Лабораторная работа исследование опасности электромагнитных полей радиочастот и защитных средств от их действия

Цель работы – получение практических навыков в оценке опасности электромагнитных полей радиочастот и защитных свойств материалов экранов.

Задачи: 1. Установить характер изменения плотности потока энергии с расстоянием от источника излучения электромагнитного поля.

2. Оценить эффективность защитных свойств материалов экранов от СВЧ излучения.

3. Определить допустимую длительность переговоров по мобильному телефону.

1. Теоретические положения

Электромагнитное поле в воздухе распространяется со скоростью, близкой к скорости света, чем короче длина волны, тем больше энергии может быть передано биологической ткани человека.

Между длиной волны и частотой колебаний имеется функциональная связь:

λ = с / f, (1.1)

где λ – длина волны, м;

с – скорость распространения электромагнитных волн в воздушной среде (с=3·10⁸ м/с);

f – частота колебаний, Гц

Пространство вокруг источника излучения ЭМП делят на зоны «ближнюю» и «дальнюю».

В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r ≤ λ/2π электромагнитная волна еще не сформирована, поэтому на человека действуют независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.

«Дальняя» зона r > λ*2π – это зона сформировавшейся электромагнитной волны. В этой зоне на человека воздействует только энергетическая составляющая ЭМП – плотность потока энергии (ППЭ).

ППЭ – количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны.

Если источник ЭМП сверхвысокой частоты (СВЧ), то человек практически всегда находится в «дальней» зоне.

Среди основных источников ЭМИ можно перечислить: электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда), линии электропередач (городского освещения, высоковольтные), электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации), бытовые электроприборы, теле- и радиостанции (транслирующие антенны), спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны), радары, персональные компьютеры.

В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находят ЭМП радиочастот.

ЭМ волны диапазона ультравысоких частот (УВЧ), сверхвысоких частот (СВЧ) и крайневысоких частот (КВЧ) используются в радиолокации, радиоастрономии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов. СВЧ-аппараты используются для микроволновой терапии.

Биологическое действие ЭМП радиочастот характеризуется тепловым действием и нетепловым эффектом.

Под тепловым действием подразумевается интегральное повышение температуры тела или отдельных его частей при общем или локальном облучении. По своим биофизическим свойствам ткани организма неоднородны, по этому может возникнуть неравномерный нагрев на границе раздела с высоким и низким содержанием воды. Это может привести к образованию стоячих волн и локальному перегреву ткани, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик глаза, желчный пузырь, кишечник).

Нетепловой эффект проявляется в виде омертвления, кровоизлияния, изменения структуры клеток, расстройства питания тканей и организма в целом.

Влияние ЭМП на организм зависит от таких физических параметров как длина волны, интенсивность излучения, режим облучения – непрерывный или прерывистый, а также от продолжительности воздействия, наличия усугубляющих факторов - повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения, шума и др., которые способны изменять сопротивляемость организма к действию ЭМП.

Наиболее опасными для человека являются ЭМП высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП служит количество поглощенной тканями организма электромагнитной энергии, при пребывании в электрическом поле. Величина поглощенной человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающего через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека.