2.5.1 Загальна характеристика електромагнітних випромінювань
Характеристика діапазонів частот ЕМВ наведена в таблиці 2.18.
Оцінка інтенсивності ЕМВ різних діапазонів не є однаковою. Так, в діапазоні випромінювання менше 300 МГц інтенсивність випромінювання виражається напруженістю електричної і магнітної складової і визначається відповідно в В/м (або кВ/м: 1 кВ/м = 103 В/м) і А/м. Електрична та магнітна складові поля визначаються за формулами:
|
де U – величина напруги; l – відстань від джерела випромінювання; I – сила струму;
|
В електромагнітній хвилі вектори Е і Н завжди взаємно перпендикулярні. У вакуумі і повітрі між електричною та магнітною складовими поля існує такий зв’язок:
|
Е = 120π×H або Е = 377×Н (2.65) |
Енергетичним показником параметрів для хвильової зони електромагнітного поля є густина потоку енергії (ГПЕ), яка виражається в Вт/м2 (1 Вт/м2 = 0,1 мВт/см2 = 100 мкВт/см2). В діапазоні частот 300 МГц...300 ГГц поверхнева густина потоку енергії ГПЕ, Вт/м2 визначається як:
|
ГПЕ = Е2/120π = Н2 × 120π або ГПЕ = Е2/377 = 377 × Н2. (2.66) |
Під час проведення вимірювань побутових електромагнітних полі визначають величину, яка характеризує магнітне поле – індукцію магнітного поля (В), яка дорівнює силі, з якою магнітне поле діє на одиничний елемент струму, розташований перпендикулярно до вектора індукції. Одиницею індукції магнітного поля є тесла (Тл) . 1Тл = 7,965 А/м; 1 А/м = 1,256×10-6 Тл (існує також позасистемна одиниця магнітної індукції – гаус (Гс): 1Гс = 10-4 Тл).
Кількісний вплив електромагнітного поля на людину визначається величиною поглинутої її тілом електромагнітної енергії, W, Вт (або питомої енергії, що поглинається Wп, Вт/кг):
|
де ГПЕ – густина потоку енергії, Вт/м2; Sеф – ефективна поглинаюча поверхня тіла людини, м2. |
Таблиця 2.18 – Характеристика спектрів електромагнітних випромінювань
|
Назва діапазону |
Номер діапазону |
Діапазон частот |
Довжина хвилі λ |
Назва діапазону довжини хвилі |
|
Дуже низькі частоти (ДНЧ) |
1 2 3 4 |
0,003…0,33 Гц 0,3…3 Гц 3…300 Гц 300…30 кГц |
107…106 км 106…104 км 104…102 км 102…10 км |
Інфранизькі Дуже низькі Промислові Звукові |
|
Низькі частоти (НЧ) |
5 |
30…300 кГц |
10…1 км |
Довгі (кілометрові) |
|
Середні частоти (СЧ) |
6 |
300…3 МГц |
1 км…100 м |
Середні (гектаметрові) |
|
Високі частоти (ВЧ) |
7 |
3…30 МГц |
100 м…10 м |
Короткі (декаметрові) |
|
Дуже високі частоти (ДВЧ) |
8 |
30…300 МГц |
10 м…1 м |
Метрові |
|
Ультрависокі частоти (УВЧ) |
9 |
300 МГц…3 ГГц |
100…10 см |
Дециметрові |
|
Надвисокі частоти (НВЧ) |
10 |
3…30 ГГц |
10…1 см |
Сантиметрові |
|
Надзвичайно високі частоти (НЗВЧ) |
11 |
30…300 ГГц |
10 см..1 мм |
Міліметрові |
Біля джерела електромагнітного випромінювання виділяють три зони: ближню (б.з.) – зона індукції або зона несформованої хвилі (є магнітна й електрична складові); проміжну (п.з.), або інтерференційну (відбувається накладання магнітних і електричних полів), і дальню (д.з.), або зону сформованої хвилі (зону випромінювання). Відстані до зон визначають за формулами:
|
rб.з.=λ/2π;(2.67) rп.з.=λ/π;(2.68) rд.з.=3λ/2π (2.69) де r – відстань від джерела випромінювання; λ – довжина хвилі випромінювання, м. |
В діапазоні від низьких частот до короткохвильових випромінювань частотою <100 МГц біля генератора знаходиться поле індукції, а робоче місце вважають таким, що перебуває в зоні індукції. Оскільки в зоні індукції електричне і магнітне поле можна вважати незалежним одне від одного, тому нормування в цій зоні ведеться як за магнітною, так і за електричною складовими.
У зоні випромінювання, де вже сформувалася електромагнітна хвиля, більш важливим параметром є інтенсивність електромагнітного поля, що у загальному вигляді визначається векторним добутком Е і Н, і для сферичних хвиль при поширенні у повітрі може бути виражена так:
|
де І – інтенсивність електромагнітного випромінювання, Вт/м2; Р – потужність випромінювання, Вт; r – відстань від джерела, м. |
Крім ближньої і дальньої зон, існують так звані “мертві зони”, в яких поле відсутнє, але її межі можна визначити тільки експериментально.
Напруженості електричного і магнітного полів можна визначити за відповідними формулами за умови розповсюдження радіохвиль у вільному просторі, тобто неспотвореного електромагнітного поля.
В реальних умовах, і особливо, у виробничому приміщенні електромагнітне поле від джерела спотворюється, так званим, полем вторинного випромінювання, відбитим від поверхонь металевих предметів і недосконалих діелектриків (у т.ч. і людей). Вторинне поле накладається на основне і змінює його параметри. Розрахувати параметри поля вторинного випромінювання, і тим більше, результативного поля за формулами неможливо. Наявність у приміщенні декількох джерел електромагнітного випромінювання (наприклад ПЕОМ) також ускладнює розподіл електромагнітного поля, напруженість якого можна визначити тільки за допомогою прямих вимірювань.