1. Основные теоретические положения

1.1. Основные характеристики электромагнитного поля

ЭМП представляет собой вид материи, оказывающий на заряженные

частицы силовое воздействие и определяемый во всех точках двумя

векторными величинами, которые характеризуют две его стороны —

электрическое поле и магнитное поле. Электрическое поле — составляющая

ЭМП, которая характеризуется воздействием на электрически заряженную

частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и не зависящей от ее

скорости. Магнитное поле (МП) — это составляющая ЭМП, которая

характеризуется воздействием на движущуюся частицу с силой,

пропорциональной заряду частицы и ее скорости.

Объективно существующей реальностью является единое ЭМП в виде

неделимой совокупности электрического и магнитного полей. Деление ЭМП на

электрическую и магнитную составляющие обусловлено конкретными

условиями. ЭМП характеризуется: Н - вектором напряженности

магнитного поля; Е — вектором напряженности электрического поля; D -

вектором электрического смещения или электрической индукции; В - вектором

магнитной индукции. Кроме того, с ЭМП связаны объемные плотности тока j и

заряд p, создаваемые полем или создающим это поле. Для оценки электрической поляризуемости и магнитной восприимчивости сред используют: ε – абсолютную диэлектрическую проницаемость, μ – абсолютную магнитную проницаемость. Кроме того, различные среды различаются по

значениям их удельной электрической проводимости γ.

Виды магнитного поля.

Постоянное магнитное поле (ПМП) . Применение ПМП в технологических процессах основано на его взаимодействии с ферромагнитными материалами и потоками электрически заряженных частиц. Ферромагнетики, помещенные в ПМП, испытывают механическое силовое воздействие. На этом основано действие магнитных приспособлений для крепления деталей при металлообработке, устройств перемещени я металлических деталей, магнитосепараторов и т.п. На свойстве изменять траекторию и скорость движения заряженных частиц основано применение ПМП в электровакуумных приборах, при электронно - лучевой сварке и фрезировании, при ионном легировании и травлении полупроводниковых материалов. ПМП используется при исследовании веществ методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Основными источниками ПМП являются постоянные магниты и

электромагниты. Постоянные магниты изготавливаются из

магнитотвердых материалов, намагниченных в мощном магнитном поле. Особенно высоким значением остаточного намагничивания обладают ферромагнитные материалы на основе оксидов железа и бария, а также на основе сплавов кобальта с редкоземельными металлами. ПМП постоянных

магнитов оказывает локальное действие на людей, работающих при изготовлении, сборке и контроле магнитных систем.

Электромагниты, в особенности со сверхпроводящими обмотками, а также электрические системы постоянного тока электролизеров характеризуются значительными магнитными полями рассеивания в зоне нахождения персонала.

Переменные магнитные поля с частотой 50 Гц ( ПеМП) . В настоящее время во вспомогательных производствах широко используется сварка переменным током частотой 50 Гц (точечная, шовная, рельефная,

стыковая и др.). Эксплуатация оборудования контактной сварки сопровождается созданием на рабочих местах ПеМП с частотой 50 Гц. Основными источниками ПеМП являются сильноточные цепи, т.е. элементы вторичной цепи сварочного трансформатора. ПеМП, создаваемое оборудованием контактной сварки, представляет кратковременные повторяющиеся импульсы, состоящие из одного или более периодов синусоидальных колебаний с частотой 50 Гц. Величина ПеМП на рабочем месте зависит от силы тока, размеров и формы

источников тока, а также от расстояния между рабочими и источниками в момент прохождения сварочного тока.

Импульсные магнитные поля ( ИМП). Наиболее широко ИМП используются в установках магнитоимпульсной штамповки. Для накопления энергии и выделения ее в индукторе используется генератор токов с частотой 5-20 кГц.

Возникновением ИМП сопровождается также процесс электрогидравлической штамповки. Физическая сущность этого процесса

состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в

сосуде, высоковольтного импульсного разряда в зоне его действия возникают

импульсные сверхвысокие гидравлические давления. В начальный момент

плотность тока в канале разряда превышает 1,8х10⁶ А/см².

В таблице 1 приведены значения напряженности магнитного поля на рабочих местах и вблизи установок являющихся источниками магнитных полей.

Таблица 1

Напряженность ПМП на рабочих местах или вблизи электроустановок

Вид работ или тип электроустановок	Род ЭМП	Напряженность магнитного поля (кА/м) на уровне
		рук	груди	головы	туловища
Изготовление постоянных магнитов	ПеМП	1,6-4,0	0,21-0,4	0,24-0,4
Магнитная дефектоскопия	ПеМП	80
Сборка магнетронов и магнитных систем	ПМП	8-56			2-6
ИМР и ЭПР	ПМП	80-160	4-20	4-20
Электролазеры					32
Магинтоимпульсные	ИМП				0,6-2,5
Электрогидравлические	ИМП				0,17-2,8