориях, а также на крышах жилых зданий.

Телевизионные радиотрансляционные центры (частоты [60..500] МГц, мощности передатчиков 100 КВт – 1МВт и более).

Передатчики обычно расположены на высотах более 110 м над средним уровнем застройки.

3.6 Спутниковая и сотовая связь.

3.6.1 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.

3.6.2 Сотовая связь.

Наименование системы, принцип передачи информации.

Рабочий диапазон базовых станций, МГц.

Рабочий диапазон мобильных аппаратов, МГц.

Максимальная излучаемая мощность базовых станций, Вт.

Максимальная излучаемая мощность мобильных аппаратов, Вт.

Радиус покрытия единичной базовой станции, км.

3.7 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). В таблице приведены данные по измеренной величине магнитной индукции для некоторых видов электротранспорта:

Вид транспорта и род потребляемого тока.

Среднее значение величины магнитной индукции, мкТл.

Максимальное значение величины магнитной индукции, мкТл.

Электротранспорт с приводом постоянного тока (электрокары и т.п.).

3.8 Радарные установки.

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 сердечно-сосудистой и нервной систем (из-за разбалансировки подсистемы нервной регуляции). При сверхдлительном (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.

3. Бытовые электроприборы.

4. Персональные компьютеры.

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 аэроионноевоздействие. 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.

4.5 Общее влияние электромагнитного поля на организм человека.

У людей, находящихся (в основном, по долгу службы) в зоне облучения непрерывно, возникают изменения в структуре костного мозга в сторону увеличения скорости регенерации. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость. Имеются также данные о возникновении психических расстройств у людей, в течение 5 лет и более, систематически подвергавшихся облучению электромагнитным полем с напряженностью, близкой к предельно допустимой.

5. Методы защиты здоровья людей от электромагнитного воздействия.

5.1. Организационные мероприятия по защите населения от электромагнитных полей.

К организационным мероприятиям по защите от действия электромагнитных полей относятся:

1. Выбор режимов работы излучающего оборудования, обеспечивающих уровень излучения, не превышающий предельно допустимый.

2. Ограничение места и времени нахождения людей в зоне действия поля.

3. Обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем излучения.

5.1.1. Защита временем.

Применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. Путем обозначения, оповещения и т.п. ограничивается время нахождения людей в зоне выраженного воздействия электромагнитного поля. В действующих нормативных документах предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.

5.1.2. Защита расстоянием.

5.2. Инженерные мероприятия по защите людей от электромагнитного воздействия.

Инженерные защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей, либо на ограничении эмиссионных параметров источника поля (снижении интенсивности излучения). При этом второй метод применяется в основном на этапе проектирования излучающего объекта. Электромагнитные излучения могут проникать в помещения через оконные и дверные проемы (явление дисперсии электромагнитных волн). Для экранирования оконных проемов применяются либо мелкоячеистая металлическая сетка (этот метод защиты не распространён по причине неэстетичности самой сетки и значительного ухудшения вентиляционного газообмена в помещении), либо металлизированное (напылением или горячим прессованием) стекло, обладающее экранирующими свойствами. Металлизированное стекло горячего прессования имеет кроме экранирующих свойств повышенную механическую прочность и используется в особых случаях (например, для наблюдательных окон на атомных регенерационных установках). Для защиты от электромагнитного воздействия населения чаще всего применяется стекло, металлизированное напылением. Напылённая плёнка металлов (олово, медь, никель, серебро) и их оксидов обладает достаточной оптической прозрачностью и химической стойкостью. Нанесенная на одну сторону поверхности стекла, она ослабляет интенсивность излучения в диапазоне [0,8..150] см в 1000 раз. При нанесении плёнки на обе стороны стекла достигается 10- тысячекратное снижение интенсивности.

Экранирование дверных проемов в основном достигается за счет использования дверей из проводящих материалов (стальные двери).

Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений могут применяться специальные строительные конструкции: металлическая сетка, металлический лист или любое другое проводящее покрытие, а также специально разработанные строительные материалы. В ряде случаев (защита помещений, расположенных относительно далеко от источников поля) достаточно использования заземленной металлической сетки, помещаемой под облицовку стен помещения или заделываемой в штукатурку. В сложных случаях (защита конструкций, имеющих модульную или некоробчатую структуру) могут применяться также различные пленки и ткани с электропроводящим покрытием.

Из специальных экранирующих материалов в настоящее время получили широкое распространение металлизированные ткани на основе синтетических волокон. Экранирующие текстильные материалы обладают малой толщиной, легкостью, гибкостью, хорошо закрепляются смолами и синтетическими клеящими составами.

Список литературы

2. Материалы Центра электромагнитной безопасности.

Жизнь, здоровье и работоспособность людей тесно связаны с окружающей средой их обитания. Много негативных факторов этой среды могут быть легко распознаны (шум, вибрация, загрязнение атмосферного воздуха и водоемов, неблагоприятные температурные условия и др.). Но есть немало таких, которые не воспринимаются органами чувств, но могут ощутимо влиять на здоровье человека. Среди них - магнитные бури , вызванные поступлением в окрестности Земли возмущённых высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны.

Проблемой влияния Солнца на человеческую жизнь занимались следующие ученые: советский врач С.Т. Вельховер, показавший изменения болезнетворности и окрашиваемости некоторых видов микроорганизмов при солнечных вспышках; французский врач М. Фор, доказавший учащение внезапных смертей и обострение хронических болезней в течение периода наибольшей солнечной активности, и другие. Так как солнечная активность нарастает, то вопрос о влиянии этого явления на здоровье становится в достаточной степени актуальным.

Так какое же влияние оказывают магнитные бури на здоровье человека? Мне этот вопрос показался интересным. Кроме того, тема является актуальной, так как и в настоящее время много говорится об этом и проводятся различные исследования.

Книг по этой тематике я нашла совсем мало:

Дубинин Э. М., Подгорный И.М. Магнитное поле небесных тел. – в книге рассматривается физический механизм возникновения земного магнетизма.

Дьяченко А. И.. Магнитные полюса Земли. – в этой книге я нашла информацию об инверсии магнитного поля Земли.

Но очень много материала по этой теме в Интернете. И я решила разобраться, действительно ли магнитные бури оказывают влияние на здоровье людей и влияют ли они на успеваемость школьников.

Предмет исследования: магнитные бури как геофизический фактор, влияющий на живые организмы.

Объект исследования: самочувствие населения поселка и успеваемость учащихся школы под воздействием магнитных бурь.

При написании работы я поставила перед собой следующую цель : исследовать связь между геомагнитными возмущениями и самочувствием населения и успеваемостью учеников.

изучить природу магнитных бурь;
изучить влияние солнечной активности и геомагнитной возмущенности на здоровье человека;
провести анализ успеваемости учащихся в зависимости от геомагнитной активности;
разработать комплекс рекомендаций для субъектов образовательного процесса по проблеме исследования.

психологическая диагностика (анкетирование, тестирование);
анализ успеваемости учащихся;
чтение и анализ энциклопедической, научной литературы;
поиск информации по теме и данных метеорологических измерений в сети Интернет.

Теоретическая часть

1.1. Природа магнитного поля Земли

Одна из особенностей Земли, как планеты - наличие у неё магнитного поля. Магнитное поле Земли достаточно велико (около 5·10 -5 Тл).

По современным взглядам источником магнитного поля Земли являются процессы, происходящие в недрах Земли. Ядро Земли является жидким и состоит из железа; в нём циркулируют круговые токи, которые и порождают земное магнитное поле: вокруг токов всегда есть магнитное поле.

Особенности магнитного поля Земли

Инверсия магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли обладает некоторыми особенностями. В грубом приближении на не слишком больших расстояниях от поверхности планеты магнитное поле Земли напоминает поле полосового магнита. Северный полюс этого магнита находится в Южном полушарии и не на поверхности Земли, а на некоторой глубине, а Южный магнитный полюс - в Северном полушарии и тоже в недрах планеты. Если мы мысленно соединим эти полюсы прямой, то полученный отрезок диаметром Земли не будет. Это - первая особенность магнитных полюсов Земли.

Ещё одна интересная особенность этих полюсов: они постепенно смещаются. На основе изучения намагниченности извергнутых из глубин Земли и осадочных пород на морском дне получены данные, говорящие о том, что магнитное поле Земли некогда имело почти противоположное направление по сравнению с нынешним. Магнитные полюса с годами меняют свое положение.

В 1831 году северный магнитный полюс располагался на западном берегу полуострова Бутия на крайнем севере Северной Америки. В 1994 году его смещение относительно этой точки составило почти 1000 км. Местоположение южного магнитного полюса было определено гораздо позже, в 1909 году, он оказался на краю Антарктиды. Уже в 1960-х годах южный магнитный полюс покинул территорию ледяного материка. Измерения, проведенные в декабре 2000 года, показали, что он находится на расстояние 2810 км от географического полюса, и это расстояние продолжает увеличиваться.

К рубежу XX и XXI веков скорости обоих магнитных полюсов заметно возросли. Скорость дрейфа южного магнитного полюса к этому времени составляла до 4-5 км в год. Скорость дрейфа северного магнитного полюса сейчас оценивается сегодня в 40-50 км в год. Если он будет продолжать идти тем же курсом и теми же темпами, то, покинув территорию Канады, пройдет над Аляской и примерно через полвека окажется над Сибирью. Южный же попросту уходит все дальше и дальше в Индийский океан. Не обнаружено никакой периодичности в смене полюсов, и этот процесс считается случайным.

Изменения направления магнитного поля Земли ( инверсия магнитного поля) происходят из-за слабых изменений слоя плавящегося железа внутри земли, когда она вращается вокруг своей оси. Эти изменения могут быть из-за различной скорости жидкого и твердого железа вверху и внизу, или могут произойти из-за какого- то внешнего воздействия, как, например, падение большого метеорита. Так как точные причины неизвестны, общепринято считать, что небольшие нарушения в жидком слое могут привести к инверсии магнитного поля земли. При инверсии северный магнитный полюс и южный магнитный полюс меняются местами, и стрелка компаса начинает показывать противоположное направление.

Некоторые исследователи полагают, что во время инверсий магнитосфера Земли ослабевала настолько, что космическое излучение могло достигать поверхности Земли, поэтому это явление могло наносить вред живым организмам на планете, а очередная смена полюсов может привести к ещё более серьёзным последствиям для человечества вплоть до глобальной катастрофы .

Геомагнитные вариации – это изменение магнитного поля Земли во времени под действием различных факторов. Согласно наблюдениям, геомагнитные вариации непрерывно изменяются во времени, причем такие изменения часто носят периодический характер. Существуют разные виды вариаций.

Суточные вариации геомагнитного поля возникают регулярно в основном за счет токов в ионосфере Земли, вызванных изменениями освещенности земной ионосферы Солнцем в течение суток.

Нерегулярные вариации магнитного поля возникают вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, а так же изменений внутри магнитосферы и взаимодействия магнитосферы с ионосферой.

27-дневные вариации существуют как тенденция к повторению увеличения геомагнитной активности через каждые 27 дней, соответствующих периоду вращения Солнца относительно земного наблюдателя. Эта закономерность связана с существованием долгоживущих активных областей на Солнце, наблюдаемых в течение нескольких оборотов Солнца.

Сезонные вариации магнитной активности выявлены на основании среднемесячных данных о магнитной активности, полученных путем обработки наблюдений за несколько лет. Причиной этих вариаций является образование активных областей на Солнце, которые группируются в зонах от 10 до 30° северной и южной гелиографических широт. Поэтому в периоды равноденствий, когда плоскости земного и солнечного экваторов совпадают, Земля наиболее подвержена действию активных областей на Солнце.

Наиболее ярко связь между солнечной активностью и магнитной активностью проявляется при сопоставлении длинных рядов наблюдений, кратных 11 летним периодам солнечной активности. Наиболее известной мерой солнечной активности является число солнечных пятен. Найдено, что в годы максимального количества солнечных пятен магнитная активность также достигает наибольшей величины.

Вековые вариации – медленные вариации элементов земного магнетизма с периодами от нескольких лет и более. В отличие от суточных, сезонных, и других вариаций внешнего происхождения, вековые вариации связаны с источниками, лежащими внутри земного ядра.

Волновое излучение Солнца распространяется прямолинейно со скоростью 300 тыс. км/с и доходит до Земли за 8 минут. Молекулы и атомы атмосферных газов поглощают и рассеивают волновое излучение Солнца избирательно (на определённых частотах). Периодически, с ритмом приблизительно 11 лет, происходит усиление солнечной активности (возникают солнечные пятна, хромосферные вспышки, протуберанцы в короне Солнца). В это время усиливается волновое солнечное излучение на разных частотах, из солнечной атмосферы выбрасываются в межпланетное пространство потоки электронов, протонов, ядер гелия, энергия и скорость которых много больше, чем энергия и скорость частиц солнечного ветра. Этот поток частиц распространяется в межпланетном пространстве. Через определённое время (12-24 часа) поток достигает орбиты Земли. Под его давлением магнитосфера Земли на дневной стороне сжимается в 2 раза и более (с 10 радиусов Земли в норме до 3-4х), что ведёт к увеличению напряжённости магнитного поля Земли. Так начинается мировая магнитная буря.

Магнитная буря - возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущённых высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны.

Период, когда магнитное поле увеличивается, называется начальной фазой магнитной бури и продолжается 4-6 часов. Далее магнитное поле возвращается к норме, а затем его величина начинает уменьшаться, так как солнечный корпускулярный поток уже прошёл за пределы земной магнитосферы, а процессы внутри самой магнитосферы привели к уменьшению напряжённости магнитного поля. Этот период пониженного магнитного поля называется главной фазой мировой магнитной бури и длится 10-15 часов. После главной фазы магнитной бури следует восстановительная (несколько часов), когда магнитное поле Земли восстанавливает свою величину. В каждом регионе возмущение магнитного поля происходит по-разному.

Солнечный газ, обволакивая Землю, сжимает ее магнитное поле и, следовательно, увеличивает его интенсивность. Рост магнитного поля в начальной фазе магнитной бури происходит как следствие этого эффекта. Некоторые из солнечных частиц захватываются земным магнитным полем на расстоянии более 40 000 км от Земли. Когда движение заряженной частицы в магнитном поле ориентировано косо по отношению к магнитной силовой линии, она перемещается по спирали вокруг этой линии. По мере того, как она вторгается в область с интенсивным магнитным полем, составляющая ее скорости, параллельная вектору напряженности поля, постепенно уменьшается, а скорость вращения возрастает, при этом общая скорость остается постоянной. Когда параллельная полю составляющая скорости становится нулевой, частица как бы отражается и начинает двигаться назад вдоль силовой линии, продолжая спиралевидное вращение вокруг нее.

Магнитное поле ослабевает с увеличением расстояния от Земли, из-за чего увеличивается радиус кривизны спирального движения частиц вокруг силовых линий на внешней части траектории. К тому же магнитные силовые линии выгнуты наружу, поэтому колеблющиеся вдоль них частицы испытывают центробежное ускорение, направленное от Земли, что способствует увеличению радиуса кривизны траектории частицы в ее части, более удаленной от Земли по сравнению с более близкой к Земле. А поскольку протоны и электроны вращаются вокруг магнитных силовых линий в противоположных направлениях, эти эффекты вызывают дрейф протонов в западном направлении, а электронов – в восточном.

Геомагнитные бури имеют несимметричный по времени характер развития: в среднем фаза нарастания возмущения (главная фаза бури) составляет около 7 часов, а фаза возвращения к исходному состоянию (фаза восстановления) – около 3 суток.

Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет четкую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума. Это означает, что в годы солнечного максимума человечество до 50% времени года живет в условиях умеренных и сильных бурь, а за свою 75-летнюю жизнь среднестатистический человек проживает в условиях умеренных и сильных бурь в общей сложности около 15 лет.

Интенсивность геомагнитной бури обычно описывается индексами геомагнитной активности (К, Кр-индекс и G-индекс).

K- индекс (трехчасовой квазилогарифмический индекс) — это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала. Индекс был введен Дж. Бартельсом в 1938 г. и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (0-3, 3-6, 6-9 и т.д.) мирового времени. K-индекс увеличивается на единицу при увеличении возмущенности приблизительно в два раза.

Kp индекс — это трехчасовой планетарный индекс, введенный в Германии, основан на K индексе. Kp вычисляется как среднее значение К индексов, определенных на 16 геомагнитых обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.

Читайте также: