Характеристики электромагнитных полей

Переменное электромагнитное поле представляет собой совокупность двух взаимосвязанных переменных полей - электрического и магнитного, которые характеризуются векторами напряженности электрического поля Ē (В / м) и напряженности магнитного поля Н (А / м) или магнитной индукции В (Тл).

Напряженности электрических и магнитных полей оцениваются по формулам:

где U - напряжение, В; l - расстояние, м; J - ток, А; r - радиус окружности силовой линии вокруг проводника, по которому течет ток, г..

Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением:

где μ - магнитная проницаемость вещества; μ0 - магнитная проницаемость вакуума, или магнитная постоянная, Гн / м.

Фазы колебания Е и Н происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях. При распространении в вакууме или в воздухе

Электромагнитное поле несет энергию, которая определяется плотностью потока энергии ГПЭ (Вт / м 2) или интенсивностью I (Вт / м 2):

В случае распространения ЭМП в вакууме или в воздухе с учетом выражения (3.65):

Интенсивность ЭМП показывает, какое количество энергии протекает в течение одной минуты через сечение в 1 м 2, который расположен перпендикулярно движению волны.

При излучении сферических волн ГПЭ может быть выражена через мощность Р (Вт), которая подводится к излучателя:

где R - расстояние от источника излучения, м.

Суммарный поток энергии, проходящей через единицу поверхности, облучается, за время действия Т (ч) - это энергетическое нагрузки ЕН (Вт * ч / м 2):

В зависимости от частоты 1 (Гц) или длины волны X (м) весь радиочастотный диапазон разбит на поддиапазоны (табл. 3.7). При распространении ЭМП в вакууме или в воздухе f и λ связаны между собой соотношением:

где с - скорость света, равной 3 * 10 в 8 степени м / с.

Таблица 3.7. Классификация электромагнитных полей радиочастотного диапазона

Частоты f, Гц Высокие (ВЧ)

3 * 10 в 4 степени - 3 * 10 в 6 степени
Ультравысокие (УВЧ) 3-10 в 6 степени - 3 * 10 в 8 степени Сверхвысокие (СВЧ) 3 * 10 в 8 степени 3 * 10 в 11 степени
Длина волны λ, м Длинные 10 в 4 степени - 10 в 3 степени и средние 10 в 3 степени -10 в 2 степени Короткие 10 в 2 степени - 10 и метровые 10 - 1 Деци-тров 1 - 10 в -1 степени Сантиметровые 10 в -1 степени -10 в -2 степени Миллиметровые

10 в -2 степени - 10 в -3 степени

Пространство вокруг источника ЭМП условно разделяют на три зоны: ближнюю (зона индукции), промежуточную (зона интерференции) и дальнюю (зона излучения, или волновая зона).

Максимальная длина ближней зоны RБ.З для изотропного излучателя, который не создает направленного излучения, определяется по формуле:

В ближней зоне электромагнитная волна еще не сформировалась. Электрические и магнитные поля следует считать независимыми друг от друга, поэтому эту зону можно характеризовать как электрической, так и магнитной напряженностью.

В зоне индукции Е ≠ 377Н, а их векторные величины сдвинуты по фазе на 90 *. На работника влияет или только электрическое, или только магнитное поле, или оба поля. В установках диэлектрического нагрева Е >> 377Н, следовательно, опасность облучения определяется напряженностью электрического поля. В установках индукционного нагрева (плавка, нагрев металла при термической обработке) E << 377H и опасность облучения определяется характеристиками магнитного поля.

При увеличении расстояния от источника в ближней зоне Е убывает обратно пропорционально кубу расстояния, а H - обратно пропорционально квадрату этого расстояния.

Дальняя зона начинается на расстоянии от источника:

Некоторые исследователи предлагают определять это расстояние зависимостью Rд.з ≥ 2λ.

Дальняя зона характеризуется электромагнитной волной, уже сформировалась, когда электрическая и магнитная составляющие БМП совпадают по фазе. Именно для этой зоны характерно соотношение (3.65). На организм работника возможен только одновременное воздействие электрического и магнитного полей, поэтому их действие можно характеризовать ГПЭ. В зоне излучения Е и Н убывают обратно пропорционально расстоянию от источника.

Протяженность промежуточной зоны, в которой накладываются электрическая и магнитная составляющие ЭМП, определяется соотношением:

Как известно, явление интерференции при наложении когерентных волн с одинаковыми периодами колебаний приводит к появлению зон максимумов и минимумов интенсивности. По некоторым данным может наблюдаться рост интенсивности в 13-42 раза и составить особую опасность для человека.

На характер распределения поля в производственном помещении влияют оборудование, приборы и металлические конструкции здания, которые создают ЭМП вторичного излучения. Деформация поля происходит также из-за присутствия и несовершенство диэлектриков.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >