Trường điện từ là gì? Định nghĩa và tiêu chuẩn của trường điện từ (EMF, EMI) của SanPiN

20.09.2019

Trường điện từ là một loại vật chất phát sinh xung quanh các điện tích chuyển động. Ví dụ, xung quanh một dây dẫn mang dòng điện. Trường điện từ bao gồm hai thành phần: điện trường và từ trường. Chúng không thể tồn tại độc lập với nhau. Một điều sinh ra một điều khác. Khi điện trường thay đổi thì ngay lập tức xuất hiện từ trường. Tốc độ truyền sóng điện từ V=C/EMỞ đâu e Và tôi tương ứng là hằng số từ và điện môi của môi trường trong đó sóng lan truyền. Sóng điện từ trong chân không truyền với tốc độ ánh sáng, tức là 300.000 km/s. Vì độ thấm điện môi và từ của chân không được coi là bằng 1. Khi thay đổi điện trường một từ trường phát sinh. Vì người gây ra chuyện đó điện trường không phải là hằng số (tức là thay đổi theo thời gian) thì từ trường cũng sẽ thay đổi. Từ trường thay đổi lần lượt tạo ra một điện trường, v.v. Do đó, đối với trường tiếp theo (không quan trọng là điện hay từ), nguồn sẽ là trường trước đó chứ không phải nguồn ban đầu, tức là một dây dẫn có dòng điện. Như vậy, ngay cả khi đã tắt dòng điện trong dây dẫn, trường điện từ vẫn tiếp tục tồn tại và lan rộng trong không gian. Sóng điện từ lan truyền trong không gian theo mọi hướng từ nguồn của nó. Bạn có thể tưởng tượng khi bật một bóng đèn lên, các tia sáng từ nó tỏa ra mọi hướng. Sóng điện từ khi truyền đi sẽ truyền năng lượng trong không gian. Dòng điện trong dây dẫn gây ra trường càng mạnh thì năng lượng được truyền bởi sóng càng lớn. Ngoài ra, năng lượng còn phụ thuộc vào tần số của sóng phát ra; nếu tăng 2,3,4 lần thì năng lượng sóng sẽ tăng tương ứng 4,9,16 lần. Nghĩa là năng lượng truyền sóng tỉ lệ với bình phương tần số. Điều kiện tốt nhất để truyền sóng được tạo ra khi chiều dài dây dẫn bằng bước sóng. Các đường sức từ và đường sức điện sẽ vuông góc với nhau. Các đường sức từ bao quanh một dây dẫn mang dòng điện và luôn đóng. Các đường sức điện đi từ điện tích này sang điện tích khác. Luôn có sóng điện từ sóng ngang. Nghĩa là các đường sức từ và điện nằm trong mặt phẳng vuông góc với hướng truyền. Lực căng điện từ trườngđặc tính lực của từ trường. Ngoài ra, lực căng là một đại lượng vectơ, nghĩa là nó có điểm bắt đầu và hướng. Cường độ trường có hướng tiếp tuyến với các đường sức. Vì cường độ điện trường và từ trường vuông góc với nhau nên có một quy luật xác định hướng truyền sóng. Khi vít quay dọc theo đường ngắn nhất từ vectơ cường độ điện trường đến vectơ cường độ từ trường, chuyển động tịnh tiến của vít sẽ biểu thị hướng truyền sóng.

Từ trường và các đặc tính của nó. Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, một từ trường. Một từ trường đại diện cho một trong các loại vật chất. Nó có năng lượng, biểu hiện dưới dạng lực điện từ tác dụng lên các điện tích chuyển động riêng lẻ (electron và ion) và lên dòng chảy của chúng, tức là. điện. Dưới tác dụng của lực điện từ, các hạt tích điện chuyển động lệch khỏi đường đi ban đầu theo hướng vuông góc với từ trường (Hình 34). Từ trường được hình thành chỉ xung quanh các điện tích chuyển động và tác dụng của nó cũng chỉ áp dụng cho các điện tích chuyển động. Từ trường và điện trường không thể tách rời và cùng nhau tạo thành một trường điện từ. Bất cứ thay đổi nào điện trường dẫn đến sự xuất hiện của từ trường và ngược lại, bất kỳ sự thay đổi nào trong từ trường đều kèm theo sự xuất hiện của điện trường. Trường điện từ lan truyền với tốc độ ánh sáng, tức là 300.000 km/s.

Biểu diễn đồ họa của từ trường. Về mặt đồ họa, từ trường được biểu diễn bằng các đường sức từ, chúng được vẽ sao cho hướng của đường sức tại mỗi điểm của trường trùng với hướng của lực trường; đường sức từ luôn liên tục và khép kín. Hướng của từ trường tại mỗi điểm có thể được xác định bằng kim từ. Cực Bắc của mũi tên luôn hướng theo hướng của lực từ trường. Đầu của một nam châm vĩnh cửu, nơi xuất hiện các đường sức (Hình 35, a), được coi là cực bắc, và đầu đối diện, nơi các đường sức đi vào, được coi là cực nam (các đường sức đi qua bên trong nam châm không được hiển thị). Sự phân bố đường sức giữa các cực của một nam châm phẳng có thể được phát hiện bằng cách sử dụng các mạt thép rắc trên một tờ giấy đặt trên các cực (Hình 35, b). Từ trường trong khe không khí giữa hai cực đối diện song song của một nam châm vĩnh cửu được đặc trưng bởi sự phân bố đều các đường sức từ (Hình 36)

1. Giới thiệu. Đối tượng nghiên cứu của vaology.

3. Các nguồn điện từ trường chính.

5. Các phương pháp bảo vệ sức khỏe con người khỏi ảnh hưởng điện từ.

6. Danh mục tài liệu, tài liệu được sử dụng.

1. Giới thiệu. Đối tượng nghiên cứu của vaology.

1.1 Giới thiệu.

Valeology - từ lat. “valeo” - “xin chào” là một môn khoa học nghiên cứu sức khỏe cá nhân của một người khỏe mạnh. Sự khác biệt cơ bản giữa valeology và các ngành khác (đặc biệt là từ y học thực hành) nằm chính xác ở cách tiếp cận cá nhân để đánh giá sức khỏe của từng đối tượng cụ thể (không tính đến dữ liệu chung và trung bình cho bất kỳ nhóm nào).

Lần đầu tiên, valeology như một môn khoa học được đăng ký chính thức vào năm 1980. Người sáng lập của nó là nhà khoa học người Nga I. I. Brekhman, người làm việc tại Đại học bang Vladivostok.

Hiện nay, ngành học mới đang tích cực phát triển, các công trình khoa học đang được tích lũy và nghiên cứu thực tế đang được tích cực tiến hành. Đang có sự chuyển đổi dần dần từ vị thế của một ngành khoa học sang vị thế của một ngành khoa học độc lập.

1.2 Đối tượng nghiên cứu của valogology.

Đối tượng nghiên cứu của valeology là sức khỏe cá nhân của một người khỏe mạnh và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Ngoài ra, valeology liên quan đến việc hệ thống hóa lối sống lành mạnh, có tính đến tính cá nhân của một chủ đề cụ thể.

Định nghĩa phổ biến nhất về khái niệm “sức khỏe” hiện nay là định nghĩa được các chuyên gia của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đề xuất:

Sức khỏe là trạng thái thoải mái về thể chất, tinh thần và xã hội.

Giá trị học hiện đại xác định các đặc điểm chính sau đây của sức khỏe cá nhân:

1. Sự sống là biểu hiện phức tạp nhất của sự tồn tại của vật chất, vượt qua sự phức tạp của nhiều phản ứng hóa lý và sinh học khác nhau.

2. Cân bằng nội môi là trạng thái gần như tĩnh của các dạng sống, được đặc trưng bởi sự biến đổi trong khoảng thời gian tương đối lớn và trạng thái tĩnh thực tế trong thời gian ngắn.

3. Thích ứng – khả năng của các dạng sống thích ứng với những điều kiện tồn tại thay đổi và tình trạng quá tải. Trong trường hợp rối loạn thích ứng hoặc những thay đổi quá đột ngột và căn bản về điều kiện sẽ xảy ra hiện tượng điều chỉnh sai - căng thẳng.

4. Kiểu hình là tập hợp các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của cơ thể sống. Ngoài ra, thuật ngữ “kiểu hình” mô tả một tập hợp các đặc điểm về sự phát triển và sinh lý của một sinh vật.

5. Kiểu gen là tập hợp các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến sự phát triển của cơ thể sống, là tổ hợp vật chất di truyền của bố mẹ. Khi gen dị dạng được truyền từ cha mẹ sẽ phát sinh các bệnh lý di truyền.

6. Lối sống – một tập hợp các khuôn mẫu và chuẩn mực hành vi đặc trưng cho một sinh vật cụ thể.

Sức khỏe (theo định nghĩa của WHO).

2. Trường điện từ, loại, đặc điểm và phân loại của nó.

2.1 Các định nghĩa cơ bản. Các loại trường điện từ.

Trường điện từ là một dạng vật chất đặc biệt trong đó xảy ra tương tác giữa các hạt mang điện.

Điện trường - được tạo ra bởi các điện tích và các hạt tích điện trong không gian. Hình vẽ cho thấy hình ảnh các đường sức (các đường tưởng tượng được sử dụng để biểu diễn trực quan các trường) của điện trường đối với hai hạt tích điện đứng yên:

Từ trường - được tạo ra bởi sự chuyển động của các điện tích dọc theo dây dẫn. Hình ảnh đường sức của một dây dẫn đơn được thể hiện trong hình:

Lý do vật lý cho sự tồn tại của trường điện từ là do điện trường biến thiên theo thời gian sẽ kích thích từ trường và từ trường biến thiên sẽ kích thích điện trường xoáy. Liên tục thay đổi, cả hai thành phần đều hỗ trợ sự tồn tại của trường điện từ. Trường của một hạt đứng yên hoặc chuyển động đều có mối liên hệ chặt chẽ với chất mang (hạt tích điện).

Tuy nhiên, với sự chuyển động ngày càng nhanh của các sóng mang, trường điện từ “tách ra” khỏi chúng và tồn tại độc lập trong môi trường, dưới dạng sóng điện từ, không biến mất khi loại bỏ sóng mang (ví dụ, sóng vô tuyến không biến mất). khi dòng điện (chuyển động của các sóng mang - electron) trong ăng-ten phát ra chúng biến mất).

2.2 Đặc tính cơ bản của trường điện từ.

Điện trường được đặc trưng bởi cường độ điện trường (ký hiệu “E”, kích thước SI – V/m, vectơ). Từ trường được đặc trưng bởi cường độ từ trường (ký hiệu “H”, kích thước SI – A/m, vector). Mô-đun (chiều dài) của vectơ thường được đo.

Sóng điện từ được đặc trưng bởi bước sóng (ký hiệu "(", kích thước SI - m), nguồn phát của chúng - tần số (ký hiệu - "(", kích thước SI - Hz). Trong hình E là vectơ cường độ điện trường, H là vectơ cường độ điện trường vectơ cường độ từ trường.

Ở tần số 3 – 300 Hz, khái niệm cảm ứng từ (ký hiệu “B”, chiều SI - T) cũng có thể được sử dụng như một đặc tính của từ trường.

2.3 Phân loại trường điện từ.

Cách được sử dụng phổ biến nhất là cái gọi là phân loại “khu vực” của trường điện từ theo mức độ khoảng cách từ nguồn/sóng mang.

Theo cách phân loại này, trường điện từ được chia thành vùng “gần” và vùng “xa”. Vùng “gần” (đôi khi được gọi là vùng cảm ứng) kéo dài đến một khoảng cách tính từ nguồn bằng 0-3(,de ( - độ dài của sóng điện từ do trường tạo ra. Trong trường hợp này, cường độ trường giảm nhanh ( tỷ lệ với bình phương hoặc lập phương khoảng cách tới nguồn). Trong vùng này, sóng điện từ được tạo ra chưa được hình thành đầy đủ.

Vùng “xa” là vùng sóng điện từ được hình thành. Ở đây cường độ trường giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách đến nguồn. Trong vùng này, mối quan hệ được xác định bằng thực nghiệm giữa cường độ điện trường và từ trường là hợp lệ:

trong đó 377 là trở kháng sóng không đổi của chân không, Ohm.

Sóng điện từ thường được phân loại theo tần số:

|Tên |Biên giới |Tên |Biên giới |

| tần số | phạm vi | sóng |

| Cực thấp, | Hz | Ừm |

|Siêu thấp, SLF | Hz | Ừm |

|Rất thấp, VLF | KHz | km |

|Tần số thấp, LF| KHz|Km | km |

|Trung bình, tầm trung | MHz | km |

|Cao, HF | MHz | m |

|Rất cao, VHF| MHz|Mét | m |

|Siêu cao, UHF| GHz |Decimét | m |

|Siêu cao, vi sóng | GHz | cm |

Cực kỳ cao, | GHz|Milimét | mm |

Thông thường, chỉ đo cường độ điện trường E ở tần số trên 300 MHz, đôi khi đo mật độ thông lượng năng lượng sóng hoặc vectơ chỉ (ký hiệu “S”, kích thước SI - W/m2).

3. Các nguồn chính của trường điện từ.

Các nguồn chính của trường điện từ có thể được xác định:

Đường dây điện.

Hệ thống dây điện (bên trong các tòa nhà và công trình).

Thiết bị điện gia dụng.

Những máy tính cá nhân.

Đài phát thanh và truyền hình.

Vệ tinh và di động(thiết bị, bộ lặp).

Vận tải điện.

Lắp đặt radar.

3.1 Đường dây điện (PTL).

Các dây dẫn của đường dây điện đang hoạt động tạo ra trường điện từ tần số công nghiệp (50 Hz) trong không gian liền kề (ở khoảng cách hàng chục mét tính từ dây). Hơn nữa, cường độ trường gần đường dây có thể thay đổi trong giới hạn rộng, tùy thuộc vào tải điện của nó. Tiêu chuẩn xác lập ranh giới các khu bảo vệ vệ sinh gần đường dây điện (theo SN 2971-84):

|Điện áp hoạt động |330 trở xuống |500 |750 |1150 |

|Kích thước |20 |30 |40 |55 |

| | | | |

(trên thực tế, ranh giới vùng bảo vệ vệ sinh được xác lập dọc theo đường ranh giới có cường độ điện trường cực đại bằng 1 kV/m, cách xa dây dẫn nhất).

3.2 Hệ thống dây điện.

Hệ thống dây điện bao gồm: cáp cấp nguồn cho hệ thống hỗ trợ sự sống của tòa nhà, dây phân phối dòng điện cũng như bảng phân phối, hộp điện và máy biến áp. Hệ thống dây điện là nguồn chính của trường điện từ tần số công nghiệp trong khu dân cư. Trong trường hợp này, mức cường độ điện trường do nguồn phát ra thường tương đối thấp (không vượt quá 500 V/m).

3.3 Đồ điện gia dụng.

Tất cả các nguồn của trường điện từ đều Thiết bị gia dụng, hoạt động bằng dòng điện. Trong trường hợp này, mức bức xạ thay đổi trong giới hạn rộng tùy thuộc vào kiểu máy, thiết kế thiết bị và chế độ hoạt động cụ thể. Ngoài ra, mức độ bức xạ phụ thuộc rất nhiều vào mức tiêu thụ điện năng của thiết bị - công suất càng cao thì mức độ trường điện từ trong quá trình hoạt động của thiết bị càng cao. Cường độ điện trường gần các thiết bị điện gia dụng không vượt quá hàng chục V/m.

Bảng dưới đây cho thấy mức cảm ứng từ tối đa cho phép đối với các nguồn từ trường mạnh nhất trong số các thiết bị điện gia dụng:

|Thiết bị |Khoảng thời gian tối đa cho phép |

| |giá trị cảm ứng từ, µT|

|Máy pha cà phê | |

|Máy giặt | |

|Sắt | |

|Máy hút bụi | |

|Bếp điện | |

Đèn chiếu sáng ban ngày (đèn huỳnh quang LTB, | |

Máy khoan điện (động cơ điện | |

công suất W) | |

Máy trộn điện (động cơ điện | |

| W) | |

|Truyền hình | |

|Lò vi sóng (cảm ứng, vi sóng) | |

3.4 Máy tính cá nhân.

Nguyên nhân chính gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người dùng máy tính là phương tiện hiển thị hình ảnh (VDI) của màn hình. Trong hầu hết các màn hình hiện đại, CVO là ống tia âm cực. Bảng liệt kê các yếu tố chính ảnh hưởng đến sức khỏe SVR:

|Công thái học |Các yếu tố ảnh hưởng điện từ |

| |trường của ống tia âm cực |

Giảm đáng kể độ tương phản trường điện từ |

| hình ảnh được sao chép trong phạm vi | MHz. |

chiếu sáng bên ngoài màn hình bằng tia trực tiếp | |

|ánh sáng. | |

Gương phản chiếu tia sáng từ điện tích trên bề mặt |

|bề mặt màn hình (chói). |màn hình giám sát. |

|Nhân vật hoạt hình |Bức xạ cực tím (phạm vi |

|tái tạo hình ảnh |bước sóng nm). |

|(Cập nhật liên tục tần số cao | |

Bản chất rời rạc của hình ảnh Hồng ngoại và tia X |

|(chia thành điểm). | bức xạ ion hóa. |

Trong tương lai, là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sức khỏe của SVO, chúng ta sẽ chỉ xem xét các yếu tố tiếp xúc với trường điện từ của ống tia âm cực.

Ngoài màn hình và thiết bị hệ thống, một máy tính cá nhân còn có thể bao gồm một số lượng lớn các thiết bị khác (chẳng hạn như máy in, máy quét, bộ lọc mạng và như thế.). Tất cả các thiết bị này hoạt động bằng dòng điện, nghĩa là chúng là nguồn của trường điện từ. Bảng sau đây cho thấy môi trường điện từ gần máy tính (sự đóng góp của màn hình không được tính đến trong bảng này như đã thảo luận trước đó):

Nguồn | Dải tần được tạo |

| |trường điện từ |

|Lắp ráp đơn vị hệ thống. |. |

Thiết bị I/O (máy in, | Hz. |

| máy quét, ổ đĩa, v.v.). | |

|Nguồn điện liên tục, |. |

|bộ lọc và bộ ổn định dòng. | |

Trường điện từ của máy tính cá nhân có thành phần sóng và quang phổ rất phức tạp, khó đo lường và định lượng. Nó có các thành phần từ tính, tĩnh điện và bức xạ (đặc biệt, thế tĩnh điện của người ngồi trước màn hình có thể dao động từ –3 đến +5 V). Xem xét thực tế là máy tính cá nhân hiện đang được sử dụng tích cực trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người, tác động của chúng đối với sức khỏe con người phải được nghiên cứu và kiểm soát cẩn thận.

3.5 Đài phát thanh, truyền hình.

Nga hiện có một số lượng đáng kể các đài phát thanh và trung tâm của nhiều chi nhánh khác nhau.

Các trạm và trung tâm truyền tải được đặt tại các khu vực được chỉ định đặc biệt và có thể chiếm diện tích khá lớn (lên tới 1000 ha). Trong cấu trúc của chúng, chúng bao gồm một hoặc nhiều tòa nhà kỹ thuật, nơi đặt các máy phát vô tuyến và các trường ăng-ten nơi đặt hàng chục hệ thống cấp nguồn ăng-ten (AFS). Mỗi hệ thống bao gồm một ăng-ten phát và đường cấp dữ liệu cung cấp tín hiệu phát sóng.

Trường điện từ phát ra từ ăng-ten của các trung tâm phát sóng vô tuyến có thành phần quang phổ phức tạp và sự phân bố cường độ riêng lẻ tùy thuộc vào cấu hình của ăng-ten, địa hình và kiến trúc của các tòa nhà lân cận. Một số dữ liệu trung bình cho các loại trung tâm phát sóng vô tuyến được trình bày trong bảng:

|đi vào trung tâm. | từ trường | |

| |trường, V/m. |A/m. | |

LW - đài phát thanh 630 |

|KHz, | | |khoảng cách nhỏ hơn 1 chiều dài |

|500 kW). | | | |

|CB – đài phát thanh |275 |<нет данных>Gần ăng-ten (bật |

|200 kW). | | | |

Đài phát thanh HF 44 |

| MHz, | | |được xây dựng dày đặc |

|10 máy phát – | | mái nhà của các tòa nhà dân cư. |

|100 kW). | | | |

|Truyền hình |15 |<нет данных>Máy phát thường |

| MHz, | | | cấp độ xây dựng. |

3.6 Truyền thông vệ tinh và di động.

3.6.1 Thông tin vệ tinh.

Hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm một trạm phát trên Trái đất và những người du hành - những người lặp lại trên quỹ đạo. Các trạm phát thông tin vệ tinh phát ra chùm sóng có định hướng hẹp, mật độ thông lượng năng lượng đạt tới hàng trăm W/m. Hệ thống thông tin vệ tinh tạo ra cường độ trường điện từ cao ở khoảng cách đáng kể so với ăng-ten. Ví dụ, một trạm 225 kW hoạt động ở tần số 2,38 GHz tạo ra mật độ dòng năng lượng là 2,8 W/m2 ở khoảng cách 100 km. Sự tiêu tán năng lượng so với chùm tia chính là rất nhỏ và xảy ra hầu hết ở khu vực đặt trực tiếp ăng-ten.

3.6.2 Truyền thông di động.

Điện thoại vô tuyến di động là một trong những hệ thống viễn thông phát triển nhanh nhất hiện nay. Các thành phần chính của hệ thống thông tin di động là các trạm cơ sở và điện thoại vô tuyến di động. Các trạm cơ sở duy trì liên lạc vô tuyến với các thiết bị di động, do đó chúng là nguồn của trường điện từ. Hệ thống này sử dụng nguyên tắc chia vùng phủ sóng thành các vùng hay còn gọi là “ô” với bán kính km. Bảng dưới đây trình bày các đặc điểm chính của hệ thống thông tin di động đang hoạt động ở Nga:

| | | | |Thứ ba |km. |

|NMT450. | |

|Tương tự. |5] |5] | | | |

|AMPS. |||100 |0,6 | |

|DAMPS (LÀ – |||50 |0,2 | |

|136). | | | | | |

|CDMA. |||100 |0,6 | |

|GSM – 900. |||40 |0,25 | |

|GSM – 1800. | |

|Kỹ thuật số. |0] |5] | | | |

Cường độ bức xạ của trạm gốc được xác định bởi tải, nghĩa là sự hiện diện của chủ sở hữu điện thoại di động trong khu vực dịch vụ của một trạm gốc cụ thể và mong muốn sử dụng điện thoại của họ để trò chuyện, về cơ bản, phụ thuộc vào thời gian trong ngày, vị trí của nhà ga, ngày trong tuần và các yếu tố khác. Vào ban đêm, tải trạm gần như bằng không. Cường độ bức xạ từ thiết bị di động phụ thuộc phần lớn vào trạng thái của kênh liên lạc “điện thoại vô tuyến di động - trạm gốc” (khoảng cách từ trạm gốc càng lớn thì cường độ bức xạ của thiết bị càng cao).

3.7 Vận tải điện.

Phương tiện giao thông điện (xe điện, xe điện, tàu điện ngầm, v.v.) là nguồn trường điện từ mạnh ở dải tần số Hz. Trong trường hợp này, trong phần lớn các trường hợp, động cơ điện kéo đóng vai trò của bộ phát chính (đối với xe đẩy và xe điện, máy truyền tín hiệu trên không cạnh tranh với động cơ điện về cường độ của điện trường phát ra). Bảng hiển thị dữ liệu về giá trị đo được của cảm ứng từ đối với một số loại phương tiện vận chuyển điện:

|Phương thức vận tải và loại hình |Giá trị trung bình |Giá trị tối đa |

| mức tiêu thụ hiện tại. |cảm ứng từ, µT. | Độ lớn từ tính |

| | |cảm ứng, µT. |

|Tàu điện đi lại.|20 |75 |

|Vận tải điện với |29 |110 |

|Ổ đĩa DC | | |

|(ô tô điện, v.v.). | | |

3.8 Lắp đặt radar.

Các thiết bị radar và radar thường có ăng-ten loại phản xạ (“đĩa”) và phát ra chùm sóng vô tuyến có hướng hẹp.

Sự chuyển động định kỳ của ăng-ten trong không gian dẫn đến sự gián đoạn của bức xạ trong không gian. Sự gián đoạn tạm thời của bức xạ cũng được quan sát thấy do hoạt động theo chu kỳ của radar đối với bức xạ. Chúng hoạt động ở tần số từ 500 MHz đến 15 GHz, nhưng một số cài đặt đặc biệt có thể hoạt động ở tần số lên tới 100 GHz trở lên. Do tính chất đặc biệt của bức xạ, chúng có thể tạo ra những vùng có mật độ dòng năng lượng cao (100 W/m2 trở lên).

4. Ảnh hưởng của trường điện từ đến sức khỏe cá nhân con người.

Cơ thể con người luôn phản ứng với một trường điện từ bên ngoài. Do thành phần sóng khác nhau và các yếu tố khác, trường điện từ của các nguồn khác nhau ảnh hưởng đến sức khỏe con người theo những cách khác nhau. Kết quả là, trong phần này Tác động của nhiều nguồn khác nhau tới sức khỏe sẽ được xem xét riêng biệt. Tuy nhiên, lĩnh vực nguồn nhân tạo, vốn có sự bất hòa rõ rệt với nền điện từ tự nhiên, trong hầu hết các trường hợp đều có tác động tiêu cực đến sức khỏe của người dân trong vùng ảnh hưởng của nó.

Nghiên cứu sâu rộng về tác động của điện từ trường đối với sức khỏe bắt đầu ở nước ta từ những năm 60. Người ta phát hiện ra rằng hệ thống thần kinh của con người rất nhạy cảm với ảnh hưởng điện từ và trường này cũng có cái gọi là hiệu ứng thông tin khi tiếp xúc với một người ở cường độ dưới giá trị ngưỡng. hiệu ứng nhiệt(độ lớn của cường độ trường tại đó hiệu ứng nhiệt của nó bắt đầu xuất hiện).

Bảng dưới đây cho thấy những phàn nàn phổ biến nhất về tình trạng suy giảm sức khỏe của người dân trong khu vực tiếp xúc với các cánh đồng từ nhiều nguồn khác nhau. Trình tự và cách đánh số các nguồn trong bảng tương ứng với trình tự và cách đánh số của chúng ở Mục 3:

|Nguồn |Những lời phàn nàn phổ biến nhất. |

|điện từ | |

|1. Dòng |Chiếu xạ ngắn hạn (trong khoảng vài phút) có thể|

đường dây truyền tải điện (đường dây điện). |dẫn đến phản ứng tiêu cực chỉ ở những người đặc biệt nhạy cảm |

| người hoặc bệnh nhân mắc một số loại dị ứng |

| | bệnh tật. Tiếp xúc kéo dài thường dẫn đến |

| |các bệnh lý khác nhau của tim mạch và hệ thần kinh |

| |(do mất cân bằng hệ thống phụ điều hòa thần kinh). Khi nào |

| |chiếu xạ liên tục siêu dài (khoảng 10-20 năm) |

| |có thể (theo dữ liệu chưa được xác minh) sự phát triển của một số |

| |bệnh ung thư. |

|2. Nội bộ |Dữ liệu hiện tại về khiếu nại về tình trạng xuống cấp |

|hệ thống dây điện của tòa nhà|sức khỏe liên quan trực tiếp đến công việc nội bộ |

| và các tòa nhà. |không có mạng lưới điện. |

|3. Hộ gia đình Có dữ liệu chưa được xác minh về khiếu nại về da, |

| thiết bị điện. |bệnh lý tim mạch và thần kinh lâu dài |

| sử dụng có hệ thống lò vi sóng cũ |

| |models (đến năm 1995). Cũng có những cái tương tự |

| dữ liệu liên quan đến ứng dụng | nhiều lò vi sóng mọi người |

| |kiểu máy trong điều kiện sản xuất (ví dụ: để sưởi ấm |

| | đồ ăn trong quán cà phê). Ngoài lò vi sóng còn có dữ liệu trên |

| |tác động tiêu cực về sức khỏe người có tivi |

| | như một thiết bị hiển thị, một ống tia âm cực. |

Shmelev V.E., Sbitnev S.A.

“CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ KỸ THUẬT ĐIỆN”

"Lý thuyết trường điện từ"

Chương 1. Những khái niệm cơ bản của lý thuyết trường điện từ

§ 1.1. Định nghĩa trường điện từ và các đại lượng vật lý của nó.
Bộ máy toán học của lý thuyết trường điện từ

Trường điện từ(EMF) là loại vật chất tác động lên các hạt mang điện lực tác động và được xác định tại mọi điểm bởi hai cặp đại lượng vectơ đặc trưng cho hai cạnh của nó - điện trường và từ trường.

điện trường- đây là một thành phần của EMF, được đặc trưng bởi tác động lên hạt tích điện có lực tỷ lệ với điện tích của hạt và không phụ thuộc vào tốc độ của nó.

Một từ trường là một thành phần của EMF, được đặc trưng bởi tác động lên một hạt chuyển động với lực tỷ lệ thuận với điện tích của hạt và tốc độ của nó.

Học viên trong khóa học cơ sở lý thuyết kỹ thuật điện, các tính chất cơ bản và phương pháp tính toán EMF liên quan đến nghiên cứu định tính và định lượng EMF được tìm thấy trong các thiết bị điện, điện tử và y sinh. Với mục đích này, các phương trình điện động lực học ở dạng tích phân và vi phân là phù hợp nhất.

Bộ máy toán học của lý thuyết trường điện từ (TEMF) dựa trên lý thuyết trường vô hướng, phân tích vectơ và tensor, cũng như phép tính vi phân và tích phân.

Câu hỏi kiểm soát

1. Trường điện từ là gì?

2. Thế nào gọi là điện trường và từ trường?

3. Bộ máy toán học của lý thuyết trường điện từ dựa trên cơ sở nào?

§ 1.2. Đại lượng vật lý, đặc trưng cho EMF

Vectơ cường độ điện trường tại điểm Q là vectơ lực tác dụng lên một hạt đứng yên mang điện đặt tại một điểm Q, nếu hạt này có điện tích dương đơn vị.

Theo định nghĩa này lực điện, tác dụng lên một điện tích điểm q bằng:

Ở đâu E đo bằng V/m.

Từ trường được đặc trưng vectơ cảm ứng từ. Cảm ứng từ tại một số điểm quan sát Q là đại lượng vectơ có mô đun bằng lực từ tác dụng lên hạt tích điện đặt tại một điểm Q, có điện tích đơn vị và chuyển động với vận tốc đơn vị, và các vectơ lực, tốc độ, cảm ứng từ, cũng như điện tích của hạt thỏa mãn điều kiện

Lực từ tác dụng lên một dây dẫn cong mang dòng điện có thể được xác định theo công thức

Một dây dẫn thẳng nếu đặt trong từ trường đều thì chịu tác dụng của lực từ sau:

Trong tất cả các công thức mới nhất B - cảm ứng từ, được đo bằng teslas (T).

1 T là cảm ứng từ trong đó một lực từ bằng 1 N tác dụng lên một dây dẫn thẳng có dòng điện 1A, nếu các đường cảm ứng từ hướng vuông góc với dây dẫn có dòng điện và nếu chiều dài của dây dẫn là 1m.

Ngoài cường độ điện trường và cảm ứng từ, các đại lượng vectơ sau đây được xem xét trong lý thuyết về trường điện từ:

1) cảm ứng điện D (độ dịch chuyển điện), được đo bằng C/m 2,

Các vectơ EMF là các hàm của không gian và thời gian:

Ở đâu Q- điểm quan sát, t- khoảnh khắc của thời gian.

Nếu điểm quan sát Q trong chân không thì các mối liên hệ sau đây giữ giữa các cặp đại lượng vectơ tương ứng

trong đó là hằng số điện môi tuyệt đối của chân không (hằng số điện cơ bản), =8,85419*10 -12;

Độ thấm từ tuyệt đối của chân không (hằng số từ cơ bản); = 4π*10 -7 .

Câu hỏi kiểm soát

1. Cường độ điện trường là gì?

2. Cảm ứng từ được gọi là gì?

3. Lực từ tác dụng lên một hạt tích điện chuyển động là lực gì?

4. Lực từ tác dụng lên một dây dẫn mang dòng điện là bao nhiêu?

5. Điện trường đặc trưng cho những đại lượng vectơ nào?

6. Những đại lượng vectơ nào được đặc trưng bởi từ trường?

§ 1.3. Nguồn điện trường

Nguồn của EMF là điện tích, lưỡng cực điện, điện tích chuyển động, dòng điện, lưỡng cực từ.

Các khái niệm về điện tích và dòng điện được đưa ra trong môn vật lý. Dòng điện có ba loại:

1. Dòng điện dẫn.

2. Dòng điện dịch chuyển.

3. Chuyển dòng điện.

Dòng điện dẫn- tốc độ truyền các điện tích chuyển động của vật dẫn điện qua một bề mặt nhất định.

Xu hướng hiện tại- tốc độ thay đổi của vectơ dịch chuyển điện qua một bề mặt nhất định.

Chuyển hiện tạiđược đặc trưng bởi biểu thức sau

Ở đâu v - Tốc độ di chuyển của vật thể qua bề mặt S; N - vectơ đơn vị vuông góc với bề mặt; - mật độ điện tích tuyến tính của các vật thể bay qua bề mặt theo hướng pháp tuyến; ρ - mật độ thể tích của điện tích; ρ v - mật độ dòng truyền.

Lưỡng cực điện gọi là một cặp điện tích điểm + q Và - q, nằm ở khoảng cách tôi với nhau (Hình 1).

Một lưỡng cực điện điểm được đặc trưng bởi vectơ mô men lưỡng cực điện:

Lưỡng cực từ gọi là mạch phẳng có dòng điện TÔI. Lưỡng cực từ được đặc trưng bởi vectơ mômen lưỡng cực từ

Ở đâu S - vectơ diện tích của một mặt phẳng trải dài trên mạch mang dòng điện. Vectơ S hướng vuông góc với bề mặt phẳng này và khi nhìn từ điểm cuối của vectơ S , khi đó chuyển động dọc theo đường viền theo hướng trùng với hướng của dòng điện sẽ xảy ra ngược chiều kim đồng hồ. Điều này có nghĩa là hướng của vectơ mô men từ lưỡng cực có liên quan đến hướng của dòng điện theo quy tắc vít bên phải.

Các nguyên tử và phân tử của vật chất là các lưỡng cực điện và từ, do đó mỗi điểm của một loại vật liệu trong EMF có thể được đặc trưng bởi mật độ thể tích của mô men lưỡng cực điện và từ:

P - Độ phân cực điện của chất:

M - Từ hóa của chất:

Sự phân cực điện của vật chất là đại lượng vectơ bằng mật độ thể tích của mô men lưỡng cực điện tại một điểm nào đó trên vật thể thực.

Từ hóa của một chất là đại lượng vectơ bằng mật độ thể tích của mômen lưỡng cực từ tại một điểm nào đó của vật thể.

Độ lệch điện là đại lượng vectơ, mà đối với bất kỳ điểm quan sát nào, bất kể nó ở trong chân không hay trong vật chất, đều được xác định từ hệ thức:

(đối với chân không hoặc chất),

(chỉ dành cho chân không).

Cường độ từ trường- đại lượng vectơ, đối với bất kỳ điểm quan sát nào, bất kể nó ở trong chân không hay trong một chất, được xác định từ hệ thức:

trong đó cường độ từ trường được đo bằng A/m.

Ngoài sự phân cực và từ hóa, còn có các nguồn EMF phân bố theo thể tích khác:

- mật độ điện tích thể tích ; ,

trong đó mật độ điện tích thể tích được đo bằng C/m3;

- vectơ mật độ dòng điện, có thành phần bình thường bằng

Tổng quát hơn, dòng điện chạy qua một bề mặt hở S, bằng thông lượng vectơ mật độ dòng điện qua bề mặt này:

trong đó vectơ mật độ dòng điện được đo bằng A/m 2.

Câu hỏi kiểm soát

1. Nguồn của trường điện từ là gì?

2. Dòng điện dẫn là gì?

3. Dòng điện phân cực là gì?

4. Dòng điện chuyển là gì?

5. Lưỡng cực điện và mômen lưỡng cực điện là gì?

6. Lưỡng cực từ và mômen lưỡng cực từ là gì?

7. Độ phân cực điện và độ từ hóa của một chất được gọi là gì?

8. Thế nào gọi là độ dịch chuyển điện?

9. Cường độ từ trường được gọi là gì?

10. Mật độ thể tích của điện tích và mật độ dòng điện là bao nhiêu?

Ví dụ ứng dụng MATLAB

Nhiệm vụ.

Được cho: Mạch có dòng điện TÔI trong không gian biểu thị chu vi của một hình tam giác, tọa độ Descartes của các đỉnh được cho trước: x 1 , x 2 , x 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3. Ở đây chỉ số dưới là số của các đỉnh. Các đỉnh được đánh số theo chiều dòng điện.

Yêu cầu soạn hàm MATLAB tính toán vectơ mô men từ lưỡng cực của vòng dây. Khi biên dịch một m-file, có thể giả định rằng tọa độ không gian được đo bằng mét và dòng điện tính bằng ampe. Cho phép tổ chức tùy ý các tham số đầu vào và đầu ra.

Giải pháp

% m_dip_moment - tính mômen lưỡng cực từ của mạch tam giác có dòng điện trong không gian

% chiều = m_dip_moment(tok,node)

% THÔNG SỐ ĐẦU VÀO

% tok - dòng điện trong mạch;

% nút là một ma trận vuông có dạng ".", mỗi hàng chứa tọa độ của đỉnh tương ứng.

% THAM SỐ ĐẦU RA

% chiều là ma trận hàng của các thành phần Descartes của vectơ mômen lưỡng cực từ.

hàm pm = m_dip_moment(tok,node);

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

% Trong câu lệnh cuối cùng, vectơ diện tích tam giác được nhân với dòng điện

>> nút=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,nút)

13.442 20.637 -2.9692

Trong trường hợp này nó đã hoạt động P M = (13,442* 1 x + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A*m 2 nếu dòng điện trong mạch là 1 A.

§ 1.4. Toán tử vi phân không gian trong lý thuyết trường điện từ

Dốc trường vô hướng Φ( Q) = Φ( XYZ) là trường vectơ được xác định bởi công thức:

Ở đâu V. 1 - vùng chứa điểm Q; S 1 - bề mặt khép kín bao quanh khu vực V. 1 , Q 1 - điểm thuộc bề mặt S 1 ; δ - khoảng cách lớn nhất từ điểm Q tới các điểm trên bề mặt S 1 (tối đa| Q Q 1 |).

sự khác biệt Trường vector F (Q)=F (XYZ) được gọi là trường vô hướng, được xác định bởi công thức:

Cánh quạt trường vectơ (xoáy) F (Q)=F (XYZ) là trường vectơ được xác định bởi công thức:

thúi F =

Toán tử Nabla là toán tử vi phân vectơ, trong tọa độ Descartes được xác định theo công thức:

Hãy biểu diễn grad, div và rot thông qua toán tử nabla:

Hãy viết các toán tử này theo tọa độ Descartes:

; ;

Toán tử Laplace trong tọa độ Descartes được xác định theo công thức:

Toán tử vi phân bậc hai:

định lý tích phân

định lý gradient ;

Định lý phân kỳ

Định lý Rotor

Trong lý thuyết về EMF, một định lý tích phân nữa cũng được sử dụng:

Câu hỏi kiểm soát

1. Cái gì được gọi là gradient trường vô hướng?

2. Thế nào được gọi là sự phân kỳ của trường vectơ?

3. Độ cong của trường vectơ được gọi là gì?

4. Toán tử nabla là gì và các toán tử vi phân bậc nhất được thể hiện thông qua nó như thế nào?

5. Định lý tích phân nào đúng cho trường vô hướng và trường vectơ?

Ví dụ ứng dụng MATLAB

Nhiệm vụ.

Được cho: Trong thể tích của một tứ diện, trường vô hướng và vectơ thay đổi theo quy luật tuyến tính. Tọa độ của các đỉnh tứ diện được xác định bởi ma trận có dạng [ x 1 , y 1 , z 1 ; x 2 , y 2 , z 2 ; x 3 , y 3 , z 3 ; x 4 , y 4 , z 4 ]. Các giá trị của trường vô hướng tại các đỉnh được xác định bởi ma trận [Ф 1 ; F2; F3; F 4]. Các thành phần Descartes của trường vectơ tại các đỉnh được xác định bởi ma trận [ F 1 x, F 1y, F 1z; F 2x, F 2y, F 2z; F 3x, F 3y, F 3z; F 4x, F 4y, F 4z].

Định nghĩa về thể tích của tứ diện, độ dốc của trường vô hướng, cũng như độ phân kỳ và độ cong của trường vectơ. Viết hàm MATLAB cho việc này.

Giải pháp. Dưới đây là nội dung của hàm m.

% grad_div_rot - Tính toán độ dốc, độ phân kỳ và rôto... trong thể tích của một khối tứ diện

% =grad_div_rot(nút,vô hướng,vectơ)

% THÔNG SỐ ĐẦU VÀO

% nút - ma trận tọa độ các đỉnh tứ diện:

% hàng tương ứng với đỉnh, cột - tọa độ;

% vô hướng - ma trận cột của các giá trị trường vô hướng tại các đỉnh;

% vector - ma trận các thành phần trường vector tại các đỉnh:

% THÔNG SỐ ĐẦU RA

% grad - ma trận hàng các thành phần Descartes của gradient của trường vô hướng;

% div - giá trị phân kỳ của trường vectơ trong thể tích của tứ diện;

% rot là ma trận hàng của các thành phần Descartes của rôto trường vectơ.

% Trong tính toán giả sử rằng trong thể tích của tứ diện

% trường vectơ và trường vô hướng thay đổi trong không gian theo quy luật tuyến tính.

hàm =grad_div_rot(nút,vô hướng,vectơ);

a=inv(); % Ma trận hệ số nội suy tuyến tính

grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % Thành phần gradient của trường vô hướng

div=*vector(:); % phân kỳ trường vectơ

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

Một ví dụ về chạy hàm m đã phát triển:

>> nút=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

>> vô hướng=rand(4,1)

>> vectơ=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(nút,vô hướng,vectơ)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

Nếu chúng ta giả sử rằng tọa độ không gian được đo bằng mét và trường vectơ và vô hướng là không thứ nguyên, thì trong trong ví dụ nàyđã xảy ra:

cấp độ Ф = (-0.16983* 1 x - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z) m -1 ;

div F = -1,0112 m -1 ;

thúi F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 y + 0.78844*1 z) m -1 .

§ 1.5. Các định luật cơ bản của lý thuyết trường điện từ

Phương trình EMF ở dạng tích phân

Tổng số luật hiện hành:

hoặc

Sự tuần hoàn của vectơ cường độ từ trường dọc theo đường viền tôi bằng tổng dòng điện chạy qua bề mặt S, kéo dài trên đường viền tôi, nếu chiều dòng điện tạo thành hệ thuận tay phải với chiều đi vòng mạch.

Pháp luật cảm ứng điện từ:

Ở đâu E c là cường độ điện trường ngoài.

Cảm ứng điện từ EMF e và trong mạch tôi bằng tốc độ biến thiên của từ thông qua bề mặt S, kéo dài trên đường viền tôi, và hướng của tốc độ thay đổi của dạng từ thông với hướng e và một hệ thống vít thuận tay trái.

Định lý Gauss ở dạng tích phân:

Vector dịch chuyển điện truyền qua một bề mặt kín S bằng tổng điện tích tự do trong thể tích giới hạn bởi bề mặt S.

Định luật liên tục của đường cảm ứng từ:

Từ thông qua bất kỳ bề mặt kín nào đều bằng không.

Việc áp dụng trực tiếp các phương trình ở dạng tích phân giúp tính toán các trường điện từ đơn giản nhất. Để tính toán các trường điện từ có hình dạng phức tạp hơn, người ta sử dụng các phương trình ở dạng vi phân. Những phương trình này được gọi là phương trình Maxwell.

Phương trình Maxwell cho môi trường đứng yên

Các phương trình này suy ra trực tiếp từ các phương trình tương ứng ở dạng tích phân và từ các định nghĩa toán học của các toán tử vi phân không gian.

Tổng luật hiện hành ở dạng vi phân:

Tổng mật độ dòng điện,

Mật độ dòng điện ngoài

Mật độ dòng dẫn,

Mật độ dòng điện thiên vị: ,

Mật độ dòng truyền: .

Điều này có nghĩa là dòng điện là nguồn xoáy của vectơ cường độ từ trường.

Định luật cảm ứng điện từ ở dạng vi phân:

Điều này có nghĩa là từ trường xoay chiều là nguồn xoáy cho sự phân bố không gian của vectơ cường độ điện trường.

Phương trình tính liên tục của đường cảm ứng từ:

Điều này có nghĩa là trường của vectơ cảm ứng từ không có nguồn, tức là Trong tự nhiên không có điện tích từ (đơn cực từ).

Định lý Gauss ở dạng vi phân:

Điều này có nghĩa là nguồn của vectơ trường dịch chuyển điện là các điện tích.

Để đảm bảo tính duy nhất của lời giải cho bài toán phân tích EMF, cần bổ sung các phương trình Maxwell bằng các phương trình liên kết vật chất giữa các vectơ E Và D , Và B Và H .

Mối quan hệ giữa vectơ trường và tính chất điện của môi trường

Người ta biết rằng

(1)

Tất cả các chất điện môi đều bị phân cực dưới tác dụng của điện trường. Tất cả các nam châm đều bị từ hóa dưới tác dụng của từ trường. Tính chất điện môi tĩnh của một chất có thể được mô tả đầy đủ sự phụ thuộc chức năng vectơ phân cực P từ vectơ cường độ điện trường E (P =P (E )). Tính chất từ tĩnh của một chất có thể được mô tả hoàn toàn bằng sự phụ thuộc chức năng của vectơ từ hóa M từ vectơ cường độ từ trường H (M =M (H )). Trong trường hợp tổng quát, sự phụ thuộc như vậy về bản chất là mơ hồ (cuồng loạn). Điều này có nghĩa là vectơ phân cực hoặc từ hóa tại một điểm Qđược xác định không chỉ bởi giá trị của vectơ E hoặc H tại thời điểm này, mà còn là nền tảng của sự thay đổi trong vectơ E hoặc H tại thời điểm này. Việc nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa những sự phụ thuộc này là vô cùng khó khăn. Vì vậy, trong thực tế người ta thường giả định rằng các vectơ P Và E , Và M Và H là thẳng hàng và tính chất điện của một chất được mô tả bằng hàm trễ vô hướng (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Nếu có thể bỏ qua đặc tính trễ của các hàm trên thì các đặc tính điện được mô tả bằng các hàm rõ ràng P=P(E), M=M(H).

Trong nhiều trường hợp, các hàm này có thể được coi là tuyến tính gần đúng, tức là

Khi đó, xét đến quan hệ (1), chúng ta có thể viết biểu thức sau

(4)

Theo đó, độ thấm điện môi và từ tính tương đối của chất:

Hằng số điện môi tuyệt đối của một chất:

Tính thấm từ tuyệt đối của một chất:

Mối quan hệ (2), (3), (4) đặc trưng cho tính chất điện môi và từ tính của chất. Tính chất dẫn điện của một chất có thể được mô tả bằng định luật Ohm dưới dạng vi phân

đâu là độ dẫn điện riêng của chất đó, được đo bằng S/m.

Trong trường hợp tổng quát hơn, mối quan hệ giữa mật độ dòng điện dẫn và vectơ cường độ điện trường có đặc tính trễ vectơ phi tuyến.

Năng lượng trường điện từ

Mật độ năng lượng thể tích của điện trường bằng

Ở đâu W e được đo bằng J/m3.

Mật độ năng lượng thể tích của từ trường bằng

Ở đâu W m được đo bằng J/m3.

Mật độ năng lượng thể tích của trường điện từ bằng

Trong trường hợp điện tuyến tính và tính hấp dẫn chất, mật độ năng lượng thể tích của EMF bằng

Biểu thức này hợp lệ cho các giá trị tức thời năng lượng riêng và vectơ EMF.

Công suất riêng tổn thất nhiệt từ dòng điện dẫn

Mật độ năng lượng của nguồn bên thứ ba

Câu hỏi kiểm soát

1. Định luật dòng điện tổng được xây dựng dưới dạng tích phân như thế nào?

2. Định luật cảm ứng điện từ được biểu diễn dưới dạng tích phân như thế nào?

3. Định lý Gauss và định luật liên tục từ thông được xây dựng dưới dạng tích phân như thế nào?

4. Pháp luật tổng thể hiện hành được xây dựng dưới dạng vi phân như thế nào?

5. Định luật cảm ứng điện từ được phát biểu dưới dạng vi phân như thế nào?

6. Định lý Gauss và định luật về tính liên tục của đường cảm ứng từ được xây dựng dưới dạng tích phân như thế nào?

7. Những mối liên hệ nào mô tả tính chất điện của một chất?

8. Năng lượng của trường điện từ được biểu diễn như thế nào thông qua các đại lượng vectơ xác định nó?

9. Công suất riêng của tổn thất nhiệt và công suất riêng của nguồn bên thứ ba được xác định như thế nào?

Ví dụ ứng dụng MATLAB

Vấn đề 1.

Được cho: Bên trong thể tích của khối tứ diện, cảm ứng từ và độ từ hóa của chất đó thay đổi theo quy luật tuyến tính. Tọa độ các đỉnh của tứ diện đã cho, giá trị của vectơ cảm ứng từ và từ hóa của chất tại các đỉnh cũng được cho.

Tính toán mật độ dòng điện trong thể tích của tứ diện, sử dụng hàm m được biên dịch khi giải bài toán ở đoạn trước. Thực hiện phép tính trong cửa sổ lệnh MATLAB, giả sử rằng tọa độ không gian được đo bằng milimét, cảm ứng từ tính bằng tesla, cường độ từ trường và từ hóa tính bằng kA/m.

Giải pháp.

Hãy đặt dữ liệu ban đầu ở định dạng tương thích với hàm m grad_div_rot:

>> nút=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 % độ thấm từ tuyệt đối của chân không, 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(node,ones(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

Trong ví dụ này, vectơ của mật độ dòng điện tổng trong khối đang xem xét hóa ra bằng (-914,2* 1 x + 527.76*1 y - 340.67*1 z) A/mm2 . Để xác định mô đun của mật độ dòng điện, chúng ta thực hiện toán tử sau:

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

Giá trị mật độ dòng điện tính toán không thể thu được trong môi trường có từ tính cao trong thực tế. thiết bị kỹ thuật. Ví dụ này hoàn toàn mang tính giáo dục. Bây giờ chúng ta hãy kiểm tra tính đúng đắn của việc xác định sự phân bố cảm ứng từ trong thể tích của khối tứ diện. Để làm điều này, chúng tôi thực hiện câu lệnh sau:

>> =grad_div_rot(nút,cái(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

Ở đây chúng tôi nhận được giá trị div B = -0,34415 T/mm, không thể tuân theo định luật liên tục của đường cảm ứng từ ở dạng vi phân. Từ đó dẫn đến sự phân bố cảm ứng từ trong thể tích của khối tứ diện được xác định không chính xác.

Vấn đề 2.

Cho một khối tứ diện có tọa độ các đỉnh đã cho ở trong không khí (đơn vị đo là mét). Cho các giá trị của vectơ cường độ điện trường tại các đỉnh của nó (đơn vị đo - kV/m).

Yêu cầu tính mật độ điện tích thể tích bên trong tứ diện.

Giải pháp có thể được thực hiện tương tự:

>> nút=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% hằng số điện môi tuyệt đối của chân không, 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

Trong ví dụ này, mật độ điện tích thể tích bằng 0,10685 µC/m 3.

§ 1.6. Điều kiện biên của vectơ EMF.
Định luật bảo toàn điện tích. Định lý Umov-Poynting

hoặc

Ở đây nó được chỉ định: H 1 - vectơ cường độ từ trường tại mặt phân cách giữa các môi trường trong môi trường số 1; H 2 - tương tự ở môi trường số 2; H 1t- thành phần tiếp tuyến (tiếp tuyến) của vectơ cường độ từ trường tại giao diện giữa các môi trường trong môi trường số 1; H 2t- tương tự ở môi trường số 2; E 1 vectơ cường độ điện trường tổng tại mặt phân cách giữa các môi trường trong môi trường số 1; E 2 - tương tự ở môi trường số 2; E 1 c - thành phần bên thứ ba của vectơ cường độ điện trường tại giao diện giữa các môi trường trong môi trường số 1; E 2c - tương tự ở môi trường số 2; E 1t- thành phần tiếp tuyến của vectơ cường độ điện trường tại mặt phân cách giữa các môi trường trong môi trường số 1; E 2t- tương tự ở môi trường số 2; E 1 giây t- thành phần tiếp tuyến bên thứ ba của vectơ cường độ điện trường tại giao diện giữa các môi trường trong môi trường số 1; E 2t- tương tự ở môi trường số 2; B 1 - vectơ cảm ứng từ tại mặt phân cách giữa các môi trường trong môi trường số 1; B 2 - tương tự ở môi trường số 2; B 1N- thành phần pháp tuyến của vectơ cảm ứng từ tại giao diện giữa các môi trường trong môi trường số 1; B 2N- tương tự ở môi trường số 2; D 1 - vectơ dịch chuyển điện tại mặt phân cách giữa các môi trường trong môi trường số 1; D 2 - tương tự ở môi trường số 2; D 1N- thành phần pháp tuyến của vectơ dịch chuyển điện tại giao diện giữa các môi trường trong môi trường số 1; D 2N- tương tự ở môi trường số 2; σ là mật độ bề mặt của điện tích tại bề mặt phân cách, đo bằng C/m2.

Định luật bảo toàn điện tích

Nếu không có nguồn hiện tại của bên thứ ba thì

và trong trường hợp tổng quát, tức là vectơ mật độ dòng điện tổng không có nguồn, tức là các đường dây tổng luôn đóng

Định lý Umov-Poynting

Mật độ năng lượng thể tích được tiêu thụ bởi một điểm vật chất trong EMF bằng

Phù hợp với danh tính (1)

Đây là phương trình cân bằng công suất cho khối lượng V.. Trong trường hợp tổng quát, theo đẳng thức (3), công suất điện từ do các nguồn bên trong khối tạo ra V., tiếp tục tổn thất nhiệt, về sự tích tụ năng lượng EMF và bức xạ vào không gian xung quanh thông qua một bề mặt kín giới hạn thể tích này.

Tích phân trong tích phân (2) được gọi là vectơ Poynting:

Ở đâu Pđược đo bằng W/m2.

Vectơ này bằng mật độ thông lượng điện từ tại một số điểm quan sát. Bình đẳng (3) - có biểu thức toán họcĐịnh lý Umov-Poynting.

Năng lượng điện từ phát ra từ khu vực V. vào không gian xung quanh bằng thông lượng của vectơ Poynting qua một mặt kín S, giới hạn diện tích V..

Câu hỏi kiểm soát

1. Biểu thức nào mô tả các điều kiện biên của vectơ trường điện từ tại các mặt phân cách giữa các môi trường?

2. Định luật bảo toàn điện tích được phát biểu dưới dạng vi phân như thế nào?

3. Định luật bảo toàn điện tích được phát biểu dưới dạng nguyên như thế nào?

4. Biểu thức nào mô tả các điều kiện biên của mật độ dòng điện tại các mặt phân cách?

5. Mật độ năng lượng thể tích mà một điểm vật chất trong trường điện từ tiêu thụ là bao nhiêu?

6. Phương trình cân bằng công suất điện từ được viết cho một khối lượng nhất định như thế nào?

7. Vectơ Poynting là gì?

8. Định lý Umov-Poynting được xây dựng như thế nào?

Ví dụ ứng dụng MATLAB

Nhiệm vụ.

Được cho: Có một bề mặt hình tam giác trong không gian. Tọa độ của các đỉnh được cho trước. Các giá trị của vectơ cường độ điện trường và từ trường tại các đỉnh cũng được xác định. Thành phần cường độ điện trường của bên thứ ba bằng không.

Yêu cầu tính năng lượng điện từ truyền qua bề mặt tam giác này. Viết hàm MATLAB thực hiện phép tính này. Khi tính toán, giả sử rằng vectơ pháp tuyến dương có hướng sao cho nếu nhìn từ đầu của nó, chuyển động theo thứ tự tăng dần của số đỉnh sẽ xảy ra ngược chiều kim đồng hồ.

Giải pháp. Dưới đây là nội dung của hàm m.

% em_power_tri - tính công suất điện từ đi qua

% bề mặt tam giác trong không gian

% P=em_power_tri(nút,E,H)

% THÔNG SỐ ĐẦU VÀO

% nút là một ma trận vuông có dạng ",

% trên mỗi dòng ghi tọa độ của đỉnh tương ứng.

% E - ma trận các thành phần của vectơ cường độ điện trường tại các đỉnh:

% hàng tương ứng với các đỉnh, cột - Thành phần Descartes.

%H - ma trận các thành phần của vectơ cường độ từ trường tại các đỉnh.

% THAM SỐ ĐẦU RA

% P - năng lượng điện từ đi qua tam giác

% Trong quá trình tính toán, giả sử rằng trên tam giác

% vectơ cường độ trường thay đổi trong không gian theo quy luật tuyến tính.

hàm P=em_power_tri(nút,E,H);

% Tính vectơ diện tích kép của tam giác

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

P=sum(cross(E,(ones(3,3)+eye(3))*H,2))*S."/24;

Một ví dụ về chạy hàm m đã phát triển:

>> nút=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(nút,E,H)

Nếu chúng ta giả sử rằng tọa độ không gian được đo bằng mét, vectơ cường độ điện trường tính bằng volt trên mét và vectơ cường độ từ trường tính bằng ampe trên mét, thì trong ví dụ này, công suất điện từ truyền qua tam giác bằng 0,18221 W .

Chi tiết Chuyên mục: Điện và từ Đăng ngày 05/06/2015 20:46 Lượt xem: 11962

Trong những điều kiện nhất định, điện trường và từ trường xen kẽ có thể tạo ra lẫn nhau. Chúng tạo thành một trường điện từ, hoàn toàn không phải là trường điện từ của chúng. Đây là một tổng thể duy nhất trong đó hai lĩnh vực này không thể tồn tại nếu không có nhau.

Từ lịch sử

Thí nghiệm của nhà khoa học Đan Mạch Hans Christian Oersted, được thực hiện vào năm 1821, cho thấy dòng điện tạo ra từ trường. Đổi lại, từ trường thay đổi có thể tạo ra dòng điện. Điều này đã được chứng minh bởi nhà vật lý người Anh Michael Faraday, người đã phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ vào năm 1831. Ông cũng là tác giả của thuật ngữ “trường điện từ”.

Vào thời điểm đó, khái niệm tác dụng tầm xa của Newton đã được chấp nhận trong vật lý. Người ta tin rằng tất cả các vật thể tác động lên nhau trong khoảng trống với tốc độ vô cùng cao (gần như ngay lập tức) và ở bất kỳ khoảng cách nào. Người ta cho rằng các điện tích tương tác theo cách tương tự. Faraday tin rằng sự trống rỗng không tồn tại trong tự nhiên và sự tương tác xảy ra ở tốc độ hữu hạn thông qua một môi trường vật chất nhất định. Môi trường truyền điện tích này là trường điện từ. Và nó di chuyển với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng.

Lý thuyết của Maxwell

Bằng cách kết hợp các kết quả của các nghiên cứu trước đây, Nhà vật lý người Anh James Clerk Maxwellđược tạo ra vào năm 1864 lý thuyết trường điện từ. Theo đó, từ trường thay đổi sẽ tạo ra điện trường thay đổi và điện trường xoay chiều tạo ra từ trường xoay chiều. Tất nhiên, trường đầu tiên được tạo ra bởi một nguồn điện tích hoặc dòng điện. Nhưng trong tương lai, những trường này có thể tồn tại độc lập với những nguồn như vậy, khiến cho nhau xuất hiện. Đó là, điện trường và từ trường là thành phần của một trường điện từ. Và mọi thay đổi ở một trong số chúng đều gây ra sự xuất hiện của một cái khác. Giả thuyết này tạo thành cơ sở cho lý thuyết của Maxwell. Điện trường do từ trường sinh ra là dòng xoáy. Các đường sức của nó bị đóng lại.

Lý thuyết này mang tính hiện tượng học. Điều này có nghĩa là nó được tạo ra dựa trên các giả định và quan sát chứ không xét đến nguyên nhân của điện trường và từ trường.

Tính chất của trường điện từ

Điện từ trường là sự kết hợp giữa điện trường và từ trường nên tại mỗi điểm trong không gian của nó nó được mô tả bằng hai đại lượng chính: cường độ điện trường E và cảm ứng từ trường TRONG .

Vì trường điện từ là quá trình biến đổi điện trường thành từ trường, sau đó từ trường thành điện trường nên trạng thái của nó liên tục thay đổi. Lan truyền trong không gian và thời gian, nó tạo thành sóng điện từ. Tùy thuộc vào tần số và độ dài, các sóng này được chia thành sóng vô tuyến, bức xạ terahertz, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X và tia gamma.

Các vectơ cường độ và cảm ứng của trường điện từ vuông góc với nhau và mặt phẳng chứa chúng vuông góc với phương truyền sóng.

Trong lý thuyết tầm xa, tốc độ truyền sóng điện từđược coi là vô cùng lớn. Tuy nhiên, Maxwell đã chứng minh rằng không phải vậy. Trong một chất, sóng điện từ lan truyền với tốc độ hữu hạn, tốc độ này phụ thuộc vào tính thấm điện môi và từ tính của chất đó. Vì vậy, Lý thuyết Maxwell được gọi là lý thuyết tác dụng tầm ngắn.

Lý thuyết của Maxwell đã được xác nhận bằng thực nghiệm vào năm 1888 bởi nhà vật lý người Đức Heinrich Rudolf Hertz. Ông đã chứng minh rằng sóng điện từ tồn tại. Hơn nữa, ông còn đo tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không, hóa ra tốc độ này bằng tốc độ ánh sáng.

Ở dạng tích phân, định luật này trông như thế này:

Định luật Gauss cho từ trường

Dòng cảm ứng từ qua một bề mặt kín bằng không.

Ý nghĩa vật lý của định luật này là điện tích từ không tồn tại trong tự nhiên. Các cực của nam châm không thể tách rời được. Các đường sức từ bị đóng lại.

Định luật cảm ứng Faraday

Sự thay đổi cảm ứng từ gây ra sự xuất hiện của điện trường xoáy.

Định lý tuần hoàn từ trường

Định lý này mô tả các nguồn của từ trường, cũng như các trường do chúng tạo ra.

Dòng điện và sự thay đổi cảm ứng điện tạo ra từ trường xoáy.

E- cường độ điện trường;

N- Cường độ từ trường;

TRONG- cảm ứng từ. Đây là đại lượng vectơ biểu thị lực mà từ trường tác dụng lên một điện tích có độ lớn q chuyển động với tốc độ v;

D- cảm ứng điện hoặc độ dịch chuyển điện. Đại diện lượng vectơ, bằng tổng của vectơ cường độ và vectơ phân cực. Sự phân cực được gây ra bởi sự dịch chuyển của các điện tích dưới tác dụng của điện trường bên ngoài so với vị trí của chúng khi không có trường đó.

Δ - nhà điều hành Nabla. Hoạt động của toán tử này trên một trường cụ thể được gọi là rôto của trường này.

Δ x E = thối E

ρ - mật độ điện tích ngoài;

j- mật độ dòng điện - giá trị biểu thị cường độ dòng điện chạy qua một đơn vị diện tích;

Với- tốc độ ánh sáng trong chân không.

Nghiên cứu về trường điện từ là một môn khoa học gọi là điện động lực học. Cô xem xét sự tương tác của nó với các vật thể mang điện tích. Sự tương tác này được gọi là điện từ. Điện động lực học cổ điển chỉ mô tả các tính chất liên tục của trường điện từ bằng phương trình Maxwell. Điện động lực học lượng tử hiện đại tin rằng trường điện từ cũng có những tính chất rời rạc (không liên tục). Và sự tương tác điện từ như vậy xảy ra với sự trợ giúp của các hạt-lượng tử không thể phân chia, không có khối lượng và điện tích. Lượng tử trường điện từ được gọi là photon .

Điện từ trường xung quanh chúng ta

Một trường điện từ được hình thành xung quanh bất kỳ vật dẫn nào có Dòng điện xoay chiều. Nguồn của trường điện từ là đường dây điện, động cơ điện, máy biến áp, giao thông điện đô thị, giao thông đường sắt, điện và điện tử gia dụng - tivi, máy tính, tủ lạnh, bàn là, máy hút bụi, điện thoại vô tuyến, điện thoại di động, máy cạo râu điện - tóm lại là mọi thứ liên quan tiêu thụ hoặc truyền tải điện. Nguồn điện từ trường mạnh mẽ là máy phát tivi, ăng-ten của trạm điện thoại di động, trạm radar, lò vi sóng, v.v. Và vì có khá nhiều thiết bị như vậy xung quanh chúng ta nên trường điện từ bao quanh chúng ta ở khắp mọi nơi. Những trường này ảnh hưởng môi trường và con người. Điều này không có nghĩa là ảnh hưởng này luôn tiêu cực. Điện trường và từ trường đã tồn tại xung quanh con người từ rất lâu nhưng cường độ bức xạ của chúng cách đây vài chục năm thấp hơn hiện nay hàng trăm lần.

Ở một mức độ nhất định, bức xạ điện từ có thể an toàn cho con người. Vì vậy, trong y học, bức xạ điện từ cường độ thấp được sử dụng để chữa lành các mô, loại bỏ quá trình viêm nhiễm và có tác dụng giảm đau. Thiết bị UHF làm giảm co thắt cơ trơn của ruột và dạ dày, cải thiện quá trình trao đổi chất trong tế bào của cơ thể, làm giảm trương lực mao mạch và hạ huyết áp.

Nhưng trường điện từ mạnh gây ra sự gián đoạn hoạt động của hệ thống tim mạch, miễn dịch, nội tiết và thần kinh của con người, đồng thời có thể gây ra chứng mất ngủ, đau đầu và căng thẳng. Điều nguy hiểm là tác động của chúng gần như vô hình đối với con người và sự xáo trộn xảy ra dần dần.

Làm thế nào chúng ta có thể bảo vệ mình khỏi bức xạ điện từ xung quanh chúng ta? Không thể làm được điều này một cách trọn vẹn nên bạn cần cố gắng giảm thiểu tác động của nó. Trước hết, bạn cần sắp xếp các thiết bị gia dụng sao cho chúng cách xa những nơi chúng ta thường đến. Ví dụ, đừng ngồi quá gần TV. Rốt cuộc, khoảng cách từ nguồn của trường điện từ càng xa thì nó càng yếu đi. Rất thường xuyên, chúng tôi để thiết bị được cắm. Nhưng trường điện từ chỉ biến mất khi thiết bị bị ngắt khỏi mạng điện.

Điện từ trường tự nhiên cũng ảnh hưởng tới sức khỏe con người - Bức xạ vũ trụ, từ trường của Trái đất.

Hướng dẫn

Lấy hai cục pin và nối chúng bằng băng dính điện. Nối các pin sao cho các đầu của chúng khác nhau, tức là cực dương đối diện với cực âm và ngược lại. Dùng kẹp giấy để gắn một sợi dây vào đầu mỗi cục pin. Tiếp theo, đặt một trong các chiếc kẹp giấy lên trên pin. Nếu chiếc kẹp giấy không chạm tới tâm của mỗi chiếc kẹp giấy thì có thể cần phải uốn nó theo chiều dài phù hợp. Cố định cấu trúc bằng băng keo. Đảm bảo các đầu dây đều rõ ràng và cạnh của kẹp giấy chạm đến tâm của mỗi cục pin. Kết nối pin từ trên xuống, thực hiện tương tự ở phía bên kia.

Lấy dây đồng. Để dây thẳng khoảng 15 cm rồi bắt đầu quấn quanh cốc thủy tinh. Thực hiện khoảng 10 lượt. Để thẳng thêm 15 cm nữa. Kết nối một trong các dây từ nguồn điện với một trong các đầu tự do của cuộn dây đồng thu được. Đảm bảo các dây được kết nối tốt với nhau. Khi được kết nối, mạch sẽ tạo ra một từ tính cánh đồng. Kết nối dây khác của nguồn điện với dây đồng.

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây đặt bên trong sẽ bị nhiễm từ. Những chiếc kẹp giấy sẽ dính vào nhau và các bộ phận của thìa, nĩa hoặc tuốc nơ vít sẽ bị từ hóa và hút các vật kim loại khác khi có dòng điện chạy qua cuộn dây.

ghi chú

Cuộn dây có thể nóng. Đảm bảo không có chất dễ cháy ở gần và cẩn thận để không làm bỏng da.

Lời khuyên hữu ích

Kim loại dễ nhiễm từ nhất là sắt. Khi kiểm tra trường không chọn nhôm hoặc đồng.

Để tạo ra một trường điện từ, bạn cần làm cho nguồn của nó tỏa ra. Đồng thời, nó phải tạo ra sự kết hợp của hai trường điện và từ, có thể lan truyền trong không gian, sinh ra lẫn nhau. Trường điện từ có thể lan truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ.

Bạn sẽ cần

- dây cách điện;
- móng tay;
- hai dây dẫn;
- Cuộn dây Ruhmkorff.

Hướng dẫn

Lấy dây cách điện có điện trở thấp, tốt nhất là đồng. Quấn nó quanh một lõi thép; một chiếc đinh thông thường dài 100 mm (một trăm mét vuông) sẽ làm được. Kết nối dây với nguồn điện; pin thông thường sẽ làm được. Điện sẽ phát sinh cánh đồng, sẽ tạo ra một dòng điện trong đó.

Chuyển động có hướng của điện tích (dòng điện) sẽ lần lượt làm phát sinh từ trường cánh đồng, sẽ tập trung ở lõi thép, có dây quấn quanh. Lõi biến đổi và thu hút các chất sắt từ (niken, coban, v.v.). Kết quả cánh đồng có thể được gọi là điện từ, vì điện cánh đồng từ tính.

Để có được một trường điện từ cổ điển, điều cần thiết là cả điện và từ cánh đồng thay đổi theo thời gian, sau đó là điện cánh đồng sẽ tạo ra từ tính và ngược lại. Để làm được điều này, điện tích chuyển động cần phải được tăng tốc. Cách dễ nhất để làm điều này là khiến họ do dự. Vì vậy, để có được trường điện từ, chỉ cần lấy một dây dẫn và cắm vào mạng điện thông thường của hộ gia đình là đủ. Nhưng nó sẽ nhỏ đến mức không thể đo được bằng dụng cụ.

Để có được từ trường đủ mạnh, hãy chế tạo máy rung Hertz. Để làm điều này, lấy hai dây dẫn thẳng giống hệt nhau và buộc chặt chúng sao cho khoảng cách giữa chúng là 7 mm. Đây sẽ là một mạch dao động hở, có công suất điện thấp. Kết nối từng dây dẫn với kẹp Ruhmkorff (nó cho phép bạn nhận được các xung điện áp cao). Kết nối mạch với pin. Sự phóng điện sẽ bắt đầu trong khe hở tia lửa giữa các dây dẫn và bản thân bộ rung sẽ trở thành nguồn của trường điện từ.

Video về chủ đề

Sự ra đời của các công nghệ mới và việc sử dụng điện rộng rãi đã dẫn đến sự xuất hiện của các trường điện từ nhân tạo, thường gây ra tác động có hại cho con người và môi trường. Những trường vật lý này phát sinh ở nơi có điện tích chuyển động.

Bản chất của trường điện từ

Trường điện từ là một loại vật chất đặc biệt. Nó xảy ra xung quanh dây dẫn mà điện tích di chuyển. Trường lực bao gồm hai trường độc lập - từ trường và điện, không thể tồn tại tách biệt với nhau. Khi một điện trường phát sinh và thay đổi, nó luôn tạo ra một từ trường.

Một trong những người đầu tiên nghiên cứu bản chất của các trường xen kẽ vào giữa thế kỷ 19 là James Maxwell, người được coi là người đã sáng tạo ra lý thuyết về trường điện từ. Nhà khoa học đã chỉ ra rằng các điện tích chuyển động với gia tốc sẽ tạo ra một điện trường. Việc thay đổi nó sẽ tạo ra một trường lực từ.

Nguồn của từ trường xoay chiều có thể là một nam châm, nếu nó được đặt chuyển động, cũng như một điện tích dao động hoặc chuyển động có gia tốc. Nếu điện tích chuyển động với tốc độ không đổi, sau đó chạy qua dây dẫn D.C., được đặc trưng bởi một từ trường không đổi. Lan truyền trong không gian, trường điện từ truyền năng lượng, năng lượng này phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong dây dẫn và tần số của sóng phát ra.

Tác động của điện từ trường tới con người

Mức độ của tất cả các bức xạ điện từ do con người tạo ra hệ thống kỹ thuật, cao hơn nhiều lần so với bức xạ tự nhiên của hành tinh. Đây là một hiệu ứng nhiệt có thể dẫn đến các mô cơ thể quá nóng và hậu quả không thể khắc phục được. Ví dụ, sử dụng lâu dài điện thoại di động, là nguồn bức xạ, có thể dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của não và thủy tinh thể của mắt.

Trường điện từ sinh ra trong quá trình sử dụng thiết bị gia dụng, có thể gây ra sự xuất hiện của các khối u ác tính. Điều này đặc biệt áp dụng cho cơ thể của trẻ em. Sự hiện diện kéo dài của một người gần nguồn sóng điện từ làm giảm hiệu quả của hệ thống miễn dịch và dẫn đến các bệnh về tim và mạch máu.

Tất nhiên là ngừng sử dụng hoàn toàn phương tiện kỹ thuật, là nguồn của trường điện từ, là không thể. Nhưng bạn có thể áp dụng những biện pháp phòng ngừa đơn giản nhất, chẳng hạn chỉ sử dụng điện thoại với tai nghe, không để dây điện của thiết bị trong ổ cắm điện sau khi sử dụng công nghệ. Trong cuộc sống hàng ngày, nên sử dụng dây và cáp nối dài có lớp che chắn bảo vệ.

lượt xem

Lưu VKontakte