Что такое электромагнитное поле

Электромагнитное поле

Между электрическим и магнитным полем существует глубокая внутренняя связь. Она проявляется в том, что данные поля могут превращаться друг в друга. Так, любому изменению магнитного поля всегда сопутствует появление электрического поля и наоборот. Изменение электрического поля влечет за собой появление магнитного поля.

Эти два поля образуют электромагнитное поле, которое не их простая сумма, это единое целое, в котором эти два поля не существуют отдельно. Взаимопревращения этих полей было открыто Максвеллом в середине XIX века, который рассмотрел общую теорию электромагнитного поля в неподвижных средах.

Теория, которую предложил Максвелл, позволила с единой точки зрения охватить всю совокупность явлений, которые были известны к тому времени и касались электрических и магнитных полей.

Электромагнитное поле, по сути, является непрерывным процессом перехода электрического поля в магнитное поле и наоборот. Распространяясь в пространстве и во времени электромагнитное поле образует электромагнитную волну. При этом вектор $\overrightarrow{E}$ перпендикулярен $\overrightarrow{B}$, плоскость, в которой расположены данные векторы, перпендикулярна направлению распространения электромагнитной волны.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Электромагнитное поле — особый вид материи, оно имеет энергию, конечную скорость распространения, которая зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости среды, массу, импульс. С помощью электромагнитного поля осуществляется взаимодействие между заряженными частицами.

С одной стороны электромагнитное поле непрерывно в пространстве, что подтверждается существованием электромагнитных волн. С другой стороны электромагнитное поле проявляет дискретность структуры, что подтверждается существованием фотонов.

Электромагнитные поля описываются с использованием системы уравнений Максвелла.

Постоянное электромагнитное поле

Постоянным электромагнитным полем будем называть поле, которое не зависит от времени. Потенциалы постоянного поля можно выбрать так, чтобы они не зависели от времени, а были только функциями координат. При этом постоянное магнитное поле можно определить через векторный потенциал ($\overrightarrow{A}$):

Постоянное электрическое поле запишем как:

Так, постоянное электрическое поле определяется только скалярным потенциалом, а магнитное поле — векторным потенциалом.

Замечание 2

При этом необходимо отметить, что потенциалы поля определяются неоднозначно. Если описывать электромагнитное поле с помощью потенциалов, которые не зависят от времени, то к скалярному потенциалу можно добавить любую константу, не изменив поля.

Произвол в скалярном потенциале убирают, накладывая на $цo$ дополнительное условие, например, требуя, чтобы он имел определенную величину, в какой — то точке, например, был равен нулю в бесконечности.

Векторный потенциал неоднозначен для постоянного электромагнитного поля, если к нему добавить градиент любой функции координат, то поле не изменится.

В том случае, если напряженность поля во всех точках пространства одинакова, то такое поле называют однородным. Скалярный потенциал однородного электрического поля можно выразить как:

Проверим справедливость данного утверждения. Найдем градиент от правой и левой частей выражения (3), учитывая, что $\overrightarrow{E}=const$:

Векторный потенциал однородного магнитного поля можно выразить как:

Проверим данное утверждение, для этого найдем ротор от векторного произведения в правой части выражения (5), при этом учтем, что $\overrightarrow{H}=const$.

где $div\overrightarrow{r}=3.$

Энергия заряда в постоянном электромагнитном поле

В том случае, если мы имеем дело с постоянным электромагнитным полем, то функция Лагранжа для заряда не зависит в явном виде от времени. Тогда энергия ($W$) сохраняется, при этом совпадает с функцией Гамильтона:

где $q \varphi $ — потенциальная энергия заряженной частицы в поле. Надо отметить, что энергия зависит только от скалярного и не зависит от векторного потенциала. То есть магнитное поле не оказывает влияния на энергию зарядов, энергию заряженной частицы может изменять только электрическое поле. Как известно, магнитное поле в отличие от электрического поля работы над заряженной частицей не производит.

Пример 1

Задание: Объясните, почему нельзя абсолютно определенно утверждать, что в какой — либо точке пространства имеется только электрическое поле или только магнитное поле?

Решение:

Невозможно создать переменное магнитное поле так, чтобы одновременно с этим событием в пространстве не возникло переменное электрическое поле, и наоборот.

Однако не менее важным является тот факт, что магнитное поле без электрического (и электрическое поле без магнитного) могут иметься лишь относительно к определенной системе отсчета.

Допустим, неподвижный заряд порождает только электрическое поле, но заряд покоится только относительно определенной системы отсчета. Если взять иную систему отсчета, этот же заряд может двигаться, соответственно, будет генерировать магнитное поле, помимо электрического поля.

Аналогично можно рассмотреть ситуацию с неподвижным постоянным магнитом, который порождает только магнитное поле. Тогда как движущийся мимо магнита наблюдатель зафиксирует наличие и магнитного, и электрического полей. Так как в системе отсчета, которая движется относительно магнита, магнитное поле будет переменным, значит, станет порождать вихревое электрическое поле.

Следовательно, надо сделать вывод о том, что однозначно утверждать, что в выбранной точке пространства существует только магнитное или только электрическое поле бессмысленно, если не указывать, относительно какой системы отсчета рассматриваются данные поля.

Пример 2

Задание: Объясните, каким образом человек узнает о том, что в данном месте пространства существует электромагнитное поле?

Решение:

Человек не может непосредственно воспринимать электромагнитное поле, за исключением поля световой волны. О том, течет ли электрический ток по проводнику, человек может узнать только опосредованно, например, по тепловым эффектам (нагрев проводника), механическим эффектам (отклонению стрелки гальванометра).

Мы можем понять, что тело имеет заряд только по тому, что оно притягивает другое заряженное тело или разряжается через искру, когда его приближают к другому заряженному телу. Итак, мы можем сделать вывод о том, что имеем дело с электромагнитным полем, только по наблюдаемым, (при определенных условиях) появлению или исчезновению доступных восприятию человека, форм энергий (тепловой, механической).

Исходя из закона сохранения энергии, можно сделать вывод, что появление или исчезновение воспринимаемых нами видов энергии происходит за счет перехода какой — то другой формы энергии, которую называют энергией электромагнитного поля.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektromagnitnoe_pole/

Электромагнитные поля на рабочем месте

Думаю найдутся единицы пользователей разной бытовой техники не знающие, что любая техника, подключённая к обычной бытовой электросети ~220В 50Гц, является источником электромагнитного поля(ЭМП). Да, ЭМП есть, но немногие знают, превышает оно предельно-допустимые нормы(ПДН) или нет.

Я являюсь работником одной лаборатории в составе организации, занимающийся Аттестацией рабочих место по условиям труда, возможно, многие слышали, у кого-то она проводилась. В последние пару лет, когда меня допустили до проведения измерений повидал многие рабочие места. Где-то отлично, где-то ужасно. По просьбам трудящихся, расскажу о некоторых результатах измерения ЭМП.

Сразу оговорюсь, что не являюсь физиком по образованию и уж совсем тонкостей ЭМП не знаю, тем не менее техническое образование имею.

Итак, средство измерения: Измеритель параметров электрического и магнитного полей «ВЕ-метр-АТ-002», не является супер точным прибором.

Прибор позволяет делать одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 кГц до 400 кГц. Документ, в котором указаны ПДН при работе на компьютере СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Предельно-допустимые нормы ЭМП

В теории если бытовая техника заземлена, то показания ЭМП должны соответствовать ПДН. На практике оно в большинстве случаев так и бывает. Но даже при наличии заземления попадаются исключения.

Пример 1

Имеем контур заземления во всём здании. В каждом кабинете по два-три компьютера. Когда мы начали измерять, то сразу заметили, что показания в общем укладываются в ПДН, но находятся, так сказать, на грани. На некоторых рабочих местах отдельные показатели превышали в два, а то и три раза. Не сразу было понятно в чём дело.

Каждый компьютер подключен через источник бесперебойного питания, некоторые беспербойники были включены в сеть через удлинители(Пилоты). На некоторых рабочих местах количество удлинителей доходило до трёх штук))). Сами бесперебойники в основном располагались под ногами у работников, а где и на самом системном блоке.

В начале избавились от удлинителя, показания не изменились. Решили попробовать подключить компьютер в обход бесперебойника и О чудо, показания в норме. Недавно эта организация закупила большую партию бесперебойников фирмы APC, на вид они выглядят подобным образом im2-tub-ru.yandex.net/i?id=81960965-39-72 Было непонятно почему от бесперебойника такой уровень ЭМП.

Вроде сам имеет заземляющий провод, все розетки также с заземлением. Тем не менее итог таков.

Пример 2

Та же организация, тоже здание. Во многих кабинетах, чтобы скрасить серые будни работников стояли простенькие FM-радиоприёмнки с питанием от электросети, шнур питания без заземления. Некоторые стояли поодаль от компьютеров, какие-то стояли на рабочем столе, рядом с монитором.

Проработав некоторые время на замерах уже набираешь опыт и при каких либо отклонениях начинаешь проверять подключение, искать потребителей тока без заземления. Так вот отключив приёмник, показания пришли в норму. Ещё один интересный случай с приёмником там же. Сам радиоприёмник находился от компьютера метрах в двух.

Мне непонятно каким образом были распределены электромагнитные поля, но на расстоянии двух метров показания превышали в два раза. Повторили измерения три раза и без изменений. Выключив радиоприёмник, показания пришли в норму.

Пример 3

Другая организация. Ситуация похожая на Пример 2. Обычная ситуация на каждом рабочем месте стоит настольная лампа. В случае даже когда лампа выключена, есть превышения ПДН. Выключаем лампу из розетки, всё приходит в норму. У нас в офисе два типа ламп, одни дают превышение в 2 раза, другие в 1.5. Это при условии, что они подключены в электрическую сеть, но выключены.

Специально для Вас продемонстрирую результаты с лампой на рабочем месте и без. Используется энергосберегающая лампа. Лампы накаливания в наличии нет.

Пример 4

Есть такие беспроводные мышки, более того без питания. Так называемая индукционная мышь. Она работает с помощью специального индукционного коврика, и питаются индукционным способом. При замере я можно сказать офигел, потому что никогда не видел таких показаний по магнитной составляющей. Превышение в 15 раз. Отключаем мышь, т.е. коврик и показания в норме. Если не ошибаюсь, многие графические планшеты работают на том же принципе.

Излучение от телефона

Несколько слов про это. Прибор: Измеритель уровней электромагнитных излучений «ПЗ-31». Делали измерения чисто для себя.

В момент соединения базовой станции с телефоном, телефон в этот момент ещё не подаёт признаков звонка, идёт сильное превышение, далее через несколько секунд излучение приходит в норму.

Вывод один, при наборе номера, в первые секунды не стоит держать телефон у головы. Да, время воздействия достаточно мало, но лично мне теперь боязно сразу же после набора номера прислонять телефон к уху.

Итог

Я привёл наиболее частые и интересные примеры. Часто встречается такой вариант, есть заземляющий контур, но компьютеры подключены через обычный удлинитель без земли, соответственно присутствуют превышения. Меняем на удлинитель с землёй и всё приходит в норму.

Не могу высказать никаких предпочтений по поводу качественных удлинителей с землёй, все они в той или иной мере справляются со своими задачами. Как видите, существуют проблемы с источниками бесперебойного питания и с настольными лампами. Даже звуковые колонки не вносят таких помех как настольные лампы.

Тут тоже не выскажу ни каких рекомендаций, так как каждый образец нужно исследовать отдельно. По поводу ЖК мониторов и с ЭЛТ. Если заземление имеется, то неважно, какой тип монитора, показатели должны быть в норме. Без заземления у мониторов с ЭЛТ показатели несколько выше ЖК мониторов.

Специально для трудящихся из поста, которые подкинули идею написать эту статью, померил розетку, куда подключены свитч и роутер. Конечно, применение ПДН для мониторов чисто условно. Сделал только по одному замеру, чтобы хотя бы оценить величину.

Источник: https://habr.com/ru/post/140431/

Электромагнитное поле, его влияние на человека, измерение и защита

• Что такое электромагнитное поле, как оно влияет на здоровье человека и зачем его измерять — вы узнаете из этой статьи. Продолжая знакомить вас с ассортиментом нашего магазина, расскажем о полезных приборах — индикаторах напряженности электромагнитного поля (ЭМП). Они могут применяться как на предприятиях, так и в быту. 
  

  Что такое электромагнитное поле?

  Современный мир немыслим без бытовой техники, мобильных телефонов, электричества, трамваев и троллейбусов, телевизоров и компьютеров. Мы привыкли к ним и совершенно не задумываемся о том, что любой электрический прибор создает вокруг себя электромагнитное поле. Оно невидимо, но влияет на любые живые организмы, в том числе и на человека.Электромагнитное поле — особая форма материи, возникающая при взаимодействии движущихся частиц с электрическими зарядами. Электрическое и магнитное поле взаимосвязаны друг с другом и могут порождать одно другое — именно поэтому, как правило, о них говорят вместе как об одном, электромагнитном поле.

  К основным источникам электромагнитных полей относят:

  — линии электропередач;— трансформаторные подстанции;— электропроводку, телекоммуникации, кабели телевидения и интернета;— вышки сотовой связи, радио- и телевышки, усилители, антенны сотовых и спутниковых телефонов, Wi-Fi роутеры;— компьютеры, телевизоры, дисплеи;— бытовые электроприборы;— индукционные и микроволновые (СВЧ) печи;— электротранспорт;— радары.

Влияние электромагнитных полей на здоровье человека

Электромагнитные поля влияют на любые биологические организмы — на растения, насекомых, животных, людей.

Ученые, изучающие влияние ЭМП на человека, пришли к выводу, что длительное и регулярное воздействие электромагнитных полей может привести к:— повышенной утомляемости, нарушениям сна, головным болям, снижению давления, снижению частоты пульса;— нарушениям в иммунной, нервной, эндокринной, половой, гормональной, сердечно-сосудистой системах;— развитию онкологических заболеваний; — развитию заболеваний центральной нервной системы;

— аллергическим реакциям.

Защита от ЭМП

Существуют санитарные нормы, устанавливающие максимально допустимые уровни напряженности электромагнитного поля в зависимости от времени нахождения в опасной зоне — для жилых помещений, рабочих мест, мест возле источников сильного поля.

Если нет возможности уменьшить излучение конструкционно, например, от линии электромагнитных передач (ЭМП) или сотовой вышки, то разрабатываются служебные инструкции, средства защиты для работающего персонала, санитарно-карантинные зоны ограниченного доступа.

Различные инструкции регламентируют время пребывания человека в опасной зоне. Экранирующие сетки, пленки, остекление, костюмы из металлизированной ткани на основе полимерных волокон способны снизить интенсивность электромагнитного излучения в тысячи раз. По требованию ГОСТа зоны излучения ЭМП ограждаются и снабжаются предупреждающими табличками «Не входить, опасно!» и знаком опасности электромагнитного поля.

Специальные службы с помощью приборов постоянно контролируют уровень напряженности ЭМП на рабочих местах и в жилых помещениях. Можно и самостоятельно позаботиться о своем здоровье, купив портативный прибор «Импульс» или комплект «Импульс» + нитрат-тестер «SOEKS».

Зачем нужны бытовые приборы измерения напряженности электромагнитного поля?

Электромагнитное поле негативно влияет на здоровье человека, поэтому полезно знать, какие места, в которых вы бываете (дома, в офисе, на приусадебном участке, в гараже) могут представлять опасность. Вы должны понимать, что повышенный электромагнитный фон могут создавать не только ваши электрические приборы, телефоны, телевизоры и компьютеры, но и неисправная проводка, электроприборы соседей, промышленные объекты, расположенные неподалеку.

Специалисты выяснили, что кратковременное воздействие ЭМП на человека практически безвредно, но длительное нахождение в зоне с повышенным электромагнитным фоном опасно. Вот такие зоны и можно обнаружить с помощью приборов типа «Импульс». Так, вы сможете проверить места, где проводите больше всего времени; детскую и свою спальню; рабочий кабинет.

В прибор занесены значения, установленные нормативными документами, так что вы сразу сможете оценить степень опасности для вас и ваших близких.

Возможно, что после обследования вы решите отодвинуть компьютер от кровати, избавиться от сотового телефона с усиленной антенной, поменять старую СВЧ-печь на новую, заменить изоляцию дверцы холодильника с режимом No Frost.

Источник: https://pcgroup.ru/blog/elektromagnitnoe-pole-ego-vliyanie-na-cheloveka-izmerenie-i-zaschita/

Электромагнитные поля в нашем доме :: Статьи :: Эксперт-Мебель

Электромагнитное поле есть в каждой квартире. Бытовая техника играет большую роль в жизни человека, помогая ему облегчить многие бытовые дела. Электроприборы есть на кухне, в ванной, в гостиной — в любой из комнат дома. Чем больше мощность этих предметов, тем сильнее вокруг вас электромагнитное поле

Давно доказано, что действие таких полей вредно для человека. Длительное воздействие в результате постоянного нахождения в радиусе электромагнитного сосредоточения может быть причиной онкологических заболеваний и других тяжелых недугов. В зоне риска находятся в большей степени дети и женщины, ожидающие малыша.

Как измерить силу электромагнитного поля?

Действие электромагнитного поля измеряется в микротеслах. Эту величину обозначают как  мкТл. Нормальной безопасной силой воздействия электромагнитного поля считают мощность в 0,2 мкТл.

Приведем для примера силу магнитного поля на расстоянии полуметра некоторых приборов.  Так, микроволновая печь воздействует на человека в размере от 4 до 8 микротесел, электроплита — до 5 мкТл, холодильник — от 0,1 до 4 мкТл.

Меньше всего воздействует телевизор и утюг. Предел для первого  — 2 мкТл, для второго — 0,2 мкТл.

Где сосредоточено наибольшее электромагнитное поле?

Как видно из приведенных примеров, больше всего сила магнитного поля сосредоточена на кухне, где стоят электроплита, микроволновая печь, холодильник. Хозяйки же проводят в эпицентре электромагнитного воздействия достаточно много времени. И если от телевизора мы обычно сидим на безопасном расстоянии, контакт с электроплитой всегда намного теснее.

Как расставить мебель и уберечь себя и близких?

Конечно, кратковременное пребывание возле электроприборов никому не навредит. Поэтому подходить к холодильнику, к микроволновой печи, телевизору и другим предметам можно. Другое дело, постоянно контактировать с ними, к примеру, сидеть около лампы. Это может стать причиной серьезных заболеваний.

При расстановке мебели важно знать, что безопасным считается расстояние, равное и превышающее полтора метра. Нельзя ставить близко кровати, диваны и другую мебель для отдыха возле мощных источников магнитного поля. Кстати, наибольшая мощность исходит от незащищенных сторон прибора  — с боков и с задней стороны. При расстановке мебель хорошо бы поинтересоваться, как расположены такие предметы у соседей, нет ли за тонкой стенкой, например, силовых кабелей. 

Источник: https://expertmebel-yug.ru/articles/item/10