Elektromagnetische velden wat. Elektromagnetische velden (EMF, EMI) Definitie en SanPiN-normen

Elektromagnetische velden wat. Elektromagnetische velden (EMF, EMI) Definitie en SanPiN-normen

Een elektromagnetisch veld is een soort materie die ontstaat rond bewegende ladingen. Bijvoorbeeld rond een geleider met stroom. Het elektromagnetische veld bestaat uit twee componenten: elektrische en magnetische velden. Ze kunnen niet los van elkaar bestaan. De een verwekt de ander. Wanneer het elektrische veld verandert, ontstaat er onmiddellijk een magnetisch veld. Voortplantingssnelheid elektromagnetische golven: V=C/EM waar e en m respectievelijk de magnetische en diëlektrische permittiviteiten van het medium waarin de golf zich voortplant. Een elektromagnetische golf in een vacuüm reist met de snelheid van het licht, dat wil zeggen 300.000 km/s. Aangezien de diëlektrische en magnetische permeabiliteit van het vacuüm wordt beschouwd als gelijk aan 1. Bij verandering: elektrisch veld ontstaat er een magnetisch veld. Sinds degene die het heeft veroorzaakt elektrisch veld niet constant is (dat wil zeggen, het verandert in de loop van de tijd), dan zal het magnetische veld ook variabel zijn. Het veranderende magnetische veld genereert op zijn beurt een elektrisch veld, enzovoort. Dus voor het volgende veld (of het nu elektrisch of magnetisch is), zal de bron het vorige veld zijn en niet de oorspronkelijke bron, dat wil zeggen een stroomvoerende geleider. Dus zelfs nadat de stroom in de geleider is uitgeschakeld, zal het elektromagnetische veld blijven bestaan ​​en zich in de ruimte verspreiden. Een elektromagnetische golf plant zich vanaf zijn bron in alle richtingen voort in de ruimte. Je kunt je voorstellen dat je een gloeilamp aandoet, de lichtstralen ervan verspreiden zich in alle richtingen. Een elektromagnetische golf tijdens voortplanting draagt ​​energie in de ruimte. Hoe sterker de stroom in de geleider die het veld veroorzaakte, hoe groter de energie die door de golf wordt gedragen. Ook hangt de energie af van de frequentie van de uitgezonden golven, met een toename ervan met 2,3,4 keer, zal de energie van de golf respectievelijk 4,9,16 keer toenemen. Dat wil zeggen, de voortplantingsenergie van de golf is evenredig met het kwadraat van de frequentie. De beste voorwaarden voor golfvoortplanting worden gecreëerd wanneer de lengte van de geleider gelijk is aan de golflengte. De krachtlijnen van magnetisch en elektrisch zullen onderling loodrecht vliegen. Magnetische krachtlijnen omhullen een stroomvoerende geleider en zijn altijd gesloten. Elektrische krachtlijnen gaan van de ene lading naar de andere. De elektromagnetische golf is altijd: transversale golf. Dat wil zeggen, de krachtlijnen, zowel magnetisch als elektrisch, liggen in een vlak loodrecht op de voortplantingsrichting. De intensiteit van het elektromagnetische veld is de vermogenskarakteristiek van het veld. Ook spanning is een vectorgrootheid, dat wil zeggen, het heeft een begin en een richting. De veldsterkte is tangentieel gericht op de krachtlijnen. Aangezien de sterkte van de elektrische en magnetische velden loodrecht op elkaar staan, is er een regel waarmee de voortplantingsrichting van de golven kan worden bepaald. Wanneer de schroef langs het kortste pad roteert van de vector van de elektrische veldsterkte naar de vector van de magnetische veldsterkte, zal de translatiebeweging van de schroef de richting van de golfvoortplanting aangeven.

Magnetisch veld en zijn kenmerken. Wanneer een elektrische stroom door een geleider gaat, a een magnetisch veld. Een magnetisch veld is een van de soorten materie. Het heeft energie, die zich manifesteert in de vorm van elektromagnetische krachten die inwerken op individuele bewegende elektrische ladingen (elektronen en ionen) en op hun stromen, d.w.z. elektriciteit. Onder invloed van elektromagnetische krachten wijken bewegende geladen deeltjes af van hun oorspronkelijke pad in een richting loodrecht op het veld (Fig. 34). Het magnetische veld wordt gevormd alleen rond bewegende elektrische ladingen, en de actie ervan strekt zich ook alleen uit tot bewegende ladingen. Magnetische en elektrische velden zijn onafscheidelijk en vormen samen één elektromagnetisch veld. Elke verandering elektrisch veld leidt tot het verschijnen van een magnetisch veld en omgekeerd gaat elke verandering in het magnetische veld gepaard met het verschijnen van een elektrisch veld. Elektromagnetisch veld plant zich voort met de snelheid van het licht, d.w.z. 300.000 km/s.

Grafische weergave van het magnetische veld. Grafisch wordt het magnetische veld weergegeven door magnetische krachtlijnen, die zo zijn getekend dat de richting van de krachtlijn op elk punt van het veld samenvalt met de richting van de veldkrachten; magnetische veldlijnen zijn altijd continu en gesloten. De richting van het magnetische veld op elk punt kan worden bepaald met behulp van een magnetische naald. De noordpool van de pijl staat altijd in de richting van de veldkrachten. Het uiteinde van de permanente magneet, waaruit de krachtlijnen naar buiten komen (Fig. 35, a), wordt beschouwd als de noordpool, en het andere uiteinde, dat de krachtlijnen omvat, is de zuidpool (de lijnen kracht die door de magneet gaat, zijn niet weergegeven). De verdeling van krachtlijnen tussen de polen van een platte magneet kan worden gedetecteerd met behulp van staalvijlsel dat op een vel papier wordt gestrooid dat op de polen is geplaatst (afb. 35, b). Het magnetische veld in de luchtspleet tussen twee parallelle tegenoverliggende polen van een permanente magneet wordt gekenmerkt door een uniforme verdeling van magnetische krachtlijnen (Fig. 36)

1. Inleiding. Het onderwerp van studie in valeologie.

3. De belangrijkste bronnen van het elektromagnetische veld.

5. Methoden om de gezondheid van mensen te beschermen tegen elektromagnetische blootstelling.

6. Lijst van gebruikte materialen en literatuur.

1. Inleiding. Het onderwerp van studie in valeologie.

1.1 Inleiding.

Valeologie - van lat. "valeo" - "hallo" - een wetenschappelijke discipline die de individuele gezondheid van een gezond persoon bestudeert. Het fundamentele verschil tussen valeologie en andere disciplines (met name van de praktische geneeskunde) ligt juist in de individuele benadering van de beoordeling van de gezondheid van elk specifiek onderwerp (zonder rekening te houden met algemene en gemiddelde gegevens voor een groep).

Voor het eerst werd valeologie als wetenschappelijke discipline officieel geregistreerd in 1980. De oprichter was de Russische wetenschapper I. I. Brekhman, die werkte aan de Vladivostok State University.

Momenteel ontwikkelt de nieuwe discipline zich actief, stapelen wetenschappelijke werken zich op en wordt er actief praktijkonderzoek uitgevoerd. Geleidelijk aan is er een overgang van de status van een wetenschappelijke discipline naar de status van een onafhankelijke wetenschap.

1.2 Het onderwerp van studie in valeologie.

Het onderwerp van studie in valeologie is de individuele gezondheid van een gezond persoon en de factoren die daarop van invloed zijn. Valeologie houdt zich ook bezig met de systematisering van een gezonde levensstijl, rekening houdend met de individualiteit van een bepaald onderwerp.

De meest gebruikelijke definitie van het begrip "gezondheid" op dit moment is de definitie die wordt voorgesteld door de experts van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO):

Gezondheid is een toestand van fysiek, mentaal en sociaal welzijn.

Moderne valeologie identificeert de volgende hoofdkenmerken van individuele gezondheid:

1. Het leven is de meest complexe manifestatie van het bestaan ​​van materie, die in complexiteit verschillende fysisch-chemische en bioreacties overtreft.

2. Homeostase - een quasi-statische toestand van levensvormen, gekenmerkt door variabiliteit over relatief grote tijdsperioden en praktische staticiteit - bij korte.

3. Aanpassing - de eigenschap van levensvormen om zich aan te passen aan veranderende bestaansomstandigheden en overbelasting. Bij schendingen van aanpassing of te abrupte en radicale veranderingen in omstandigheden, treedt onaangepastheid op - stress.

4. Fenotype - een combinatie van omgevingsfactoren die de ontwikkeling van een levend organisme beïnvloeden. Ook kenmerkt de term "fenotype" het geheel van ontwikkelingskenmerken en fysiologie van het organisme.

5. Genotype - een combinatie van erfelijke factoren die de ontwikkeling van een levend organisme beïnvloeden, wat een combinatie is van het genetische materiaal van de ouders. Wanneer misvormde genen door ouders worden overgedragen, ontstaan ​​​​erfelijke pathologieën.

6. Lifestyle - een reeks gedragsstereotypen en normen die een bepaald organisme kenmerken.

        Gezondheid (zoals gedefinieerd door de WHO).

2. Elektromagnetisch veld, zijn typen, kenmerken en classificatie.

2.1 Basisdefinities. Soorten elektromagnetische velden.

Een elektromagnetisch veld is een speciale vorm van materie waardoor interactie tussen elektrisch geladen deeltjes plaatsvindt.

Elektrisch veld - gecreëerd door elektrische ladingen en geladen deeltjes in de ruimte. De afbeelding toont een afbeelding van veldlijnen (denkbeeldige lijnen die worden gebruikt om velden te visualiseren) van een elektrisch veld voor twee geladen deeltjes in rust:

Magnetisch veld - ontstaat wanneer elektrische ladingen door een geleider bewegen. Het patroon van veldlijnen voor een enkele geleider wordt weergegeven in de afbeelding:

De fysieke reden voor het bestaan ​​van een elektromagnetisch veld is dat een in de tijd variërend elektrisch veld een magnetisch veld opwekt, en een veranderend magnetisch veld een elektrisch veld van een vortex. Beide componenten veranderen voortdurend en ondersteunen het bestaan ​​van het elektromagnetische veld. Het veld van een stilstaand of gelijkmatig bewegend deeltje is onlosmakelijk verbonden met een drager (geladen deeltje).

Met de versnelde beweging van dragers "breekt" het elektromagnetische veld er echter van af en bestaat het onafhankelijk in de omgeving, in de vorm van een elektromagnetische golf, zonder te verdwijnen met het verwijderen van de drager (radiogolven verdwijnen bijvoorbeeld niet wanneer de stroom verdwijnt (beweging van dragers - elektronen) in de antenne die ze uitzendt).

2.2 Basiskenmerken van het elektromagnetische veld.

Het elektrische veld wordt gekenmerkt door de sterkte van het elektrische veld (aanduiding "E", SI-eenheid - V/m, vector). Het magnetische veld wordt gekenmerkt door de sterkte van het magnetische veld (aanduiding "H", SI-dimensie - A/m, vector). De module (lengte) van de vector wordt meestal gemeten.

Elektromagnetische golven worden gekenmerkt door een golflengte (aanduiding "(", SI-afmeting - m), een bron die ze uitzendt - frequentie (aanduiding - "(", SI-afmeting - Hz). In de figuur is E de elektrische veldsterktevector, H is de vector van de magnetische veldsterkte.

Bij frequenties van 3 - 300 Hz kan het concept van magnetische inductie ook worden gebruikt als een kenmerk van het magnetische veld (aanduiding "B", SI-eenheid - T).

2.3 Classificatie van elektromagnetische velden.

De meest gebruikte is de zogenaamde "zonale" classificatie van elektromagnetische velden volgens de mate van afstand tot de bron/drager.

Volgens deze classificatie wordt het elektromagnetische veld verdeeld in "nabije" en "verre" zones. De "nabije" zone (soms de inductiezone genoemd) strekt zich uit tot een afstand van de bron gelijk aan 0-3 (, de (- de lengte van de elektromagnetische golf die door het veld wordt gegenereerd. In dit geval neemt de veldsterkte snel af (evenredig met het kwadraat of de derde macht van de afstand tot de bron) In deze zone is de opgewekte elektromagnetische golf nog niet volledig gevormd.

De "verre" zone is de zone van de gevormde elektromagnetische golf. Hier neemt de veldsterkte omgekeerd evenredig af met de afstand tot de bron. In deze zone is de experimenteel bepaalde relatie tussen de sterktes van de elektrische en magnetische velden geldig:

waarbij 377 een constante vacuümimpedantie is, Ohm.

Elektromagnetische golven worden meestal ingedeeld volgens frequenties:

| Naam | Randen | Naam | Randen |

| frequentie | bereik | golf | bereik |

| Bereik | | Bereik | |

| Extreem laag, | | Hz | Decamegameter | mm |

| Ultra-laag, VLF | | Hz | Megameter | mm |

| Infralow, INC | KHz | Hectokilometer | |

| Zeer laag, VLF | KHz | Myriameter | km |

| Lage frequenties, bas | | KHz|Kilometer | km |

| Gemiddeld, MF | | MHz | Hectometrische | km |

| Hoog, HF | | MHz | Decameter | m |

|Zeer hoog, marifoon| MHz|Meter | m |

|Ultrahoog, UHF| GHz | Decimeter | m |

| Ultrahoog, magnetron | | GHz | Centimeter | cm |

| Extreem hoog, | | GHz|Millimeter | mm |

| Hyperhoog, GVCh | | | Decimillimeter | mm |

Gewoonlijk wordt alleen de elektrische veldsterkte E gemeten.Bij frequenties boven 300 MHz wordt soms de energiefluxdichtheid van de golf, of de Poynting-vector, gemeten (aanduiding "S", SI-eenheid is W/m2).

3. De belangrijkste bronnen van het elektromagnetische veld.

De belangrijkste bronnen van het elektromagnetische veld zijn:

Stroomkabels.

Bedrading (binnen gebouwen en constructies).

Huishoudelijke elektrische apparaten.

Persoonlijke computers.

TV- en radiozenders.

Satelliet en mobiel(apparaten, repeaters).

Elektrisch vervoer.

radar installaties.

3.1 Hoogspanningslijnen (TL).

De draden van een werkende hoogspanningslijn creëren een elektromagnetisch veld van industriële frequentie (50 Hz) in de aangrenzende ruimte (op afstanden in de orde van tientallen meters van de draad). Bovendien kan de veldsterkte nabij de lijn over een groot bereik variëren, afhankelijk van de elektrische belasting. De normen bepalen de grenzen van sanitaire beschermingszones in de buurt van hoogspanningslijnen (volgens SN 2971-84):

| Bedrijfsspanning | 330 en lager | 500 | 750 | 1150 |

| PTL, kV | | | | | |

| Maat | 20 | 30 | 40 | 55 |

| Sanitaire bescherming | | | | | |

| zones, m | | | | |

(in feite worden de grenzen van de sanitaire beschermingszone vastgesteld langs de grenslijn van de maximale elektrische veldsterkte, die het verst verwijderd is van de draden, gelijk aan 1 kV / m).

3.2 Bedrading.

Elektrische bedrading omvat: stroomkabels voor het bouwen van levensondersteunende systemen, stroomdistributiedraden, evenals vertakkingsborden, voedingskasten en transformatoren. Elektrische bedrading is de belangrijkste bron van het industriële elektromagnetische veld in woongebouwen. In dit geval is het niveau van de door de bron uitgezonden elektrische veldsterkte vaak relatief laag (niet hoger dan 500 V/m).

3.3 Huishoudelijke elektrische apparaten.

Alle bronnen van elektromagnetische velden zijn: Huishoudelijke apparaten werken met elektrische stroom. Tegelijkertijd varieert het stralingsniveau over het breedste bereik, afhankelijk van het model, het apparaatapparaat en de specifieke bedrijfsmodus. Ook hangt het stralingsniveau sterk af van het stroomverbruik van het apparaat - hoe hoger het vermogen, hoe hoger het niveau van het elektromagnetische veld tijdens de werking van het apparaat. De elektrische veldsterkte in de buurt van huishoudelijke apparaten is niet groter dan tientallen V/m.

De onderstaande tabel toont de maximaal toegestane niveaus van magnetische inductie voor de krachtigste magnetische veldbronnen onder huishoudelijke elektrische apparaten:

| Apparaat | Limietinterval | |

| | waarden van magnetische inductie, μT |

|Koffiezetapparaat | |

| Wasmachine | |

IJzer | |

| Stofzuiger | |

| Elektrisch fornuis | |

| Lamp "TL-licht" (TL-lampen LTB, | | |

| Elektrische boormachine (motor | |

| Vermogen W) | | |

| Elektrische mixer (krachtmotor | |

| W) | |

| TV | |

| Magnetron (inductie, magnetron) | | |

3.4 Persoonlijke computers.

De primaire bron van nadelige gezondheidseffecten voor een computergebruiker is het visuele weergaveapparaat (VOD) van de monitor. In de meeste moderne monitoren is de CBO een kathodestraalbuis. De tabel geeft een overzicht van de belangrijkste gezondheidseffecten van SVR:

| Ergonomisch | Invloedsfactoren van elektromagnetisch | |

| | veldkathodestraalbuis | |

| Aanzienlijke vermindering van contrast | Elektromagnetisch veld in de frequentie | |

| gereproduceerd beeld in de voorwaarden | MHz-bereik. |

| externe verlichting van het scherm met directe stralen | | |

| licht. | | |

| Spiegelreflectie van lichtstralen van | Elektrostatische lading op het oppervlak | |

| schermoppervlak (verblinding). | | beeldscherm. | |

| Stripfiguur | Ultraviolette straling (bereik |

| beeldweergave | golflengten nm). |

| (hoogfrequente continue update | |

| Discrete aard van het beeld | Infrarood en röntgenstraling |

| (onderverdeling in punten). | ioniserende straling. |

In de toekomst zullen we alleen de factoren van de invloed van het elektromagnetische veld van de kathodestraalbuis beschouwen als de belangrijkste factoren van de invloed van de SVR op de gezondheid.

Naast de monitor en systeemeenheid kan een personal computer ook een groot aantal andere apparaten bevatten (zoals printers, scanners, netwerkfilters enz.). Al deze apparaten werken met het gebruik van elektrische stroom, wat betekent dat ze bronnen zijn van een elektromagnetisch veld. De volgende tabel toont de elektromagnetische omgeving rond de computer (de bijdrage van de monitor wordt in deze tabel niet meegenomen, zoals eerder besproken):

| Bron | Frequentiebereik gegenereerd | |

| | elektromagnetisch veld | |

| Montage systeemeenheid. | |. |

| Invoer-uitvoerapparaten (printers, | Hz. |

| scanners, schijven, enz.). | |

| Ononderbroken voedingen, |. |

| netwerkfilters en stabilisatoren. | | |

Het elektromagnetische veld van personal computers heeft de meest complexe golf- en spectrale samenstelling en is moeilijk te meten en te kwantificeren. Het heeft magnetische, elektrostatische en stralingscomponenten (met name het elektrostatische potentieel van een persoon die voor een monitor zit kan variëren van -3 tot +5 V). Gezien het feit dat personal computers nu actief worden gebruikt in alle takken van menselijke activiteit, is hun impact op de menselijke gezondheid onderworpen aan zorgvuldige studie en controle.

3.5 Televisie- en radiozenders.

Een aanzienlijk aantal radiozenders en centra van verschillende affiliaties bevinden zich momenteel op het grondgebied van Rusland.

Zendstations en centra bevinden zich in speciaal daarvoor bestemde zones en kunnen vrij grote gebieden (tot 1000 ha) beslaan. Door hun structuur omvatten ze een of meer technische gebouwen, waar radiozenders zich bevinden, en antennevelden, waarop zich tot enkele tientallen antenne-feedersystemen (AFS) bevinden. Elk systeem bevat een straalantenne en een voedingslijn die het uitzendsignaal brengt.

Het elektromagnetische veld dat wordt uitgezonden door de antennes van radio-omroepcentra heeft een complexe spectrale samenstelling en een individuele verdeling van sterktes, afhankelijk van de configuratie van de antennes, het terrein en de architectuur van de aangrenzende gebouwen. Enkele gemiddelde gegevens voor verschillende soorten radio-omroepcentra zijn weergegeven in de tabel:

| Type | Genormaliseerd | Genormaliseerd | Functies. |

| uitzending | spanning | spanning | |

| e centrum. | elektrisch | magnetisch veld, | | |

| | veld, V / m. | A / m. | |

| DV - radio | 630 | 1.2 | Hoogste spanning |

| (frequentie | | | veld wordt bereikt op |

| kHz, | | | afstanden kleiner dan 1 lengte | |

| Kracht | | | golven van de straling | |

Zenders 300 -| | | Antennes. | |

|500kW). | | | |

| SV - radio | 275 |<нет данных>| Bij de antenne (aan | |

| (frequentie , | | | er is wat |

| Kracht | | | afname van spanning | |

Zenders 50 - | | | elektrisch veld. |

|200kW). | | | |

| HF - radio | 44 | 0.12 | Zenders kunnen | |

| (frequentie | | | gelegen op |

|MHz, | | | Dicht gebouwd | |

| Kracht | | | Gebieden, evenals |

Zenders 10 - | | | Daken van woongebouwen. |

|100kW). | | | |

| Televisie | 15 |<нет данных>| Zenders meestal | |

| uitzending | | | gelegen op hoogte | |

| e centra (frequentie | | | meer dan 110 m boven het gemiddelde |

| MHz, | | | gebouwniveau. | |

| Kracht | | | |

| Zenders 100 | | | | |

| KW - 1MW en | | | | |

| meer). | | | |

3.6 Satelliet- en mobiele communicatie.

3.6.1 Satellietcommunicatie.

Satellietcommunicatiesystemen bestaan ​​uit een zendstation op aarde en reizigers - repeaters in een baan om de aarde. Zendende satellietcommunicatiestations zenden een nauw gerichte golfbundel uit, waarbij de energiefluxdichtheid honderden W/m bereikt. Satellietcommunicatiesystemen creëren hoge elektromagnetische veldsterkten op aanzienlijke afstanden van antennes. Een station met een vermogen van 225 kW, werkend op een frequentie van 2,38 GHz, creëert bijvoorbeeld een energiefluxdichtheid van 2,8 W/m2 op een afstand van 100 km. De verstrooiing van energie ten opzichte van de hoofdbundel is erg klein en komt vooral voor in het gebied van de directe plaatsing van de antenne.

3.6.2 Mobiele communicatie.

Mobiele radiotelefonie is tegenwoordig een van de meest intensief ontwikkelde telecommunicatiesystemen. De belangrijkste elementen van een cellulair communicatiesysteem zijn basisstations en mobiele radiotelefoons. Basisstations onderhouden radiocommunicatie met mobiele apparaten, waardoor ze bronnen van een elektromagnetisch veld zijn. Het systeem maakt gebruik van het principe om het dekkingsgebied op te delen in zones, of zogenaamde "cellen", met een straal van km. De volgende tabel geeft de belangrijkste kenmerken weer van mobiele communicatiesystemen die in Rusland actief zijn:

| Naam | Werkend | Werkend | Maximaal | Maximaal | Straal |

| systemen, | bereik | bereik | uitgestraald | uitgestraald | dekking |

| principe | basic | mobiel | power | power | single |

| transmissie | stations, | apparaten, | basic | mobiel | basic |

| informatie. |MHz. |MHz. | Stations, di. | | apparaten, | stations, | |

| | | | | di. | km. |

|NMT450. | |

| Analoog. |5] |5] | | | |

|AMPS. |||100 |0.6 | |

| Analoog. | | | | | |

|DAMPS (IS – |||50 |0.2 | |

|136). | | | | | |

|Digitaal. | | | | | |

|CDMA. |||100 |0.6 | |

|Digitaal. | | | | | |

|GSM - 900. |||40 |0,25 | |

|Digitaal. | | | | | |

|GSM - 1800. | |

|Digitaal. |0] |5] | | | |

De stralingsintensiteit van het basisstation wordt bepaald door de belasting, dat wil zeggen de aanwezigheid van eigenaren van mobiele telefoons in het servicegebied van een bepaald basisstation en hun wens om de telefoon te gebruiken voor een gesprek, wat op zijn beurt fundamenteel is hangt af van het tijdstip van de dag, de locatie van het station, de dag van de week en andere factoren. 'S Nachts is de belading van stations bijna nul. De stralingsintensiteit van mobiele apparaten hangt grotendeels af van de toestand van het communicatiekanaal "mobiele radiotelefoon - basisstation" (hoe groter de afstand tot het basisstation, hoe hoger de stralingsintensiteit van het apparaat).

3.7 Elektrisch vervoer.

Elektrisch vervoer (trolleybussen, trams, metro's, enz.) is een krachtige bron van elektromagnetische velden in het Hz-frequentiebereik. Tegelijkertijd fungeert in de overgrote meerderheid van de gevallen de elektrische tractiemotor als de belangrijkste emitter (voor trolleybussen en trams concurreren luchtstroomcollectoren met de elektromotor wat betreft de sterkte van het uitgestraalde elektrische veld). De tabel toont gegevens over de gemeten waarde van magnetische inductie voor sommige soorten elektrisch vervoer:

| Transportwijze en geslacht | Gemiddelde waarde | Maximale waarde |

| verbruikte stroom. | | Magnetische inductie, μT. | | de grootte van het magnetische | |

| | | inductie, μT. | |

| Voorstedelijke treinen. | 20 | 75 |

| Elektrisch vervoer met | 29 | 110 |

| DC-schijf | | |

| (elektrische auto's, enz.). | | |

3.8 Radarinstallaties.

Radar- en radarinstallaties hebben meestal reflectorantennes ("schotels") en zenden een nauw gerichte radiobundel uit.

Periodieke beweging van de antenne in de ruimte leidt tot ruimtelijke discontinuïteit van straling. Ook is er een tijdelijke onderbreking van de straling door de cyclische werking van de radar voor straling. Ze werken op frequenties van 500 MHz tot 15 GHz, maar sommige speciale installaties kunnen werken op frequenties tot 100 GHz of meer. Door de bijzondere aard van de straling kunnen ze op de grond zones met een hoge energiefluxdichtheid (100 W/m2 of meer) creëren.

4. De invloed van het elektromagnetische veld op de individuele menselijke gezondheid.

Het menselijk lichaam reageert altijd op een extern elektromagnetisch veld. Vanwege de verschillende golfsamenstelling en andere factoren beïnvloedt het elektromagnetische veld van verschillende bronnen de menselijke gezondheid op verschillende manieren. Als gevolg hiervan is in deze sectie De impact van verschillende bronnen op de gezondheid wordt apart bekeken. Het veld van kunstmatige bronnen, dat sterk in tegenspraak is met de natuurlijke elektromagnetische achtergrond, heeft echter in bijna alle gevallen een negatief effect op de gezondheid van mensen in de zone van zijn invloed.

In ons land werd in de jaren '60 uitgebreid onderzoek gedaan naar de invloed van elektromagnetische velden op de gezondheid. Gebleken is dat het menselijk zenuwstelsel gevoelig is voor elektromagnetische effecten, en dat het veld een zogenaamd informatie-effect heeft bij blootstelling aan een persoon bij intensiteiten onder de drempelwaarde thermisch effect(de grootte van de veldsterkte waarbij het thermische effect zich begint te manifesteren).

Onderstaande tabel geeft een overzicht van de meest voorkomende klachten over de verslechtering van de gezondheid van mensen die zich in de invloedszone van het veld van verschillende bronnen bevinden. De volgorde en nummering van de bronnen in de tabel komen overeen met de volgorde en nummering die in hoofdstuk 3 is aangenomen:

| Bron | De meest voorkomende klachten. |

| elektromagnetisch | |

|1. Lijnen | Blootstelling op korte termijn (in de orde van enkele minuten) kan |

| Hoogspanningslijnen (hoogspanningslijnen). | | leiden alleen tot een negatieve reactie in bijzonder gevoelige | |

| | mensen of patiënten met bepaalde soorten allergie | |

| | ziekten. | Langdurige blootstelling leidt meestal tot | |

| | verschillende pathologieën van de cardiovasculaire en zenuwstelsel |

| | (vanwege de onbalans van het subsysteem van de zenuwregulatie). Wanneer |

| | ultralange (ongeveer 10-20 jaar) continue blootstelling | |

| | misschien (volgens niet-geverifieerde gegevens) de ontwikkeling van sommige | |

| | oncologische ziekten. | |

|2. Intern | Tot op heden gegevens over klachten van verslechtering | |

| elektrische bedrading van gebouwen | gezondheid, direct gerelateerd aan het werk van interne | |

| en structuren. | | Elektriciteit is niet beschikbaar. | |

|3. Huishouden | Er zijn niet-geverifieerde gegevens over huidklachten, |

| elektrische apparaten. | | Cardiovasculaire en nerveuze pathologie op lange termijn | |

| | systematisch gebruik van magnetrons oud | |

| | Modellen (tot 1995 release). | Er zijn ook soortgelijke | |

| | toepassingsgegevens microgolfovens alle |

| | Modellen in een productieomgeving (bijvoorbeeld om op te warmen | |

| | eten in een café). Naast magnetrons is er informatie over |

| |negatieve impact over de gezondheid van mensen met televisies in |

| | als een beeldvormende kathodestraalbuis. | |

Shmelev VE, Sbitnev SA

"THEORETISCHE BASIS VAN ELEKTRISCHE TECHNIEK"

"ELEKTROMAGNETISCHE VELD THEORIE"

Hoofdstuk 1. Basisconcepten van de elektromagnetische veldentheorie

1.1. Bepaling van het elektromagnetische veld en zijn fysieke grootheden.
Wiskundig apparaat van de elektromagnetische veldtheorie

elektromagnetisch veld(EMV) is het type materie dat geladen deeltjes beïnvloedt kracht impact en op alle punten bepaald door twee paar vectorgrootheden die de twee kanten ervan kenmerken - elektrische en magnetische velden.

Elektrisch veld- dit is een onderdeel van de EMV, die wordt gekenmerkt door de impact op een elektrisch geladen deeltje met een kracht die evenredig is aan de lading van het deeltje en onafhankelijk van zijn snelheid.

Een magnetisch veld- dit is een component van de EMF, die wordt gekenmerkt door de impact op een bewegend deeltje met een kracht die evenredig is met de lading van het deeltje en zijn snelheid.

Geleerd in de cursus theoretische grondslagen elektrotechniek, omvatten de belangrijkste eigenschappen en methoden voor het berekenen van EMV een kwalitatieve en kwantitatieve studie van EMV die wordt aangetroffen in elektrische, radio-elektronische en biomedische apparaten. Hiervoor zijn de vergelijkingen van de elektrodynamica in integrale en differentiële vormen het meest geschikt.

Het wiskundige apparaat van de elektromagnetische veldtheorie (TEMF) is gebaseerd op de scalaire veldentheorie, vector- en tensoranalyse, evenals differentiaal- en integraalrekening.

testvragen

1. Wat is een elektromagnetisch veld?

2. Wat wordt een elektrisch en magnetisch veld genoemd?

3. Wat is de basis van het wiskundige apparaat van de elektromagnetische veldentheorie?

1.2. Fysieke hoeveelheden kenmerkende EMV

Elektrische veldsterkte vector bij het punt Q wordt de vector genoemd van de kracht die werkt op een elektrisch geladen stationair deeltje dat op een punt is geplaatst Q als dit deeltje een positieve eenheidslading heeft.

Volgens deze definitie elektrische kracht handelen op een puntlading q is gelijk aan:

waar E gemeten in V/m.

Het magnetische veld wordt gekenmerkt magnetische inductievector. Magnetische inductie op een observatiepunt Q is een vectorgrootheid waarvan de modulus gelijk is aan de magnetische kracht die inwerkt op een geladen deeltje dat zich op een punt bevindt Q, met een eenheidslading en bewegend met een eenheidssnelheid, en de vectoren van kracht, snelheid, magnetische inductie, en ook de lading van het deeltje voldoen aan de voorwaarde

.

De magnetische kracht die op een kromlijnige geleider met stroom werkt, kan worden bepaald met de formule:

.

Op een rechte geleider, als deze zich in een uniform veld bevindt, werkt de volgende magnetische kracht:

.

In alle nieuwste formules B - magnetische inductie, gemeten in tesla (Tl).

1 T is zo'n magnetische inductie waarbij een magnetische kracht gelijk aan 1N inwerkt op een rechte geleider met een stroom van 1A als de magnetische inductielijnen loodrecht op de geleider met stroom staan, en als de lengte van de geleider 1 m is .

Naast de elektrische veldsterkte en magnetische inductie, worden de volgende vectorgrootheden beschouwd in de elektromagnetische veldtheorie:

1) elektrische inductie D (elektrische verplaatsing), die wordt gemeten in C / m 2,

De EMF-vectoren zijn functies van ruimte en tijd:

waar Q- observatiepunt, t- momentje.

Als het observatiepunt Q is in vacuüm, dan gelden de volgende relaties tussen de corresponderende paren vectorgrootheden

waar is de absolute permittiviteit van vacuüm (elektrische basisconstante), = 8,85419 * 10 -12;

Absolute magnetische permeabiliteit van vacuüm (basis magnetische constante); \u003d 4π * 10 -7.

testvragen

1. Wat is de elektrische veldsterkte?

2. Wat wordt magnetische inductie genoemd?

3. Wat is de magnetische kracht die op een bewegend geladen deeltje werkt?

4. Wat is de magnetische kracht die met stroom op een geleider werkt?

5. Welke vectorgrootheden kenmerken het elektrische veld?

6. Welke vectorgrootheden kenmerken het magnetische veld?

1.3. Bronnen van elektromagnetisch veld

De bronnen van EMF zijn elektrische ladingen, elektrische dipolen, bewegende elektrische ladingen, elektrische stromen, magnetische dipolen.

De begrippen elektrische lading en elektrische stroom worden in de natuurkunde gegeven. Er zijn drie soorten elektrische stromen:

1. Geleidingsstromen.

2. Verdringingsstromen.

3. Breng stromen over.

Geleidingsstroom:- de snelheid waarmee mobiele ladingen van een elektrisch geleidend lichaam door een bepaald oppervlak gaan.

Bias stroom- de veranderingssnelheid van de elektrische verplaatsingsvectorstroom door een bepaald oppervlak.

.

Overdracht huidige gekenmerkt door de volgende uitdrukking:

waar v - de snelheid van overdracht van lichamen door het oppervlak S; n - vector van de eenheid loodrecht op het oppervlak; - lineaire ladingsdichtheid van lichamen die door het oppervlak vliegen in de richting van de normaal; ρ is de volumedichtheid van de elektrische lading; p v - overdrachtsstroomdichtheid.

elektrische dipool heet een paar puntladingen + q en - q op afstand gelegen ik van elkaar (afb. 1).

Een punt elektrische dipool wordt gekenmerkt door de elektrische dipoolmomentvector:

magnetische dipool een plat circuit genoemd met elektrische stroom L. De magnetische dipool wordt gekenmerkt door de magnetische dipoolmomentvector

waar S is de oppervlaktevector van het platte oppervlak uitgerekt over het circuit met stroom. Vector S loodrecht op dit platte oppervlak gericht, bovendien gezien vanaf het einde van de vector S , dan zal de beweging langs de contour in de richting die samenvalt met de richting van de stroom tegen de klok in plaatsvinden. Dit betekent dat de richting van de dipool magnetische momentvector gerelateerd is aan de richting van de stroom volgens de rechterschroefregel.

Atomen en moleculen van materie zijn elektrische en magnetische dipolen, dus elk punt van het echte type in de EMF kan worden gekenmerkt door de volumedichtheid van het elektrische en magnetische dipoolmoment:

P - elektrische polarisatie van de stof:

M - de magnetisatie van de stof:

Elektrische polarisatie van materie is een vectorgrootheid gelijk aan de bulkdichtheid van het elektrische dipoolmoment op een bepaald punt van een reëel lichaam.

Materie magnetisatie is een vectorgrootheid gelijk aan de bulkdichtheid van het magnetische dipoolmoment op een bepaald punt van een echt lichaam.

elektrische verplaatsing is een vectorgrootheid, die voor elk waarnemingspunt, ongeacht of het zich in vacuüm of in materie bevindt, wordt bepaald uit de relatie:

(voor vacuüm of materie),

(alleen voor vacuüm).

Magnetische veldsterkte- een vectorgrootheid, die voor elk waarnemingspunt, ongeacht of het zich in een vacuüm of in een stof bevindt, wordt bepaald uit de relatie:

,

waarbij de magnetische veldsterkte wordt gemeten in A/m.

Naast polarisatie en magnetisatie zijn er nog andere volumeverdeelde EMF-bronnen:

- bulk elektrische ladingsdichtheid: ; ,

waarbij de volumedichtheid van de elektrische lading wordt gemeten in C/m 3 ;

- elektrische stroomdichtheid vector, waarvan de normale component gelijk is aan

In een meer algemeen geval, de stroom die door een open oppervlak vloeit S, is gelijk aan de flux van de stroomdichtheidsvector door dit oppervlak:

waarbij de elektrische stroomdichtheidsvector wordt gemeten in A/m 2 .

testvragen

1. Wat zijn de bronnen van het elektromagnetische veld?

2. Wat is geleidingsstroom?

3. Wat is biasstroom?

4. Wat is overdrachtsstroom?

5. Wat is een elektrische dipool en een elektrisch dipoolmoment?

6. Wat is een magnetische dipool en een magnetisch dipoolmoment?

7. Wat wordt de elektrische polarisatie en magnetisatie van een stof genoemd?

8. Wat wordt elektrische verplaatsing genoemd?

9. Wat wordt de sterkte van het magnetische veld genoemd?

10. Wat is de volumetrische elektrische ladingsdichtheid en stroomdichtheid?

MATLAB-toepassingsvoorbeeld

Een taak.

Gegeven: Circuit met elektrische stroom l in de ruimte is de omtrek van een driehoek, waarvan de cartesiaanse coördinaten van de hoekpunten zijn gegeven: x 1 , x 2 , x 3 , ja 1 , ja 2 , ja 3 , z 1 , z 2 , z 3 . Hier zijn de subscripts de hoekpuntnummers. De hoekpunten zijn genummerd in de richting van de elektrische stroom.

Verplicht stel een MATLAB-functie samen die de dipool magnetische momentvector van de lus berekent. Bij het samenstellen van het m-bestand kan worden aangenomen dat de ruimtelijke coördinaten in meters worden gemeten en de stroom in ampère. Willekeurige organisatie van invoer- en uitvoerparameters is toegestaan.

Oplossing

% m_dip_moment - berekening van het magnetische dipoolmoment van een driehoekig circuit met stroom in de ruimte

%pm = m_dip_moment(tok,knooppunten)

% INVOERPARAMETERS

% stroom - stroom in het circuit;

% knooppunten - een vierkante matrix van de vorm ." , waarvan elke rij de coördinaten van het corresponderende hoekpunt bevat.

% UITGANG PARAMETER

% pm is een rijmatrix van de cartesiaanse componenten van de magnetische dipoolmomentvector.

functie pm = m_dip_moment (tok, knooppunten);

pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;

% In de laatste verklaring wordt de oppervlaktevector van de driehoek vermenigvuldigd met de stroom

>> knooppunten=10*rand (3)

9.5013 4.8598 4.5647

2.3114 8.913 0.18504

6.0684 7.621 8.2141

>> pm=m_dip_moment(1,knooppunten)

13.442 20.637 -2.9692

In dit geval bleek het P M = (13.442* 1 x + 20.637*1 ja - 2.9692*1 z) A * m 2 als de stroom in het circuit 1 A is.

1.4. Ruimtelijke differentiaaloperators in de theorie van elektromagnetische velden

verloop scalair veld Φ( Q) = Φ( x, y, z) heet een vectorveld gedefinieerd door de formule:

,

waar V 1 - gebied met punt Q; S 1 - gesloten oppervlaktebegrenzingsgebied V 1 , Q 1 - punt behorend bij het oppervlak S een ; - grootste afstand vanaf het punt Q naar punten op het oppervlak S 1 (max| QQ 1 |).

divergentie vector veld F (Q)=F (x, y, z) wordt een scalair veld genoemd dat wordt gedefinieerd door de formule:

Rotor(vortex) vectorveld F (Q)=F (x, y, z) is een vectorveld gedefinieerd door de formule:

rot F =

Nabla-operator is een vector differentiaaloperator, die in cartesiaanse coördinaten wordt gedefinieerd door de formule:

Laten we grad, div en rot weergeven via de nabla-operator:

We schrijven deze operatoren in cartesiaanse coördinaten:

; ;

De Laplace-operator in cartesiaanse coördinaten wordt gedefinieerd door de formule:

Differentiaaloperatoren van de tweede orde:

Integraalstellingen

gradiëntstelling ;

divergentie stelling

Rotorstelling

In de theorie van EMF wordt ook nog een van de integraalstellingen gebruikt:

.

testvragen

1. Wat wordt de gradiënt van een scalair veld genoemd?

2. Wat wordt de divergentie van een vectorveld genoemd?

3. Wat wordt de rotor van een vectorveld genoemd?

4. Wat is de nabla-operator en hoe worden differentiaaloperatoren van de eerste orde uitgedrukt in termen ervan?

5. Welke integraalstellingen zijn geldig voor scalaire en vectorvelden?

MATLAB-toepassingsvoorbeeld

Een taak.

Gegeven: In het volume van de tetraëder veranderen de scalaire en vectorvelden volgens een lineaire wet. De coördinaten van de hoekpunten van de tetraëder worden gegeven door een matrix van de vorm [ x 1 , ja 1 , z 1 ; x 2 , ja 2 , z 2 ; x 3 , ja 3 , z 3 ; x 4 , ja 4 , z vier]. De waarden van het scalaire veld op de hoekpunten worden gegeven door de matrix [Ф 1 ; F2; F3; F4]. De cartesiaanse componenten van het vectorveld op de hoekpunten worden gegeven door de matrix [ F 1 x, F 1ja, F 1z; F 2x, F 2ja, F 2z; F 3x, F 3ja, F 3z; F 4x, F 4ja, F 4z].

Definiëren in het volume van de tetraëder, de gradiënt van het scalaire veld, evenals de divergentie en krul van het vectorveld. Schrijf hiervoor een MATLAB-functie.

Oplossing. Hieronder staat de tekst van de m-functie.

% grad_div_rot - Bereken gradiënt, divergentie en krul... in het volume van een tetraëder

%=grad_div_rot(knooppunten,scalar,vector)

% INVOERPARAMETERS

% knooppunten - matrix van tetraëder hoekpunt coördinaten:

% lijnen komen overeen met hoekpunten, kolommen - coördinaten;

% scalair - kolommatrix van scalaire veldwaarden op hoekpunten;

% vector - matrix van vectorveldcomponenten op hoekpunten:

% UITGANGSPARAMETERS

% grad - rijmatrix van Cartesische gradiëntcomponenten van het scalaire veld;

% div - divergentiewaarde van het vectorveld in het volume van de tetraëder;

% rot - rijmatrix van cartesiaanse componenten van de vectorveldrotor.

% In berekeningen wordt aangenomen dat in het volume van een tetraëder

% vector- en scalaire velden variëren in de ruimte volgens een lineaire wet.

functie =grad_div_rot (knooppunten, scalair, vector);

een=inv(); % Matrix van lineaire interpolatiecoëfficiënten

grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Scalaire veldgradiëntcomponenten

div=*vector(:); % Divergentie van een vectorveld

rot=sum(cross(a(2:end,:),vector."),2).";

Een voorbeeld van het uitvoeren van de ontwikkelde m-functie:

>> knooppunten=10*rand(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> scalair=rand(4,1)

>>vector=rand(4,3)

0.52515 0.01964 0.50281

0.20265 0.68128 0.70947

0.67214 0.37948 0.42889

0.83812 0.8318 0.30462

>> =grad_div_rot(knooppunten, scalair, vector)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Als we aannemen dat de ruimtelijke coördinaten worden gemeten in meters, en de vector- en scalaire velden dimensieloos zijn, dan is in dit voorbeeld gebeurd:

grad Ф = (-0.16983* 1 x - 0.03922*1 ja - 0.17125*1 z) m-1;

div F = -1.0112 m-1;

rot F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 ja + 0.78844*1 z) m-1.

1.5. Basiswetten van de theorie van elektromagnetische velden

EMF-vergelijkingen in integrale vorm

Volledige huidige wet:

of

Circulatie van de magnetische veldsterktevector langs de contour ik is gelijk aan de totale elektrische stroom die door het oppervlak vloeit S, uitgerekt over de contour ik, als de richting van de stroom een ​​rechtshandig systeem vormt met de richting van het omzeilen van het circuit.

Wet elektromagnetische inductie:

,

waar E c is de sterkte van het externe elektrische veld.

EMF van elektromagnetische inductie e en in het circuit ik gelijk aan de veranderingssnelheid van de magnetische flux door het oppervlak S, uitgerekt over de contour ik, en de richting van de veranderingssnelheid van de magnetische flux vormt zich met de richting e en linkshandig systeem.

Stelling van Gauss in integrale vorm:

Elektrische verplaatsingsvectorstroom door een gesloten oppervlak S is gelijk aan de som van gratis elektrische ladingen in het volume begrensd door het oppervlak S.

De wet van continuïteit van magnetische inductielijnen:

De magnetische flux door een gesloten oppervlak is nul.

De directe toepassing van vergelijkingen in integrale vorm maakt het mogelijk om de eenvoudigste elektromagnetische velden te berekenen. Om elektromagnetische velden van een meer complexe vorm te berekenen, worden vergelijkingen in differentiële vorm gebruikt. Deze vergelijkingen worden de vergelijkingen van Maxwell genoemd.

Maxwell's vergelijkingen voor stationaire media

Deze vergelijkingen volgen rechtstreeks uit de overeenkomstige vergelijkingen in integrale vorm en uit de wiskundige definities van ruimtelijke differentiaaloperatoren.

Totale huidige wet in differentiële vorm:

,

Totale elektrische stroomdichtheid,

Externe elektrische stroomdichtheid,

Geleidingsstroomdichtheid,

Verdringingsstroomdichtheid: ,

Overdracht stroomdichtheid: .

Dit betekent dat de elektrische stroom een ​​vortexbron is van het vectorveld van de magnetische veldsterkte.

De wet van elektromagnetische inductie in differentiële vorm:

Dit betekent dat het wisselende magnetische veld een vortexbron is voor de ruimtelijke verdeling van de elektrische veldsterktevector.

De continuïteitsvergelijking van magnetische inductielijnen:

Dit betekent dat het veld van de magnetische inductievector geen bronnen heeft, d.w.z. in de natuur zijn er geen magnetische ladingen (magnetische monopolen).

Stelling van Gauss in differentiële vorm:

Dit betekent dat de bronnen van het elektrische verplaatsingsvectorveld elektrische ladingen zijn.

Om de uniciteit van de oplossing van het EMV-analyseprobleem te garanderen, is het noodzakelijk om de Maxwell-vergelijkingen aan te vullen met de vergelijkingen van de materiële verbinding tussen de vectoren E en D , net zoals B en H .

Relaties tussen veldvectoren en elektrofysische eigenschappen van het medium

Het is bekend dat

(1)

Alle diëlektrica zijn gepolariseerd door een elektrisch veld. Alle magneten worden gemagnetiseerd door een magnetisch veld. De statische diëlektrische eigenschappen van materie kunnen volledig worden beschreven functionele afhankelijkheid polarisatie vector P van de elektrische veldsterkte vector E (P =P (E )). De statische magnetische eigenschappen van een stof kunnen volledig worden beschreven door de functionele afhankelijkheid van de magnetisatievector M van de magnetische veldsterkte vector H (M =M (H )). In het algemeen zijn dergelijke afhankelijkheden ambigu (hysterese) van aard. Dit betekent dat de polarisatie- of magnetisatievector in het punt Q wordt niet alleen bepaald door de waarde van de vector E of H op dit punt, maar ook de geschiedenis van de verandering in de vector E of H op dit punt. Het is buitengewoon moeilijk om deze afhankelijkheden experimenteel te onderzoeken en te modelleren. Daarom wordt in de praktijk vaak aangenomen dat de vectoren P en E , net zoals M en H zijn collineair, en de elektrofysische eigenschappen van materie worden beschreven door scalaire hysteresefuncties (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Als de hysteresiskenmerken van de bovenstaande functies kunnen worden verwaarloosd, dan worden de elektrische eigenschappen beschreven door functies met één waarde P=P(E), M=M(H).

In veel gevallen kunnen deze functies bij benadering als lineair worden beschouwd, d.w.z.

Dan kunnen we, rekening houdend met relatie (1), het volgende schrijven:

, (4)

Dienovereenkomstig is de relatieve diëlektrische en magnetische permeabiliteit van de stof:

Absolute permittiviteit van een stof:

Absolute magnetische permeabiliteit van een stof:

Relaties (2), (3), (4) karakteriseren de diëlektrische en magnetische eigenschappen van de stof. De elektrisch geleidende eigenschappen van een stof kunnen worden beschreven door de wet van Ohm in differentiële vorm

waar is de specifieke elektrische geleidbaarheid van de stof, gemeten in S/m.

In een meer algemeen geval heeft de afhankelijkheid tussen de geleidingsstroomdichtheid en de elektrische veldsterktevector een niet-lineair vectorhysteresekarakter.

Elektromagnetische veldenergie

De volumetrische energiedichtheid van het elektrische veld is

,

waar W e wordt gemeten in J / m 3.

De volumetrische energiedichtheid van het magnetische veld is

,

waar W m wordt gemeten in J / m 3.

De volumetrische energiedichtheid van het elektromagnetische veld is gelijk aan

In het geval van lineaire elektrische en magnetische eigenschappen materie, de volumetrische energiedichtheid van de EMF is gelijk aan

Deze uitdrukking is geldig voor momentane waarden specifieke energie en EMF-vectoren.

Specifiek vermogen van warmteverliezen door geleidingsstromen

Specifieke kracht van bronnen van derden

testvragen

1. Hoe komt het totale huidige recht integraal tot stand?

2. Hoe wordt de wet van elektromagnetische inductie in integrale vorm geformuleerd?

3. Hoe wordt de stelling van Gauss en de wet van magnetische fluxcontinuïteit in integrale vorm geformuleerd?

4. Hoe wordt de wet van de totale stroom in differentiële vorm geformuleerd?

5. Hoe wordt de wet van elektromagnetische inductie in differentiële vorm geformuleerd?

6. Hoe wordt de stelling van Gauss en de wet van continuïteit van magnetische inductielijnen in integrale vorm geformuleerd?

7. Welke relaties beschrijven de elektrische eigenschappen van materie?

8. Hoe wordt de energie van een elektromagnetisch veld uitgedrukt in termen van de vectorgrootheden die het bepalen?

9. Hoe wordt het specifieke vermogen van warmteverliezen en het specifieke vermogen van bronnen van derden bepaald?

MATLAB-toepassingsvoorbeelden

Taak 1.

Gegeven: Binnen het volume van een tetraëder veranderen magnetische inductie en magnetisatie van een stof volgens een lineaire wet. De coördinaten van de hoekpunten van de tetraëder worden gegeven, de waarden van de vectoren van magnetische inductie en de magnetisatie van de stof op de hoekpunten worden ook gegeven.

Berekenen elektrische stroomdichtheid in het volume van de tetraëder, met behulp van de m-functie die is gecompileerd in de oplossing van het probleem in de vorige paragraaf. Voer de berekening uit in het MATLAB-opdrachtvenster, ervan uitgaande dat ruimtelijke coördinaten worden gemeten in millimeters, magnetische inductie in teslas is, magnetische veldsterkte en magnetisatie in kA/m.

Oplossing.

Laten we de brongegevens instellen in een formaat dat compatibel is met de grad_div_rot m-functie:

>> knooppunten=5*rand(4,3)

0.94827 2.7084 4.3001

0.96716 0.75436 4.2683

3.4111 3.4895 2.9678

1.5138 1.8919 2.4828

>> B=rand(4,3)*2.6-1.3

1.0394 0.41659 0.088605

0.83624 -0.41088 0.59049

0.37677 -0.54671 -0.49585

0.82673 -0.4129 0.88009

>> mu0=4e-4*pi % absolute vacuüm magnetische permeabiliteit, μH/mm

>> M=rand(4,3)*1800-900

122.53 -99.216 822.32

233.26 350.22 40.663

364.93 218.36 684.26

83.828 530.68 -588.68

>> =grad_div_rot(knooppunten,enen(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

In dit voorbeeld bleek de vector van de totale stroomdichtheid in het beschouwde volume gelijk te zijn aan (-914,2* 1 x + 527.76*1 ja - 340.67*1 z) A/mm2 . Voer de volgende instructie uit om de modulus van stroomdichtheid te bepalen:

>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")

De berekende waarde van de stroomdichtheid kan in het echt niet worden verkregen in sterk gemagnetiseerde media technische apparaten. Dit voorbeeld is puur educatief. En laten we nu eens kijken naar de juistheid van het instellen van de verdeling van magnetische inductie in het volume van de tetraëder. Voer hiervoor de volgende instructie uit:

>> =grad_div_rot(knooppunten,enen(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Hier hebben we de div-waarde B \u003d -0.34415 T / mm, wat niet in overeenstemming kan zijn met de wet van continuïteit van magnetische inductielijnen in differentiële vorm. Hieruit volgt dat de verdeling van magnetische inductie in het volume van de tetraëder verkeerd is ingesteld.

Taak 2.

Laat de tetraëder, waarvan de topcoördinaten zijn gegeven, in de lucht zijn (meeteenheden zijn meters). Laat de waarden van de vector van de elektrische veldsterkte op zijn hoekpunten worden gegeven (meeteenheden - kV/m).

Verplicht bereken de volumetrische elektrische ladingsdichtheid binnen de tetraëder.

Oplossing kan op dezelfde manier worden gedaan:

>> knooppunten=3*rand(4,3)

2.9392 2.2119 0.59741

0.81434 0.40956 0.89617

0.75699 0.03527 1.9843

2.6272 2.6817 0.85323

>> eps0=8.854e-3% absolute vacuümdiëlektrische constante, nF/m

>> E=20*rand(4,3)

9.3845 8.4699 4.519

1.2956 10.31 11.596

19.767 6.679 15.207

11.656 8.6581 10.596

>> =grad_div_rot(nodes,ones(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

In dit voorbeeld bleek de volumetrische ladingsdichtheid 0,10685 μC/m 3 te zijn.

1.6. Randvoorwaarden voor EMF-vectoren.
De wet van behoud van lading. Stelling van Umov-Poynting

of

Het is hier gemarkeerd: H 1 - de vector van de magnetische veldsterkte op de interface tussen de media in de omgeving nr. 1; H 2 - hetzelfde in omgeving nr. 2; H 1t- tangentiële (tangentiële) component van de magnetische veldsterktevector op de media-interface in medium nr. 1; H 2t- idem in omgeving nr. 2; E 1 is de vector van de totale elektrische veldsterkte op de media-interface in medium nr. 1; E 2 - hetzelfde in omgeving nr. 2; E 1 c - component van derden van de elektrische veldsterktevector op de media-interface in medium nr. 1; E 2c - hetzelfde in omgeving nr. 2; E 1t- tangentiële component van de elektrische veldsterktevector op de media-interface in medium nr. 1; E 2t- idem in omgeving nr. 2; E 1s t- tangentiële component van derden van de elektrische veldsterktevector op de media-interface in medium nr. 1; E 2t- idem in omgeving nr. 2; B 1 - vector van magnetische inductie op het grensvlak tussen media in medium nr. 1; B 2 - hetzelfde in omgeving nr. 2; B 1n- de normale component van de vector van magnetische inductie op het grensvlak tussen media in medium nr. 1; B 2n- idem in omgeving nr. 2; D 1 - elektrische verplaatsingsvector op de media-interface in medium nr. 1; D 2 - hetzelfde in omgeving nr. 2; D 1n- normale component van de elektrische verplaatsingsvector op de media-interface in medium nr. 1; D 2n- idem in omgeving nr. 2; σ is de oppervlaktedichtheid van de elektrische lading op het grensvlak tussen media, gemeten in C/m 2 .

Wet van behoud van lading

Als er geen huidige bronnen van derden zijn, dan:

en in het algemene geval, d.w.z. de totale stroomdichtheidsvector heeft geen bronnen, d.w.z. de totale stroomlijnen zijn altijd gesloten

Stelling van Umov-Poynting

De volumetrische vermogensdichtheid die wordt verbruikt door een materieel punt in de EMF is gelijk aan

Volgens identiteit (1)

Dit is de vermogensbalansvergelijking voor het volume V. In het algemene geval, in overeenstemming met gelijkheid (3), het elektromagnetische vermogen dat wordt gegenereerd door bronnen binnen het volume V, gaat naar warmteverlies, op de accumulatie van EMV-energie en op straling in de omringende ruimte door een gesloten oppervlak dat dit volume beperkt.

De integrand in de integraal (2) wordt de Poynting-vector genoemd:

,

waar P gemeten in W/m2.

Deze vector is gelijk aan de elektromagnetische vermogensfluxdichtheid op een bepaald waarnemingspunt. Gelijkheid (3) - ja wiskundige uitdrukking de stelling van Umov-Poynting.

Elektromagnetisch vermogen uitgestraald door het gebied V in de omringende ruimte is gelijk aan de stroom van de Poynting-vector door een gesloten oppervlak S, begrenzingsgebied V.

testvragen

1. Welke uitdrukkingen beschrijven de randvoorwaarden voor de elektromagnetische veldvectoren op de media-interfaces?

2. Hoe is de wet van behoud van lading in differentiële vorm geformuleerd?

3. Hoe is de wet van behoud van lading in integrale vorm geformuleerd?

4. Welke uitdrukkingen beschrijven de randvoorwaarden voor de stroomdichtheid op de media-interfaces?

5. Wat is de volumedichtheid van het vermogen dat wordt verbruikt door een materieel punt in een elektromagnetisch veld?

6. Hoe wordt de elektromagnetische vermogensbalansvergelijking geschreven voor een bepaald volume?

7. Wat is de Poynting-vector?

8. Hoe is de stelling van Umov-Poynting geformuleerd?

MATLAB-toepassingsvoorbeeld

Een taak.

Gegeven: Er is een driehoekig oppervlak in de ruimte. De hoekpuntcoördinaten zijn ingesteld. De waarden van de elektrische en magnetische veldsterktevectoren op de hoekpunten worden ook gegeven. De derde component van de elektrische veldsterkte is nul.

Verplicht bereken de elektromagnetische kracht die door dit driehoekige oppervlak gaat. Stel een MATLAB-functie samen die deze berekening uitvoert. Houd er bij het berekenen rekening mee dat de positieve normaalvector zo is gericht dat als je vanaf het einde kijkt, de beweging in oplopende volgorde van hoekpuntnummers tegen de klok in zal plaatsvinden.

Oplossing. Hieronder staat de tekst van de m-functie.

% em_power_tri - berekening van het elektromagnetische vermogen dat er doorheen gaat

% driehoekig oppervlak in de ruimte

%P=em_power_tri(knooppunten,E,H)

% INVOERPARAMETERS

% knooppunten - vierkante matrix zoals ." ,

% in elke lijn waarvan de coördinaten van het corresponderende hoekpunt zijn geschreven.

% E - matrix van componenten van de elektrische veldsterktevector op de hoekpunten:

% Rijen komen overeen met hoekpunten, kolommen komen overeen met Cartesiaanse componenten.

% H - matrix van componenten van de magnetische veldsterktevector op de hoekpunten.

% UITGANG PARAMETER

%P - elektromagnetische kracht die door de driehoek gaat

% De berekeningen gaan ervan uit dat op de driehoek

% veldsterktevectoren veranderen in de ruimte volgens een lineaire wet.

functie P=em_power_tri(knooppunten,E,H);

% Bereken de dubbele oppervlaktevector van de driehoek

S=)]) det()]) det()])];

P=som(kruis(E,(enen(3,3)+oog (3))*H,2))*S."/24;

Een voorbeeld van het uitvoeren van de ontwikkelde m-functie:

>> knooppunten=2*rand(3,3)

0.90151 0.5462 0.4647

1.4318 0.50954 1.6097

1.7857 1.7312 1.8168

>> E=2*rand(3,3)

0.46379 0.15677 1.6877

0.47863 1.2816 0.3478

0.099509 0.38177 0.34159

>> H=2*rand(3,3)

1.9886 0.62843 1.1831

0.87958 0.73016 0.23949

0.6801 0.78648 0.076258

>> P=em_power_tri(knooppunten,E,H)

Als we aannemen dat de ruimtelijke coördinaten worden gemeten in meters, de vector van de elektrische veldsterkte is in volt per meter, de vector van de magnetische veldsterkte in ampère per meter, dan bleek in dit voorbeeld het elektromagnetische vermogen dat door de driehoek gaat 0,18221 W.

Details Categorie: Elektriciteit en magnetisme Geplaatst op 06/05/2015 20:46 Bekeken: 11962

Variabele elektrische en magnetische velden kunnen onder bepaalde omstandigheden met elkaar in verband worden gebracht. Ze vormen een elektromagnetisch veld, dat helemaal niet hun totaliteit is. Dit is één geheel waarin deze twee velden niet zonder elkaar kunnen bestaan.

uit de geschiedenis

Het experiment van de Deense wetenschapper Hans Christian Oersted, uitgevoerd in 1821, toonde aan dat een elektrische stroom een ​​magnetisch veld opwekt. Op zijn beurt kan een veranderend magnetisch veld een elektrische stroom opwekken. Dit werd bewezen door de Engelse natuurkundige Michael Faraday, die in 1831 het fenomeen van elektromagnetische inductie ontdekte. Hij is ook de auteur van de term "elektromagnetisch veld".

In die tijd werd Newtons concept van actie op lange afstand geaccepteerd in de natuurkunde. Men geloofde dat alle lichamen op elkaar inwerken door de leegte met een oneindig hoge snelheid (bijna onmiddellijk) en op elke afstand. Er werd aangenomen dat elektrische ladingen op een vergelijkbare manier interageren. Faraday, aan de andere kant, geloofde dat leegte niet bestaat in de natuur en dat interactie plaatsvindt met een eindige snelheid door een bepaald materieel medium. Dit medium voor elektrische ladingen is: elektromagnetisch veld. En het plant zich voort met een snelheid gelijk aan de lichtsnelheid.

Maxwells theorie

Door de resultaten van eerdere onderzoeken te combineren, Engelse natuurkundige James Clerk Maxwell in 1864 gemaakt elektromagnetische veldtheorie. Volgens het, een veranderend magnetisch veld genereert een veranderend elektrisch veld, en een alternerend elektrisch veld genereert een alternerend magnetisch veld. Natuurlijk wordt in eerste instantie een van de velden gecreëerd door een bron van ladingen of stromen. Maar in de toekomst kunnen deze velden al onafhankelijk van dergelijke bronnen bestaan, waardoor ze op elkaar lijken. Dat is, elektrische en magnetische velden zijn componenten van een enkel elektromagnetisch veld. En elke verandering in een van hen veroorzaakt het verschijnen van een ander. Deze hypothese vormt de basis van Maxwells theorie. Het elektrische veld dat door het magnetische veld wordt gegenereerd, is vortex. Zijn krachtlijnen zijn gesloten.

Deze theorie is fenomenologisch. Dit betekent dat het gebaseerd is op aannames en waarnemingen, en geen rekening houdt met de oorzaak die het optreden van elektrische en magnetische velden veroorzaakt.

Eigenschappen van het elektromagnetische veld

Het elektromagnetische veld is een combinatie van elektrische en magnetische velden, daarom wordt het op elk punt in zijn ruimte beschreven door twee hoofdgrootheden: de sterkte van het elektrische veld E en magnetische veldinductie BIJ .

Aangezien het elektromagnetische veld een proces is waarbij een elektrisch veld wordt omgezet in een magnetisch veld en vervolgens een magnetisch veld in een elektrisch veld, verandert de toestand ervan voortdurend. Het verspreidt zich in ruimte en tijd en vormt elektromagnetische golven. Afhankelijk van de frequentie en lengte worden deze golven onderverdeeld in: radiogolven, terahertzstraling, infraroodstraling, zichtbaar licht, ultraviolette straling, röntgen- en gammastraling.

De intensiteits- en inductievectoren van het elektromagnetische veld staan ​​onderling loodrecht en het vlak waarin ze liggen staat loodrecht op de voortplantingsrichting van de golven.

In de theorie van actie op lange afstand, de voortplantingssnelheid elektromagnetische golven als oneindig beschouwd. Maxwell bewees echter dat dit niet het geval was. In een stof planten elektromagnetische golven zich voort met een eindige snelheid, die afhangt van de diëlektrische en magnetische permeabiliteit van de stof. Daarom wordt de theorie van Maxwell de korteafstandstheorie genoemd.

De theorie van Maxwell werd in 1888 experimenteel bevestigd door de Duitse natuurkundige Heinrich Rudolf Hertz. Hij bewees dat elektromagnetische golven bestaan. Bovendien mat hij de voortplantingssnelheid van elektromagnetische golven in vacuüm, die gelijk bleek te zijn aan de lichtsnelheid.

In integrale vorm ziet deze wet er als volgt uit:

Wet van Gauss voor een magnetisch veld

De flux van magnetische inductie door een gesloten oppervlak is nul.

De fysieke betekenis van deze wet is dat er in de natuur geen magnetische ladingen zijn. De polen van een magneet zijn niet te scheiden. De krachtlijnen van het magnetische veld zijn gesloten.

Inductiewet van Faraday

Een verandering in magnetische inductie veroorzaakt het verschijnen van een vortex elektrisch veld.

,

Magnetisch veld circulatie stelling

Deze stelling beschrijft de bronnen van het magnetische veld, evenals de velden zelf die door hen worden gecreëerd.

Elektrische stroom en verandering in elektrische inductie genereren een vortex magnetisch veld.

,

,

E is de elektrische veldsterkte;

H is de magnetische veldsterkte;

BIJ- magnetische inductie. Dit is een vectorgrootheid die laat zien hoe sterk het magnetische veld inwerkt op een lading van q die met een snelheid v beweegt;

D- elektrische inductie of elektrische verplaatsing. vertegenwoordigt vectorgrootheid, gelijk aan de som van de intensiteitsvector en de polarisatievector. Polarisatie wordt veroorzaakt door de verplaatsing van elektrische ladingen onder invloed van een extern elektrisch veld ten opzichte van hun positie wanneer een dergelijk veld afwezig is.

Δ is de Nabla-operator. De actie van deze operator op een specifiek veld wordt de rotor van dit veld genoemd.

Δ x E = rot E

ρ - dichtheid van externe elektrische lading;

j- stroomdichtheid - een waarde die de sterkte aangeeft van de stroom die door een oppervlakte-eenheid vloeit;

Met is de lichtsnelheid in vacuüm.

De wetenschap die het elektromagnetische veld bestudeert heet elektrodynamica. Ze beschouwt de interactie met lichamen die een elektrische lading hebben. Zo'n interactie heet elektromagnetisch. Klassieke elektrodynamica beschrijft alleen de continue eigenschappen van een elektromagnetisch veld met behulp van de vergelijkingen van Maxwell. De moderne kwantumelektrodynamica gaat ervan uit dat het elektromagnetische veld ook discrete (discontinue) eigenschappen heeft. En zo'n elektromagnetische interactie vindt plaats met behulp van ondeelbare deeltjes-quanta die geen massa en lading hebben. Het kwantum van het elektromagnetische veld heet foton .

Het elektromagnetische veld om ons heen

Rond elke geleider wordt een elektromagnetisch veld gevormd met: wisselstroom. De bronnen van elektromagnetische velden zijn hoogspanningslijnen, elektromotoren, transformatoren, elektrisch stadsvervoer, spoorwegvervoer, elektrische en elektronische huishoudelijke apparaten - televisies, computers, koelkasten, strijkijzers, stofzuigers, draadloze telefoons, mobiele telefoons, elektrische scheerapparaten - kortom , alles met betrekking tot verbruik of transport van elektriciteit. Krachtige bronnen van elektromagnetische velden zijn televisiezenders, antennes van mobiele telefoonstations, radarstations, magnetrons, enz. En aangezien er nogal wat van dergelijke apparaten om ons heen zijn, omringen elektromagnetische velden ons overal. Deze velden zijn van invloed op: omgeving en een persoon. Het kan niet gezegd worden dat deze invloed altijd negatief is. Elektrische en magnetische velden bestaan ​​al heel lang rond een persoon, maar de kracht van hun straling was een paar decennia geleden honderden keren lager dan nu.

Tot op zekere hoogte kan elektromagnetische straling veilig zijn voor de mens. Dus, in de geneeskunde, met behulp van elektromagnetische straling met lage intensiteit, genezen weefsels, elimineren ontstekingsprocessen en hebben ze een analgetisch effect. UHF-apparaten verlichten spasmen van de gladde spieren van de darmen en maag, verbeteren metabolische processen in de cellen van het lichaam, verminderen de tonus van haarvaten en verlagen de bloeddruk.

Maar sterke elektromagnetische velden veroorzaken storingen in het werk van het cardiovasculaire, immuun-, endocriene en zenuwstelsel van een persoon, kunnen slapeloosheid, hoofdpijn en stress veroorzaken. Het gevaar is dat hun impact bijna onmerkbaar is voor mensen en schendingen geleidelijk plaatsvinden.

Hoe kunnen we ons beschermen tegen de elektromagnetische straling om ons heen? Het is onmogelijk om dit volledig te doen, dus u moet proberen de impact ervan te minimaliseren. Allereerst moet u huishoudelijke apparaten zo rangschikken dat ze weg zijn van die plaatsen waar we het vaakst zijn. Ga bijvoorbeeld niet te dicht bij de tv zitten. Immers, hoe verder de afstand tot de bron van het elektromagnetische veld, hoe zwakker het wordt. Heel vaak laten we het apparaat aangesloten. Maar het elektromagnetische veld verdwijnt pas als het apparaat wordt losgekoppeld van het lichtnet.

Beïnvloeden de menselijke gezondheid en natuurlijke elektromagnetische velden - kosmische straling, Magnetisch veld van de aarde.

Instructie

Neem twee batterijen en verbind ze met isolatietape. Sluit de batterijen zo aan dat hun uiteinden verschillend zijn, dat wil zeggen dat de plus tegenover de min staat en omgekeerd. Gebruik paperclips om een ​​draad aan het uiteinde van elke batterij te bevestigen. Plaats vervolgens een van de paperclips bovenop de batterijen. Als de paperclip niet het midden van elk bereikt, moet u deze mogelijk rechttrekken tot de gewenste lengte. Zet het ontwerp vast met tape. Zorg ervoor dat de uiteinden van de draden vrij zijn en dat de randen van de paperclip het midden van elke batterij bereiken. Sluit de batterijen van bovenaf aan, doe hetzelfde aan de andere kant.

Neem koperdraad. Laat ongeveer 15 centimeter van de draad recht en wikkel het dan om het glas. Doe ongeveer 10 beurten. Laat nog 15 centimeter recht. Sluit een van de draden van de voeding aan op een van de vrije uiteinden van de resulterende koperen spoel. Zorg ervoor dat de draden goed op elkaar zijn aangesloten. Wanneer aangesloten, geeft het circuit een magnetische veld. Sluit de andere draad van de voeding aan op de koperdraad.

Op dat moment, wanneer stroom door de spoel vloeit, zal de binnenkant worden gemagnetiseerd. Paperclips blijven aan elkaar plakken, evenals delen van een lepel of vork, schroevendraaiers worden gemagnetiseerd en trekken andere metalen voorwerpen aan terwijl er stroom op de spoel wordt uitgeoefend.

Opmerking

De spoel kan heet zijn. Zorg ervoor dat er geen ontvlambare stoffen in de buurt zijn en pas op dat u uw huid niet verbrandt.

Nuttig advies

Het gemakkelijkst te magnetiseren metaal is ijzer. Selecteer geen aluminium of koper bij het controleren van het veld.

Om een ​​elektromagnetisch veld te maken, moet je de bron ervan laten uitstralen. Tegelijkertijd moet het een combinatie van twee velden produceren, elektrisch en magnetisch, die zich in de ruimte kunnen voortplanten en elkaar kunnen veroorzaken. Een elektromagnetisch veld kan zich in de ruimte voortplanten in de vorm van een elektromagnetische golf.

Je zal nodig hebben

  • - geïsoleerde draad;
  • - nagel;
  • - twee geleiders;
  • - Ruhmkorff spoel.

Instructie

Neem geïsoleerde draad met een lage weerstand, koper is het beste. Wikkel het op een stalen kern, een gewone spijker van 100 mm lang (geweven) is voldoende. Sluit de draad aan op een stroombron, een gewone batterij is voldoende. Er komt een elektrische veld, die er een elektrische stroom in opwekt.

De directionele beweging van de geladen (elektrische stroom) zal op zijn beurt een magnetische veld, die zal worden geconcentreerd in een stalen kern, met een draad eromheen. De kern draait en wordt aangetrokken door ferromagneten (nikkel, kobalt, enz.). Het resultaat veld kan elektromagnetisch worden genoemd, omdat de elektrische veld magnetisch.

Om een ​​klassiek elektromagnetisch veld te verkrijgen, is het noodzakelijk dat zowel het elektrische als het magnetische veld veld in de loop van de tijd veranderd, dan is de elektrische veld zal magnetisch genereren en vice versa. Hiervoor is het nodig dat de bewegende ladingen versnelling krijgen. De eenvoudigste manier om dit te doen is door ze te laten oscilleren. Om een ​​elektromagnetisch veld te verkrijgen, volstaat het daarom om een ​​geleider te nemen en deze aan te sluiten op een normaal huishoudelijk netwerk. Maar het zal zo klein zijn dat het niet mogelijk zal zijn om het met instrumenten te meten.

Maak een Hertz vibrator om een ​​voldoende krachtig magnetisch veld te verkrijgen. Neem hiervoor twee rechte identieke geleiders, bevestig ze zodat de opening ertussen 7 mm is. Dit zal een open oscillerend circuit zijn, met een kleine elektrische capaciteit. Bevestig elk van de geleiders aan Ruhmkorf-klemmen (hierdoor kunt u hoogspanningspulsen ontvangen). Sluit het circuit aan op de batterij. De ontladingen zullen beginnen in de vonkbrug tussen de geleiders en de vibrator zelf zal een bron van een elektromagnetisch veld worden.

Gerelateerde video's

De introductie van nieuwe technologieën en het wijdverbreide gebruik van elektriciteit hebben geleid tot de opkomst van kunstmatige elektromagnetische velden, die meestal een schadelijk effect hebben op mens en milieu. Deze fysieke velden ontstaan ​​waar bewegende ladingen zijn.

De aard van het elektromagnetische veld

Het elektromagnetische veld is een speciaal soort materie. Het komt voor rond geleiders waarlangs elektrische ladingen bewegen. Het krachtveld bestaat uit twee onafhankelijke velden - magnetisch en elektrisch, die niet los van elkaar kunnen bestaan. Wanneer het elektrische veld ontstaat en verandert, genereert het onveranderlijk een magnetisch veld.

Een van de eersten die de aard van variabele velden in het midden van de 19e eeuw onderzocht, was James Maxwell, aan wie de theorie van het elektromagnetische veld wordt toegeschreven. De wetenschapper toonde aan dat elektrische ladingen die met versnelling bewegen een elektrisch veld creëren. Als je het verandert, ontstaat er een veld van magnetische krachten.

De bron van een wisselend magnetisch veld kan een magneet zijn, als je hem in beweging zet, evenals een elektrische lading die oscilleert of beweegt met versnelling. Als de lading met een constante snelheid beweegt, stroomt de geleider gelijkstroom, die wordt gekenmerkt door een constant magnetisch veld. Het elektromagnetische veld, dat zich voortplant in de ruimte, draagt ​​energie, die afhangt van de grootte van de stroom in de geleider en de frequentie van de uitgezonden golven.

De impact van het elektromagnetische veld op een persoon

Iedereen niveau electromagnetische straling die door mensen ontworpen technische systemen, vele malen hoger dan de natuurlijke straling van de planeet. Dit is een thermisch effect, dat kan leiden tot oververhitting van lichaamsweefsels en onomkeerbare gevolgen. Bijvoorbeeld langdurig gebruik mobiele telefoon, dat een stralingsbron is, kan leiden tot een verhoging van de temperatuur van de hersenen en de ooglens.

Elektromagnetische velden gegenereerd tijdens gebruik huishoudelijke apparaten kan leiden tot de ontwikkeling van kwaadaardige neoplasmata. Dit geldt in het bijzonder voor het lichaam van de kinderen. Langdurige aanwezigheid van een persoon in de buurt van de bron van elektromagnetische golven vermindert de efficiëntie van het immuunsysteem, leidt tot ziekten van het hart en de bloedvaten.

Stop natuurlijk helemaal met gebruiken technische middelen, die de bron zijn van het elektromagnetische veld, is onmogelijk. Maar u kunt de eenvoudigste preventieve maatregelen toepassen, bijvoorbeeld de telefoon alleen met een headset gebruiken, geen snoeren van het apparaat laten zitten stopcontacten na gebruik van technologie. In het dagelijks leven wordt aanbevolen om verlengsnoeren en kabels met beschermende afscherming te gebruiken.

keer bekeken