Контрольная работа по «Производственная санитария и гигиена труда»

 

      Физические  причины существования ЭМП связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное - вихревое электрическое: обе компоненты – напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля  Н непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. Этот феномен был описан в 1985 г. Дж. Максвеллом в четырех уравнениях, которые известны как уравнения Максвелла.

      Таблица №5

Применение  электромагнитных излучений

 

      Переменное электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Электромагнитные волны представляют собой взаимосвязанные колебания электрических и магнитных полей, составляющих единое электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью. Термин «излучение» означает энергию, переданную волнами.

      Электромагнитные  волны характеризуются набором  параметров, включающих в себя частоту (ƒ), длину волны (λ), напряженность электрического поля (Е), напряженность магнитного поля (Н), скорость распростанения (с) и вектор плотности потока энергии (S).

      Частота ƒ определяется как количество полных изменений электрического или магнитного поля за секунду и выражается в  герцах (Гц). Длина волны λ – это расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами волны (максимумами или минимумами).

      Скорость  электромагнитной волны в свободном  пространстве равна скорости света, а скорость в материалах и различных  средах зависит от электрических характеристик материала и среды, то есть, диэлектрической проницаемости ε и магнитной проницаемости µ, характеризующих соответственно взаимодействие материала с электрическим и магнитным полями.

      Биологические субстанции имеют диэлектрическую  проницаемость, существенно отличающуюся от этого показателя для свободного пространства (воздуха) и зависящую от длины волны (особенно в диапазоне радиочастот) и типа ткани. Магнитная проницаемость биологических субстанций эквивалентна проницаемости свободного пространства.

      Длина волны и частота колебаний  связаны соотношением:

                                                                        с

                   ƒ √ ε _γ µ_γ ,

где с – скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (воздухе), с = 3 · 10⁸ м/с; ε_γ - относительная диэлектрическая проницаемость среды, для воздуха равна 1;  µ_γ - относительная магнитная проницаемость среды, для воздуха равна 1.

       Распространение электромагнитной волны  в свободном пространстве проиллюстрировано  на рис. 1. 

Рис. 1. Плоская электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью света в направлении «Х» 

      В электромагнитной волне векторы  напряженности электрического Е и магнитного Н полей всегда колеблются в одинаковых фазах, перпендикулярны друг другу и направлению распространения.

      Значения  Е и Н в любой точке связаны соотношением:

 √ ε₀εЕ  = √µ₀µН,

где ε₀ и µ₀ – соответственно электрическая и магнитная постоянные,

ε₀ = 8,85 · 10^-12 Ф/м, µ₀ = 4π · 10^-7 Гн/м; ε и µ - соответственно электрическая и магнитная проницаемости среды.

      В вакууме и воздухе между   Е и Н существует соотношение:         

 
 

      Важной  особенностью ЭМИ является давление его на «ближнюю» и «дальнюю»  зоны.

      В «ближней» зоне, или зоне индукции, находящейся на расстоянии

 
 

геометрические  размеры которого много меньше длины  волны излучения)  ЭМП не сформировано. В этой зоне соотношение между Е и Н может быть самым различным и поэтому принято рассматривать каждую из них отдельно.

       Магнитная составляющая в зоне индукции убывает обратно  пропорционально квадрату расстояния от источника, а электрическая –  кубу расстояния.

      В дальней волновой зоне (       ), ЭМП сформировано и распространяется в виде бегущей волны. В этой зоне составляющие Е и Н изменяются в фазе, и между их средними значениями за период существует определенное соотношение (например, указанное выше).

      В дальней зоне наиболее важным параметром является плотность потока энергии  S, которая в общем виде определяется векторным произведением Е и Н:

S = Е Н.

      На  практике, как правило, при частотах  ниже 300 МГц оцениваются напряженность  электрического поля (Е, В/м) и напряженность магнитного поля (Н, А/м). И то, и другое поле является векторным, то есть характеризуется величиной и направлением в каждой точке. Для низкочастотного спектра магнитное поле часто выражается в терминах магнитной индукции В, единица измерения – тесла (Тл). Когда речь идет о полях в повседневном окружении, то удобно использовать более мелкую единицу – микротесла (мкТл). Перевод А/м в теслы (для полей в воздухе) осуществляется по формуле:

1 [А/м] ≈ 1,25 [мкТл]

        При частотах выше 300 МГц оценивается плотность потока энергии S (Вт/м²).

      Статические электрические поля представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Основными физическими параметрами являются напряженность поля (Е, В/м) и потенциалы (φ, В) его отдельных точек.

      Постоянные  магнитные поля создаются постоянными магнитами, электромагнитами, системами постоянного тока. Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются напряженность Н (А/м) и магнитная индукция В (Тл). 
 
 
 
 
 
 
 

2.1. Источники электромагнитных полей 

      Все источники ЭМП в зависимости  от происхождения подразделяются на естественные и антропогенные.

      В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить три составляющие: 

• геомагнитное поле (ГМП) Земли;
• электростатическое поле Земли;
• переменные ЭМП в диапазоне частот от 10^-3 до 10¹² Гц.

      Естественное  электрическое поле Земли создается  избыточным отрицательным зарядом  на поверхности, его напряженность  на открытой местности обычно находится  в диапазоне от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличивать напряженность  этого поля до десятков-сотен кВ/м.

      Геомагнитное  поле Земли состоит из основного  постоянного поля (его вклад 99%) и  переменного поля (1%). Существование  постоянного магнитного поля объясняется процессами, протекающими в жидком металлическом ядре Земли. В средних широтах его напряженность составляет примерно 40 А/м, у полюсов 55,7 А/м.

      Переменное  геомагнитное поле порождается токами в магнитосфере и ионосфере. Например, сильные возмущения магнитосферы могут быть вызваны магнитными бурями, многократно увеличивающими амплитуду переменной составляющей геомагнитного поля. Магнитные бури являются результатом проникновения в атмосферу летящих от Солнца со скоростью 1000... 3000 км/с заряженных частиц, так называемого солнечного ветра, интенсивность которого обусловлена солнечной активностью (солнечными вспышками и др.).

      Свой  вклад в формирование естественного  электромагнитного фона Земли вносит грозовая активность (0,1... 15 кГц). Электромагнитные колебания на частотах 4... 30 Гц существуют практически всегда. Можно предположить, что они могут служить синхронизаторами некоторых биологических процессов, поскольку являются резонансными частотами для ряда из них.

      В спектр солнечного и галактического излучения, достигающего Земли, входят ЭМИ всего радиочастотного диапазона, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, видимый свет, ионизирующие излучения.

      Человеческий  организм излучает ЭМП с частотой выше 300 ГГц с плотностью потока энергии 0,003 Вт/м². Если общая площадь поверхности среднего человеческого тела 1,8 м², то общая излучаемая энергия приблизительно 0,0054 Вт.

      В настоящее время впервые в  мире российскими учеными выполнена разработка гигиенических рекомендации, регламентирующих воздействие на человека ослабленных геомагнитных полей. Поводом для подобных исследований послужили жалобы на ухудшение самочувствия  и состояния здоровья лиц, работающих в специализированных экранированных сооружениях, в силу своих конструктивных особенностей препятствующих проникновению внутрь них ЭМИ естественного происхождения.

      Ослабленные естественные ГМП могут создаваться также в подземных сооружениях метрополитена (уровни естественных ГМП снижены в 2...5 раз), в жилых зданиях, выполненных из железобетонных конструкций (в 1,5 раза), в салонах легковых автомобилей (в 1,5...3 раза), а также в самолетах, банковских хранилищах и т.д.