Что собой представляет электромагнитное поле: Электромагнитное поле. Видеоурок. Физика 11 Класс

Статья на тему: «Электромагнитное поле и его воздействие на живые организмы».

Статья на тему: «Электромагнитное поле и его воздействие на живые организмы».

автор преподаватель: Черкасова И.Е.

Оглавление.

1. Введение.

2. Источники электромагнитного излучения.

3. Действие электромагнитного излучения на живые организмы.

4.  Методы защиты от электромагнитных излучений.

5. Заключение.

6. Список литературы.

Введение.

Электрическая энергия – важнейшее открытие человечества, без которого цивилизации в ее сегодняшнем виде не существовало бы. Этот вид энергии широко используется человечеством во многих сферах жизнедеятельности. Известно, что вокруг проводника, по которому протекает электрический ток, возникают электрическое и магнитное поля. Если ток постоянный, то эти поля существуют независимо друг от друга. При переменном электрическом токе электрическое и магнитное поля связаны между собой, составляя единое электромагнитное поле. При появлении электрического напряжения на токоведущих частях появляется электрическое поле. Если электрическая цепь замкнута, то есть по ней протекает ток, это сопровождается появлением магнитной составляющей поля, и в этом случае говорят о существовании электромагнитного поля. Это поле всегда возникает при движении свободных электронов в проводнике, поэтому в процессе жизнедеятельности человек постоянно находится в зоне действия электромагнитного поля. Естественное электромагнитное поле Земли является необходимым фактором существования человека.  Земля — это магнит, Все живое на Земле существует в электромагнитном поле. Исторически все живое на Земле развивалось в электромагнитном поле нашей планеты. ЭМП Земли — ЩИТ для космических ионизирующих факторов.  Такое поле, называемое фоном, считается нормальным и не наносит здоровью людей никакого вреда. Технический прогресс принес человечеству не только облегчение и удобство в производстве и быту, но и создал ряд серьезных проблем. В частности, возникла проблема защиты человека и других организмов от сильных электромагнитных, магнитных и электрических полей, создаваемых различными техническими устройствами. Позже появилась проблема защиты человека от длительного воздействия слабых электромагнитных полей, которое, как, оказалось, также наносит вред человеку. И только в последнее время стали обращать внимание и проводить соответствующие исследования по оценке влияния на живые организмы экранирования естественных геомагнитных и электрических полей.

Источники электромагнитного излучения.

На заре человечества, первые люди  промышляли собирательством, употребляли в пищу сырое мясо, одевались в шкуры убитых животных, жили в пещерах, передвигались по чистой земле исключительно на своих двух или проще — довольствовались тем, что было им дано. Прошло немного времени, и что мы имеем? Проснувшись утром, мы идем на кухню, подогреваем пищу в микроволновой печи, включаем электрический чайник, сушим волосы с помощью фена, ставим на подзарядку мобильный телефон. Смотрим в окно и видим рядом жужжащую линию электрических передач, под которой прошел трамвай или троллейбус. На рабочем месте слышен маленький фон от работающих электрических приборов — наших маленьких, умных помощников.

Сегодня в мире существует множество источников электромагнитного излучения различной мощности:

— системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока;

— бытовые приборы;

— транспорт на электроприводе;

— функциональные передатчики.

Линии электропередачи.

Провода работающей линии электропередачи (ЛЭП) создают в прилегающем пространстве электромагнитные поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров.

Дальность, распространение и величина поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии — например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение — тем больше зона повышенного уровня электромагнитного поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы линии электропередачи. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Бытовые электроприборы

Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», электроплиты, телевизоры, компьютеры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Значения электромагнитного поля тесно связаны с мощностью прибора. Причем степень загрязнения увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением мощности.

Функциональные передатчики.

Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников.

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Сотовая связь.

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ). Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, вследствие чего БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения.

Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию.

Спутниковая связь.

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженной узконаправленный основной луч — главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

Теле- и радиостанции.

Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.

Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком. Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны — это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны — это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны. Расположение ПРЦ может быть различным, например, в Москве и Санкт- Петербурге характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду электромагнитные волны ВЧ и УВЧ-диапазонов.

Влияние электромагнитных полей на живые организмы.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей на человека  прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. У человека нарушается работа эндокринной системы, обменные процессы, функции головного и спинного мозга и др.

Влияние электромагнитного поля на клетку — Электромагнитное поле воздействует на заряженные частицы и токи, вследствие чего энергия поля на уровне клетки преобразуется в другие виды энергии. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей живых организмов. Наиболее чувствительны к перегреву органы зрения, мозг, почки, желчный и мочевой пузырь.

Влияние электромагнитного поля на нервную систему — установлено наличие прямого действия электромагнитного поля на мозг, мембраны нейронов, память, условно-рефлекторную деятельность, может развиться нарушение кратковременной памяти.

Влияние электромагнитного поля на половую систему — под влиянием электромагнитного излучения снижается функция сперматогенеза, изменяется менструальный цикл, замедляется эмбриональное развитие, возникают врожденные уродства у новорожденных детей и уменьшение лактации у кормящих матерей.

Влияние электромагнитного излучения на иммунную систему — установлено, что под влиянием электромагнитного поля изменяется характер инфекционного процесса, возникают нарушения белкового обмена.

Слабые электромагнитные поля — Результаты проведенных исследований по оценке воздействия сотового телефона, компьютера и других современных радиоэлектронных средств на различные организмы, как в рабочем, так и в выключенном состоянии оказались неутешительными и показали крайне негативное их влияние на состояние биологических объектов.

Способы защиты от электромагнитного излучения.

Организационные мероприятия по защите населения от электромагнитных полей.

К организационным мероприятиям по защите от действия электромагнитных полей относятся:

• Выбор режимов работы излучающего оборудования, обеспечивающих уровень излучения, не превышающий предельно допустимый.
• Ограничение места и времени нахождения людей в зоне действия поля.
• Обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем излучения.
• Защита временем. Применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. Путем обозначения, оповещения и т.п. ограничивается время нахождения людей в зоне выраженного воздействия электромагнитного поля. В действующих нормативных документах предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.

• Защита расстоянием. Применяется, если невозможно ослабить воздействие другими мерами, в том числе и защитой временем. Метод основан на падении интенсивности излучения, пропорциональном квадрату расстояния до источника. Защита расстоянием положена в основу нормирования санитарно-защитных зон – необходимого разрыва между источниками поля и жилыми домами, служебными помещениями и т.п. Границы зон определяются расчетами для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе её на максимальную мощность излучения. Зоны с опасными уровнями излучения ограждаются, на ограждениях устанавливаются предупреждающие знаки с надписями: «Не входить, опасно!».

Инженерные мероприятия по защите людей от электромагнитного воздействия.

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

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

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

1. Довбыш В. Н., Маслов М. Ю., Сподобаев Ю. М. Электромагнитная безопасность элементов энергетических систем.2009.
2. Электронныйресурс:http://grachev.distudy.ru.
3. Электронный ресурс: http://www.znakcomplect.ru.

4. Электронный ресурс: http://obzor-electro.ru.

5. Электронный ресурс: http://electricalschool.info

Что такое электромагнитное поле 🚩 источник электромагнитного поля 🚩 Наука 🚩 Другое

Электромагнитное поле представляет собой особый вид материи. Оно возникает вокруг проводников, по которым движутся электрические заряды. Состоит такое силовое поле из двух самостоятельных полей – магнитного и электрического, которые не могут существовать в отрыве одно от другого. Электрическое поле при возникновении и изменении неизменно порождает магнитное.

Одним из первых природу переменных полей в середине XIX века стал исследовать Джеймс Максвелл, которому и принадлежит заслуга создания теории электромагнитного поля. Ученый показал, что движущиеся с ускорением электрические заряды создают электрическое поле. Изменение его порождает поле магнитных сил.

Источником переменного магнитного поля может стать магнит, если привести его в движение, а также электрический заряд, который колеблется или движется с ускорением. Если заряд перемещается с постоянной скоростью, то по проводнику течет постоянный ток, для которого характерно постоянное магнитное поле. Распространяясь в пространстве, электромагнитное поле переносит энергию, которая зависит от величины тока в проводнике и частоты излучаемых волн.

Уровень всех электромагнитных излучений, которые создают сконструированные человеком технические системы, во много раз превышает естественное излучение планеты. Это поле характеризуется тепловым эффектом, что может привести к перегреву тканей организма и необратимым последствиям. К примеру, длительное пользование мобильным телефоном, который является источником излучения, может привести к повышению температуры головного мозга и хрусталика глаза.

Электромагнитные поля, возникающие при использовании бытовой техники, могут стать причиной появления злокачественных новообразований. В особенности это относится к детскому организму. Длительное нахождение человека вблизи источника электромагнитных волн снижает эффективность работы иммунной системы, ведет к заболеваниям сердца и сосудов.

Конечно, полностью отказаться от использования технических средств, которые являются источником электромагнитного поля, нельзя. Но можно применять самые простые меры профилактики, например, использовать сотовый телефон только с гарнитурой, не оставлять шнуры приборов в электрических розетках после использования техники. В быту рекомендуется применять удлинители и кабели, имеющие защитное экранирование.

Невидимая опасность электромагнитных полей

Воздействие сильных электромагнитных полей наносит огромный вред здоровью. При этом необратимые последствия могут проявиться довольно быстро. Новый информационный партнер рубрики “Экология” на «ПРАВДЕ.Ру», известный белорусский журналист Виталий Липик считает, что… Впрочем, читайте сами: как уберечься от излучений?

Собственное поле
Человек вносит много негативных изменений в окружающую среду. Некоторые из них наш организм может почувствовать. Так, например, мы можем уловить изменения в составе воздуха, отличить по вкусу хорошую и плохую воду, определить источник шума. Для этого природа снабдила человека необходимыми органами чувств, но у нас нет способности ощущать изменения электромагнитного поля, к которому наш организм очень чувствителен. У Земли есть собственное электромагнитное поле с частотой 10 Гц, и все живое настроено на эту частоту, определяющую все жизненно важные процессы. При изоляции человека от воздействия этого поля у него появляются отклонения в психическом и физическом состоянии.

Вредоносные излучения
Если суммировать электромагнитные поля, которые искусственно создал человек вокруг себя, то их уровень превысит естественное электромагнитное поле Земли в миллионы раз. Воздействие сильного электромагнитного поля сопровождается тепловым эффектом и может вызвать перегрев тканей. При этом необратимые последствия могут проявиться довольно быстро. При использовании сотовых телефонов, например, воздействию подвергается головной мозг, в котором возникают сильно перегревающиеся участки, что чревато раком мозга. Чувствительны к сильным электромагнитным полям спинной мозг и глаза. Хрусталик глаза содержит белок, который легко подвергается деструкции при нагревании, в результате чего может возникнуть катаракта. Мужские половые органы чрезвычайно сильно реагируют на облучение. Воздействие на них электромагнитного поля с плотностью выше 5 мВт/кв. см может привести к бесплодию и мутациям генов.

Бытовые приборы и болезни
Воздействие электромагнитного поля, не обладающего ярко выраженным тепловым эффектом, также имеет негативные последствия. Исследования, проведенные в России, установили зависимость между воздействием электромагнитного поля и тромбозом, появлением различного рода новообразований, в том числе рака крови. Особенно сильно действуют электромагнитные поля на детский организм. В США выявили зависимость между воздействием электромагнитного поля и увеличением числа мертворождений, осложнений при беременности. Магнитное поле более 1,6 микротесла (мкТ) вдвое увеличивает риск ненормального развития или гибели эмбриона. При воздействии электромагнитного поля 0,4-12 мкТ снижается эффективность работы иммунной системы человека. Если весьма безобидные на вид настольные электронные часы могут создать поле в 2 мкТ, то что говорить про другие домашние источники электромагнитного поля, такие как телевизор, компьютер, пылесос. Кстати, среди всех электробытовых приборов наибольшими магнитными полями до 1000 и 2000 мкТ обладают электробритва и фен.

Причина болезней
Британские ученые установили, что электромагнитное поле провоцирует депрессию и склонность к самоубийству. Число суицидов у работников электротехнической отрасли в 3,6 раза выше, чем в других отраслях. Американский Journal of Epidemiology приводит зависимость между воздействием электромагнитного поля и частотой сердечно-сосудистых заболеваний. Шведские ученые приводят данные, что воздействие электромагнитного поля увеличивает риск возникновения рака груди у женщин до 50 лет в 7,4 раза. Не эти ли заболевания являются бичом современного общества? Возможно, в этом кроется рост заболеваемости человека, окружившего себя электронными приборами, создающими электромагнитное поле. Но, очевидно, что обратного хода нет: отказаться от электронных благ цивилизации нереально. Как и нереально полностью изолировать человека от воздействия электромагнитных полей, поскольку они обладают хорошей проницаемостью.

Как уберечься
Существует ряд рекомендаций по снижению воздействия электромагнитных полей, касающихся компьютера, сотового телефона. Например, не допускать складывания кабеля удлинителя кольцами, не оставлять подключающие шнуры приборов в розетках, менять расстояние от уха и перекладывать попеременно из одной руки в другую сотовый телефон при разговоре, применять в жилых помещениях кабели с экранированием и т.д. Но данные советы не обладают достаточной эффективностью. Создание приборов с невысокими значениями поля в какой-то мере оградит человека от полевого воздействия или снизит его влияние, но чрезвычайно сложно заменить сразу и везде все приборы. И все равно останутся линии электропередачи, передающие станции. Ученые разрабатывают методы снижения воздействия электромагнитного поля на человека, наука не стоит на месте. Практически как фантастика воспринимается информация о создании портативных приборов, моделирующих необходимое электромагнитное поле вокруг человека. Создание таких аппаратов, несомненно, помогло бы человеку выживать в условиях техногенной цивилизации, поскольку человек не может ощутить и даже не подозревает о том негативном воздействии электромагнитных полей, которые шаг за шагом и день за днем разрушают его организм. Виталий Липик, республика Беларусь, специально для «ПРАВДЫ.Ру»

О том же самом читайте на английской версии ПРАВДЫ.Ру: https://www.pravdareport.com/science/19/94/379/10913_field.html

Характеристика электромагнитных полей и их классификация

Формирование электромагнитных полей

Для характеристики электромагнитной обстановки применяют термины «электрическое поле», «магнитное поле», «электромагнитное поле».
Все они тесно взаимосвязаны. Электрическое поле формируется зарядами. Магнитное поле возникает в процессе движения электрических зарядов по проводнику. Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, которая осуществляет воздействие между частицами, обладающими электрическим зарядом.

Замечание 1

Электрическое и магнитное поля были открыты относительно недавно, менее двух веков назад, их открытие и дальнейшее изучение дали начало новому направлению в физике – электродинамике. До этого физика отождествлялась исключительно с механикой и в науке доминировала механистическая парадигма. Открытие электродинамики было одним из первых, показывающих, что мир устроен более сложным образом, чем предполагалось.

Физические факторы возникновения электромагнитного поля связаны с порождением изменяющимся во времени электрическим полем магнитного, а изменяющимся магнитным полем – вихревого электрического поля. Таким образом, оба они, непрерывно изменяясь, способствуют возбуждению друг друга. Электромагнитное поле, порожденное неподвижными или равномерно движущимися заряженными частицами, неразрывно связано с ними, а если они движутся с ускорением, поле может «отрываться» от них и существовать независимо в виде электромагнитных волн, даже после устранения первоисточника.

Готовые работы на аналогичную тему

Свойства электромагнитных полей

Электромагнитные волны в первую очередь характеризуются длиной волны. Источник излучения, формирующий электромагнитные колебания, характеризуется частотой колебаний.

Важное свойство электромагнитных полей – это подразделение поля на так называемые «ближнюю» и «дальнюю» зоны.

В «ближней» зоне, иначе зоне индукции, электромагнитное поле можно считать квазистатическим. В этой зоне оно быстро убывает с расстоянием, электромагнитные волны еще не сформированы. Характеристику электрического и магнитного поля в этой зоне дают раздельно.

«Дальняя» зона характеризуется уже вполне сформировавшейся электромагнитной волной. В этой зоне интенсивность поля закономерно уменьшается обратно пропорционально расстоянию от его источника. Здесь существует закономерная связь между электрическим и магнитным полем, поэтому можно измерять только электрическое поле, а затем рассчитывать магнитное.

При частотах выше 300 МГц измеряют также плотность потока электромагнитной энергии, иначе вектор Пойтинга. Он характеризует количество энергии, которую переносит электромагнитная волна за единицу времени через единицу плоскости, перпендикулярной движению волны.

По частотам электромагнитные волны подразделяют на 12 категорий, начиная от крайне низких (диапазон от 3 до 30 Гц) до гипервысоких (300-3000 Гц).

Источники электромагнитных полей

Основные источники электромагнитных полей следующие:

1. Транспорт, работающий на основе электродвигателей.
2. Линии электропередач.
3. Внутренняя и внешняя электропроводка.
4. Бытовые электрические приборы.
5. Работающие теле- и радиостанции (т.е. фактически действующие антенны).
6. Объекты спутниковой и сотовой связи.
7. Радары
8. Компьютеры и другая сходная с ними техника (ноутбуки, планшеты и т.д.), особенно в случае их подключения к сети Интернет.

Замечание 2

Все эти источники, как легко заметить, техногенного происхождения. Естественные источники подобного рода, обладающие сравнимой мощностью, отсутствуют, поэтому у организмов нет механизмов приспособления к воздействию электромагнитных полей.

Интенсивность электромагнитных полей, генерируемых техногенными источниками, очень изменчива. Нагрузка самих этих источников может неоднократно изменяться в течение суток, а также по сезонам, в зависимости от специфики их работы. От этого зависит (наряду с величиной протекающего через источник электрического тока) дальность распространения электромагнитного поля.

Магнитные и электрические поля человека — Альтернативный взгляд Salik.biz

Электрическое поле человека существует на поверхности тела и снаружи, вне его. Электрическое поле вне тела человека обусловлено главным образом трибозарядами, то есть зарядами, возникающими на поверхности тела вследствие трения об одежду или о какой-либо диэлектрический предмет, при этом на теле создается электрический потенциал порядка нескольких вольт. Электрическое поле непрерывно меняется во времени: во-первых, происходит нейтрализация трибозарядов — они стекают с высокоомной поверхности кожи с характерными временами ~ 100 — 1000 с; во-вторых, изменения геометрии тела вследствие дыхательных движений, биения сердца и т.п. приводят к модуляции постоянного электрического поля вне тела.

Еще одним источником электрического поля вне тела человека является электрическое поле сердца. Приблизив два электрода к поверхности тела, можно бесконтактно и дистанционно зарегистрировать такую же кардиограмму, что и традиционным контактным методом. Отметим, что этот сигнал ни много раз меньше, чем поле трибозарядов.

— Salik.biz

В медицине бесконтактный метод измерения электрических полей, связанных с телом человека, нашел свое применение для измерения низкочастотных движений грудной клетки.

При этом на тело пациента подается переменное электрическое напряжение частотой — 10 МГц, а несколько антенн-электродов подносят к грудной клетке на расстоянии 2-5 см. Антенна и тело представляют собой две обкладки конденсатора. Перемещения грудной клетки меняет расстояние между обкладками, то есть емкость этого конденсатора и, следовательно, емкостной ток, измеряемый каждой антенной. На основании измерений этих токов можно построить карту перемещений грудной клетки во время дыхательного цикла. В норме она должна быть симметрична относительно грудины. Ее симметрия нарушена и с одной стороны амплитуда движений мала, то это может свидетельствовать, например, о скрытом переломе ребра, при котором блокируется сокращение мышц с соответствующей стороны грудной клетки.

Контактные измерения электрического поля в настоящее время находят наибольшее применение в медицине: в кардиографии и электроэнцефалографии. Основной прогресс в этих исследованиях обусловлен применением вычислительной техники, в том числе персональных компьютеров. Они позволяют получать электрокардиограммы высокого разрешении (ЭКГ ВР).

Как известно, амплитуда сигнала ЭКГ не более 1 мВ, а ST-сегмента еще меньше, причем сигнал маскируется электрическим шумом, связанным с нерегулярной мышечной активностью. Поэтому применяют метод накопления — то есть суммирование многих последовательно идущих сигналов ЭКГ. Для этого ЭВМ сдвигает каждый последующий сигнал так, чтобы его R-пик был совмещен с R-пиком предыдущего сигнала, и прибавляет его к предыдущему, и так для многих сигналов в течение нескольких минут. При этой процедуре полезный повторяющийся сигнал увеличивается, а нерегулярные по мехи гасят друг друга. За счет подавления шума удается выделить тонкую структуру ST-комплекса, которая важна для прогноза риска мгновенной смерти.

В электроэнцефалографии, используемой для целей нейрохирургии, персональные компьютеры позволяют строить в реальном времени мгновенные карты распределения электрического поля мозга с использованием потенциалов от 16 до 32 электродов, размещенных на обоих полушариях, через временные интервалы порядка нескольких мс.

Построение каждой карты включает в себя четыре процедуры:

Рекламное видео:

1) измерение электрического потенциала во всех точках, где стоят электроды;

2) интерполяцию (продолжения) измеренных значений на точки, лежащие между электродами;

3) сглаживание получившейся карты;

4) раскрашивание карты в цвета, соответствующие определенным значениям потенциала. Получаются эффектные цветные изображения. Такое представление в квазицвете, когда всему диапазону значений поля от минимального до максимального ставят в соответствие набор цветов, например от фиолетового до красного, сейчас очень распространено, поскольку сильно облегчает врачу анализ сложных пространственных распределений. В результате получается последовательность карт, из которой видно, как по поверхности коры перемещаются источники электрического потенциала.

Персональный компьютер позволяет строить карты не только мгновенного распределения потенциала, но и более тонких параметров ЭЭГ, которые давно апробированы в клинической практике. К ним в первую очередь относится пространственное распределение электрической мощности тех или иных спектральных составляющих ЭЭГ (α, Я, γ, δ, и θ-ритмы). Для построения такой карты в определенном временном окне измеряют потенциалы в 32 точках скальпа, затем по этим записям определяют частотные спектры и строится пространственное распределение отдельных спектральных компонент.

Карты α, δ, Я ритмов сильно отличаются. Нарушения симметрии таких карт между правым и левым полушарием может быть диагностическим критерием в случае опухолей мозга и при некоторых других заболеваниях.

Таким образом, в настоящее время разработаны бесконтактные методы регистрации электрического поля, которое создает тело человека в окружающем пространстве, и найдены некоторые приложения этих методов в медицине. Контактные измерения электрического поля получили новый импульс в связи с развитием персональных ЭВМ — их высокое быстродействие позволило получать карты электрических полей мозга.

Магнитное поле человека

Магнитное поле тела человека создается токами, генерируемыми клетками сердца и коры головного мозга. Оно исключительно мало — 10 млн. — 1 млрд. раз слабее магнитного поля Земли. Для его измерения используют квантовый магнитометр. Его датчиком является сверхпроводящий квантовый магнитометр (СКВИД), на вход которого включены приемы и с катушки. Этот датчик измеряет сверхслабый магнитный поток, пронизывающий катушки. Чтобы СКВИД работал, его надо ох ладить до температуры, при которой появляется сверхпроводимость, т.е. до температуры жидкого гелия (4 К). Для этого его и приемные катушки помещают в специальный термос для хранения жидкого гелия — криостат, точнее, в его узкую хвостовую часть, которую удается максимально близко поднести к телу человека.

В последние годы после открытия «высокотемпературной сверхпроводимости» появились СКВИДы, которые достаточно охлаждать до температуры жидкого азота (77 К). Их чувствительность достаточна для измерения магнитных полей сердца.

Магнитное поле, создаваемое организмом человека, на много порядков меньше, чем магнитном поле Земли, его флуктуации (геомагнитный шум) или поля технических устройств.

Существуют два подхода к устранению влияния шумов. Наиболее радикальный — создание сравнительно большого объема (комнаты), в котором магнитные шумы резко уменьшены с помощью магнитных экранов. Для наиболее тонких биомагнитных исследований (на мозге) шумы необходимо с шикать примерно в миллион раз, что может быть обеспечено многослойными стопками из магнитомягкого ферромагнитного сплава (например, пермаллоя). Экранированная комната — дорогостоящее сооружение, и лишь крупнейшие научные центры могут позволить себе се сооружение. Количество таких комнат в мире в настоящее время исчисляется единицами.

Есть и другой, более доступный способ ослабить влияние внешних шумов. Он основан на том, что в большинстве своем магнитные шумы в окружающем нас пространстве порождаются хаотическими колебаниями (флуктуациями) земного магнитного поля и промышленными электроустановками. Вдали от резких магнитных аномалий и электрических машин магнитное поле хотя и флуктуирует со временем, но пространственно однородно, слабо меняясь на расстояниях, сравнимых с размерами человеческого тела. Собственно же биомагнитные поля быстро ослабевают при удалении от живого организма. Это означает, что внешние поля, хотя и намного более сильные, имеют меньшие градиенты (т.е. скорость изменения с удалением от объекта), чем биомагнитные поля.

Приемное устройство прибора со сквидом в качестве чувствительного элемента изготовляется так, что оно чувствительно только к градиенту магнитного поля, — в этом случае прибор называют градиометром. Однако часто внешние (шумовые) поля обладают все же заметными градиентами, тогда приходится применять прибор, измеряющий вторую пространственную производную индукции магнитного поля — градиометр второго порядка. Такой прибор можно применять уже в обычной лабораторной обстановке. Но все же и градиометры предпочтительно применять в местах с «магнитно-спокойной» обстановкой, и некоторые исследовательские группы работают в специально сооружаемых немагнитных домах в сельской местности.

В настоящее время интенсивные биомагнитные исследования ведутся как в магнитоэкранированных комнатах, так и без них, с применением градиометров. В широком спектре биомагнитных явлений есть много задач, допускающих разный уровень ослабления внешних шумов.

Электромагнитное поле, его виды, характеристики и классификация.

2.1 Основные определения. Виды электромагнитного поля.

• Электромагнитное
  поле
  – это
  особая форма материи, посредством
  которой осуществляется взаимодействие
  между электрически заряженными
  частицами.

• Электрическое
  поле –
  создается электрическими зарядами и
  заряженными частицами в пространстве.
  На рисунке представлена картина силовых
  линий (воображаемых линий, используемых
  для наглядного представления полей)
  электрического поля для двух покоящихся
  заряженных частиц:

• Магнитное
  поле
  – создается при движении электрических
  зарядов по проводнику. Картина силовых
  линий поля для одиночного проводника
  представлена на рисунке:

Физической причиной
существования электромагнитного поля
является то, что изменяющееся во времени
электрическое поле возбуждает магнитное
поле, а изменяющееся магнитное поле –
вихревое электрическое поле. Непрерывно
изменяясь, обе компоненты поддерживают
существование электромагнитного поля.
Поле неподвижной или равномерно
движущейся частицы неразрывно связано
с носителем (заряженной частицей).

Однако при ускоренном
движении носителей электромагнитное
поле «срывается» с них и существует в
окружающей среде независимо, в виде
электромагнитной волны, не исчезая
с устранением носителя (например,
радиоволны не исчезают при исчезновении
тока (перемещения носителей – электронов)
в излучающей их антенне).

2.2 Основные характеристики электромагнитного поля.

Электрическое
полехарактеризуетсянапряженностью
электрического поля(обозначение
«E», размерность СИ – В/м,
вектор).Магнитное полехарактеризуетсянапряженностью магнитного поля(обозначение «H», размерность
СИ – А/м, вектор). Измерению обычно
подвергается модуль (длина) вектора.

Электромагнитные волныхарактеризуютсядлиной волны(обозначение «»,
размерность СИ — м), излучающий их источник
–частотой(обозначение – «»,
размерность СИ — Гц). На рисунке Е –
вектор напряженности электрического
поля,H– вектор напряженности
магнитного поля.

При частотах 3 – 300
Гц в качестве характеристики магнитного
поля может также использоваться понятие
магнитной индукции(обозначение
«B», размерность СИ — Тл).

2.3 Классификация электромагнитных полей.

Наиболее применяемой
является так называемая «зональная»
классификация электромагнитных полей
по степени удаленности от источника/носителя.

По этой классификации
электромагнитное поле подразделяется
на «ближнюю» и «дальнюю» зоны.
«Ближняя» зона (иногда называемаязоной
индукции) простирается до расстояния
от источника, равного 0-3,
где- длина порождаемой
полем электромагнитной волны. При этом
напряженность поля быстро убывает
(пропорционально квадрату или кубу
расстояния до источника). В этой зоне
порождаемая электромагнитная волна
еще не полностью сформирована.

«Дальняя» зона –
это зона сформировавшейся электромагнитной
волны. Здесь напряженность поля убывает
обратно пропорционально расстоянию до
источника. В этой зоне справедливо
экспериментально определенное соотношение
между напряженностями электрического
и магнитного полей:

E
= 377H

где
377 – константа, волновое сопротивление
вакуума, Ом.

Электромагнитные
волныпринято классифицировать по
частотам:

Измеряют обычно
только напряженность электрического
поля E. При частотах выше
300 МГц иногда измеряетсяплотность
потока энергииволны, или вектор
Пойтинга (обозначение «S»,
размерность СИ – Вт/м²).

Электромагнитное поле. Определение, характеристики.

  
Электромагнитное
поле это такой вид материи, которая
возникает вокруг движущихся зарядов.
Например, вокруг проводника с током.
Электромагнитное поле состоит из двух
составляющих это электрическое и
магнитное поле. Независимо друг от друга
они существовать не могут. Одно порождает
другое. При изменении электрического
поля тут же возникает магнитное.

 
Скорость распространения электромагнитной
волны V=C/EM

где e и м соответственно
магнитная и диэлектрическая проницаемость
среды, в которой распространяется
волна.
  Электромагнитная волна в
вакууме распространяется со скоростью
света, то есть 300 000 км/с. Поскольку
диэлектрическая и магнитная проницаемость
вакуума считается равными 1.

  При
изменении электрического поля возникает
магнитное поле. Так как вызвавшее его
электрическое поле не является неизменным
(то есть изменяется во времени) то и
магнитное поле также будет
переменным.
 
 Изменяющееся
магнитное поле в свою очередь порождает
электрическое поле и так далее. Таким
образом, для последующего поля (неважно
будет оно электрическое или магнитное)
источником будет служить предыдущее
поле, а не первоначальный источник, то
есть проводник с током.

  Таким
образом, даже после отключения тока в
проводнике электромагнитное поле будет
продолжать существовать и распространятся
в пространстве.

  Электромагнитная
волна распространяется в пространстве
во все стороны от своего источника.
Можно себе представить включению
лампочку, лучи света от нее распространяются
во все стороны.

  Электромагнитная
волна при распространении переносит
энергию в пространстве. Чем сильнее ток
в проводнике вызвавший поле, тем больше
энергия переносимая волной. Также
энергия зависит от частоты излучаемых
волн, при увеличении ее в 2,3,4 раза энергия
волны увеличится в 4,9,16 раз соответственно.
То есть энергия распространения волны
пропорциональна квадрату частоты.

 
Наилучшие условия распространения волн
создаются, когда длинна проводника,
равна длине волны.

 Силовые линии
магнитного и электрического полетим
взаимно перпендикулярно. Магнитные
силовые линии охватывают проводник с
током и всегда замкнуты.
  Электрические
силовые линии идут от одного заряда к
другому.

  Электромагнитная волна
это всегда поперечная волна. То есть
силовые линии как магнитные, так и
электрические лежат в перпендикулярной
плоскости к направлению распространения.

 
Напряжённость электромагнитного поля
силовая характеристика поля. Также
напряженность, векторная величина то
есть у нее есть начало и направление.
 
Напряжённость поля направлена по
касательной к силовым линиям.
 
 
Поскольку напряжённость электрического
и магнитного поля перпендикулярны между
собой, то есть правило, по которому можно
определить направление распространения
волны. При вращении винта по кратчайшему
пути от вектора напряжённости
электрического поля к вектору напряжённости
магнитного поля поступательное движение
винта укажет направление распространения
волны.

Магнитное
поле и его характеристики.При
прохождении электрического тока по
проводнику вокруг него образуетсямагнитное
поле. Магнитное
полепредставляет
собой один из видов материи. Оно обладает
энергией, которая проявляет себя в виде
электромагнитных сил, действующих на
отдельные движущиеся электрические
заряды (электроны и ионы) и на их потоки,
т. е. электрический ток. Под влиянием
электромагнитных сил движущиеся
заряженные частицы отклоняются от
своего первоначального пути в направлении,
перпендикулярном полю (рис. 34).Магнитное
поле образуется только
вокруг движущихся электрических зарядов,
и его действие распространяется тоже
лишь на движущиеся заряды. Магнитное
и электрические поля неразрывны
и образуют совместно единое электромагнитное
поле.
Всякое изменение электрического
поляприводит
к появлению магнитного поля и, наоборот,
всякое изменение магнитного поля
сопровождается возникновением
электрического поля. Электромагнитное
поле распространяется
со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

Графическое
изображение магнитного поля. Графически
магнитное поле изображают магнитными
силовыми линиями, которые проводят так,
чтобы направление силовой линии в каждой
точке поля совпадало с направлением
сил поля; магнитные силовые линии всегда
являются непрерывными и замкнутыми.
Направление магнитного поля в каждой
точке может быть определено при помощи
магнитной стрелки. Северный полюс
стрелки всегда устанавливается в
направлении действия сил поля. Конец
постоянного магнита, из которого выходят
силовые линии (рис. 35, а), принято считать
северным полюсом, а противоположный
конец, в который входят силовые линии,—
южным полюсом (силовые линии, проходящие
внутри магнита, не показаны). Распределение
силовых линий между полюсами плоского
магнита можно обнаружить при помощи
стальных опилок, насыпанных на лист
бумаги, положенный на полюсы (рис. 35, б).
Для магнитного поля в воздушном зазоре
между двумя параллельно расположенными
разноименными полюсами постоянного
магнита характерно равномерное
распределение силовых магнитных линий
(рис. 36)

Электромагнетизм | физика | Britannica

Электромагнетизм , наука о заряде, а также о силах и полях, связанных с зарядом. Электричество и магнетизм — два аспекта электромагнетизма.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Какая реакция с участием атомных ядер является источником энергии Солнца?

Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами.Только в 19 веке они стали рассматриваться как взаимосвязанные явления. В 1905 году специальная теория относительности Альберта Эйнштейна без всяких сомнений установила, что оба аспекта являются аспектами одного общего явления. Однако на практике электрические и магнитные силы ведут себя по-разному и описываются разными уравнениями. Электрические силы создаются электрическими зарядами в состоянии покоя или в движении. С другой стороны, магнитные силы создаются только движущимися зарядами и действуют исключительно на движущиеся заряды.

Электрические явления происходят даже в нейтральной материи, потому что силы действуют на отдельные заряженные составляющие. В частности, электрическая сила отвечает за большинство физических и химических свойств атомов и молекул. Это чрезвычайно сильно по сравнению с гравитацией. Например, отсутствие только одного электрона из каждого миллиарда молекул у двух 70-килограммовых (154-фунтовых) людей, стоящих на расстоянии двух метров (двух ярдов) друг от друга, оттолкнет их с силой в 30 000 тонн. В более привычном масштабе электрические явления ответственны за молнии и гром, сопровождающие определенные бури.

Электрические и магнитные силы могут быть обнаружены в областях, называемых электрическими и магнитными полями. Эти поля имеют фундаментальную природу и могут существовать в космосе вдали от заряда или тока, которые их породили. Примечательно, что электрические поля могут создавать магнитные поля и наоборот, независимо от любого внешнего заряда. Как обнаружил в своей работе английский физик Майкл Фарадей, изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, лежащее в основе производства электроэнергии. И наоборот, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, как пришел к выводу шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл.Математические уравнения, сформулированные Максвеллом, включают световые и волновые явления в электромагнетизм. Он показал, что электрические и магнитные поля перемещаются вместе в пространстве как волны электромагнитного излучения, при этом изменяющиеся поля взаимно поддерживают друг друга. Примерами электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве независимо от материи, являются радио- и телевизионные волны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все эти волны движутся с одинаковой скоростью, а именно скоростью света (примерно 300 000 километров, или 186 000 миль в секунду).Они отличаются друг от друга только частотой, с которой колеблются их электрическое и магнитное поля.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Уравнения Максвелла по-прежнему обеспечивают полное и элегантное описание электромагнетизма вплоть до субатомного масштаба, но не включая его. Однако в XX веке интерпретация его творчества была расширена. Специальная теория относительности Эйнштейна объединила электрические и магнитные поля в одно общее поле и ограничила скорость всей материи скоростью электромагнитного излучения.В конце 1960-х физики обнаружили, что у других сил в природе есть поля с математической структурой, подобной структуре электромагнитного поля. Эти другие силы — сильная сила, ответственная за энергию, выделяемую при ядерном синтезе, и слабая сила, наблюдаемая при радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер. В частности, слабые и электромагнитные силы были объединены в общую силу, называемую электрослабой силой. Цель многих физиков объединить все фундаментальные силы, включая гравитацию, в одну великую единую теорию, до сих пор не достигнута.

Важным аспектом электромагнетизма является наука об электричестве, которая занимается поведением агрегатов заряда, включая распределение заряда в материи и движение заряда с места на место. Различные типы материалов классифицируются как проводники или изоляторы в зависимости от того, могут ли заряды свободно перемещаться через составляющие их вещества. Электрический ток — это мера потока зарядов; законы, управляющие токами в материи, важны в технологии, особенно в производстве, распределении и управлении энергией.

Понятие напряжения, как и понятия заряда и тока, является фундаментальным в науке об электричестве. Напряжение — это мера склонности заряда перетекать из одного места в другое; положительные заряды обычно имеют тенденцию перемещаться из области высокого напряжения в область более низкого напряжения. Распространенная проблема в электричестве — это определение отношения между напряжением и током или зарядом в данной физической ситуации.

Эта статья призвана дать качественное понимание электромагнетизма, а также количественную оценку величин, связанных с электромагнитными явлениями.

.

Что такое электромагнитные поля переменного тока, электронные поля, би-поля, ЭМИ?

Электромагнитное поле переменного тока, также известное как ЭДС или ЭМ поле, представляет собой
физическое поле, создаваемое движущимися электрически заряженными объектами. Это
влияет на поведение заряженных объектов в непосредственной близости от поля.
Поле можно рассматривать как комбинацию переменного электрического поля.
и магнитное поле переменного тока. Поскольку это AC по определению, он постоянно
меняет полярность с положительной на отрицательную.

Электрические поля переменного тока: Электрические поля переменного тока (E-Fields) производятся
наличие электричества. Их сила определяется напряжением;
чем выше напряжение, тем сильнее поле. Электрические поля переменного тока
генерируются электрическими проводами под напряжением и обычно проходят 6-8 футов
из источника, но в некоторых случаях и дальше. Электрическое поле будет
существуют, даже когда устройство не используется (выключено). Другими словами,
эти источники производят непрерывное излучение.Электрические поля переменного тока
имеют естественное влечение к земле и человеческому телу. Они есть
считается низкочастотным электромагнитным излучением.
(5 Гц — 400 000 Гц). Их можно измерить с помощью электрического переменного тока.
Измеритель поля и единица измерения — Вольт на метр В / м.

Магнитные поля переменного тока: жилые помещения содержат десятки электронных
приборы и электроприборы. Когда это оборудование активно
или включен, начинается электрический ток.Этот поток
электричество через оборудование и проводку несет ответственность за
создание магнитных полей переменного тока (B-полей). Интенсивность или сила
магнитного поля напрямую связано с потребляемой мощностью
устройства. Более мощное устройство даст более высокую
магнитное поле. Эти поля обычно остаются рядом с их источником
(2-3 фута), но может пройти несколько сотен футов; пример находится в
случай высоковольтных линий электропередачи.Магнитные поля переменного тока
считается низкочастотным электромагнитным излучением.
(5 Гц — 400 000 Гц) .. Их можно измерить с помощью тесламетра.
в нанотеслах (нТл) или с помощью гауссметра в миллиГаусс мГс.
Примечание. Магнитное поле переменного тока — это обычно то, что люди называют
EMF, но это неточное заявление.

.