Шмелев В.Е., Сбитнев С.А. теоретични основи на електротехниката

1. Въведение. Предмет на изучаване във валеологията.

3. Основните източници на електромагнитно поле.

5. Методи за опазване здравето на хората от електромагнитно облъчване.

6. Списък на използваните материали и литература.

1. Въведение. Предмет на изучаване във валеологията.

1.1 Въведение.

Валеология – от лат. "valeo" - "здравей" - научна дисциплинакоято изучава индивидуалното здраве на здравия човек. Основната разлика между валеологията и другите дисциплини (по-специално от практическата медицина) се състои именно в индивидуалния подход за оценка на здравето на всеки конкретен субект (без да се вземат предвид общи и средни данни за която и да е група).

За първи път валеологията като научна дисциплина е официално регистрирана през 1980 г. Негов основател е руският учен И. И. Брехман, който е работил във Владивостокския държавен университет.

В момента новата дисциплина се развива активно, натрупват се научни разработки, активно се провеждат практически изследвания. Постепенно се осъществява преход от статут на научна дисциплина към статут на самостоятелна наука.

1.2 Предмет на изследване във валеологията.

Предмет на изследване във валеологията е индивидуалното здраве на здравия човек и факторите, влияещи върху него. Също така, валеологията се занимава със систематизирането на здравословния начин на живот, като се отчита индивидуалността на конкретен предмет.

Най-често срещаната дефиниция на понятието "здраве" в момента е определението, предложено от експертите на Световната здравна организация (СЗО):

Здравето е състояние на физическо, психическо и социално благополучие.

Съвременната валеология идентифицира следните основни характеристики на индивидуалното здраве:

1. Животът е най-сложната проява на съществуването на материята, която превъзхожда по сложност различните физикохимични и биореакции.

2. Хомеостаза – квазистатично състояние на формите на живот, характеризиращо се с изменчивост за относително големи периоди от време и практическа статичност – при кратки.

3. Адаптация – свойството на формите на живот да се приспособяват към променящите се условия на съществуване и претоварване. При нарушения на адаптацията или твърде резки и радикални промени в условията възниква дезадаптация - стрес.

4. Фенотип – съвкупност от фактори на околната среда, които влияят върху развитието на живия организъм. Също така терминът "фенотип" характеризира съвкупността от характеристиките на развитието и физиологията на организма.

5. Генотип – съвкупност от наследствени фактори, влияещи върху развитието на жив организъм, която представлява съвкупност от генетичния материал на родителите. Когато деформираните гени се предават от родителите, възникват наследствени патологии.

6. Начин на живот – съвкупност от поведенчески стереотипи и норми, които характеризират определен организъм.

Здраве (както е определено от СЗО).

2. Електромагнитно поле, неговите видове, характеристики и класификация.

2.1 Основни дефиниции. Видове електро магнитно поле.

Електромагнитното поле е специална форма на материя, чрез която се осъществява взаимодействие между електрически заредени частици.

Електрическо поле - създава се от електрически заряди и заредени частици в пространството. Фигурата показва картина на силови линии (въображаеми линии, използвани за визуализиране на полета) на електрическо поле за две заредени частици в покой:

Магнитно поле - създава се, когато електрическите заряди се движат през проводник. Моделът на силовите линии за един проводник е показан на фигурата:

Физическа причина за съществуване електромагнитно полее, че променящото се във времето електрическо поле възбужда магнитно поле, а променящото се магнитно поле възбужда вихрово електрическо поле. Променяйки се непрекъснато, и двата компонента поддържат съществуването на електромагнитното поле. Полето на неподвижна или равномерно движеща се частица е неразривно свързано с носител (заредена частица).

Въпреки това, с ускореното движение на носителите, електромагнитното поле се „откъсва“ от тях и съществува в околната среда самостоятелно, под формата на електромагнитна вълна, без да изчезва с отстраняването на носителя (например радиовълните не изчезват когато токът изчезне (движение на носители - електрони) в излъчващата ги антена).

2.2 Основни характеристики на електромагнитното поле.

Електрическото поле се характеризира със силата на електрическото поле (обозначение "E", единица SI - V/m, вектор). Магнитното поле се характеризира със силата на магнитното поле (обозначение "H", размер SI - A/m, вектор). Обикновено се измерва модулът (дължината) на вектора.

Електромагнитните вълни се характеризират с дължина на вълната (обозначение "(", размер SI - m), източник, който ги излъчва - честота (обозначение - "(", размер SI - Hz). На фигурата E е векторът на силата на електрическото поле, H е векторът на силата на магнитното поле.

При честоти от 3 - 300 Hz понятието магнитна индукция може да се използва и като характеристика на магнитното поле (обозначение "B", размер SI - T).

2.3 Класификация на електромагнитните полета.

Най-използваната е така наречената "зонална" класификация на електромагнитните полета според степента на отдалеченост от източника/носителя.

Според тази класификация електромагнитното поле е разделено на "близки" и "далечни" зони. „Близката“ зона (понякога наричана индукционна зона) се простира до разстояние от източника, равно на 0-3 (, de (- дължината на електромагнитната вълна, генерирана от полето. В този случай силата на полето намалява бързо (пропорционално на квадрата или куба на разстоянието до източника) В тази зона генерираната електромагнитна вълна все още не е напълно формирана.

„Далечната“ зона е зоната на образуваната електромагнитна вълна. Тук силата на полето намалява обратно пропорционално на разстоянието до източника. В тази зона е валидна експериментално определената зависимост между силите на електрическото и магнитното поле:

където 377 е постоянен вакуумен импеданс, Ohm.

Електромагнитните вълни обикновено се класифицират според честотите:

| Име | Граници | Име | Граници |

| Изключително ниско, | | Hz | Декамегаметър | Мм |

| Изключително ниско, VLF | | Hz | Мегаметър | Мм |

| Много ниско, VLF | KHz | Мириаметър | км |

| Ниски честоти, бас | | KHz|Километър | км |

|Средно, MF | | MHz | Хектометричен | км |

| Висока, HF | | MHz | Декаметър | м |

|Много високо, VHF| MHz|Метър | м |

|Ултра-високо, UHF| GHz | Дециметър | м |

| Ултра високо, микровълнова | | GHz | Сантиметър | см |

| Изключително високо, | | GHz|милиметър | мм |

Обикновено се измерва само напрегнатостта на електрическото поле E. При честоти над 300 MHz понякога се измерва плътността на енергийния поток на вълната или векторът на Пойнтинг (обозначение „S“, размерът SI е W/m2).

3. Основните източници на електромагнитно поле.

Основните източници на електромагнитно поле са:

Електропроводи.

Окабеляване (вътре в сгради и конструкции).

Домакински електрически уреди.

Персонални компютри.

Телевизионни и радиопредавателни станции.

Сателитни и клетъчни комуникации (устройства, ретранслатори).

Електрически транспорт.

радарни инсталации.

3.1 Електропроводи (TL).

Проводниците на работещ електропровод създават електромагнитно поле с индустриална честота (50 Hz) в съседното пространство (на разстояния от порядъка на десетки метра от проводника). Освен това, силата на полето в близост до линията може да варира в широк диапазон, в зависимост от нейното електрическо натоварване. Стандартите определят границите на санитарно-защитните зони в близост до електропроводи (съгласно SN 2971-84):

| Работно напрежение | 330 и по-малко | 500 | 750 | 1150 |

| Размер | 20 | 30 | 40 | 55 |

(всъщност границите на санитарно-защитната зона се установяват по граничната линия на максималната сила на електрическото поле, която е най-отдалечена от проводниците, равна на 1 kV / m).

3.2 Окабеляване.

Електрическото окабеляване включва: захранващи кабели за изграждане на животоподдържащи системи, електроразпределителни проводници, както и разклонителни табла, захранващи кутии и трансформатори. Електрическото окабеляване е основният източник на индустриално честотно електромагнитно поле в жилищните помещения. В този случай нивото на силата на електрическото поле, излъчвано от източника, често е сравнително ниско (не надвишава 500 V/m).

3.3 Домакински електрически уреди.

Източници на електромагнитни полета са всички домакински уреди, които работят с електрически ток. В същото време нивото на радиация варира в най-широк диапазон, в зависимост от модела, устройството на устройството и конкретния режим на работа. Също така нивото на радиация силно зависи от консумацията на енергия на устройството - колкото по-висока е мощността, толкова по-високо е нивото на електромагнитното поле по време на работа на устройството. Силата на електрическото поле в близост до домакински уреди не надвишава десетки V/m.

Таблицата по-долу показва максимално допустимите нива на магнитна индукция за най-мощните източници на магнитно поле сред домакинските електрически уреди:

| Устройство | Граничен интервал | |

| | стойности на магнитната индукция, μT |

|Кафемашина | |

| пералня | |

| желязо | |

| Прахосмукачка | |

|Електрическа печка | |

| Лампа "флуоресцентна светлина" (флуоресцентни лампи LTB, | | |

| Електрическа бормашина (мотор | |

| Мощност W) | | |

| Електрически смесител (моторен двигател | |

| W) | |

| телевизия | |

| Микровълнова фурна (индукционна, микровълнова) | | |

3.4 Персонални компютри.

Основният източник на неблагоприятни последици за здравето на потребителя на компютър е устройството за показване на монитора (VOD). В повечето съвременни монитори CBO е електронно-лъчева тръба. Таблицата изброява основните въздействия върху здравето на SVR:

| Ергономични | Фактори на влияние на електромагнитни | |

| | полева електронно-лъчева тръба | |

| Значително намаляване на контраста | Електромагнитно поле в честотата | |

| възпроизведено изображение в условията | MHz диапазон. |

|външно осветление на екрана с директни лъчи | | |

| светлина. | | |

| Огледално отражение на светлинни лъчи от | Електростатичен заряд на повърхността | |

| Анимационен герой | Ултравиолетово лъчение (обхват |

| възпроизвеждане на изображение | дължини на вълната nm). |

| (високочестотна непрекъсната актуализация | |

| Дискретен характер на изображението | Инфрачервени и рентгенови лъчи |

| (подразделяне на точки). |йонизиращо лъчение. |

В бъдеще ще разгледаме само факторите на влиянието на електромагнитното поле на електронно-лъчева тръба като основни фактори за влиянието на SVR върху здравето.

В допълнение към монитора и системния блок, персоналният компютър може да включва и голям брой други устройства (като принтери, скенери, мрежови филтри и др.). Всички тези устройства работят с използването на електрически ток, което означава, че те са източници на електромагнитно поле. Следващата таблица показва електромагнитната среда в близост до компютъра (приносът на монитора не се взема предвид в тази таблица, както беше обсъдено по-рано):

| Източник | Генериран честотен диапазон | |

| |електромагнитно поле | |

| Монтаж на системния блок. | |. |

| Входно-изходни устройства (принтери, | Hz. |

| скенери, устройства и др.). | |

| Непрекъсваеми захранвания, |. |

|мрежови филтри и стабилизатори. | | |

Електромагнитното поле на персоналните компютри има най-сложния вълнов и спектрален състав и е трудно за измерване и количествено определяне. Той има магнитни, електростатични и радиационни компоненти (по-специално, електростатичният потенциал на човек, който седи пред монитора, може да варира от -3 до +5 V). Предвид факта, че персоналните компютри сега се използват активно във всички клонове на човешката дейност, тяхното въздействие върху човешкото здраве подлежи на внимателно проучване и контрол.

3.5 Телевизионни и радиопредавателни станции.

В момента на територията на Русия се намират значителен брой радиостанции и центрове с различни връзки.

Предавателните станции и центрове са разположени в специално определени за тях зони и могат да заемат доста големи територии (до 1000 ха). По своята структура те включват една или повече технически сгради, където са разположени радиопредаватели, и антенни полета, върху които са разположени до няколко десетки антенно-фидерни системи (AFS). Всяка система включва излъчваща антена и фидер линия, която доставя излъчвания сигнал.

Електромагнитното поле, излъчвано от антените на центровете за радиоразпръскване, има сложен спектрален състав и индивидуално разпределение на силите в зависимост от конфигурацията на антените, терена и архитектурата на съседните сгради. Някои осреднени данни за различните видове центрове за радиоразпръскване са представени в таблицата:

| |поле, V/m. | А/м | |

| DV - радио | 630 | 1.2 | Най-високо напрежение |

| kHz, | | |разстояния по-малки от 1 дължина | |

|500 kW). | | | |

|200 kW). | | | |

| HF - радио | 44 | 0.12 | Предавателите могат да бъдат | |

|MHz, | | | Гъсто застроен | |

|100 kW). | | | |

| MHz, | | |ниво на сградата. | |

3.6 Сателитна и клетъчна комуникация.

3.6.1 Сателитни комуникации.

Сателитните комуникационни системи се състоят от предавателна станция на Земята и пътници - ретранслатори в орбита. Предаващите сателитни комуникационни станции излъчват тясно насочен вълнов лъч, плътността на енергийния поток в който достига стотици W/m. Сателитните комуникационни системи създават висока сила на електромагнитно поле на значителни разстояния от антените. Например станция с мощност 225 kW, работеща на честота 2,38 GHz, създава плътност на енергийния поток от 2,8 W/m2 на разстояние 100 km. Разсейването на енергията спрямо главния лъч е много малко и се случва най-вече в областта на директното разположение на антената.

3.6.2 Клетъчна комуникация.

Клетъчната радиотелефония днес е една от най-интензивно развиващите се телекомуникационни системи. Основните елементи на клетъчната комуникационна система са базовите станции и мобилните радиотелефони. Базовите станции поддържат радиовръзка с мобилни устройства, в резултат на което те са източници на електромагнитно поле. Системата използва принципа на разделяне на зоната на покритие на зони, или така наречените "клетки", с радиус от км. Следващата таблица представя основните характеристики на клетъчните комуникационни системи, работещи в Русия:

| | | | | вт. | км. |

|NMT450. | |

| Аналог. |5] |5] | | | |

|AMPS. |||100 |0,6 | |

|DAMPS (IS – |||50 |0,2 | |

|136). | | | | | |

|CDMA. |||100 |0,6 | |

|GSM - 900. |||40 |0,25 | |

|GSM - 1800. | |

|цифров. |0] |5] | | | |

Интензитетът на радиация на базовата станция се определя от натоварването, тоест присъствието на собствениците на мобилни телефони в зоната на обслужване на определена базова станция и желанието им да използват телефона за разговор, което от своя страна по същество зависи от времето на деня, местоположението на станцията, деня от седмицата и други фактори. През нощта натоварването на станциите е почти нулево. Интензитетът на излъчване на мобилните устройства зависи до голяма степен от състоянието на комуникационния канал "мобилен радиотелефон - базова станция" (колкото по-голямо е разстоянието от базовата станция, толкова по-висок е интензитетът на излъчване на устройството).

3.7 Електрически транспорт.

Електрическият транспорт (тролейбуси, трамваи, метро влакове и др.) е мощен източник на електромагнитно поле в честотния диапазон на Hz. В същото време в по-голямата част от случаите тяговият електродвигател действа като основен излъчвател (за тролейбуси и трамваи колекторите на въздушния ток се конкурират с електрическия двигател по отношение на силата на излъченото електрическо поле). Таблицата показва данни за измерената стойност на магнитната индукция за някои видове електрически транспорт:

| Начин на транспорт и род | Средна стойност | Максимална стойност |

| Крайградски влакове. | 20 | 75 |

|Електрически транспорт с |29 |110 |

| DC задвижване | | |

| (електрически автомобили и др.). | | |

3.8 Радарни инсталации.

Радарните и радарните инсталации обикновено имат антени от рефлекторен тип („чинии“) и излъчват тясно насочен радиолъч.

Периодичното движение на антената в пространството води до пространствено прекъсване на излъчването. Има и временно прекъсване на излъчването поради цикличната работа на радара за излъчване. Те работят на честоти от 500 MHz до 15 GHz, но някои специални инсталации могат да работят на честоти до 100 GHz или повече. Поради специалния характер на излъчването, те могат да създават зони с висока плътност на енергийния поток (100 W/m2 или повече) на земята.

4. Влияние на електромагнитното поле върху индивидуалното човешко здраве.

Човешкото тяло винаги реагира на външно електромагнитно поле. Поради различния състав на вълните и други фактори, електромагнитното поле на различни източници оказва влияние върху човешкото здраве по различни начини. Следователно в този раздел въздействието на различни източници върху здравето ще бъде разгледано отделно. Въпреки това полето на изкуствените източници, което рязко е в дисонанс с естествения електромагнитен фон, в почти всички случаи оказва негативно влияние върху здравето на хората в зоната на неговото влияние.

Задълбочени изследвания на влиянието на електромагнитните полета върху здравето започват у нас през 60-те години. Установено е, че човешката нервна система е чувствителна към електромагнитни ефекти и че полето има така наречения информационен ефект, когато е изложено на човек при интензитети под праговата стойност на топлинния ефект (стойността на силата на полето, при която неговият топлинен ефект започва да се проявява).

В следващата таблица са изброени най-често срещаните оплаквания за влошаване на здравето на хора, които са в зоната на влияние на полето на различни източници. Последователността и номерирането на източниците в таблицата съответстват на тяхната последователност и номериране, приети в раздел 3:

| Източник | Най-честите оплаквания. |

|електромагнитни | |

|1. Линии | Краткосрочната експозиция (от порядъка на няколко минути) е в състояние да |

|Електропроводи (електропроводи). | | водят до отрицателна реакция само при особено чувствителни | |

| |хора или пациенти с определени видове алергия | |

| |различни патологии на сърдечно-съдовата и нервни системи |

| | (поради дисбаланса на подсистемата на нервната регулация). Когато |

| | свръхдълго (около 10-20 години) непрекъснато излагане | |

| | може би (според непроверени данни) развитието на някои | |

| |онкологични заболявания. | |

|2. Вътрешни | Към днешна дата данни за оплаквания за влошаване | |

| електрическо окабеляване на сгради | здраве, пряко свързано с работата на вътрешните | |

|3. Домакинство | Има непроверени данни за оплаквания от кожата, |

| |систематично използване на стари микровълнови фурни | |

| | данни за използването на микровълнови фурни всички | |

| | Модели в производствена среда (например за загряване | |

| | храна в кафене). В допълнение към микровълновите фурни има информация за |

| |отрицателно въздействие върху здравето на хората Телевизори в | |

| | като устройство за изображения като електронно-лъчева тръба. | |

Електромагнитно поле, специална форма на материя. С помощта на електромагнитно поле се осъществява взаимодействие между заредените частици.

Поведението на електромагнитното поле се изучава от класическата електродинамика. Електромагнитното поле се описва от уравненията на Максуел, които свързват величините, които характеризират полето с неговите източници, тоест със заряди и токове, разпределени в пространството. Електромагнитното поле на неподвижни или равномерно движещи се заредени частици е неразривно свързано с тези частици; тъй като частиците се движат по-бързо, електромагнитното поле се "откъсва" от тях и съществува независимо под формата на електромагнитни вълни.

От уравненията на Максуел следва, че променливото електрическо поле генерира магнитно поле, а променливото магнитно поле генерира електрическо, така че електромагнитното поле може да съществува и при липса на заряди. Генерирането на електромагнитно поле от променливо магнитно поле и магнитно поле от променливо електрическо води до факта, че електрическите и магнитните полета не съществуват отделно, независимо едно от друго. Следователно електромагнитното поле е вид материя, която се определя във всички точки от две векторни величини, които характеризират двата му компонента - "електрическо поле" и "магнитно поле", и упражняваща сила върху заредените частици в зависимост от тяхната скорост и големина от тяхното обвинение.

Електромагнитно поле във вакуум, тоест в свободно състояние, което не е свързано с частици материя, съществува под формата на електромагнитни вълни и се разпространява във вакуум при липса на много силни гравитационни полета със скорост еднаква скоростСвета ° С= 2,998. 10 8 m/s. Такова поле се характеризира със силата на електрическото поле Еи индукция на магнитно поле V. За описване на електромагнитното поле в средата се използват и количествата електрическа индукция ди сила на магнитното поле Х. В материята, както и при наличието на много силни гравитационни полета, тоест близо до много големи маси материя, скоростта на разпространение на електромагнитното поле е по-малка от стойността ° С.

Компонентите на векторите, характеризиращи електромагнитното поле, образуват, съгласно теорията на относителността, единична физическо количество- тензор на електромагнитното поле, чиито компоненти се трансформират по време на прехода от една инерциална отправна система към друга в съответствие с трансформациите на Лоренц.

Електромагнитното поле има енергия и импулс. Съществуването на импулс на електромагнитно поле е открито за първи път експериментално в експериментите на П. Н. Лебедев при измерване на налягането на светлината през 1899 г. Електромагнитното поле винаги има енергия. Енергийна плътност на електромагнитното поле = 1/2 (ED+HH).

Електромагнитното поле се разпространява в пространството. Плътността на енергийния поток на електромагнитното поле се определя от вектора на Пойнтинг S=, единица W/m 2 . Посоката на вектора на Пойнтинг е перпендикулярна Еи Хи съвпада с посоката на разпространение на електромагнитната енергия. Стойността му е равна на енергията, пренесена през единица площ, перпендикулярна на Сза единица време. Плътност на импулса на полето във вакуум K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

При високи честоти на електромагнитното поле неговите квантови свойства стават значителни и електромагнитното поле може да се разглежда като поток от кванти на полето - фотони. В този случай се описва електромагнитното поле

През 1860-1865г. един от най-големите физици на 19 век Джеймс Клерк Максуелсъздаде теория електромагнитно поле.Според Максуел феноменът на електромагнитната индукция се обяснява по следния начин. Ако в даден момент от пространството магнитното поле се промени с времето, тогава там също се образува електрическо поле. Ако в полето има затворен проводник, тогава електрическото поле предизвиква индукционен ток в него. От теорията на Максуел следва, че е възможен и обратният процес. Ако в някаква област на пространството електрическото поле се променя с времето, тогава тук също се образува магнитно поле.

По този начин всяка промяна във времето в магнитното поле води до променящо се електрическо поле, а всяка промяна във времето в електрическото поле води до променящо се магнитно поле. Тези генериращи взаимно променливи електрически и магнитни полета образуват едно електромагнитно поле.

Свойства на електромагнитните вълни

Най-важният резултат, който следва от теорията за електромагнитното поле, формулирана от Максуел, е прогнозата за възможността за съществуване на електромагнитни вълни. електромагнитна вълна - разпространение на електромагнитни полета в пространството и времето.

Електромагнитните вълни, за разлика от еластичните (звукови) вълни, могат да се разпространяват във вакуум или във всяко друго вещество.

Електромагнитните вълни във вакуум се разпространяват със скорост c=299 792 km/s, тоест със скоростта на светлината.

В материята скоростта на електромагнитната вълна е по-малка, отколкото във вакуум. Връзката между дължината на вълната, нейната скорост, периода и честотата на трептения, получена за механични вълни, е валидна и за електромагнитните вълни:

Флуктуации на вектора на напрежението Еи вектор на магнитна индукция Бвъзникват във взаимно перпендикулярни равнини и перпендикулярни на посоката на разпространение на вълната (вектор на скоростта).

Електромагнитна вълна носи енергия.

Обхват на електромагнитните вълни

Около нас е сложен свят от електромагнитни вълни с различни честоти: излъчване от компютърни монитори, клетъчни телефони, микровълнови фурни, телевизори и др. В момента всички електромагнитни вълни са разделени по дължина на вълната в шест основни диапазона.

радио вълни- това са електромагнитни вълни (с дължина на вълната от 10 000 m до 0,005 m), които служат за предаване на сигнали (информация) на разстояние без проводници. В радиокомуникациите радиовълните се създават от високочестотни токове, протичащи в антена.

Електромагнитно излъчване с дължина на вълната от 0,005 m до 1 микрон, т.е. между радиовълните и видимата светлина се наричат инфрачервено лъчение. Инфрачервеното лъчение се излъчва от всяко нагрявано тяло. Източник на инфрачервено лъчение са пещи, батерии, електрически лампи с нажежаема жичка. С помощта на специални устройства инфрачервеното лъчение може да се преобразува във видима светлина и да се получат изображения на нагрети предмети в пълна тъмнина.

ДА СЕ Видима светлинавключват излъчване с дължина на вълната от приблизително 770 nm до 380 nm, от червено до виолетово. Значението на тази част от спектъра на електромагнитното излъчване в човешкия живот е изключително голямо, тъй като човек получава почти цялата информация за света около себе си с помощта на зрението.

Невидимо за окото електромагнитно излъчване с дължина на вълната, по-къса от виолетовата, се нарича ултравиолетова радиация.Може да убие патогенни бактерии.

рентгеново лъчениеневидими за окото. Той преминава без значително усвояване през значителни слоеве от вещество, което е непрозрачно за видимата светлина, което се използва за диагностициране на заболявания на вътрешните органи.

Гама лъчениенаречено електромагнитно излъчване, излъчвано от възбудени ядра и произтичащо от взаимодействието на елементарни частици.

Принципът на радиокомуникацията

Осцилаторната верига се използва като източник на електромагнитни вълни. За ефективно излъчване веригата е "отворена", т.е. създават условия полето да „излиза“ в космоса. Това устройство се нарича отворена осцилаторна верига - антена.

радио комуникациясе нарича предаване на информация с помощта на електромагнитни вълни, чиито честоти са в диапазона от до Hz.

Радар (радар)

Устройството, което предава ултракъси вълнии веднага ги приема. Излъчването се осъществява чрез къси импулси. Импулсите се отразяват от обекти, което позволява след получаване и обработка на сигнала да се зададе разстоянието до обекта.

Радарът за скорост работи на подобен принцип. Помислете как радарът определя скоростта на движеща се кола.

Електромагнитното поле е редуващо се електрическо и магнитно поле, които се генерират взаимно.
Теорията на електромагнитното поле е създадена от Джеймс Максуел през 1865 г.

Той теоретично доказа, че:
всяка промяна в магнитното поле във времето води до променящо се електрическо поле, а всяка промяна в електрическото поле с времето води до променящо се магнитно поле.
Ако електрическите заряди се движат с ускорение, тогава създаденото от тях електрическо поле периодично се променя и само по себе си създава променливо магнитно поле в пространството и т.н.

Източниците на електромагнитно поле могат да бъдат:
- движещ се магнит;
- електрически заряд, движещ се с ускорение или осцилира (за разлика от заряд, движещ се с постоянна скорост, например, в случай на постоянен ток в проводник, тук се създава постоянно магнитно поле).

Електрическо поле винаги съществува около електрически заряд, във всяка референтна система съществува магнитно поле в тази, спрямо която се движат електрическите заряди.
Електромагнитното поле съществува в референтната система, спрямо която електрическите заряди се движат с ускорение.

ОПИТАЙТЕ РЕШЕНИЕ

Парче кехлибар се търка в кърпа и се зарежда със статично електричество. Какво поле може да се намери около неподвижния кехлибар? Наоколо се движат?

Заредено тяло е в покой спрямо земната повърхност. Автомобилът се движи равномерно и праволинейно спрямо повърхността на земята. Възможно ли е да се открие постоянно магнитно поле в референтната рамка, свързана с автомобила?

Какво поле възниква около електрона, ако той: е в покой; движение с постоянна скорост; движи се с ускорение?

Кинескопът създава поток от равномерно движещи се електрони. Възможно ли е да се открие магнитно поле в референтна система, свързана с един от движещите се електрони?

ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ВЪЛНИ

Електромагнитните вълни са електромагнитно поле, разпространяващо се в пространството с ограничена скорост, в зависимост от свойствата на средата

Свойства на електромагнитните вълни:
- разпространяват се не само в материята, но и във вакуума;
- разпространяват се във вакуум със скоростта на светлината (С = 300 000 km/s);
са напречни вълни
- това са пътуващи вълни (пренос на енергия).

Източникът на електромагнитни вълни са бързо движещи се електрически заряди.
Трептенията на електрическите заряди са придружени от електромагнитно излъчване с честота, равна на честотата на колебанията на заряда.

МАЩАБ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ ВЪЛНИ

Цялото пространство около нас е проникнато с електромагнитно излъчване. Слънцето, телата около нас, предавателните антени излъчват електромагнитни вълни, които в зависимост от честотата си на трептене имат различни имена.

Радиовълните са електромагнитни вълни (с дължина на вълната от повече от 10 000 m до 0,005 m), които се използват за предаване на сигнали (информация) на разстояние без проводници.
В радиокомуникациите радиовълните се създават от високочестотни токове, протичащи в антена.
Радиовълните с различна дължина се разпространяват различно.

Електромагнитното излъчване с дължина на вълната по-малка от 0,005 m, но по-голяма от 770 nm, т.е. разположена между обхвата на радиовълните и обхвата на видимата светлина, се нарича инфрачервено лъчение (IR).
Инфрачервеното лъчение се излъчва от всяко нагрявано тяло. Източници на инфрачервено лъчение са печки, бойлери, електрически лампи с нажежаема жичка. С помощта на специални устройства инфрачервеното лъчение може да се преобразува във видима светлина и да се получат изображения на нагрети предмети в пълна тъмнина. Инфрачервеното лъчение се използва за сушене на боядисани продукти, строителни стени, дърво.

Видимата светлина включва излъчване с дължина на вълната от приблизително 770 nm до 380 nm, от червена до виолетова светлина. Стойностите на този участък от спектъра на електромагнитното излъчване в човешкия живот са изключително големи, тъй като почти цялата информация за света около човек получава чрез зрението. Светлината е предпоставка за развитието на зелените растения и следователно необходимо условие за съществуването на живот на Земята.

Невидимо за окото електромагнитно лъчение с дължина на вълната по-малка от тази на виолетовата светлина се нарича ултравиолетово лъчение (UV).Ултравиолетовото лъчение може да убие патогенни бактерии, така че се използва широко в медицината. Включено UV лъчение слънчева светлинапредизвиква биологични процеси, които водят до потъмняване на човешката кожа – слънчево изгаряне. Газоразрядните лампи се използват като източници на ултравиолетово лъчение в медицината. Тръбите на такива лампи са изработени от кварц, който е прозрачен за ултравиолетовите лъчи; затова тези лампи се наричат кварцови лампи.

Рентгеновите лъчи (Ri) са невидими за атома. Те преминават без значително поглъщане през значителни слоеве от материал, който е непрозрачен за видимата светлина. Рентгеновите лъчи се откриват чрез способността им да предизвикват определен блясък на определени кристали и да действат върху фотографския филм. Способността на рентгеновите лъчи да проникват през дебели слоеве от вещества се използва за диагностициране на заболявания на човешките вътрешни органи.

Електромагнитното поле е вид материя, която възниква около движещи се заряди. Например около проводник с ток. Електромагнитното поле се състои от два компонента - електрическо и магнитно поле. Те не могат да съществуват независимо един от друг. Едното поражда другото. Когато електрическото поле се промени, веднага възниква магнитно поле. Скорост на разпространение на електромагнитната вълна V=C/EMкъдето ди мсъответно магнитната и диелектричната проницаемост на средата, в която се разпространява вълната. Електромагнитна вълна във вакуум се движи със скоростта на светлината, тоест 300 000 km/s. Тъй като диелектричната и магнитната проницаемост на вакуума се счита за равна на 1. Когато електрическото поле се промени, възниква магнитно поле. Тъй като електрическото поле, което го е причинило, не е постоянно (тоест променя се с времето), магнитното поле също ще бъде променливо. Променящото се магнитно поле от своя страна генерира електрическо поле и т.н. По този начин за следващото поле (независимо дали е електрическо или магнитно) източникът ще бъде предишното поле, а не оригиналният източник, тоест проводник с ток. По този начин, дори след изключване на тока в проводника, електромагнитното поле ще продължи да съществува и да се разпространява в пространството. Електромагнитна вълна се разпространява във всички посоки от своя източник. Можете да си представите, че запалвате крушка, лъчите на светлината от нея се разпространяват във всички посоки. Електромагнитната вълна по време на разпространение носи енергия в пространството. Колкото по-силен е токът в проводника, който е причинил полето, толкова по-голяма е енергията, носена от вълната. Също така, енергията зависи от честотата на излъчваните вълни, с увеличаване на нея с 2,3,4 пъти, енергията на вълната ще се увеличи съответно с 4,9,16 пъти. Тоест, енергията на разпространение на вълната е пропорционална на квадрата на честотата. Най-добрите условия за разпространение на вълната се създават, когато дължината на проводника е равна на дължината на вълната. Силовите линии на магнитната и електрическата ще летят взаимно перпендикулярно. Магнитните силови линии обгръщат проводник с ток и винаги са затворени. Електрическите силови линии преминават от един заряд към друг. Електромагнитната вълна винаги е напречна вълна. Тоест силовите линии, както магнитни, така и електрически, лежат в равнина, перпендикулярна на посоката на разпространение. Интензитетът на електромагнитното поле е мощностната характеристика на полето. Също така напрежението е векторна величина, тоест има начало и посока. Силата на полето е насочена тангенциално към силовите линии. Тъй като силата на електрическото и магнитното поле са перпендикулярни едно на друго, има правило, по което може да се определи посоката на разпространение на вълната. Когато винтът се върти по най-краткия път от вектора на силата на електрическото поле до вектора на силата на магнитното поле, транслационното движение на винта ще покаже посоката на разпространение на вълната.

Магнитно поле и неговите характеристики. Когато електрически ток преминава през проводник, а магнитно поле. Магнитно поле е един от видовете материя. Той има енергия, която се проявява под формата на електромагнитни сили, действащи върху отделни движещи се електрически заряди (електрони и йони) и върху техните потоци, т.е. електрически ток. Под въздействието на електромагнитни сили движещите се заредени частици се отклоняват от първоначалния си път в посока, перпендикулярна на полето (фиг. 34). Образува се магнитното полесамо около движещи се електрически заряди, а действието му се простира и само до движещи се заряди. Магнитни и електрически полетаса неразделни и образуват заедно едно цяло електромагнитно поле. Всяка промяна електрическо полеводи до появата на магнитно поле и, обратно, всяка промяна в магнитното поле се придружава от появата на електрическо поле. Електромагнитно полесе разпространява със скоростта на светлината, т.е. 300 000 km/s.

Графично представяне на магнитното поле.Графично магнитното поле е представено от магнитни силови линии, които са начертани така, че посоката на силовата линия във всяка точка на полето да съвпада с посоката на силите на полето; линиите на магнитното поле винаги са непрекъснати и затворени. Посоката на магнитното поле във всяка точка може да се определи с помощта на магнитна игла. Северният полюс на стрелката винаги е настроен в посока на силите на полето. Краят на постоянния магнит, от който излизат силовите линии (фиг. 35, а), се счита за северен полюс, а срещуположният край, който включва силовите линии, е южният полюс (линиите на сила, преминаваща вътре в магнита, не са показани). Разпределението на силовите линии между полюсите на плосък магнит може да се установи с помощта на стоманени стърготини, поръсени върху лист хартия, поставен върху полюсите (фиг. 35, б). Магнитното поле във въздушната междина между два успоредни противоположни полюса на постоянен магнит се характеризира с равномерно разпределение на магнитните силови линии (фиг. 36)