Общая характеристика электромагнитных излучений

Биосфера на протяжении своей эволюции находилась под воздействием электромагнитных полей (ЭМП), фонового излучения, вызванного естественными факторами. Вокруг Земли существуют электрическое и магнитное поля, интенсивность которых не остается постоянной. Наблюдаются годовые, суточные колебания этих полей под действием грозовых разрядов, осадков, ветрел, а также под действием солнечной активности (магнитная буря).

В процессе научно-технического развития человечество прибавило к фоновому излучению целый ряд факторов, которые усилили это излучение в несколько раз (антропогенные ЭМП). В быту и промышленности приобрели массовое применение оборудования и приборы, работа которых связана с образованием электромагнитных излучений широкого диапазона частоты. Рост уровня ЭМП резко усилился с начала 30-х годов XX века. В отдельных районах их уровень в сотне раз превышает уровень полей естественного происхождения. Источниками излучений электромагнитной энергии являются мощные радио и телевизионная станция, ретрансляторы, средства радиосвязи разного назначения, в том числе и спутникового, промышленная установка высокочастотного нагрева металлов, высоковольтная линия электропередачи, электротранспорт, измерительные приборы, персональные компьютеры (ПК).

В аэропортах и на военных объектах работают мощные радиолокаторы, которые излучают в окружающую среду потоки электромагнитной энергии. Мощность и количество источников ЭМП постоянно растет.

Известно, что вокруг проводника, по которому протекает электрический ток, возникают электрическое и магнитное поля. Если ток остается неизменным во времени, то эти поля существуют независимо друг от друга.

При переменном электрическом токе электрическое и магнитное поля связаны между собой, представляя единственное электромагнитное поле. При появлении электрического напряжения в токоведущих частях появляется электрическое поле (ЭП). Если электрический круг замкнут, то по нему протекает ток, что сопровождается появлением магнитной составляющей поля, и в этом случае говорят о существовании электромагнитного поля (ЭМП). Для характеристики ЭМП введено понятие напряженности его составляющей - электрического и магнитного полей. Единицей измерения электрической составляющей поля Е принято , а магнитной -
Н - .

Электрическая и магнитная составные поля определяются за формулой:

,                                                                       (7.1)

,                                                               (7.2)

где    U - величина напряжения, В;

l - расстояние от источника излучения к точке, в которой ведется измерение, м;

I - сила тока, А;

R - радиус круга силовой линии поля проводника, м.

Поскольку ток, который вызывает появление ЭМП, характеризуется частотой, то электромагнитное поле также характеризуется частотой колебаний - f и длиной волны - λ. Между ними существует связь:

,                                                           (7.3)

где    С = 3·108 м/с - скорость распространения радиоволны;

f - частота колебаний Гц;

Т - период колебаний, с.

Электромагнитные излучения с частотой от 3 до 3·1012 Гц принадлежат к радиочастотному диапазону.

В табл. 7.1 приведенная номенклатура диапазонов частоты ЭМП.

Таблица 7.1.

Номенклатура диапазонов частоты ЭМП

Электромагнитные поля диапазона частоты 30 кГц - 300 ГГц распространяются в пространстве без наличия проводника с током со скоростью, близкой к скорости света (300 000 км/с).

Интенсивность поля в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц оценивается напряженностью поля. В диапазоне 300 МГц - 300 ГГц поле оценивается поверхностной густотою потока энергии (ГПЭ), то есть количество энергии, которое приходится в единицу времени на единицу площади. Единицей измерения ГПЭ является 1Вт/м2.