Вч электрика: Youtube канал Автоэлектрика ВЧ — все видео онлайн бесплатно в хорошем качестве без перерыва

Действие асимметричного электрического поля высокой частоты на водные растворы солей

Please use this identifier to cite or link to this item:
http://earchive.tpu.ru/handle/11683/997

Title:	Действие асимметричного электрического поля высокой частоты на водные растворы солей
Authors:	Казарян, Мишик Айразатович Шаманин, Игорь Владимирович Ломов, И. В. Бойко, Владимир Ильич
Keywords:	асимметричные электрические поля; высокие частоты; водные растворы; соли; физико-математические модели; техническая реализация; сольватированные ионы; возбуждение тока; изолированные плоские электроды; селективный дрейф; сольватированные аквакомплексы; изотопическое обогащение; элементное обогащение; растворы
Issue Date:	2006
Publisher:	Томский политехнический университет
Citation:	Действие асимметричного электрического поля высокой частоты на водные растворы солей / В. И. Бойко [и др.] // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. — 2006. — Т. 309, № 1. — [С. 81-85].
Abstract:	Излагается физико-математическая модель и техническая реализация процесса дрейфа сольватированных ионов при наложении на водный раствор соли асимметричного электрического поля высокой частоты. Экспериментально и расчетным путем установлены эффекты возбуждения тока (при изолированных плоских электродах) и селективного дрейфа изотопически различающихся сольватированных аквакомплексов. Показана возможность использования эффекта селективного дрейфа для изотопического и элементного обогащения (обеднения) растворов солей.
URI:	http://earchive.tpu.ru/handle/11683/997
Appears in Collections:	Известия ТПУ

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

0334100029914000036 Закупка товаров (электрика) для нужд ФКУ «Войсковая часть 39995»

Наименование	Кол-во	Цена за ед.	Стоимость, ₽
Патрон Е-27 ОКПД 31.50.42.190   Части и комплектующие изделия к светильникам и осветительным устройствам прочим (кроме частей и комплектующих изделий к переносным светильникам и фонарям)	100 шт	15,05	1 505,00
Патрон Е-40 ОКПД 31. 50.42.190   Части и комплектующие изделия к светильникам и осветительным устройствам прочим (кроме частей и комплектующих изделий к переносным светильникам и фонарям)	60 шт	39,13	2 347,80
Лента поливинилхлоридная ОКПД 21.23.11.515   Лента липкая для различных промышленных целей	275 шт	17,00	4 675,00
Лента изоляционная прорезиненная на хлопчатобумажной (тканевой) основе (изолента ХБ) ОКПД 21. 23.11.515   Лента липкая для различных промышленных целей	20 кг	122,80	2 456,00
Выключатель одноклавишный скрытой проводки ОКПД 31.20.25.131   Выключатели, переключатели и аналогичные устройства на напряжение не более 1 кВ для бытового применения, электромеханические (кнопочные, поворотные и прочие)	20 шт	35,21	704,20
Провод ПВ-1/1,5 ОКПД 31. 30.13.120   Проводники электрического тока на напряжение более 80 В, но не более 1 кВ	200 м	6,80	1 360,00
Провод ПУНП 2/2,5 ОКПД 31.30.13.120   Проводники электрического тока на напряжение более 80 В, но не более 1 кВ	300 м	16,62	4 986,00
Пакетный выключатель ПВ-2 16А ОКПД 31. 20.25.131   Выключатели, переключатели и аналогичные устройства на напряжение не более 1 кВ для бытового применения, электромеханические (кнопочные, поворотные и прочие)	20 шт	85,75	1 715,00
Рубильник ЯРВ 100А ОКПД 31.20.25.140   Выключатели, переключатели и аналогичные устройства на напряжение не более 1 кВ для промышленного применения	4 шт	1 744,40	6 977,60
Предохранитель плавкий (вставка плавкая) ПН-2 100А ОКПД 31. 20.21.150   Предохранители плавкие на напряжение не более 1 кВ и силу тока более 63 А	20 шт	35,50	710,00
Предохранитель плавкий (вставка плавкая) ПН-2 250А ОКПД 31.20.21.150   Предохранители плавкие на напряжение не более 1 кВ и силу тока более 63 А	13 шт	59,53	773,89
Арматура светосигнальная AD-22DS ОКПД 31. 62.11.170   Панели индикаторные и табло информационные	24 шт	43,13	1 035,12
Муфта концевая 4КВТп 1-70-120 ОКПД 31.20.27.170   Соединители и элементы контактные для проводов и кабелей	4 шт	894,11	3 576,44
Наконечник болтовой 2НБ 70/120 ОКПД 31. 20.27.170   Соединители и элементы контактные для проводов и кабелей	30 шт	145,19	4 355,70
Концевой выключатель ВК-200 ОКПД 31.20.25.140   Выключатели, переключатели и аналогичные устройства на напряжение не более 1 кВ для промышленного применения	15 шт	356,03	5 340,45
Выключатель путевой КУ-701 ОКПД 31. 20.25.140   Выключатели, переключатели и аналогичные устройства на напряжение не более 1 кВ для промышленного применения	8 шт	940,16	7 521,28

Физиологические и физические основы ВЧ хирургии

Под высокочастотной хирургией понимают применение высокочастотной энергии (свыше 300 кГц) для изменения или разрушения клеток, а также для разделения или удаления тканей в сочетании с механической операционной техникой.
 

Тепловое действие высокочастотных токов на биоткань

Под действием электрического тока биоткань, вследствие ее омического сопротивления, нагревается. Возникшее количество тепла зависит от силы тока и сопротивления проводника. Пациент рассматривается в этом случае как электрический проводник с определенным сопротивлением.
 

Сопротивление проводника зависит от материала проводника и его геометрического сечения. Это обосновывает сравнение специфического сопротивления металлического проводника и сопротивления различных видов тканей. Металлы имеют меньшее сопротивление, чем биологические ткани. Поэтому в замкнутой электрической цепи, состоящей из пациента и металлического проводника с одинаковыми сечениями, биоткань нагревается значительно сильнее.
 

На количество тепла влияют:

• состояние ткани.
• температура, т.к. для испарения тканевой жидкости используется дополнительная энергия.
   

Реакция ткани на локальный перегрев

Если высокочастотное напряжение (непрерывный синусоидальный сигнал) достаточно велико, возникают искровые разряды между контактной поверхностью активного электрода и тканью. Это ведет к быстрому разогреву ткани; клетки лопаются вследствие испарения клеточной жидкости, разрываются межклеточные связи и происходит резка. Низкие значения ВЧ-напряжения (менее 150V) ведут к медленному разогреву ткани без разделения ее (эффект коагуляции). Короткие ВЧ-импульсы с высоким напряжением вызывают образование искр на поверхности и ярко-выраженной поверхностной коагуляцией.

Схематическое представление среза: в зависимости от величины электрического сопротивления и различных видов тканей, коагуляционная борозда (пораженная ткань) распространена по-разному. На роговом слое кожи шире, чем в паппилярном слое и в субкутанном слое, еще шире в жировой ткани. В мышце происходит оплавливание, достигающее соединительнотканных клеточных промежутков. В пресеченных сосудах кровь отступает назад, интима повреждается на глубине. На костях воздействие распространяется вдоль периоста, проникая под электродом на незначительную глубину.
 

Если вследствие большой контактной площади тепло распространяется на большом участке, то происходит испарение тканевой жидкости, связанное с денатурацией белка (эффект коагуляции). В соответствии с примененной силой тока возникает глубокая или поверхностная коагуляция с образованием ожогового струпа. Плохая теплопроводность ожогового струпа препятствует распространению тепла особенно в глубину.
 

Схема электрокоагуляции гомогенной ткани. Действие распространяется в глубину, оно несколько больше чем диаметр электрода и непосредственно под электродом самое сильное. Кроме того, на поверхности ткани оно захватывает и участки вокруг электрода («краевое действие»).
 

Схема электрокоагуляции с образованием ожогового струпа. Электрокоагуляция с использованием слишком большой силы тока приводит к быстрой коагуляции ткани под электродом, возникает струп, изолирующее свойство которого препятствует коагуляции на глубине. При этом электрод приклеивается к ткани.
 

Методики ВЧ-хирургии и электрические формы сигнала

Резка основана на принципе разрыва клеток и клеточных связей. Разрыв возникает вследствие стремительного, резко ограниченного подъема температуры, взрывоподобного испарения вне- и внутриклеточной жидкости. В идеальном случае в режиме резки не возникает коагуляции ткани и поверхности с типичной светлой окраской («коагуляционная борозда»).
 

Форма электрода в значительной мере определяет режущие свойства и виды срезов. Режущие электроды должны иметь по возможности маленькую площадь, чтобы развить высокую плотность тока в узко ограниченной зоне.

Игольчатые и проволочные электроды служат для проведения тонких срезов, если поверхность не должна коагулироваться. При слишком большой силе тока электроды приклеиваются к ткани.
 

Петля и ленточные электроды предназначены в основном для удаления частей ткани. Одно из важнейших применений т. н. «полый срез» при трансуретральной резекции. Параметры, определяющие качество резки: скорость резки, состояние ткани и форма тока.
 

Нож и ланцет похожи на операционные скальпели. Их механизм действия основывается на вышеописанных принципах, а не на механическом воздействии. С помощью этого боковых отделов электрода можно коагулировать боковые поверхности среза. Из-за относительно большой поверхности электрода-скальпеля по сравнению с игольчатым электродом необходимо повышение мощности. Нагревание этих электродов вследствие большей теплоемкости происходит в меньшей степени.
 

Гладкий разрез соответствует разрезу обычным скальпелем. Этот вид разреза происходит под действием немодулированного ВЧ-тока. При этом проведение разреза происходит очень быстро. Уменьшение скорости проведения разреза приводит к образованию коагуляционного струпа при использовании импульсно-модулированного ВЧ-тока и одинаковой мощности средних значений.

Мощность необходимая для разреза с помощью высокочастотного тока зависит от формы электрода и вида ткани (ее сопротивления). При малой мощности не происходит разрыва клеток; электрод клеится к ткани. При слишком большой ВЧ-мощности между электродом и тканью возникают искровые разряды, приводящие к карбонизации («науглероживанию») поверхностей.
 

Коагуляция. Ограниченное нагревание ткани приводит не к разрыву клеток, а к коагуляции ткани. Температура необходимая для коагуляции лежит выше 50С. Под действием температуры происходит свертывание внутри- и внеклеточного белка. Сосуды стягиваются и это приводит к полному гемостазу. Для достижения этого эффекта электрический ток медленно разогревает ткань; вне- и внутриклеточная жидкость испаряется не разрушая клеточных мембран. С потерей жидкости клетки притягиваются друг к другу, склеиваясь клеточными стенками. Этот вид коагуляции называется контактной коагуляцией (формы электродов: шарик, площадка). Воздействие ВЧ тока обуславливает светлую окраску ткани и выход тканевой жидкости вследствие свертывания клеточного белка.
 

Фульгурация – особая форма коагуляции и обозначается сегодня как «спрей-коагуляция». Под действием высокого ВЧ-напряжения возникают искровые разряды (световая дуга), прямой контакт с тканью не нужен. Искровые разряды развивают экстремальное повышение температуры на поверхности ткани и разрушают ее (поверхностная коагуляция, образование струпа, карбонизация. ) В качестве электродов используются небольшие шарики и иглы. Необходимое высокое напряжение (до 9 киловольт) при небольшой ВЧ-мощности возникает из-за сильной импульсной модуляции. Этот вид коагуляции используется для гемостаза больших поверхностей (напр. при сильных каппилярных кровотечениях «сочащиеся поверхности»). Возникающий ожоговый струп часто ухудшает заживление и приводит впоследствии к кровотечениям.

Растворы в электрических полях высокой частоты

    Вскоре после открытия Вина Дебай и Фалькенгаген предсказали существование еще одного эффекта. Сущность его заключается в увеличении электропроводности растворов электролитов с частотой приложенного электрического поля. Этот эффект называется эффектом Дебая — Фалькенгагена или дисперсией электропроводности. Возможность его появления также обусловлена существованием ионной атмосферы. Действительно, при высоких частотах ионы в растворе не перемещаются, а лишь совершают колебательные движения в направлении, параллельном направлению поля. Центральный ион при этом не успевает выйти за пределы ионной атмосферы, которая также не успевает заметно разрушиться, а в каждый данный момент только колеблется в направлении, обратном движению центрального иона. В этом случае силы, связанные с разрушением и с созданием ионной атмосферы, т. е. релаксационные тормозящие силы, проявляются в меньшей степени и электропроводность раствора растет. При высоких частотах она достигает значения, которое отличается от электропроводности при бесконечном разведении на величину Яь поскольку релаксационный эффект исчезнет Яп = 0, а электрофоретическое торможение сохранится. В этом случае [c.128]








    Прибор для высокочастотного титрования состоит из источника тока высокой частоты, электролитической ячейки и регистрирующего устройства. При высокочастотном титровании применяют ячейки двух типов конденсаторные и индуктивные. В конденсаторной ячейке сосуд с исследуемым раствором помещают в электрическое поле высокой частоты, образованное конденсатором (рис. 111.1). В этом случае изме- [c.257]

    РАСТВОРЫ в ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Ток проводимости и ток смещения [c.21]

    Возрастание эквивалентной проводимости или ионной подвижности при повышении частоты зависит от подвижности, зарядности и концентрации ионов (в конечном итоге— от времени релаксации). Чем выше концентрация и зарядность ионов, тем выше частота электрического поля, при которой эффект релаксации снижается. Влияние электрического поля высокой частоты на проводимость растворов электролитов разного состава исследовал Ермаков [125]. [c.378]

    Высокочастотное титрование — вариант бесконтактного кондуктометрического метода анализа, в котором анализируемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты (порядка нескольких мегагерц). При повышении частоты внешнего электрического поля электропроводность растворов электролитов увеличивается (эффект Дебая — Фалькенгагена), поскольку уменьшается амплитуда колебания ионов в поле переменного тока, период колебания ионов становится соизмерим с временем релаксации ионной атмосферы (примерно 10 с для разбавленных растворов), тормозящий релаксационный эффект снимается. Поле высокой частоты деформирует молекулу, поляризуя ее (деформационная поляризация) и заставляет полярную молекулу определенным образом перемещаться (ориентационная поляризация). В результате таких поляризационных эффектов возникают кратковременные токи, изменяющие электропроводность, диэлектрические свойства и магнитную проницаемость растворов. Измеряемая в этих условиях полная электропроводность высокочастотной кондуктометрической ячейки X складывается из активной составляющей А/акт — ИСТИННОЙ ПрО-водимости раствора — и реактивной составляющей реакт — МНИ-мой электропроводности, зависящей от частоты и типа ячейки  [c.111]

    Закон Ома, лежащий в основе определения единицы электрического сопротивления, применим к системе проводников, включающей электролиты, если учитывать (и вычитать) скачки потенциала на границах фаз электрод — раствор и раствор — раствор. Отклонения от закона Ома в электролитах наблюдаются в полях высокой частоты или при очень больщих напряженностях поля.  [c.388]

    Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале (в котором обычно имеется некоторое количество электролита, например раствора солей) меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсаторов дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются в результате смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению теплоты и нагреванию высушиваемого материала. [c.273]

    Высокочастотное, титрование. Видоизменением кондуктометрического метода является высокочастотное титрование, ко-которое вошло в практику последние 15—20 лет и, благодаря ряду особенностей, в значительной степени заменило старый кондуктометрический метод. В этом методе исследуемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты. Под действием переменного поля обычных частот ионы в растворе колеблются около некоторого состояния равновесия. По мере увеличения частоты переменного тока пределы колебаний уменьшаются и, наконец, наступает момент, когда ионы в растворе практически будут оставаться V неподвижными. Вместе с этим высокие частоты деформируют молекулы, с чем связана так называемая деформационная поляризация. Под действием высокой частоты может также происходить перемещение (вращение) молекул в переменном электрическом поле—их ориентационная поляризация (последняя относится только к полярным молекулам). [c.356]

    Дипольный момент молекул того или иного вещества можно определить путем измерения диэлектрической проницаемости разбавленных растворов этого вещества в неполярных растворителях. Определение дипольных моментов аминокислот и белков представляет более трудную задачу, так как эти вещества дают водные растворы, обладающие большой электропроводностью, а в неполярных растворителях обычно нерастворимы. При такого рода измерениях приходится все-таки пользоваться полярными растворителями, в частности водой, но учитывать, что простые теоретические соображения, относящиеся к неполярным растворителям, в этом случае неприменимы. На практике для максимально возможного устранения осложнений, обусловленных электропроводностью, применяют переменное электрическое поле высокой частоты. [c.49]

    В конденсаторных ячейках раствор находится в электрическом поле высокой частоты, образованном конденсатором. Полное сопротивление такой ячейки определяется величиной емкости и величиной потерь. Емкость зависит от диэлектрической постоянной, а величина потерь —от удельного сопротивления раствора. [c.85]

    Высокочастотная сушилка (рис. ХУ-36) состоит из лампового высокочастотного генератора 1 и сушильной камеры 2. Переменный ток из сети поступает в выпрямитель 7, затем в генератор, где преобразуется в переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов 3 а 4, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. Данная сушилка имеет две ленты 5 и на которых последовательно высушивается материал. Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале (содержащего обычно некоторое количество электролита, например раствора солей) меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсатора дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные [c. 667]

    Рассмотрим вопросы, связанные с электропроводностью электролитов, которая обеспечивается перемещением анионов и катионов. У некоторых электролитов при определенной концентрации величина удельной проводимости X максимальная, но ниже, чем у металлов [59]. Из-за влияния электростатических сил ион в растворе окружается полярными молекулами растворителя, так называемой сольватной оболочкой, которая обычно перемещается вместе с ионом как единое целое. Сольвати-рованные ионы в нормальном растворе электролита имеют размер 10 А [52]. Наличие такой массивной оболочки снижает собственную подвижность иона и уменьшает удельную проводимость раствора. Однако при действии электрического поля высокой частоты (несколько мегагерц) или большой напряженности поля (10 в см) [c.49]

    Если к раствору электролита приложено переменное электрическое поле с частотой порядка этого времени релаксации, то атмосфера не успевает сделаться асимметричной и изменение подвижности ионов, связанное с асимметричностью их атмосфер, будет меньше, чем в стационарном случае. Эта идея лежит в основе развитой Дебаем и Фалькенгагеном теории влияния высоких частот на электропроводность ионных растворов. Отправным пунктом этой теории является уравнение (39) для нестационарного случая. [c.45]

    В зависимости от частоты и напряженности неоднородного электрического поля микроорганизмы ведут себя по-разному. При определенных частотах и напряженности поля поведение клеток такое же, как и в отсутствие поля — они хаотично распределены по всему объему камеры, т.е. поле практически не влияет на них. При других параметрах происходит ориентированное движение микроорганизмов к центру самой высокой напряженности поля или процесс образования цепочек. Переменное электрическое поле при частотах от 1 до 10 МГц и напряжении на электродах 1 В (экспозиция 30 мин) губительно влияет на взвесь раствора [5]. [c.20]

    В ламинарном потоке частицы заведомо устанавливаются своими длинными осями вдоль потока. Это дает возможность определить направление осей наибольшего и наименьшего поглощения частицы относительно ее длинной геометрической оси. Воздействие на коллоидный раствор знакопеременных электрических прямоугольных импульсов высокой частоты (П -поле) приводит к тому, что коллоидные частицы ориентируются вдоль поля осью Это позволяет установить направление вектора % частицы относительно ее оси дихроизма. Сопоставление результатов, полученных при изучении дихроизма коллоидных растворов в П -поле высокой частоты и в ламинарном потоке, позволяет установить взаимное расположение вектора длинной геометрической оси и осей дихроизма частицы. [c.91]

    Второй эффект, предсказанный Дебаем и Фалькенгагеном, состоит в том, что при высоких частотах переменного электрического поля ( 1 МГц) малой напряженности, также наблюдаются отклонения от закона Ома в сторону уменьшения удельного сопротивления. Для растворов сильных электролитов конечной концентрации значение % при увеличении частоты возрастает, достигая значений, несколько меньших Я,°. Теория предсказывает, что при высоких частотах пропадает релаксационный эффект, в то время как электрофоретический сохраняется.  [c.460]

    На кафедре общей и неорганической химии проводятся теоретические и экспериментальные исследования в области электропроводности и диэлектрических характеристик растворов электролитов. Установлено, что в области высоких частот электромагнитного поля полярные растворители становятся проводниками, причем их проводимость, дипольная по своему механизму, становится соизмеримой с электропроводностью концентрированных растворов электролитов в этих растворителях. Для описания электрических свойств полярных растворителей предложено использовать величину предельной высокочастотной электропроводности (ВЧ ЭП). Показано, что при повышении температуры электропроводность растворов не- [c.68]

    Вскоре после открытия Вина, Дебаем и Фалькенгагеном был теоретически предсказан другой эффект. Сущность его заключается в увеличении электропроводности растворов электролитов с частотой приложенного электрического поля. Этот эффект называется э( х )ектом Дебая — Фалькенгагена или дисперсией электропроводности. Возможность его появления обусловлена свойствами ионной атмосферы. Действительно, при высоких частотах ионы в растворе совершают лишь колебательные движения в направлении, параллельном направлению поля. Центральный ион при этом не успевает выйти за пределы ионной атмосферы, которая не разрушается, а в каждый данный момент колеблется в направлении, обратном движению центрального иона. В этом случае силы, связанные с разрушением и созданием ионной атмосферы, т. е. релаксационные тормозящие силы, проявляются в меньшей степени и электропроводность растет. При высоких частотах она достигнет [c.118]

    Метод основан на использовании токов высокой частоты — порядка мегагерц и десятков мегагерц. При таких частотах в растворе начинают играть роль эффекты молекулярной, или деформационной, и ориентационной поляризации. Под действием электрического поля электроны любой молекулы будут оттягиваться в сторону положительного электрода, а ядра — в сторону отрицательного. Это явление получило название молекулярной или деформационной поляризации. Полярные молекулы в электрическом поле обладают также ориентационной по- [c.106]

    Эффект Дебая—Фалькенгагена заключается в том, что в поле очень высокой частоты электропроводность растворов сильных электролитов повышается. Это повышение обусловлено тем, что в электрическом поле высокой частоты ион не уходит далеко от центра ионной атмосферы, испытывая лишь некоторое колебательное движение вокруг этого центра. Отсутствие эффекта асимметрии исключает тормозящее действие релаксационного эффекта, поэтому А возрастает. Однако электрофоретический эффект в этом случае остается, поэтому с увел1 ением частоты тока Я возрастает лишь до значения Я=Яоо—А С. Частота тока, при которой наблюдается рассматриваемый эффект, зависит от времени релаксации. Для 1,1-зарядных электролитов время релаксации 0 можно примерно оценить по упрощенной формуле  [c.186]

    Высокочастотное титровашгз (ЬЧТ) -видоизменение нондуктометрическо-го титрования,связанное с тем,что анализируемый раствор подвергают действии электрического поля высокой частоты.  [c.35]

    Высокочастотное титрование является видоизменением кондуктометрического метода и отличается тем, что исследуемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты. Под действием переменного поля обычных частот ионы в растворе колеблются около некоторого состояния равновесия. По мере увеличения частоты переменного тока пределы колебаний уменьшаются и, наконец, наступает момент, когда ионы в растворе практически остаются неподвижными. Но при этом высокие частоты деформируют молекулы и вызывают врандение молекул в переменном электрическом поле. Эти явления приводят к перемеш снию зарядов в растворе — к возникновению в растворе кратковременных токов (продолжительностью порядка миллионных долей секунды). Вследствие этого происходит изменение не только проводимости, но и диэлектрических свойств и магнитной проницаемости раствора. Сложность зависимости этих величин от состава раствора не позволяет проводить прямого высокочастотного анализа, и поэтому высокочастотный метод применяют как косвенный физико-химический метод в виде высокочастотного титрования [2 .  [c.14]

    И обрабатываются при 300° С горячим утюгом в течение 2—2Уз 1Е-нут [21 ]. В патентной литературе также описана сварка неполярных полиизобутиленовых поверхностей в электрическом поле высокой частоты с помощью полярного термопластичного промежуточного слоя из полистирола с полярным мягчителем или из сополимера стирола и эфира акриловой или метакриловой кислоты [22]. Плоские, совершенно не липнувще (или весьма малолипкие) заготовки из полиизобутилена получаются путем обработки заготовок водным коллоидным раствором кремневой кислоты и последующей сушки [23]. [c.231]

    Прибор для высокочастотных измерений состоит из источникг тока высокой частоты, электролитической ячейки и регистриру юш его устройства. Могут применяться ячейки двух типов конден саторные и индуктивные. В конденсаторной ячейке сосуд с иссле дуемым раствором помещают в электрическое поле высокой частоты [c.220]

    Если изменять не напряженность электрического поля, а его частоту, то при высоких частотах направление движения иона будет изменяться так часто, что вместо перемещения он будет совершать колебания. Такие же колебания, но в обратном направлении будет совершать ионная атмосфера. Поскольку при этом ее разрушения не происходит, то релаксационный тормозящий эффект отсутствует (Яц = 0) и эквивалентная электропроводность электролита возрастет (эффект Дебая — Фолькенгагена), хотя ее величина все же будет отличаться от величины эквивалентной электропроводности бесконечно разбавленного раствора  [c.42]

    Эквивалентная электропроводность изменяется с температурой. Для большинства электролитов с повышением температуры электропроводность увеличивается, что объясняется повышением подвижности ионов. Однако для некоторых электролитов, особенно в неводных средах, возможно и снижение электропроводности. Это связано с уменьшением диэлектрической проницаемости растворителя. Величина эквивалентной электропроводности зависит также от амплитуды и частоты приложенного электрического поля. Особенно заметно это проявляется в растворах сильных электролитов, где на перемещение ионов оказывает влияние окружающая противоионная атмосфера. При высоком напряжении ион движется значительно быстрее, чем образуется ионная атмосфера, и поэтому отсутствуют, катафоретиче-ские и релаксационные эффекты. Электропроводность растворов в этих условиях резко возрастает. Релаксационное торможение снижается, кроме того, при повышенных частотах (эффект Дебая—Фаль-кенгагена). В растворах слабых электролитов электропроводность также растет с увеличением градиента поля, однако природа этого явления связана с изменением равновесия диссоциации. При высоком градиенте потенциала равновесие сдвигается в сторону образования ионов. [c.225]

    Среди факторов, определяющих величину константы экранирования протонов, в начале разд. 1 упоминалось и влияние растворителя. В общем можно полагать, что все эффекты, которые мы до сих пор обсуждали как внутримолекулярные, проявляются также и на межмолекулярном уровне. Например, установлено, что резонансные сигналы веществ, растворенных в ароматических растворителях, проявляются в более сильном поле, чем в растворителе алифатической природы. Этот эффект был приписан диамагнитному кольцевому току бензола и его производных. Подобное же влияние соседних молекул, связанное, однако, либо с экранированием, либо с дезэкранированием, может проявляться в результате магнитной анизотропии кратных связей или влияния электрического поля молекул с большими дипольными моментами. Эффекты растворителя становятся особенно значительными, если межмолекулярные взаимодействия в растворе приводят к образованию специфических комплексов. За счет диполь-дипольных или вандерваальсовых взаимодействий некоторые взаимные пространственные ориентации взаимодействующих молекул становятся более предпочтительными, чем другие. В результате могут наблюдаться специфические изменения резонансных частот отдельных протонов растворенного вещества. Их в свою очередь можно использовать для получения сведений о строении таких комплексов. Поэтому спектроскопия ЯМР оказалась важным методом исследования межмолекулярных взаимодействий. Изменения химических сдвигов под влиянием растворителя обычно меньше 1 м. д. Мы уже рассмотрели в гл. П1 их специальные применения и последствия для резонансных частот эталонных веществ. Для избежания осложнений, вызванных влиянием растворителя, рекомендуется использовать такие инертные растворители, как тетрахлорид углерода или циклогексан. Можно исключить, кроме того, и концентрационные эффекты, если провести измерения при нескольких концентрациях вещества и экстраполировать данные к бесконечному разбавлению. Измерения в газовой фазе, где межмолекулярные взаимодействия сводятся к минимуму, стали осуществимы и для веществ с высокой упругостью паров только после развития импульсных Методов с фурье-преобразованием. [c.109]

    На основании своей теории Дебай и Гюккель [10] внесли также существенный вклад в теорию электропроводности электролитов. Несколько позже, развивая общую теорию движения ионов, Онзагер [11] вывел предельный закон для электропроводности электролитов. Впоследствии теория электропроводности Онзагера была расширена Дебаем и Фалькенгагеном [12], которые учли влияние высокой частоты переменного тока на электропроводность и диэлектрическую постоянную. Предельный закон для вйзкости растворов электролитов вывел Фалькенгаген [13], а общие законы диффузии электролитов были изучены Онзагером и Фуоссом [14]. Далее, Иоос и Блю-ментрит [15] исследовали с теоретической точки зрения эффект Вина, т. е. влияние сильных электрических полей на свойства растворов электролитов. Позднее Вильсон [16] дал полное решение этого вопроса для случая электролитов, диссоциирующих на два иона. Очень интересная теория влияния сильных полей на ионизацию слабых электролитов была развита Онзагером [17]. [c.34]

    В гл. II мы ознакомились с основными положениями теории, необходимыми для изложения динамики ионных атмосфер. Используя для решения этой проблемы общее уравнение непрерывности (39) гл. II, а также вводя некоторые другие важные представления, можно вывести точные уравнения, которые позволяют вычислить обусловленные кулоновскими силами электростатические составляющие вязкости, электропроводности и диффузии разбавленных растворов электролитов. В создании и дальнейшем развитии этой сложной теории участвовали Дебай и Гюккель, Фалькенгаген и Онзагер. Так как для решения всех этих вопросов требуется применение весьма специализированных математических методов, то мы не будем приводить полное изложение указанной теории. Нами будут рассмотрены принципиальные физические основы теории и изложены важнейшие этапы выводов. Эto облегчит читателю знакомство с литературой, к которой он может обратиться, если пожелает получить более глубокие познания в этой области. Вслед за теорией вязкости, электропроводности и диффузии будет рассмотрена теория влияния высокой частоты переменног о тока и сильных электрических полей на электропроводность. В окончательном виде полученные теоретические закономерности будут иметь форму, удобную для вычислений. Связанные с теорией вопросы, более важные для практических вычислений, подробно рассматриваются ниже, в гл. V, в которой приведены упрощенные уравнения, а также таблицы соответствующих численных констант.  [c.74]

    Ускорить процесс обезжиривания поверхности можно применением ультразвуковой обоаботки. Ультразвуковое поле вызывает в объеме обезжиривающей жидкости гидродинамические потоки, сопровождающиеся появлением кавитационных пузырьков и электрических зарядов. Это движение сбивает загрязнения с поверхности и переводит их во взвешенное состояние. Продолжительность обезжиривания при использовании ультразвука в органических растворителях снижается в 40 раз, а в растворах ПАВ — в 100 раз по сравнению с обычной обработкой. Кроме того, этим способом легко очищать детали сложной формы, большое число мелких деталей с тонким жировым покровом или изделия с крупными частицами загрязнений. В каждом случае необходимо подбирать режим обработки изделий для мелких — ультразвук высокой частоты (100—300 кГц), для крупных —низкой частоты (15—30 кГц). При ультразвуковой обработке поверхность активируется и повышается ее шероховатость. [c.55]

    Молекулы растворителя с относительно высокой диэлектрической проницаемостью можно рассматривать как маленькие диполи. Диполи ориентируются в электрическом поле, причем до некоторой предельной частоты их ориентация соответствует направлению электрического поля. Эта предельная частота имеет важное значение для диссипативного переноса энергии диполи еще следуют за колебаниями поля, но с запаздыванием, вызываемым взаимодействием с окружающими молекулами. Для воды эта частота находится в области микроволн (10 кМГц). Таким образом, для нагрева водных систем можно использовать микроволновые импульсы. Этот способ нагрева впервые применили Геришер и Эртл[22]. Некоторые более новые работы рассмотрены в обзоре автора [23]. Одна из самых последних усовершенствованных ячеек микроволнового нагрева показана на рис. И. Конические кварцевые окошки одновременно служат диэлектрическими полюсными наконечниками, которые концентрируют энергию микроволн в объеме растворителя [21]. Исследуемый раствор находится в камере, расположенной приблизительно на расстоянии ЗА,/4 от конца волновода. Длина диэлектрического и вспомогательного [c. 389]

    Электропроводность растворов электролитов увеличивается при повышении частоты внешнего электрического поля. Такой эффект обусловлен тем, что на высоких частотах релаксационный член в уравнении Дебая—Онзагера (см. уравнения электропроводности) уменьшается и в конце концов становится равным нулю. В случае разбавленных растворов время, необходимое для возникновения ионной атмосферы вокруг иона, составляет приблизитель-нэ 10″ с. Если частота настолько велика, что период колебания ионов в растворе близок к этому значению или даже меньше его, то ионная атмосфера не успевает полностью сформироваться и тормозящие силы, связанные с наличием такой атмосферы, уменьшаются. [c.267]

    Среди других магнитных ядер, представляющих интерес для органической химии, реальных результатов можно ожидать от спектроскопии B i, Ядра B i и обладают электрическим квадрупольным моментом, вызывающим уширение линий в спектре, что затрудняет их детектирование. Однако примеры съемки В в сильном магнитном поле при частоте 60 Мгц [128, 129] и определения химических сдвигов № методом двойного резонанса [130, 131] показывают, что эти трудности преодолимы. Квадрупольное уширение в спектрах резонанса может быть значительно уменьшено при использовании растворителей с малой вязкостью, например ацетона или эфира. Спектры Ni записывались при 3,94 Мгц на приборе для широких линий [132]. В качестве эталона применялся раствор 4,5 М Nh5NO3 в 3 н. водной соляной кислоте сдвиги измерялись относительно линии N0 , расположенной на 353 0,5 м. д. в более высоком поле, чем квинтет NH . Сдвиги органических азотсодержащих соединений распадаются на четыре основные группы амины 340, амиды 270, цианиды 100 и нитросоединения О м. д. Внутри каждой группы сдвиг в высокое поле соответствует соединениям с более электроотрицательными заместителями, за исключением [c.102]

Вологдин Валентин Петрович

Основоположник техники высоких частот в России.

[22.03.1881, Кувинский з-д Соликамского уезда Пермской губернии — 23.04.1953, Ленинград]

Профессор  ЛЭТИ (с 1924).  Декан электрофизического факультета (с 1934),  заведующий кафедрой высокочастотной техники (1946-1953). Доктор технических наук (1934), член-корреспондент АН СССР (1939).

В 1907 после окончании Санкт-Петербургского Технологического института работал на электромашиностроительном заводе фирмы «Н. Н. Глебов и К°». В 1909 командирован в Германию и Швецию для ознакомления с производством электрических машин высокой частоты (ВЧ). В 1910-1912 разработал и построил для Морского ведомства генератор ВЧ (60 кГц) мощностью 2 кВт. В 1915 назначен техническим директором завода «Дека» и консультантом Радиотелеграфного завода Морского ведомства.

Один из основателей и сотрудник (1918-1923) Нижегородской радиолаборатории, где были созданы мощные электромашинные генераторы его системы. Профессор и декан (1921) электромеханического факультета Нижегородского университета. В 1923 г. назначен директором по радио (1923-1924) Государственного электротехнического треста заводов слабого тока (Ленинград).

С 1924 г. – в  ЛЭТИ, читал курсы «Электропитание радиоустройств», «Высокочастотные машины». Один из основателей Центральной радиолаборатории, заведующий лабораторией машин высокой частоты  и выпрямителей (1924-1935).

В.П. Вологдин впервые в мире сконструировал высоковольтные ртутные выпрямители: в 1919 г.  – с жидким катодом в стеклянном исполнении, в 1930 г.  – мощные выпрямители в металлическом исполнении, разработал теорию и схемы включения. В 1929  была начата регулярная эксплуатация телеграфного передатчика со 150 кВт-машиной В. П. Вологдина на Октябрьской (б. Ходынской) радиостанции.

В 1932 г. он  –  участник V Международного электротехнического конгресса в Париже.

В 1935 г. В.П. Вологдин организовал лабораторию высокочастотной (ВЧ) электротермии АН СССР. В 1936 был издан приказ наркома тяжелой промышленности СССР «О поверхностной закалке изделий токами высокой частоты по методу профессора В. П. Вологдина».

В годы Великой Отечественной войны им была  организована на танковом заводе в Челябинске ВЧ-лаборатория и цех (пущен в августе 1942) высокочастотной  закалки.

С 1947 В.П. Вологдин – руководитель НИИ по промышленному применению токов высокой частоты, директор лаборатории ВЧ  электротермии АН СССР (1947-1953).

Фундаментальные труды – в области электротехники, генераторостроения, ВЧ обработки металлов (более 180 научных работ, получено более 80 авторских свидетельств).

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1942). Сталинские премии (1943, 1952), первый лауреат Золотой медали им. А. С. Попова АН СССР (1948). Орден Ленина.

Именем В. П. Вологдина названа улица в Санкт-Петербурге. В 1954 году у здания Всесоюзного научно-исследовательского института токов высокой частоты (ВНИИТВЧ) им. В. П. Вологдина в Шуваловском парке установлен памятник, на здании ЛЭТИ (ул. проф. Попова, д. 5) — мемориальная доска.

Труды:

• Выпрямители.-Л.-М.: 1936;
• Генераторы высокой частоты (в соавт.).-Л.-М., 1935;
• Поверхностная индукционная закалка.-М.: 1947.

Новый подход к технологии выбора датчика ВЧ/СВЧ-мощности

Мощность сигнала является ключевым параметром при разработке ВЧ/СВЧ-устройств, особенно когда обозначены жесткие требования к производительности. Существует множество способов измерения мощности сигнала, например, с помощью анализатора спектра и сигналов, анализатора цепей, но самый точный — использование измерителя мощности или датчика мощности. Это объясняется тем, что погрешность измерения такими приборами, как анализатор спектра или цепей, составляет десятые доли дБ, а может и превысить 1 дБ, в то время как погрешность датчиков мощности составляет сотые доли дБ. Датчики мощности — это самое востребованное оборудование для измерения мощности в ВЧ- и СВЧ-измерениях благодаря удобству использования и невысокой стоимости.

Среди производителей такого оборудования одно из инновационных решений было предложено компанией LadyBug Technologies, которая, используя собственные запатентованные технологии, добилась лучшей в классе абсолютной погрешности установки нуля и лидирующих показателей относительной погрешности измерения мощности (номера патентов 7911199; 7830134).

В статье мы рассмотрим технические особенности запатентованной технологии LadyBug, покажем инновационность продукции, проведя расчет суммарной относительной погрешности измерения мощности для датчика LadyBug Technologies, и сопоставим это значение с аналогичными значениями других производителей, а также обобщим преимущества технологии LadyBug Technologies для заказчиков.

LadyBug Technologies первой в мире разработала USB-датчик импульсной мощности. До этого все импульсные датчики мощности работали только совместно с измерителем мощности.

Инновационность решения LadyBug Technologies

Представим инновационность решения LadyBug Technologies в цифрах. Возьмем датчик средней мощности OSLB5926A (РИС.1), рассчитаем погрешность измерения мощности на частоте 10 ГГц, уровень сигнала —20 дБм. Данные для расчета полной погрешности представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Расчет суммарной абсолютной погрешности измерения мощности датчиком OSLB5918A

Согласно расчетам суммарная погрешность не превышает 2,1 % при том, что у аналогичных приборов на рынке измерительного оборудования погрешность в данных условиях будет от 3,5 до 5,0 %.

Далее рассмотрим технологии, благодаря которым был достигнут такой результат. Математически низкое значение суммарной погрешности объясняется показателем «дрейф нуля» = 0,35 нВт (у других производителей этот показатель составляет 10-15 нВт). Такая большая разница связана с тем, что компания LadyBug применяет запатентованную технологию «No-Zero No-Call», которая позволяет проводить измерения мощности без калибровки уровня нуля. Дрейфом нуля называется составляющая погрешности, вызванная внешними условиями относительно уровня 0 дБм. Наиболее значительным фактором, оказывающим влияние на значения дрейфа нуля, является температура. Перед каждым измерением необходимо проводить установку уровня 0 дБм.

Калибровка проводится во всем диапазоне рабочих температур. Во время работы для измерения мощности каждого отсчета используется запатентованная технология, которая корректирует значения мощности с учетом изменения температуры, поэтому калибровка датчиков мощности не требуется. На РИС.2 представлен график зависимости чувствительности датчиков мощности к изменению температуры.

Как видно на графике, в отличие от других производителей датчики мощности LadyBug практические не чувствительны к изменению температуры.

Теперь рассмотрим, почему у моделей LadyBug дрейф нуля значительно лучше, чем у моделей других производителей. Помимо запатентованной технологии LadyBug существуют еще два метода калибровки датчика мощности: это метод калибровки нуля от опорного генератора измерителя мощности и метод калибровки нуля от внутреннего опорного генератора.

Сравним и представим методы калибровки нуля и запатентованную технологию LadyBug в одной таблице (Таблица 2), чтобы наглядно продемонстрировать, какие недостатки удалось ликвидировать, используя технологию LadyBug.

Таблица 2 Методы проведения калибровки уровня 0 дБм

Высокая скорость считывания отсчетов

Типовым значением скорости измерения является 110 отсчетов в секунду, а датчики мощности LadyBug позволяют проводить измерения до 500 отсчетов в секунду. Секрет производительности прост — датчики мощности LadyBug Technologies используют четыре АЦП, по два на режим высокой мощности и для сигналов низкого уровня. Более того, это позволяет обрабатывать сигнал в широком динамическом диапазоне без потери данных на смену пары диодных детекторов при изменении динамического диапазона. А пользователю не требуется переключать режим работы датчика или устанавливать точку переключения режимов.

Более наглядно сравнение двух методов обработки сигналов представлено на блок-диаграмме (РИС.3).

В обычных датчиках мощности используется видеофильтр и один АЦП, что замедляет измерения и приводит к дополнительным погрешностям. По настоящему точными могут считать только те измерения, которые проведены одновременно во всем динамическом диапазоне.

При расчете суммарной погрешности согласованность системы значительно влияет на результаты измерений. Чем больше рассогласованность системы, тем выше коэффициент отражения от датчика мощности. Если разъемы системы разные, используют адаптеры-переход, что ухудшает погрешность измерения мощности. Заказывая датчик мощности у Остек-Электро, пользователь сам выбирает разъем своего датчика: N-тип, SMA, 3,5 мм, 2,9 мм, N-тип с удлинённой базой, а затем получает готовую модель с выбранным разъемом и заводской калибровкой, где исключены погрешности влияния адаптера.

Опция MIL

Опция MIL запрещает запись информации в энергонезависимую память прибора. Поэтому любые пользовательские настройки удаляются, когда датчик мощности будет выключен. Это делает данные датчики безопасными для аэрокосмической промышленности, где требуется соблюдать секретность на производстве и в разработке.

Преимущества пользователя

Рассмотрев технические решения и основные возможности датчиков мощности LadyBug Technologies, остается сформулировать выгоды и преимущества, которые получает конечный пользователь. Представим эти результаты в виде Таблицы 3, опираясь на конкретные задачи.

Таблица 3 Преимущества использования измерителей мощности LadyBug Technologies

Для измерения мощности ВЧ/СВЧ-сигналов компания LadyBug Technologies предложила действительно новый подход, используя запатентованные технологии, исключающие калибровку уровня 0 дБм и значительно снижающие суммарную погрешность измерения мощности. Пользователь может самостоятельно выбрать на датчики коннектор подключения.

На российском рынке компания LadyBug Technologies представляет три вида датчиков мощности:

• диодные датчики средней мощности от 9 кГц до 40 ГГц, динамический диапазон —60 до +20 дБм или —30 до +50 дБм;
• диодные датчики пиковой, импульсной и средней мощности от 10 МГц до 20 ГГц, динамический диапазон —40 дБм до +20 дБм;
• диодные датчики пиковой, импульсной и средней мощности, отображающие огибающую импульса от 10 МГц до 20 ГГц, динамический диапазон —40 дБм до +20 дБм.

ООО «Остек-Электро», являясь эксклюзивным дистрибьютором компании LadyBug Technologies на территории Российской Федерации и стран Таможенного союза, проведет для вас демонстрацию оборудования компании и ответит на все возникшие вопросы. Отправить заявку на демонстрацию и получить более подробную информацию можно по электронной почте: ostecelectro@ostec-group. ru.

Новая модель одноканального ВЧ-усилителя мощности сигнала от Tabor теперь и в «Мератесте»

«Мератест» представляет новинку — модель одноканального ВЧ усилителя мощности сигнала A10200 с диапазоном частот 100 кГц…20 ГГц и коэффициентом усиления до 30 дБм на нагрузке 50 Ом от компании Tabor Electronics Ltd. (Израиль).

Новинка представляет собой компактный блок, подключаемый к выходным гнездам источника сигнала при помощи штатных коннекторов 2.92 (k тип) и соединительных кабелей для случая удаленного расположения усилителя.

Назначение:

• электроника общего назначения,
• также пьезо-электроника,
• тестирование характеристик датчиков и ВЧ-приемников,
• анализ многотоновых сигналов (multi-tone), MEMS-устройств (микроэлектромеханических систем, объединяющих в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты),
• для научных разработок и исследований.

Максимальный входной уровень 27 дБм. Масса 110 г., габаритные размеры 40×30×85 мм.

Модель разработана для совместной работы с новыми ВЧ-генераторами серии Lucid и генераторами-трансиверами серии Proteus. Также усилитель работает с генераторами сигналов произвольной формы WaveXciter (например, WX1281С, WX1284С), Wave Standard (WS8351, WS8352) и генераторами сигналов других производителей.

Особенности:

• Широкий диапазон усиления: 100 кГц до 20 ГГц.
• Защита от реверса полярности сигнала (Reverse Polarity protection).
• Защита от перенапряжения и пониженного напряжения (Over/under voltage protection).
• Уровень выходной мощности +28 dBm в точке компрессии 1 дБ (P1dB/ тип.).
• Ультракомпактный и простой в использовании.

Целевое предназначение: прикладные приложения, включая тестирование Ethernet, отладку и техническую верификацию интегральных схем специализированного назначения (ASIC), ПЛИС устройств (FPGA), цифроаналоговых преобразователей (DAC) и др.

Новый усилитель A10200 является идеальным по сочетанию «цена/ возможности» решением практически для любого широкополосного приложения, которое требует высокой мощности и усиления высокочастотного сигнала.

404 Страница не найдена | Fluke

Найдено 31 результат, содержащий слова: что такое частота

RelevanceDate

• Цифровой мультиметр Fluke 787 ProcessMeter

  Fluke 787 ProcessMeter объединяет цифровой мультиметр и калибратор контура в одном прочном портативном инструменте. о том, сколько вы готовы заплатить только за калибратор контура.

  Продукт

• Калибратор осциллографа 9500B

  Характеристики калибратора осциллографа 9500B
  Автоматическая калибровка осциллографа, возможно, является одним из самых больших улучшений производительности, которые могут быть реализованы во многих калибровочных лабораториях.Эта работа, выполняемая вручную, требует от квалифицированных операторов значительного количества времени, которое по сути является повторяющимися задачами. Решения для полу- или частичной автоматизации явно решают эту проблему и освобождают квалифицированных технических специалистов для выполнения более важных задач. Однако на практике эти частичные решения …

  Продукт

• 96040A Опорный источник с низким фазовым шумом

  Широкий и универсальный охват рабочих нагрузок
  96040A калибрует широкий спектр устройств для калибровки RF, включая:
  • Анализаторы спектра
  • Измерители и анализаторы модуляции
  • Измерители и датчики мощности RF
  • Частотомеры
  • Аттенюаторы
  • И больше
  Метрология, связанная с калибровкой этих элементов, становится проще, потому что вам нужно учитывать меньше источников ошибок и вкладов в неопределенность. Больше, чем просто радиочастотный калибратор
  Существует множество применений в исследованиях и разработках, производстве …

  Продукт

• 96270A Эталонный источник с низким фазовым шумом, 27 ГГц

  Покрытие широкого диапазона ваших ВЧ-нагрузок с помощью одного прибора
  96270A калибрует широкий спектр устройств калибровки RF, включая:
  Анализаторы спектра, включая высокочастотные модели
  Датчики мощности RF
  Измерители и анализаторы модуляции
  Приемники измерений
  Счетчики частоты
  ВЧ аттенюаторы и компоненты
  Осциллографы высокой частоты
  …и больше
  Метрология, связанная с калибровкой этих элементов, становится проще, потому что у вас меньше источников ошибок и факторов неопределенности, которые необходимо учитывать …

  Продукт

• Колебания напряжения, мерцание и качество электроэнергии

  Мерцающие огни могут иметь неблагоприятный эффект на здоровье, вызывая утомляемость, потерю концентрации, мигрень и в некоторых случаях эпилептический шок. Выраженность реакции и чувствительность варьируется от человека к человеку.Некоторые люди могут видеть мерцающий свет чаще, чем другие. В люминесцентных лампах иногда могут возникать неисправности, которые могут вызывать заметное мерцание. Хотя воздействие на здоровье является основной проблемой, это также может повлиять на производственную линию промышленного предприятия. Рабочие могут чувствовать …

  Артикул

• Как найти гармоники в электрических системах

  Гармоники — это токи или напряжения с частотами, кратными основной частоте сети.Если основная частота равна 60 Гц, то вторая гармоника — 120 Гц, третья — 180 Гц и т. Д. Гармоники создаются нелинейными нагрузками, которые потребляют ток резкими импульсами, а не плавно синусоидальным образом. Эти импульсы вызывают искажение формы волны тока, что, в свою очередь, заставляет гармонические токи течь обратно в другие части энергосистемы. В то время как …

  Статья

• Как искать и устранять неисправности двигателей и приводов, начиная со входов

  Здесь мы внимательно рассмотрим первый сегмент в типичной трехфазной системе двигателя и привода: от сети питание на входе привода в сам привод, концентрируясь на измерениях на входе. В этой заметке по применению общие проблемы сопоставляются с измерениями, используемыми для их диагностики. Мы покажем вам, какие инструменты использовать в той или иной ситуации и как применить их к проблеме, чтобы вы могли быстрее и точнее устранять неполадки.

  Артикул

• Максимальное повышение производительности частотно-регулируемого привода и ИБП

  Мониторинг параметров качества электроэнергии в частотно-регулируемом приводе или источнике бесперебойного питания может помочь повысить производительность. Узнайте, как определить, какие параметры качества электроэнергии следует измерять и когда, а также о других связанных проблемах, таких как гармонические токи.

  Артикул

• Измерения мультиметром на приводах с регулируемой скоростью, использующих новый Fluke 87V DMM

  В прошлом ремонт двигателя означал устранение неисправностей традиционных трехфазных двигателей, которые в основном были результатом воды, пыли, смазки, вышедшие из строя подшипники, несоосные валы двигателя или просто старость. Но ремонт двигателей сильно изменился с появлением двигателей с электронным управлением, которые чаще называются приводами с регулируемой скоростью (ASD).

  Артикул

• Обнаружение окиси углерода

  Зачем, где и как определять окись углерода (СО) с помощью простого инструмента (измеритель окиси углерода Fluke CO-220)

  Статья

• Перемещение производственной линии

  Перемещение или изменение конфигурации производственной линии может нарушить сложную и точно настроенную систему. Когда вы перемещаете линию, электрические распределительные системы, частотно-регулируемые приводы (ЧРП), программируемые логические контроллеры (ПЛК), освещение, схемы связи, элементы управления, системы аварийной остановки и многое другое подвержены непредвиденным изменениям, начиная от сбоев и заканчивая отказами.

  Артикул

• Почему полоса 500 МГц имеет значение

  Здравый смысл заключается в том, что чем выше полоса пропускания осциллографа, тем выше разрешение результатов. Возникает вопрос: насколько это важно для повседневного устранения неполадок большинства электриков и инженеров? Все зависит от ваших приложений.

  Артикул

• Гармоники

  Гармоники — понимание, измерение и интерпретация результатов.Гармоники могут влиять на любой тип оборудования HVAC, от незначительных аварийных отключений до отказов компрессора и трансформатора.

  Артикул

Техника управления | Не подвергайтесь электрическому шуму и EMI

.

Даже при соблюдении надлежащих мер предосторожности в автоматизированном оборудовании будут присутствовать некоторые электромагнитные помехи (EMI) и радиопомехи (RFI), поэтому компоненты должны иметь соответствующее экранирование и фильтрацию, чтобы помехи не влияли отрицательно на работу.

Соответствуют электрическим шумам

EMI и RFI — это нежелательные электрические помехи, которые могут мешать работе цифрового, аналогового и коммуникационного оборудования и процессов. Для EMI / RFI интерес представляют три области: источник шума, среда передачи и приемник шума.

EMI и RFI часто используются как взаимозаменяемые, но между EMI и RFI есть разница. EMI — это подходящий термин для низкочастотного шума, менее примерно 20 кГц, а RFI — подходящий термин для высокочастотного электрического шума, более 20 кГц.

Существуют синфазные и дифференциальные составляющие шума EMI. Синфазный шум электромагнитных помех передается по нескольким проводникам одновременно и в одном направлении по всем проводникам от источника к приемнику. Большинство приводов переменного тока с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) создают высокочастотный синфазный шум. Дифференциальный шум наводится на проводник и распространяется в противоположном направлении, как и на заземленный провод. Это похоже на полную схему с отдельным трактом питания и возврата для EMI.

Часто в зависимости от частоты электромагнитные помехи излучаются как кондуктивные или излучаемые электромагнитные помехи. Кондуктивные электромагнитные помехи — это низкочастотный шум, который имеет тенденцию распространяться внутри или в непосредственной близости от пути проводника. Излучаемый электрический шум — это высокочастотный шум, который часто использует компонент или кабель в качестве антенны, передавая шум на большое расстояние.

Существуют различные способы подключения EMI к системе. Емкостный связанный шум возникает, когда всплески напряжения электромагнитных помех, присутствующие в проводнике источника, вызывают нежелательный шум в параллельном проводе.Емкостная связь более важна на высоких частотах. Индуктивная связь обычно связана с более высокими токами с магнитными полями, которые наводят ток в другой проводник.

Индуктивная связь более важна при более высоких токах. Синфазная импедансная связь возникает, когда ток от двух или более источников протекает через один и тот же проводник.

Источники электрического шума

В промышленности существует множество источников электромагнитных помех, некоторые из которых перечислены в таблице 1. Источники электромагнитных помех включают усилители ШИМ, которые часто встречаются во многих приводах двигателей переменного тока. Чем меньше время нарастания компонента ШИМ, тем больше шума он создает в виде гармоник. Например, привод переменного тока с частотой переключения 4 кГц имеет много гармонических частот, которые создают проблемные излучения. Частоты гармоник, которые больше всего влияют на чувствительное оборудование, находятся в диапазоне от 8 кГц до 100 МГц и более.

Таблица 1: Общепромышленные источники EMI

Сервоприводы

могут создавать шум, аналогичный ШИМ-усилителям, из-за провалов и всплесков напряжения, вызванных включением и выключением тока электроникой на высокой частоте.Импульсные источники питания постоянного тока также излучают электромагнитные помехи на гораздо более высоком уровне, чем линейные источники питания.

Быстрое включение и выключение индуктивных нагрузок может вызвать искру на электрическом контакте, которая может вызвать электромагнитные помехи, как и цепь катушки, выполняющая переключение (см. Рисунок 1). Открытие токоведущего переключателя вызовет дугу, создавая широкий спектр (или широкую полосу пропускания) электромагнитных помех. Эта дуга будет иметь гораздо большую амплитуду при открытии тока к индуктивному компоненту, а не к резистивной нагрузке, что приведет к большему генерированию нежелательного шума.

Даже освещение может генерировать электромагнитные помехи, в этом случае из-за быстрых изменений напряжения или тока. Другой источник электромагнитных помех — статическое электричество и связанный с ним электростатический разряд. Конвейерные ленты на нейлоновой или другой полимерной основе часто используются для перемещения материалов на промышленных предприятиях и могут генерировать большое количество статического электричества.

Пострадавшие от электрического шума

Существует несколько типов компонентов, на которые часто влияют электромагнитные помехи в промышленных приложениях (см. Таблицу 2).Энкодеры полагаются на сигналы низкого уровня от вращающегося оборудования и поэтому чувствительны к электромагнитным помехам. Симптомы включают изменение счетчика энкодера при отсутствии вращения двигателя и неповторяющихся перемещениях положения. Тахометры могут показывать похожие симптомы, такие как неверные показания скорости и неожиданные колебания скорости.

Таблица 2: Компоненты, подверженные воздействию электромагнитных помех

Электрический шум около аналоговых сигналов и измерительных приборов часто может вызывать симптомы, в том числе неожиданные скачки напряжения и пульсации или дрожание, вызывающие неправильные или неповторяющиеся показания.Это чаще встречается в сигналах, основанных на напряжении, таких как 0-10 В постоянного тока. Целостность сигнала 4–20 мА на основе тока менее подвержена шумам.

В сетях и компонентах связи симптомы электрического шума почти всегда включают потерю связи или ошибки при чтении или записи данных. А с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) и другими микропроцессорными компонентами симптомы могут включать потерю связи, сбои или сбой в ПЛК или процессоре, неожиданное срабатывание дискретных входов или выходов, а также аналоговые входы или выходы, сообщающие неверные значения.

Узнайте, как избежать и уменьшить электромагнитные помехи, а также использовать технологии фильтрации и подавления.

Сделав обзор электрических шумов и изучив его источники и затронутые компоненты, давайте посмотрим, как можно избежать или уменьшить влияние электромагнитных помех.

Избегайте и уменьшайте EMI ​​

Электропроводка и кабели являются возможным источником электромагнитных помех. Разделение силовых и сигнальных кабелей, а также использование кабелей витой пары и уменьшенная длина кабеля могут сократить влияние проводов и кабелей на электромагнитные помехи.Для снижения электромагнитных помех можно использовать многие другие методы интеграции и установки кабелей и проводов.

Хорошая конструкция корпуса также может снизить электромагнитные помехи. Металлический корпус — хорошее место для начала, наряду с оцинкованными объединительными платами для ПЛК и промышленных ПК. Правильная компоновка также важна, поскольку компоненты питания, сигнальные компоненты и проводка должны находиться отдельно. Правильно заземленный корпус, дверца и задняя панель дополнительно уменьшат излучаемые электромагнитные помехи и подверженность электрическому шуму.

Заземление EMI, экранирование

Надлежащее заземление и экранирование — это самый дешевый и один из самых эффективных методов снижения электромагнитных помех в системе.Для начала, полностью заземленная система — это система, в которой есть надлежащий заземляющий провод, обеспечивающий прямой путь с низким сопротивлением для синфазных шумовых токов. Все точки заземления должны иметь большую площадь поверхности, чтобы не препятствовать прохождению тока с сопротивлением выше необходимого.

Плетеные заземляющие ленты — хороший выбор при заземлении привода или другого источника шума на положительные шпильки заземления. Использование самой короткой косы также является хорошей практикой. Увеличение площади поверхности токопроводящей дорожки более важно, чем увеличение диаметра проволоки.Поскольку высокочастотные электромагнитные помехи распространяются по поверхности проводников, большая площадь поверхности обеспечивает лучший (с меньшим сопротивлением) путь к земле для шума. Это означает, что тонкий многопроволочный провод лучше, чем сплошной, так как площадь поверхности проводника увеличивается — лучшим вариантом является кабель с оплеткой.

При заземлении экрана кабеля его следует подключать к земле только на панели или источнике шума. Это также верно для аналоговых кабелей. Однако для высокочастотных источников выше 1 МГц лучше всего подключить экран к заземлению на обоих концах кабеля.

Заземление по центральной точке снижает вероятность возникновения токовых контуров заземления, которые могут возникнуть, когда две или более точки заземления имеют немного разные потенциалы. Это может вызвать высокие токи во всей сети заземления, что приведет к увеличению шума в проводниках. Иногда неэкранированный кабель может быть менее шумным, чем кабель с экраном, который заземлен с обоих концов, если имеется значительный контур заземления.

Фильтры и подавители

Сетевой фильтр переменного тока может удалить шум и предотвратить его попадание в сеть переменного тока (см. Рисунок 2).Сетевой фильтр переменного тока следует устанавливать непосредственно на заземленную раму или объединительную плату. Фильтр следует устанавливать как можно ближе к точке входа переменного тока в корпус. Кроме того, чтобы минимизировать РЧ-связь, силовой кабель переменного тока на линейной стороне фильтра должен быть проложен как можно дальше от силового кабеля переменного тока на стороне нагрузки, а также от всех других кабелей и схем. Фильтр необходимо правильно заземлить и разместить как можно ближе к источнику шума, а длина кабеля питания переменного тока должна быть как можно короче, а при использовании отдельных проводов провода должны быть скручены вместе.

Входные линейные дроссели могут использоваться для защиты приводов переменного тока от переходных условий перенапряжения. Сетевые дроссели на входе также уменьшают гармоники, связанные с приводами переменного тока, за счет увеличения полного сопротивления линии на нежелательных частотах и ​​являются одним из наиболее часто рекомендуемых аксессуаров для приводов переменного тока.

Индуктивные фильтры или сетевые дроссели, добавленные к выходу привода, последовательно с двигателем, используются для увеличения индуктивности нагрузки для удовлетворения требований к минимальной индуктивности нагрузки усилителя.Они также служат для противодействия влиянию емкости линии и явлению отраженной волны, которое наблюдается в длинных кабельных трассах и в системах высокого напряжения. Сетевые реакторы иногда могут использоваться вместо ферритовых сердечников или в сочетании с ними.

Важно отметить, что для моторных приводов может потребоваться собственный фильтр. В некоторых высокочувствительных приложениях EMI может потребоваться использование основного фильтра EMI на каждом приводе. Другое оборудование не должно получать питание со стороны нагрузки этих фильтров привода.Также важно поддерживать баланс потребления тока между фазами. Однофазное оборудование, подключенное к трехфазному фильтру, может разбалансировать потребляемый ток и снизить способность фильтра подавлять нежелательные электромагнитные помехи.

Коммутация индуктивных нагрузок, таких как контакторы, реле и пневматические соленоидные катушки, может создавать высокие радиопомехи. Использование подавляющих диодов на катушках компонентов постоянного тока и демпферов резистор-конденсатор (RC) на катушках компонентов переменного тока может значительно снизить выбросы напряжения и тока и связанные с ними электромагнитные / радиопомехи.Подавляющие диоды и RC-демпферы должны быть размещены непосредственно на источнике излучения RFI или катушке.

Независимо от типа электрических помех и типа затронутого компонента существует множество методов, позволяющих избежать и устранить электромагнитные помехи. Следование этим рекомендациям будет иметь большое значение для создания системы с низким уровнем излучаемого электрического шума и высокой устойчивостью к этому шуму.

— Джеб Моултон, инженер по продукту в AutomationDirect. Отредактировал Эрик Р. Эйсслер, главный редактор, Oil & Gas Engineering , eeissler @ cfemedia. com.

Ключевые концепции

• Сетевой фильтр переменного тока может удалять шум и предотвращать его попадание в сеть переменного тока.
• Коммутация индуктивных нагрузок, таких как контакторы, реле и пневматические соленоидные катушки, может создавать высокие радиопомехи.
• Для высокочастотных источников выше 1 МГц лучше всего подключить экран к заземлению на обоих концах кабеля.

Рассмотрим это

Надлежащее заземление и экранирование — это самый дешевый и один из наиболее эффективных методов снижения электромагнитных помех в системе.

ОНЛАЙН экстра

— См. Дополнительные статьи об электрических шумах по ссылкам ниже.

Электротехника: что такое грязная энергия?

«Грязное питание» — это отклонение от нормы качества электроэнергии, подаваемой в систему. Эти отклонения могут включать низкий коэффициент мощности, колебания напряжения, колебания частоты и скачки напряжения. Все электрические системы основаны на подаче электроэнергии с определенным напряжением и частотой. Оборудование и электронные устройства выбираются на основе этого ожидаемого источника питания.

Когда мощность, подаваемая в систему, не соответствует ожидаемой, оборудование может выйти из строя, преждевременно выйти из строя или вообще не работать. В редких случаях на качество электроэнергии может повлиять энергокомпания. Старая инфраструктура энергокомпании или неспособность удовлетворить высокие потребности потребителей могут снизить качество электроэнергии. Однако большинство проблем вызвано системами верхнего уровня (другие клиенты) или самой системой (ваш сайт).

Вышестоящие электрические системы могут производить «грязную» электроэнергию, которая затем направляется в линии электропередач, а энергия более низкого качества будет подаваться во все последующие системы.Электрическая система может фактически снизить собственное качество электроэнергии, подключив слишком много цифровых нагрузок, которые сбрасывают более высокие частоты в систему. Чтобы улучшить качество электроэнергии, нужно понимать причины и то, что можно сделать для решения этих проблем.

Существует несколько типов сбоев в электроснабжении, называемых «грязной энергией», которые могут влиять на качество электроэнергии:

1. Низкий коэффициент мощности — это низкое отношение активной мощности к полной. Низкий коэффициент мощности вызван индуктивными нагрузками, подключенными к системе.
2. Шум в нормальном режиме (всплеск или скачок) — это сигнал низкого уровня, добавленный к исходному сигналу мощности. Шум в нормальном режиме может быть вызван компьютерами и импульсными источниками питания.
3. Помехи синфазного режима — это импульсы и другие шумы (всплески или скачки), воздействующие на проводники системы. Помехи в синфазном режиме могут быть вызваны радиоприемниками и молниями.
4. Падение напряжения — это падение напряжения ниже его нормального значения. Падения напряжения могут быть вызваны замыканиями на землю и запуском больших нагрузок.
5. Гармоники — это сигналы с частотами, кратными частоте исходного сигнала. Гармоники могут быть вызваны включением / выключением нагрузок и компьютерных сетей.
6. Перенапряжение — это повышение напряжения выше его нормального значения. Перенапряжения могут быть вызваны быстрым снижением нагрузки или переключением сети.
7. Отключения — это полная потеря питания системы. Отключение может быть вызвано отказом оборудования или стихийными бедствиями.
8. Несбалансированная нагрузка или сверхлегкие панели.

Есть несколько решений, которые могут быть реализованы для улучшения качества электроэнергии:

1. Коррекция коэффициента мощности может повысить эффективность системы за счет увеличения реальной мощности, подаваемой на нагрузку (см. Статью TES о коэффициенте мощности).
2. Высокочастотные фильтры уменьшают количество высокочастотного сигнала, поступающего в энергосистему, гарантируя, что мощность, подаваемая на нагрузку, не повредит оборудованию.

Линейные реакторы

3. могут быть установлены для предотвращения быстрых изменений тока, защищая чувствительное оборудование от больших токов, для выдерживания которых они не предназначены.

Устройства защиты от перенапряжения

4. могут быть установлены для предотвращения быстрых изменений напряжения, защищая оборудование от более высоких напряжений, чем они рассчитаны.

«Грязная энергия» — это снижение качества электроэнергии, которое сегодня влияет на большинство энергосистем. Принятие мер для выяснения причин этих сбоев питания и реализация некоторых решений улучшит качество электроэнергии в системе, что сделает ее более эффективной и действенной.

«Грязное электричество»: что, где и что нам нужно?

Воздействие на здоровье

В нескольких опубликованных статьях HFVT, переносимый синусоидой 50/60 Гц, был связан с удивительно разнообразными побочными эффектами.

Милхэм и Морган (2008) в своем исследовании среди школьных учителей описывают кластер рака из 18 случаев рака ( n = 16 учителей) среди 137 учителей средней школы, включая случаи злокачественной меланомы ( n = 4. ), Лимфома Беркитта ( n = 1), истинная полицитемия ( n = 1), множественная миелома ( n = 1), лейомизосаркома ( n = 1) и рак щитовидной железы ( n = 2), матка ( n = 2), толстая кишка ( n = 1), поджелудочная железа ( n = 1), яичник ( n = 1), гортань ( n = 1) и женская грудь ( n = 2).Избыточный риск рака сравнивался с ожидаемым числом случаев рака среди населения в целом, и дополнительный анализ включал ассоциации с годами работы в школе и предполагаемыми уровнями воздействия в классах, в которых они обычно работали. Однако интерпретация причинно-следственной связи на основе этих данных чревата проблемами, учитывая очевидную предвзятость при отборе общей выборки населения. Эти данные предполагают, что даже при самых низких уровнях воздействия (сравнимых с населением в целом) существует почти двукратное увеличение риска рака по сравнению с населением в целом, что еще больше возрастает с кумулятивным воздействием ЭМП, которое в этом исследовании также можно рассматривать как продолжительность занятости. Кроме того, в последующем письме редактору Морган обсуждал, что вопреки тому, что сообщали авторы, случаи рака не были подтверждены регистром рака, и в опубликованных определениях случаев были обнаружены неточности (Morgan, 2009).

Havas опубликовал две публикации о хронических последствиях HFVT для здоровья (Havas, 2006, 2008). В обеих публикациях обсуждаются тематические исследования, в которых устранение высокочастотных переходных процессов напряжения из окружающей среды привело к улучшению симптомов у пациентов.Она описывает (Havas, 2006) сильную связь между уровнями сахара в крови у двух пациентов с диабетом, страдающих EHS (один тип 2 и один тип 1), и уровнями HFVT. Кроме того, были описаны два тематических исследования пациентов с диагнозом рассеянный склероз; один учитель сообщил о различных неврастенических симптомах, а второй — о соматических состояниях. После установки фильтров HFVT в школе (случай 1) или дома (случай 2) симптомы полностью исчезли в течение нескольких дней, с дополнительным улучшением мобильности через неделю во втором случае. Далее она представила (Havas, 2008) третий тип сахарного диабета, имея в виду пациентов с диабетом, уровень сахара в крови которых реагирует на электромагнитное воздействие. Genuis (Genuis, 2008) описал четыре тематических исследования, в которых симптомы заболевания исчезали после минимизации воздействия ЭМП. Только в одном из этих описаний случаев специально обсуждалось « грязное электричество » в качестве соответствующего показателя воздействия и описывался случай хронической бессонницы, которая исчезла в течение недели после того, как скачки напряжения были снижены с 1600 единиц G / S до менее 30.Хотя описаны удивительно сильные преимущества для здоровья, связанные со снижением уровня воздействия HFVT, все эти исследования страдают от методологических проблем, препятствующих установлению причинно-следственной связи между конкретным воздействием и зарегистрированными последствиями для здоровья. Примечательно, что ни одно из этих тематических исследований не закрыло глаза на воздействие. Как правило, это имеет тенденцию к усилению лечебного эффекта по сравнению с слепыми исследованиями (Schulz et al., 1995; Day and Altman, 2000), и особенно проблематично в этих исследованиях, где случаи были самооценкой пациентов с EHS.Исследования показали, что эффекты плацебо или ноцебо могут модулировать восприятие и биологические процессы, вызывая поддающиеся измерению физиологические изменения (Enck et al., 2008; Zubieta and Stohler, 2009), и действительно, изменения уровня глюкозы в крови в этих исследованиях можно с другой стороны правдоподобно приписать ожиданиям. и тревожность (Surwit et al., 1992; Surwit and Schneider, 1993; Park et al., 2008), а не снижение воздействия. Кроме того, как воздействие, так и биологический ответ сообщаются самостоятельно и измеряются в случайные моменты в течение дня.Учитывая естественные колебания уровня глюкозы в крови в течение дня (Malherbe et al., 1969; Molnar et al., 1972), сильная корреляция с уровнем воздействия и небольшая остаточная (естественная) изменчивость, о которой сообщалось в этих исследованиях, очень удивительна.

Влияние прекращения воздействия HFVT на отмеченные неблагоприятные воздействия на здоровье и благополучие также было оценено специально в школах. Исследование Havas и его коллег в школе для детей с ограниченными возможностями обучения (Havas et al., 2004), описывается интервенционное исследование, в котором HFVT-фильтры были установлены по всей школе на 2-недельный период, за которым следовала 1-недельная контрольная период после фильтрации. В течение обоих периодов учителя ( n = 18) дважды в день заполняли одну анкету о поведении учеников и вторую анкету об их собственном физическом самочувствии и успеваемости в конце дня. Учителя сообщили, что они чувствовали себя менее уставшими и менее разочарованными, более здоровыми, менее раздражительными, испытывали большее чувство удовлетворения и улучшали настроение в те недели, когда были установлены фильтры, по сравнению с неделями без фильтров.Учителя также сообщили об улучшении поведения учеников при установке фильтров, хотя это зависело от оценки ученика. Это объяснялось (а) более высокими оценками, которые меняли классы чаще, чем более низкими, что приводило к более вариабельному воздействию, и (б) отрицательной корреляцией между восприимчивостью к воздействию ЭМП и возрастом учащихся. Опять же, это исследование также имело проблемы с ослеплением воздействия на участников исследования. Хотя учителя были не осведомлены о характере исследования, они не были слепыми к воздействию, поскольку фильтры G / S были установлены только в течение 2-недельного периода измерения (хотя авторы отметили, что большинство из них останется незамеченным).Более того, хотя воздействие не было рандомизировано, не было собрано никакой информации о потенциальных смешивающих переменных. Различия в поведении учеников и утомляемость учителей (которые, как сообщают учителя, будут связаны в добродетельный круг) аналогичным образом могут быть вызваны разницей в переносе нагрузки, связанной с другими факторами, такими как, например, разные курсы в тот период. , различный общий уровень стресса, экзамены или более продолжительное время (Bauer et al. , 2006; Hjern et al., 2008).

Второе исследование (Havas and Olstad, 2008) было проведено среди трех школ.Хотя дизайн исследования сравним с предыдущим исследованием, он был улучшен за счет включения фиктивных периодов воздействия с использованием фиктивных фильтров. Диапазон улучшений самочувствия, о которых сообщили учителя в «периоды фильтрации», был больше, чем в предыдущем исследовании, и включал улучшение частоты головных болей, общей слабости, сухости глаз или рта, покраснения лица, депрессии, настроения, головокружения. , боль, раздражение кожи, ясность мысли и больше энергии. В дополнение к первому исследованию, удаление HFVT в этом исследовании также было связано со снижением частоты астматических симптомов и других респираторных симптомов среди учителей.Хотя в начальной и средней школе были отмечены незначительные улучшения в поведении учащихся, в старшей школе они отсутствовали. Авторы предположили, что отсутствие эффекта на уровне средней школы может быть связано с другими источниками радиочастотного излучения, такими как использование сотового телефона и беспроводные вычисления, частая смена классных комнат или, в соответствии с предыдущим исследованием, внимательные ученики синдром дефицита (СДВ) или гиперактивность с дефицитом внимания (СДВГ) может быть более чувствительным к энергии ЭМП. Несмотря на использование улучшенного дизайна, воздействие снова не было рандомизировано, и не было собрано никакой информации о потенциальных смешивающих переменных.

Таким образом, при разработке всех этих исследований существуют серьезные методологические проблемы, и они не могут использоваться для подтверждения существования причинной связи между воздействием HFVT и неблагоприятными последствиями для здоровья. Эти недостатки препятствуют достоверной оценке потенциальных неблагоприятных эффектов, связанных с воздействием высокочастотных переходных процессов напряжения в окружающей среде.

Оценка воздействия

Во всех исследованиях, описанных в этом обзоре, использовались фильтры G / S для фильтрации высокочастотных переходных процессов напряжения. Однако сама экспозиция измерялась с помощью множества различного оборудования.

В исследовании Милхэма и Моргана (2008) HFVT были измерены с помощью измерителя G / S Microurge II, в то время как магнитные поля были измерены с помощью трехосного гауссметра FW Bell модели 4080 (диапазон 25–1000 Гц) и Dexsil 310 Гауссметр (диапазон 30–300 Гц). Измерения проводились трижды: исследователями с использованием измерителя Bell и измерителя микроимпульса G / S ( n = 7), позже в том же году учителями с тем же оборудованием ( n = 35) и примерно через год. позже консультанты по электрике использовали измеритель микроимпульсов G / S и измеритель Dexsil 320 Gauss на нескольких розетках в комнате ( n = 51).Однако для оценки воздействия при анализе когорты использовались только последние измерения. Контрольные измерения были получены из другой начальной школы, офисного здания и 125 частных домов с использованием только измерителя G / S Microurge II. Всего было обследовано 631 номер. Тем не менее, в этом исследовании не проводились полевые или личные измерения воздействия, поскольку исследователям было отказано в доступе в школу.

Другие исследования, проведенные в школах (Havas et al., 2004; Havas, 2008) также имела очень ограниченную оценку воздействия, в которой измерения индивидуального воздействия или контрольные измерения не собирались. Вместо этого оценка воздействия была основана исключительно на еженедельных измерениях качества электроэнергии в комнатах, где учителя или ученики проводили свои дни с использованием измерителя Fluke 79 III (до 20 кГц), подключенного к универсальному фильтру Грэма для удаления сигнала 50/60 Гц (Havas et al. al., 2004) или с помощью измерителя микроимпульсов в выходные дни, когда фильтры G / S были установлены с включенным светом, но с неизвестной информацией о другом электрическом оборудовании (4–100 кГц).(Хавас и Ольстад, 2008 г.). Только ограниченные данные о воздействии магнитного поля были собраны из точечных измерений в случайно выбранных классных комнатах с использованием трехпольного измерителя ( n = 2 на школу).

Оценка воздействия в отчетах о случаях была, если вообще упоминалась, незначительной и ограничивалась либо измерениями качества электроэнергии с использованием цифрового мультиметра Protek 506, подключенного к фильтру G / S, измеренного самим пациентом (Havas, 2006, 2008), либо с использованием измеритель микропульсирования без дополнительной информации (Genuis, 2008). В одном случае, описанном в (Havas, 2006), в качестве показателя воздействия использовалось только перемещение в «грязную» среду и обратно.

Таким образом, стратегия оценки воздействия — все эти исследования были неудовлетворительными. Фактически, помимо одного исследования, в котором были собраны несколько точечных измерений магнитного поля, «реальных» измерений воздействия в окружающей среде или, предпочтительно, на самих людей в качестве меры индивидуального воздействия не проводились. Таким образом, отсутствуют данные о том, какое влияние установка фильтров G / S оказывает на персональные уровни воздействия КНЧ и РЧ.Также отсутствуют данные об изменениях пространственной изменчивости уровней воздействия КНЧ и РЧ в помещениях, где были установлены фильтры. Кроме того, поскольку не было собрано данных о временной изменчивости воздействия, остается неясным, имеют ли краткосрочные точечные измерения или средние уровни воздействия, используемые в этих исследованиях, какое-либо отношение к более длительному интегрированному во времени воздействию. Наконец, исключая личные или полевые измерения воздействия, влияние других источников воздействия, таких как базовые станции мобильных телефонов (Hutter et al., 2006; Роосли, 2008; Kundi and Hutter, 2009), которые, хотя в значительной степени в различных частотных диапазонах, как было показано, являются важными детерминантами для общего воздействия ЭМП (Frei et al., 2009), не принимаются во внимание.

Статистический анализ

Основное сходство между всеми исследованиями состоит в том, что размеры выборки все относительно небольшие. Исследования, проведенные в школах, описанные в этом обзоре, включали соответственно 18 случаев рака среди 137 учителей (Milham and Morgan, 2008) или 18 случаев рака (Havas et al., 2004) и 44 (Havas and Olstad, 2008) учителя. В других исследованиях описаны только тематические исследования (Havas, 2006, 2008).

Кроме того, формальная статистическая оценка данных проводилась только в исследовании Milham and Morgan (2008). Исследования Havas et al. с участием более одного случая вместо этого полагалось на абсолютное число людей, сообщивших об улучшении или снижении субъективных показателей благополучия, без какой-либо формальной статистической проверки различий (Havas et al., 2004; Havas and Olstad, 2008).Однако, независимо от того, были бы исследования более крупными и должным образом проанализированы, недостатки в их дизайне, как описано выше, все равно не позволили бы установить какие-либо причинно-следственные связи.

Опасность поражения электрическим током и человеческое тело

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите термическую опасность, опасность поражения электрическим током и короткого замыкания.
• Объясните, какое влияние на организм человека оказывают различные уровни тока.

Есть две известные опасности, связанные с электричеством — термическая и ударная. Тепловая опасность — это опасность, при которой чрезмерная электроэнергия вызывает нежелательные тепловые эффекты, такие как начало пожара в стене дома. Опасность поражения электрическим током возникает, когда электрический ток проходит через человека. Шок варьируется от болезненного, но в остальном безвредного, до смертельного, вызывающего остановку сердца. В этом разделе количественно рассматриваются эти опасности и различные факторы, влияющие на них.Электробезопасность: Системы и устройства будут рассматривать системы и устройства для предотвращения поражения электрическим током.

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, большей, чем ее можно безопасно рассеять. Классическим примером этого является короткое замыкание , путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения. Пример короткого замыкания показан на Рисунке 1. Изоляция проводов, ведущих к прибору, изношена, что позволило двум проводам войти в контакт.Такой нежелательный контакт с высоким напряжением называется коротким замыканием . Поскольку сопротивление короткого замыкания, r , очень мало, мощность, рассеиваемая коротким замыканием, P = В ² / r , очень велика. Например, если В, составляет 120 В, а r составляет 0,100 Ом, тогда мощность составляет 144 кВт, что на намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, передаваемая с такой скоростью, очень быстро поднимет температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их.

Рис. 1. Короткое замыкание — это нежелательный путь с низким сопротивлением через источник напряжения. (а) Изношенная изоляция проводов тостера позволяет им соприкасаться с низким сопротивлением r. Поскольку P = V ² / r , тепловая энергия создается так быстро, что шнур плавится или горит. (б) Схема короткого замыкания.

Одним из наиболее коварных аспектов короткого замыкания является то, что его сопротивление может фактически уменьшиться из-за повышения температуры.Это может произойти, если короткое замыкание создает ионизацию. Эти заряженные атомы и молекулы могут свободно перемещаться и, таким образом, снижают сопротивление r . Поскольку P = V ² / r , мощность, рассеиваемая при кратковременных повышениях, может вызвать большую ионизацию, большую мощность и т. Д. Высокое напряжение, такое как 480 В переменного тока, используемое в некоторых промышленных приложениях, поддается этой опасности, потому что более высокие напряжения создают более высокую начальную выработку энергии за короткое время.

Другая серьезная, но менее серьезная термическая опасность возникает, когда провода, по которым подается питание к пользователю, перегружены слишком большим током.Как обсуждалось в предыдущем разделе, мощность, рассеиваемая в проводах питания, равна P = I ² R _w , где R _w — сопротивление проводов, а I — сопротивление проводов. через них протекает ток. Если значение I или R _w слишком велико, провода перегреваются. Например, изношенный шнур электроприбора (с порванными некоторыми плетеными проводами) может иметь R _w = 2,00 Ом, а не 0. 100 Ом должно быть. Если через шнур проходит ток 10,0 А, то в шнуре рассеивается P = I ² R _w = 200 Вт — намного больше, чем это безопасно. Точно так же, если провод с сопротивлением 0,100 Ом предназначен для передачи нескольких ампер, а вместо этого имеет ток 100 А, он сильно перегреется. Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае будет P = 1000 Вт. Для ограничения чрезмерных токов используются предохранители и автоматические выключатели. (См. Рисунок 1 и рисунок 2.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда постоянный ток превышает безопасные пределы.

Рис. 1. (a) Предохранитель имеет металлическую полосу с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током навсегда разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель — это автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель. Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в выемку при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках.

Рис. 2. Схема цепи с предохранителем или автоматическим выключателем. Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для типичных бытовых напряжений и токов относительно просто изготовить, но предохранители для больших напряжений и токов имеют особые проблемы. Например, когда автоматический выключатель пытается прервать поток высоковольтного электричества, через его точки может проскочить искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжать течь.В больших автоматических выключателях, используемых в системах распределения электроэнергии, используется изолирующий газ и даже струи газа используются для гашения таких искр. Здесь переменный ток более безопасен, чем постоянный, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Электрические токи, протекающие через людей, производят чрезвычайно разнообразные эффекты. Электрический ток можно использовать для блокирования боли в спине. Возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности парализованных конечностей, что, возможно, позволит людям с параличом нижних конечностей ходить, изучается.Телевизионные драматизации, в которых электрические разряды используются для того, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (чрезвычайно нерегулярное, часто со смертельным исходом, сердцебиение), более чем обычны. Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что ток вызывает фибрилляцию сердца. Кардиостимулятор использует электрический ток, чтобы заставить сердце биться правильно. Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание с использованием жидкого азота). Конечно, есть последовательные объяснения этих разрозненных эффектов. Основными факторами, от которых зависят последствия поражения электрическим током, являются

.

1. Сумма тока I
2. Путь, пройденный нынешним
3. Продолжительность шока
4. Частота ф тока ( ф = 0 для постоянного тока)

В таблице 1 приведены эффекты поражения электрическим током в зависимости от тока для типичного случайного поражения электрическим током.Эффекты относятся к сотрясению, которое проходит через туловище, длится 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рис. 3. Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. (а) Жертва «отбрасывается» назад из-за непроизвольных сокращений мышц, разгибающих ноги и туловище. (б) Пострадавший не может отпустить проволоку, которая стимулирует все мышцы руки. Смыкающие пальцы сильнее, чем разжимающие.

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах. Учитывая, что большие токи будут протекать через участки с меньшим сопротивлением (подробнее будет обсуждаться в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к земле. Земля — ​​это естественный сток электронов. Ношение изолирующей обуви — требование во многих профессиях — препятствует прохождению электронов, создавая на этом пути большое сопротивление. При работе с мощными инструментами (сверлами) или в опасных ситуациях убедитесь, что вы не обеспечиваете путь для прохождения тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи безвредно проходят через тело. Это происходит с вами регулярно без вашего ведома. Порог ощущения составляет всего 1 мА, и, несмотря на неприятные ощущения, разряды, по-видимому, безвредны для токов менее 5 мА. Во многих правилах безопасности значение 5 мА считается максимально допустимым током. Ток от 10 до 20 мА и выше может стимулировать длительные мышечные сокращения так же, как обычные нервные импульсы. Иногда люди говорят, что они были сбиты с толку от шока, но на самом деле произошло то, что некоторые мышцы сократились, заставляя их двигаться не по их собственному выбору.(См. Рис. 3 (а).) Более пугающим и потенциально более опасным является эффект «не могу отпустить», показанный на рис. 3 (б). Мышцы, закрывающие пальцы, сильнее, чем мышцы, открывающие их, поэтому рука непроизвольно смыкается на проводе, сотрясающем ее. Это может продлить шок на неопределенный срок. Это также может быть опасно для человека, пытающегося спасти жертву, потому что рука спасателя может сомкнуться на запястье жертвы. Обычно лучший способ помочь пострадавшему — это сильно ударить кулаком / ударом / встряхнуть изолятором или бросить изолятор в кулак.Современные электрические ограждения, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы люди, прикоснувшиеся к ним, могли освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические паттерны могут быть нарушены, так что он будет биться нерегулярно и неэффективно в состоянии, которое называется «фибрилляция желудочков». Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за нарушения кровообращения. Порог фибрилляции желудочков составляет от 100 до 300 мА.При токе около 300 мА и выше разряд может вызвать ожоги, в зависимости от концентрации тока — чем более концентрированный, тем больше вероятность ожога.

Очень большие токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к норме после шока. Электрические паттерны в сердце полностью стираются, так что сердце может начать заново при нормальном биении, в отличие от постоянного нарушения, вызванного меньшими токами, которые могут вызвать фибрилляцию желудочков в сердце.Последнее похоже на каракули на доске, а первое полностью стирает его. В телесериалах о поражении электрическим током, используемом для вывода жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показаны большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим серьезность удара (при условии, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, фиксированы, например, в таблице и в предыдущем обсуждении).Более высокое напряжение более опасно, но, поскольку I = V / R , серьезность удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление около 200 кОм. Если он соприкасается с 120-В переменного тока, через него безвредно проходит ток I = (120 В) / (200 кОм) = 0,6 мА. Тот же человек, намокший насквозь, может иметь сопротивление 10,0 кОм, и те же 120 В будут производить ток 12 мА — выше порога «не отпускать» и потенциально опасен.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо меньшее сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если обойти сопротивление кожи, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытого электрокардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку . В этом состоянии токи около 1/1000 от перечисленных в таблице 1 производят аналогичные эффекты.Во время операции на открытом сердце можно использовать ток до 20 мкА, чтобы успокоить сердце. Строгие требования к электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и интенсивной терапии, связаны с вдвойне менее уязвимыми пациентами, чувствительными к микрошоку. Разрыв кожи уменьшил его сопротивление, поэтому одно и то же напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рис. 4. График средних значений порога ощущения и тока «не могу отпустить» в зависимости от частоты.Чем ниже значение, тем более чувствительно тело к этой частоте.

Другими факторами, кроме силы тока, которые влияют на серьезность разряда, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, сердце не поражается электрическим током через мозг, который может использоваться для лечения маниакальной депрессии. И это общая правда, что чем больше продолжительность шока, тем сильнее его последствия. На рисунке 4 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на удар.Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов как функцию частоты. Чем ниже необходимый ток, тем чувствительнее тело к этой частоте. По иронии судьбы, тело наиболее чувствительно к частотам, близким к обычным частотам 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току ( f = 0), что мягко подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более высоких частотах организм становится все менее чувствительным к любым воздействиям, затрагивающим нервы.Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут активироваться или стимулироваться. На очень высоких частотах электрический ток распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь делать это дома с переменным током 60 Гц!) Некоторые из зрелищных демонстраций электричества, в которых дуги высокого напряжения проходят через воздух и тела людей, используют высокие частоты и малые токи. (См. Рисунок 5.) Устройства и методы электробезопасности подробно описаны в разделе «Электробезопасность: системы и устройства».

Рис. 5 Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и мощности. (Источник: Химич Алекс, Wikimedia Commons)

Сводка раздела

• Существует два типа опасности поражения электрическим током: термическая (чрезмерная мощность) и поражение (ток через человека).
• Сила удара определяется током, длиной пути, продолжительностью и частотой переменного тока.
• В таблице 1 перечислены опасности поражения электрическим током в зависимости от силы тока.
• На рис. 5 показан график зависимости порогового тока для двух опасностей от частоты.

Концептуальные вопросы

1. С помощью омметра студент измеряет сопротивление между различными точками своего тела. Он обнаружил, что сопротивление между двумя точками на одном пальце примерно такое же, как сопротивление между двумя точками на противоположных руках — обе составляют несколько сотен тысяч Ом. Кроме того, сопротивление уменьшается, когда большее количество кожи соприкасается с датчиками омметра. Наконец, когда кожа влажная, сопротивление резко падает (до нескольких тысяч Ом).Объясните эти наблюдения и их значение для кожи и внутреннего сопротивления человеческого тела.
2. Каковы две основные опасности электричества?
3. Почему короткое замыкание не представляет опасности поражения электрическим током?
4. От чего зависит тяжесть шока? Можете ли вы сказать, что определенное напряжение опасно, без дополнительной информации?
5. Электрифицированная игла используется для выжигания бородавок, при этом цепь замыкается путем усаживания пациента на большую пластину приклада. Почему эта тарелка большая?
6. Некоторые операции выполняются при прохождении электрического тока высокого напряжения от металлического скальпеля через разрезаемую ткань. Учитывая природу электрических полей на поверхности проводников, почему вы ожидаете, что большая часть тока будет течь от острого края скальпеля? Как вы думаете, используется переменный ток высокой или низкой частоты?
7. На некоторых устройствах, которые часто используются в ванных комнатах, например в фенах, есть сообщения о безопасности, в которых говорится: «Не используйте, когда ванна или раковина наполнены водой.«Почему это так?
8. Нам часто советуют не щелкать выключателем мокрыми руками, сначала вытрите руки. Также не рекомендуется поливать электрический огонь водой. Почему это так?
9. Перед тем, как приступить к работе на ЛЭП, линейные монтеры будут касаться линии тыльной стороной руки в качестве окончательной проверки нулевого напряжения. Почему тыльная сторона руки?
10. Почему сопротивление влажной кожи намного меньше, чем сопротивление сухой, и почему кровь и другие жидкости организма имеют низкое сопротивление?
11. Может ли человек, получающий внутривенное вливание (в / в) быть чувствительным к микрошоку?
12. Принимая во внимание малые токи, которые вызывают опасность поражения электрическим током, и большие токи, которые прерывают автоматические выключатели и предохранители, как они играют роль в предотвращении опасности поражения электрическим током?

Задачи и упражнения

1. (a) Сколько мощности рассеивается при коротком замыкании 240 В переменного тока через сопротивление 0,250 Ом? б) Какой ток течет?

2. Какое напряжение возникает при коротком замыкании 1,44 кВт через сопротивление 0,100 Ом?

3. Найдите ток, протекающий через человека, и определите вероятное воздействие на него, если он коснется источника переменного тока напряжением 120 В: (а) если он стоит на резиновом коврике и предлагает полное сопротивление 300 кОм; (б) если она стоит босиком на мокрой траве и имеет сопротивление всего 4000 кОм.

4. Принимая ванну, человек касается металлического корпуса радиоприемника. Путь через человека к водосточной трубе и земле имеет сопротивление 4000 Ом. Какое наименьшее напряжение на корпусе радио может вызвать фибрилляцию желудочков?

5. Глупо пытаясь выудить горящий кусок хлеба из тостера металлическим ножом для масла, человек контактирует с напряжением 120 В переменного тока. Он даже не чувствует этого, потому что, к счастью, на нем туфли на резиновой подошве. Какое минимальное сопротивление пути, по которому ток проходит через человека?

6.(a) Во время операции ток величиной всего 20,0 мкА, приложенный непосредственно к сердцу, может вызвать фибрилляцию желудочков. Если сопротивление обнаженного сердца составляет 300 Ом, какое наименьшее напряжение представляет эту опасность? (b) Означает ли ваш ответ, что необходимы особые меры предосторожности при работе с электричеством?

7. (a) Каково сопротивление короткого замыкания 220 В переменного тока, которое генерирует пиковую мощность 96,8 кВт? (b) Какой была бы средняя мощность, если бы напряжение составляло 120 В переменного тока?

8.Дефибриллятор сердца пропускает 10,0 А через туловище пациента в течение 5,00 мс в попытке восстановить нормальное биение. а) Сколько заряда прошло? (б) Какое напряжение было приложено, если было рассеяно 500 Дж энергии? в) Какое сопротивление было у пути? (d) Найдите повышение температуры в 8,00 кг пораженной ткани.

9. Integrated Concepts Короткое замыкание в шнуре прибора на 120 В имеет сопротивление 0,500 Ом. Рассчитайте превышение температуры 2,00 г окружающих материалов, предполагая, что их удельная теплоемкость равна 0.200 кал / г ºC и что автоматическому выключателю требуется 0,0500 с для отключения тока. Это может быть опасно?

10. Температура увеличивается на 860ºC. Очень вероятно, что это повредит.

11. Создайте свою проблему Представьте себе человека, работающего в среде, где электрические токи могут проходить через ее тело. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете сопротивление изоляции, необходимое для защиты человека от повреждений. Среди факторов, которые следует учитывать, — это напряжение, которому может подвергнуться человек, вероятное сопротивление тела (сухой, влажный,…) и допустимые токи (безопасные, но ощутимые, безопасные и неощутимые,…).

Глоссарий

термическая опасность:

опасность, при которой электрический ток вызывает нежелательные тепловые эффекты

опасность поражения электрическим током:

при прохождении электрического тока через человека

короткое замыкание:

, также известный как «короткий» путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения

чувствительность к микрошоку:

состояние, при котором сопротивление кожи человека обходится, возможно, с помощью медицинской процедуры, что делает человека уязвимым для поражения электрическим током при токах около 1/1000 от обычно необходимого уровня

Избранные решения проблем и упражнения

1. (а) 230 кВт (б) 960 А

3. (а) 0,400 мА, без эффекта (б) 26,7 мА, мышечное сокращение на время шока (не могу отпустить)

5. 1,20 × 10 ⁵ Ом

7. (а) 1,00 Ом (б) 14,4 кВт

Реактивное сопротивление, индуктивное и емкостное | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Зависимость напряжения и тока от времени в простых индуктивных, емкостных и резистивных цепях.
• Рассчитайте индуктивное и емкостное сопротивление.
• Рассчитывайте ток и / или напряжение в простых индуктивных, емкостных и резистивных цепях.

Многие цепи также содержат конденсаторы и катушки индуктивности в дополнение к резисторам и источнику переменного напряжения. Мы видели, как конденсаторы и катушки индуктивности реагируют на постоянное напряжение при его включении и выключении. Теперь мы исследуем, как катушки индуктивности и конденсаторы реагируют на синусоидальное переменное напряжение.

Катушки индуктивности и индуктивное сопротивление

Предположим, что индуктор подключен непосредственно к источнику переменного напряжения, как показано на рисунке 1.Разумно предположить, что сопротивление пренебрежимо мало, поскольку на практике мы можем сделать сопротивление катушки индуктивности настолько малым, что оно окажет незначительное влияние на схему. Также показан график зависимости напряжения и тока от времени.

Рис. 1. (a) Источник переменного напряжения, включенный последовательно с катушкой индуктивности, имеющей незначительное сопротивление. (б) График зависимости тока и напряжения на катушке индуктивности от времени.

График на Рисунке 1 (b) начинается с максимального напряжения. Обратите внимание, что ток начинается с нуля и повышается до своего пика после напряжения, которое им управляет, как это было в случае, когда напряжение постоянного тока было включено в предыдущем разделе.Когда напряжение становится отрицательным в точке а, ток начинает уменьшаться; оно становится нулевым в точке b, где напряжение является самым отрицательным. Затем ток становится отрицательным, снова вслед за напряжением. Напряжение становится положительным в точке c и начинает делать ток менее отрицательным. В точке d ток проходит через ноль, когда напряжение достигает своего положительного пика, чтобы начать следующий цикл. Это поведение можно резюмировать следующим образом:

Напряжение переменного тока в индукторе

Когда на катушку индуктивности подается синусоидальное напряжение, оно опережает ток на одну четверть цикла или на фазовый угол 90º.

Ток отстает от напряжения, так как индукторы препятствуют изменению тока. При изменении тока возникает обратная ЭДС В = — L (Δ I / Δ t ). Это считается эффективным сопротивлением катушки индуктивности переменному току. Среднеквадратичный ток I через катушку индуктивности L определяется версией закона Ома:

[латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {L}} \\ [/ latex],

, где В, — среднеквадратичное значение напряжения на катушке индуктивности, а X _L определяется как

.

[латекс] {X} _ {L} = 2 \ pi {fL} \\ [/ латекс],

с f — частота источника переменного напряжения в герцах (анализ схемы с использованием правила петли Кирхгофа и расчетов фактически дает это выражение). X _L называется индуктивным реактивным сопротивлением , потому что катушка индуктивности препятствует прохождению тока. X _L имеет единицы измерения Ом (1 Гн = 1 Ом с, так что частота, умноженная на индуктивность, имеет единицы (циклов / с) (Ом ⋅ с) = Ом)), что соответствует его роли в качестве эффективное сопротивление. Имеет смысл, что X _L пропорционально L , поскольку чем больше индукция, тем больше его сопротивление изменению.Также разумно, что X _L пропорционально частоте f , поскольку более высокая частота означает большее изменение тока. То есть Δ I / Δ t является большим для больших частот (большой f , маленький Δ t ). Чем больше изменение, тем больше сопротивление катушки индуктивности.

Пример 1. Расчет индуктивного сопротивления, а затем тока

(a) Рассчитайте индуктивное сопротивление 3.Индуктор 00 мГн при подаче переменного напряжения 60,0 Гц и 10,0 кГц. (b) Каков среднеквадратичный ток на каждой частоте, если приложенное действующее напряжение составляет 120 В?

Стратегия

Индуктивное реактивное сопротивление находится непосредственно из выражения X _L = 2πf L . Как только X _L найден на каждой частоте, закон Ома, как указано в уравнении I = V / X _L , можно использовать для определения тока на каждой частоте.

Решение для (a)

Ввод частоты и индуктивности в уравнение X _L = 2πf L дает

X _L = 2πf L = 6,28 (60,0 / с) (3,00 мГн) = 1,13 Ом при 60 Гц.

Аналогично, на 10 кГц,

X _L = 2πf L = 6,28 (1,00 × 10 ⁴ / с) (3,00 мГн) = 188 Ом при 10 кГц.

Решение для (b)

Среднеквадратичное значение тока теперь определяется с использованием версии закона Ома в уравнении I = В / X _L , при условии, что приложенное действующее напряжение составляет 120 В.Для первой частоты это дает

[латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {L}} = \ frac {120 \ text {V}} {1.13 \ text {} \ Omega} = 106 \ text {A at} 60 \ текст {Hz} \\ [/ latex].

Аналогично, на 10 кГц,

[латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {L}} = \ frac {120 \ text {V}} {188 \ text {} \ Omega} = 0,637 \ text {A at} 10 \ текст {кГц} \\ [/ latex].

Обсуждение

Катушка индуктивности по-разному реагирует на двух разных частотах. На более высокой частоте его реактивное сопротивление велико, а ток невелик, что соответствует тому, как катушка индуктивности препятствует быстрому изменению. Таким образом, наиболее затруднены высокие частоты. Индукторы могут использоваться для фильтрации высоких частот; например, большую катушку индуктивности можно включить последовательно с системой воспроизведения звука или последовательно с вашим домашним компьютером, чтобы уменьшить выход высокочастотного звука из динамиков или высокочастотных скачков мощности на ваш компьютер.

Обратите внимание, что, хотя сопротивлением в рассматриваемой цепи можно пренебречь, переменный ток не очень велик, поскольку индуктивное реактивное сопротивление препятствует его протеканию.С переменным током нет времени, чтобы ток стал слишком большим.

Конденсаторы и емкостное сопротивление

Рассмотрим конденсатор, подключенный непосредственно к источнику переменного напряжения, как показано на рисунке 2. Сопротивление такой цепи можно сделать настолько малым, что оно окажет незначительное влияние по сравнению с конденсатором, поэтому мы можем предположить, что сопротивление незначительно. Напряжение на конденсаторе и ток показаны на рисунке как функции времени.

Рисунок 2.(а) Источник переменного напряжения, включенный последовательно с конденсатором С, имеющим незначительное сопротивление. (б) График зависимости тока и напряжения на конденсаторе от времени.

График на Рисунке 2 начинается с максимального напряжения на конденсаторе. В этот момент ток равен нулю, потому что конденсатор полностью заряжен и останавливает поток. Затем напряжение падает, а ток становится отрицательным по мере разряда конденсатора. В точке a конденсатор полностью разряжен (на нем Q = 0 ), и напряжение на нем равно нулю.Ток остается отрицательным между точками a и b, вызывая обратное напряжение на конденсаторе. Это завершается в точке b, где ток равен нулю, а напряжение имеет самое отрицательное значение. Ток становится положительным после точки b, нейтрализуя заряд конденсатора и доводя напряжение до нуля в точке c, что позволяет току достичь своего максимума. Между точками c и d ток падает до нуля, когда напряжение достигает своего пика, и процесс начинает повторяться. В течение всего цикла напряжение соответствует тому, что делает ток, на одну четверть цикла:

Напряжение переменного тока в конденсаторе

Когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, оно следует за током на одну четверть цикла или на фазовый угол 90º.

Конденсатор влияет на ток, имея возможность полностью его остановить, когда он полностью заряжен. Поскольку подается переменное напряжение, возникает среднеквадратичный ток, но он ограничивается конденсатором. Это считается эффективным сопротивлением конденсатора переменному току, поэтому среднеквадратичный ток I в цепи, содержащей только конденсатор C , определяется другой версией закона Ома равным

.

[латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {C}} \\ [/ latex],

, где В, — среднеквадратичное напряжение, а X _C определяется (Как и в случае с X _L , это выражение для X _C является результатом анализа цепи используя правила и исчисления Кирхгофа) равным

[латекс] {X} _ {C} = \ frac {1} {2 \ pi fC} \\ [/ latex],

, где X _C называется емкостным реактивным сопротивлением , поскольку конденсатор препятствует прохождению тока. X _C имеет единицы измерения Ом (проверка оставлена ​​в качестве упражнения для читателя). X _C обратно пропорционален емкости C ; Чем больше конденсатор, тем больший заряд он может хранить и тем больше может протекать ток. Она также обратно пропорциональна частоте f ; чем выше частота, тем меньше времени остается для полной зарядки конденсатора, и поэтому он меньше препятствует току.

Пример 2. Расчет емкостного реактивного сопротивления, а затем тока

(a) Рассчитайте емкостное реактивное сопротивление конденсатора 5,00 мФ при приложении переменного напряжения 60,0 Гц и 10,0 кГц. (b) Каков среднеквадратичный ток, если приложенное действующее напряжение составляет 120 В?

Стратегия

Емкостное реактивное сопротивление находится непосредственно из выражения в [latex] {X} _ {C} = \ frac {1} {2 \ pi fC} \\ [/ latex]. После того, как X _C был найден на каждой частоте, закон Ома сформулировал как I = V / X _C , можно использовать для определения тока на каждой частоте.

Решение для (a)

Ввод частоты и емкости в [латекс] {X} _ {C} = \ frac {1} {2 \ pi fC} \\ [/ latex] дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {X} _ {C} & = & \ frac {1} {2 \ pi fC} \\ & = & \ frac {1} {6.28 \ left (60.0 / \ text {s} \ right) \ left (5.00 \ text {} \ mu \ text {F} \ right)} = 531 \ text {} \ Omega \ text {at} 60 \ text {Hz} \ end {массив }\\[/латекс].

Аналогично, на 10 кГц,

[латекс] \ begin {array} {lll} {X} _ {C} & = & \ frac {1} {2 \ pi fC} = \ frac {1} {6.{4} / \ text {s} \ right) \ left (5,00 \ mu \ text {F} \ right)} \\ & = & 3,18 \ text {} \ Omega \ text {at} 10 \ text {кГц} \ end {array} \\ [/ latex].

Решение для (b)

Среднеквадратичное значение тока теперь определяется с использованием версии закона Ома в I = В / X _C , учитывая приложенное действующее напряжение 120 В. Для первой частоты это дает

[латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {C}} = \ frac {120 \ text {V}} {531 \ text {} \ Omega} = 0,226 \ text {A at} 60 \ текст {Hz} \\ [/ latex].

Аналогично, на 10 кГц,

[латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {C}} = \ frac {120 \ text {V}} {3.18 \ text {} \ Omega} = 3.37 \ text {A at} 10 \ текст {Hz} \\ [/ latex].

Обсуждение

Конденсатор очень по-разному реагирует на двух разных частотах, а индуктор реагирует прямо противоположным образом. На более высокой частоте его реактивное сопротивление мало, а ток велик. Конденсаторы одобряют изменения, а индукторы — противодействуют. Конденсаторы больше всего препятствуют низким частотам, поскольку низкая частота позволяет им успеть зарядиться и остановить ток.Конденсаторы можно использовать для фильтрации низких частот. Например, конденсатор, включенный последовательно с системой воспроизведения звука, избавляет ее от гула 60 Гц.

Хотя конденсатор в основном представляет собой разомкнутую цепь, в цепи с переменным напряжением, приложенным к конденсатору, присутствует действующий ток. Это потому, что напряжение постоянно меняет направление, заряжая и разряжая конденсатор. Если частота стремится к нулю (DC), X _C стремится к бесконечности, и ток равен нулю, когда конденсатор заряжен.На очень высоких частотах реактивное сопротивление конденсатора стремится к нулю — он имеет незначительное реактивное сопротивление и не препятствует току (он действует как простой провод). Конденсаторы оказывают противоположное влияние на цепи переменного тока, чем индукторы .

Резисторы в цепи переменного тока

В качестве напоминания рассмотрим Рисунок 3, на котором показано напряжение переменного тока, приложенное к резистору, и график зависимости напряжения и тока от времени. Напряжение и ток точно равны в фазах в резисторе.Отсутствует частотная зависимость поведения простого сопротивления в цепи:

Рис. 3. (a) Источник переменного напряжения, включенный последовательно с резистором. (b) График зависимости тока и напряжения на резисторе от времени, показывающий, что они точно совпадают по фазе.

Напряжение переменного тока в резисторе

Когда на резистор подается синусоидальное напряжение, напряжение точно совпадает по фазе с током — они имеют фазовый угол 0 °.

Сводка раздела

• Для катушек индуктивности в цепях переменного тока мы обнаруживаем, что когда на индуктор подается синусоидальное напряжение, напряжение опережает ток на одну четверть цикла или на фазовый угол 90 °.
• Противодействие катушки индуктивности изменению тока выражается как сопротивление переменному току.
• Закон Ома для индуктора

  [латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {L}} \\ [/ latex],

  , где В — действующее значение напряжения на катушке индуктивности.

• X _L определяется как индуктивное реактивное сопротивление, определяемое по формуле

  [латекс] {X} _ {L} = 2 \ pi fL \\ [/ латекс],

  с f частота источника переменного напряжения в герцах.

• Индуктивное реактивное сопротивление X _L измеряется в омах и имеет наибольшее значение на высоких частотах.
• Для конденсаторов мы обнаруживаем, что когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четверть цикла или на фазовый угол 90º.
• Поскольку конденсатор может останавливать ток при полной зарядке, он ограничивает ток и предлагает другую форму сопротивления переменному току; Закон Ома для конденсатора

  [латекс] I = \ frac {V} {{X} _ {C}} \\ [/ latex],

  , где В — действующее значение напряжения на конденсаторе.

• X _C определяется как емкостное реактивное сопротивление, определяемое по формуле

  [латекс] {X} _ {C} = \ frac {1} {2 \ pi fC} \\ [/ latex].

• X _C имеет единицы измерения Ом и имеет наибольшее значение на низких частотах.

Концептуальные вопросы

1. Пресбиакузис — это возрастная потеря слуха, которая постепенно влияет на высокие частоты. Усилитель слухового аппарата предназначен для равномерного усиления всех частот. Чтобы отрегулировать его мощность на пресбиакузис, включите ли вы конденсатор последовательно или параллельно динамику слухового аппарата? Объяснять.

2. Будете ли вы использовать большую индуктивность или большую емкость последовательно с системой для фильтрации низких частот, таких как гул 100 Гц в звуковой системе? Объяснять.

3. Высокочастотный шум в сети переменного тока может повредить компьютеры. Использует ли съемный блок, предназначенный для предотвращения этого повреждения, большую индуктивность или большую емкость (последовательно с компьютером) для фильтрации таких высоких частот? Объяснять.

4. Зависит ли индуктивность от тока, частоты или обоих? А как насчет индуктивного сопротивления?

5. Объясните, почему конденсатор на рисунке 4 (a) действует как фильтр низких частот между двумя цепями, тогда как конденсатор на рисунке 4 (b) действует как фильтр высоких частот.

Рисунок 4. Конденсаторы и катушки индуктивности. Конденсатор с высокой и низкой частотой.

6. Если конденсаторы на рис. 4 заменить катушками индуктивности, что будет действовать как фильтр низких частот, а какой — как фильтр высоких частот?

Задачи и упражнения

1. На какой частоте индуктор 30,0 мГн будет иметь реактивное сопротивление 100 Ом?

2. Какое значение индуктивности следует использовать, если требуется реактивное сопротивление 20,0 кОм при частоте 500 Гц?

3.Какую емкость следует использовать для получения реактивного сопротивления 2,00 МОм при 60,0 Гц?

4. На какой частоте конденсатор 80,0 мФ будет иметь реактивное сопротивление 0,250 Ом?

5. (a) Найдите ток через катушку индуктивности 0,500 Гн, подключенную к источнику переменного тока 60,0 Гц, 480 В. (b) Каким будет ток на частоте 100 кГц?

6. (a) Какой ток протекает, когда источник переменного тока 60,0 Гц, 480 В подключен к конденсатору 0,250 мкФ? (b) Каким будет ток на частоте 25,0 кГц?

7. А 20.Источник 0 кГц, 16,0 В, подключенный к катушке индуктивности, производит ток 2,00 А. Что такое индуктивность?

8. Источник 20,0 Гц, 16,0 В вырабатывает ток 2,00 мА при подключении к конденсатору. Какая емкость?

9. (a) Катушка индуктивности, предназначенная для фильтрации высокочастотного шума от энергии, подаваемой на персональный компьютер, включается последовательно с компьютером. Какая минимальная индуктивность должна обеспечивать реактивное сопротивление 2,00 кОм для шума 15,0 кГц? (б) Каково его реактивное сопротивление при 60?0 Гц?

10. Конденсатор на рисунке 4 (а) предназначен для фильтрации низкочастотных сигналов, препятствуя их передаче между цепями. (а) Какая емкость необходима для создания реактивного сопротивления 100 кОм при частоте 120 Гц? (б) Каким будет его реактивное сопротивление на частоте 1,00 МГц? (c) Обсудите значение ваших ответов на (a) и (b).

11. Конденсатор на рисунке 4 (b) будет фильтровать высокочастотные сигналы, замыкая их на землю / землю. (а) Какая емкость необходима для получения реактивного сопротивления [латекса] \ text {10.0 м \ Omega} [/ latex] для сигнала 5,00 кГц? (б) Каким было бы его реактивное сопротивление при 3,00 Гц? (c) Обсудите значение ваших ответов на (a) и (b).

12. Необоснованные результаты При регистрации напряжений, обусловленных мозговой активностью (ЭЭГ), сигнал 10,0 мВ с частотой 0,500 Гц подается на конденсатор, создавая ток 100 мА. Сопротивление незначительное. а) Какая емкость? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?

13. Создайте свою проблему Рассмотрите возможность использования индуктора последовательно с компьютером, работающим от электричества 60 Гц. Постройте задачу, в которой вы вычисляете относительное снижение напряжения входящего высокочастотного шума по сравнению с напряжением 60 Гц. Среди вещей, которые следует учитывать, — допустимое последовательное реактивное сопротивление катушки индуктивности для мощности 60 Гц и вероятные частоты шума, проходящего через линии электропередач.

Глоссарий

индуктивное сопротивление:

сопротивление катушки индуктивности изменению тока; вычисляется по X _L = 2π fL

емкостное реактивное сопротивление:

противодействие конденсатора изменению тока; рассчитывается по [latex] {X} _ {C} = \ frac {1} {2 \ pi fC} \\ [/ latex]

Избранные решения проблем и упражнения

1.531 Гц

3. 1,33 нФ

5. (а) 2,55 А (б) 1,53 мА

7. 63,7 мкГн

9. (а) 21,2 мГн (б) 8,00 Ом

Линии электропередач, электрические устройства и излучение сверхнизкой частоты

Что такое излучение крайне низкой частоты (СНЧ)?

Радиация — это излучение или посылка энергии из любого источника. Рентгеновские лучи являются примером излучения, как и свет, исходящий от солнца, и тепло, которое постоянно исходит от наших тел.

Говоря о радиации и раке, многие люди думают о конкретных видах радиации, таких как рентгеновские лучи или радиация в ядерных реакторах. Но это не единственные виды излучения, которые беспокоят нас, когда мы думаем о радиационных рисках для здоровья человека.

Излучение существует в широком спектре от излучения очень высокой энергии (также называемого высокочастотным) до излучения очень низкой энергии (или низкочастотного). Иногда его называют электромагнитным спектром .

Примеры высокоэнергетического излучения включают рентгеновское и гамма-излучение. Они, а также некоторые ультрафиолетовые (УФ) лучи более высокой энергии, классифицируются как ионизирующее излучение , , что означает, что у них достаточно энергии, чтобы удалить электрон из (ионизировать) атом. Ионизирующее излучение может повредить ДНК внутри клеток, что может привести к мутациям и неконтролируемому росту клеток, известному как рак.

Чрезвычайно низкочастотное (СНЧ) излучение находится в низкоэнергетическом конце электромагнитного спектра и относится к типу неионизирующего излучения .Неионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы перемещать атомы или заставлять их вибрировать, но недостаточно, чтобы напрямую повредить ДНК. КНЧ-излучение имеет даже более низкую энергию, чем другие типы неионизирующего излучения, такие как радиочастотное излучение, видимый свет и инфракрасный свет.

В большинстве типов излучения электрическое и магнитное поля связаны. Поскольку они действуют как одно целое, они рассматриваются вместе как электромагнитное поле (ЭМП). Но с излучением СНЧ магнитное поле и электрическое поле могут существовать и действовать независимо, поэтому их часто изучают отдельно.Обычно мы используем термин «магнитное поле» для обозначения излучения КНЧ от магнитного поля, в то время как мы используем термин «электрическое поле» для обозначения излучения КНЧ от электрического поля.

Возможная связь между электромагнитными полями и раком была предметом споров в течение нескольких десятилетий. Неясно, как именно электромагнитные поля, форма низкоэнергетического неионизирующего излучения, могут увеличивать риск рака. К тому же, поскольку все мы в разное время подвергаемся воздействию разного количества этих полей, этот вопрос трудно изучить.

Электрические и магнитные поля

Все излучение в электромагнитном спектре создается взаимодействием двух сил, называемых полями . У излучения есть как электрическое, так и магнитное поле.

Электрические поля — это силы, действующие на заряженные частицы (части атомов), такие как электроны или протоны, которые заставляют их двигаться. Электрический ток — это просто поток электронов, создаваемый электрическим полем. Сила электрического поля часто выражается в вольтах на метр (В / м) или, для более сильных полей, в киловольтах на метр (кВ / м), где киловольт составляет 1000 вольт.

Магнитное поле создается при движении заряженных частиц. Сила магнитного поля может быть выражена во многих различных единицах, включая тесла (Тл), микротесла (мкТл или одна миллионная тесла) и гаусс (Гс), где один G равен 100 мкТл.

Как люди подвергаются воздействию СНЧ-излучения?

Производство, передача, распределение и использование электричества подвергают людей воздействию СНЧ-излучения. Линии электропередач, бытовая электропроводка и любые устройства, использующие электричество, могут генерировать КНЧ-излучение.Таким образом, любое электрическое устройство, от холодильников и пылесосов до телевизоров и компьютерных мониторов (когда они включены), являются источниками излучения СНЧ. Даже электрические одеяла подвергают людей воздействию СНЧ-излучения.

Степень воздействия электромагнитного излучения зависит от силы электромагнитного поля, вашего расстояния до источника поля и продолжительности воздействия. Наибольшее воздействие происходит, когда человек находится очень близко к источнику, создающему сильное поле, и остается там в течение длительного периода.

Вызывает ли КНЧ-излучение рак?

Исследователи используют 2 основных типа исследований, чтобы попытаться выяснить, вызывает ли что-либо рак.

• Лабораторные исследования: В лабораторных исследованиях животные подвергаются воздействию различных уровней вещества (иногда очень высоких), чтобы выяснить, вызывает ли это воздействие опухоли или другие проблемы со здоровьем. Исследователи могут также обнажить нормальные человеческие клетки в лабораторной посуде, чтобы увидеть, вызывает ли это те изменения, которые наблюдаются в раковых клетках.Не всегда ясно, применимы ли результаты таких исследований непосредственно к людям, но лабораторные исследования — хороший способ выяснить, может ли воздействие вызвать рак.
• Исследования на людях: В других исследованиях изучается заболеваемость раком у разных групп людей. Такое исследование могло бы сравнить уровень заболеваемости раком в группе, подвергшейся воздействию, со скоростью в группе с более низким воздействием, или с группой, не подвергшейся воздействию вообще. Иногда заболеваемость раком в группе, подвергшейся воздействию, сравнивают с заболеваемостью раком среди населения в целом.Но бывает трудно понять, что означают результаты этих исследований, потому что на результаты могут повлиять многие другие факторы. Например, люди обычно подвергаются воздействию многих веществ, помимо изучаемого, и эти другие воздействия могут повлиять на результаты.

В большинстве случаев ни один тип исследования не дает убедительных доказательств сам по себе, поэтому исследователи обычно смотрят как на лабораторные, так и на человеческие исследования, пытаясь выяснить, может ли что-то вызвать рак.

Исследования в лаборатории

В нескольких крупных исследованиях изучалось возможное влияние магнитных полей снч на рак у крыс и мышей.Эти исследования подвергают животных воздействию магнитных полей, намного более сильных, чем те, которым люди обычно подвергаются дома, с полями от 2 до 5000 микротесла (мкТл). Большинство этих исследований не выявили увеличения риска развития любого типа рака. Фактически, риск развития некоторых видов рака был ниже у животных, подвергшихся воздействию СНЧ-излучения. Одно исследование показало повышенный риск опухолей, которые начинаются в клетках щитовидной железы, называемых С-клетками, у самцов крыс при некоторых воздействиях. Этот повышенный риск не наблюдался у самок крыс или мышей и не наблюдался при максимальной напряженности поля. Эти несоответствия и тот факт, что эти результаты не всегда были замечены в других исследованиях, не позволяют ученым сделать вывод о том, что наблюдаемый повышенный риск опухолей связан с излучением СНЧ.

Другие исследования на мышах и крысах специально искали увеличение лейкемии и лимфомы в результате воздействия КНЧ-излучения, но эти исследования также не обнаружили связи.

Исследования на людях

Изучение воздействия излучения СНЧ на людей может быть трудным по многим причинам:

Воздействие излучения СНЧ очень распространено, поэтому невозможно сравнивать людей, подвергшихся облучению, с людьми, которые не подвергались облучению.Вместо этого в исследованиях пытаются сравнить людей, подвергшихся воздействию более высоких уровней, с людьми, подвергающимися более низким уровням.

Очень сложно определить, какое количество КНЧ-излучения подверглось воздействию человека, особенно в течение длительного периода. Насколько нам известно, эффекты излучения СНЧ не складываются с течением времени, и не существует теста, который мог бы измерить, сколько облучения получил человек.

Исследователи могут получить снимок воздействия СНЧ, если человек носит устройство, которое записывает уровни воздействия в течение нескольких часов или дней.Или исследователи могут измерить напряженность магнитного или электрического поля дома или на рабочем месте человека.

Другие варианты включают оценку воздействия на основе конфигурации проводки на рабочем месте / доме или на расстоянии от линий электропередач. Но эти методы приводят к оценкам воздействия, которые имеют много неопределенности и могут давать необъективные оценки общего воздействия. Обычно они не учитывают воздействие СНЧ человека, в то время как в других местах они не измеряют воздействие СНЧ в каждом месте, где этот человек когда-либо жил или работал на протяжении своей жизни.В результате нет надежных способов точно оценить чье-либо долгосрочное воздействие, что является наиболее важным при поиске возможных последствий для риска рака.

У детей

• В ряде исследований изучалась возможная связь между излучением КНЧ от магнитных полей в домашних условиях и детской лейкемией, с неоднозначными результатами. Тем не менее, если объединить результаты этих исследований, можно увидеть небольшое увеличение риска для детей с самыми высокими уровнями воздействия по сравнению с детьми с самыми низкими уровнями воздействия.Исследования, посвященные влиянию электрических полей ELF на лейкоз у детей, не нашли связи.

Исследования, как правило, не обнаружили какой-либо сильной связи между электрическими или магнитными полями СНЧ и другими видами рака у детей.

У взрослых

Хотя в нескольких исследованиях изучалась возможная связь между воздействием СНЧ у взрослых и раком, большинство из них не нашли связи.

Что говорят экспертные агентства

Несколько национальных и международных агентств изучают различные воздействия в окружающей среде, чтобы определить, могут ли они вызвать рак.(То, что вызывает рак или способствует развитию рака, называется канцерогеном .) Американское онкологическое общество обращается к этим организациям с целью оценки рисков на основе данных лабораторных исследований, исследований на животных и человека.

На основании данных, полученных от животных и людей, подобных приведенным выше примерам, некоторые экспертные агентства оценили канцерогенную природу КНЧ-излучения.

Международное агентство по изучению рака (IARC) является частью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).Одна из его основных целей — выявить причины рака. В 2002 году IARC рассмотрел доказательства наличия магнитного и электрического полей СНЧ отдельно:

• Он обнаружил у людей «ограниченные доказательства» канцерогенности магнитных полей ELF в отношении детской лейкемии, с «неадекватными доказательствами» в отношении всех других видов рака. На основании исследований на лабораторных животных было обнаружено «недостаточное доказательство» канцерогенности магнитных полей снч.
• Было обнаружено «недостаточное доказательство» канцерогенности электрического поля ELF для человека.

На основании этой оценки IARC классифицировал магнитные поля ELF как «возможно канцерогенные для человека». Он классифицировал электрические поля ELF как «не классифицируемые по их канцерогенности для человека».

В 1999 г. Национальный институт наук об окружающей среде США (NIEHS) описал научные данные, свидетельствующие о том, что воздействие СНЧ представляет опасность для здоровья, как «слабый», но отметил, что его нельзя признать полностью безопасным, и считал его опасным. «возможный» канцероген для человека.

Как избежать воздействия КНЧ-излучения?

Не ясно, вредно ли воздействие СНЧ-излучения, но есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы снизить его, если вас это беспокоит. Ваше облучение зависит от силы излучения СНЧ, исходящего от каждого источника, от того, насколько вы близко к каждому из них и как долго вы проводите в поле.

NIEHS рекомендует людям, обеспокоенным их воздействием ЭМП (и КНЧ-излучения), выяснить, где находятся их основные источники ЭМП, и удалиться от них или ограничить время, проведенное рядом с ними.Например, перемещение даже на расстояние вытянутой руки от источника может значительно снизить воздействие его поля.

Линии электропередачи

Людям, которые обеспокоены воздействием излучения СНЧ от мощных электрических линий, следует помнить, что интенсивность любого воздействия значительно снижается по мере удаления от источника. На земле сила электромагнитного поля наиболее высока непосредственно под линией электропередачи. По мере того, как вы удаляетесь, вы подвергаетесь все меньше и меньше, и уровень в конечном итоге соответствует нормальному домашнему фоновому уровню.Электромагнитное поле непосредственно под линией электропередачи обычно находится в диапазоне, которому вы можете подвергнуться при использовании определенных бытовых приборов.

Если вас беспокоит воздействие электромагнитных источников вокруг вас (включая линии электропередач), вы можете измерить напряженность поля с помощью прибора, называемого гауссметром .

.