Shmelev V.E., Sbitnev S.A. 전기공학의 이론적 기초

1. 소개. valeology의 연구 주제.

3. 전자기장의 주요 원인.

5. 전자파 노출로부터 사람들의 건강을 보호하는 방법.

6. 사용된 재료 및 문헌 목록.

1. 소개. valeology의 연구 주제.

1.1 소개.

Valeology - 위도에서. "발레오" - "안녕하세요" - 과학 분야건강한 사람의 개인 건강을 연구하는 것입니다. valeology와 다른 학문(특히, 실용 의학)의 근본적인 차이점은 정확히 각 특정 주제의 건강을 평가하는 개별 접근 방식에 있습니다(모든 그룹에 대한 일반 및 평균 데이터는 고려하지 않음).

1980년에 처음으로 valeology가 과학 분야로 공식 등록되었습니다. 설립자는 블라디보스토크 주립 대학에서 근무한 러시아 과학자 I. I. Brekhman이었습니다.

현재 새로운 학문이 활발하게 개발되고 과학적인 작업이 축적되고 있으며 실용적인 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 점차적으로 과학 분야의 지위에서 독립 과학의 지위로의 전환이 있습니다.

1.2 valeology 연구 주제.

valeology의 연구 주제는 건강한 사람의 개인 건강과 그것에 영향을 미치는 요인입니다. 또한 valeology는 특정 주제의 개성을 고려하여 건강한 생활 방식의 체계화에 종사하고 있습니다.

현재 "건강"의 개념에 대한 가장 일반적인 정의는 세계 보건 기구(WHO)의 전문가들이 제안한 정의입니다.

건강은 신체적, 정신적, 사회적 안녕 상태입니다.

현대 valeology는 개인 건강의 다음과 같은 주요 특성을 식별합니다.

1. 생명은 물질의 존재에 대한 가장 복잡한 표현이며, 복잡성 면에서 다양한 물리화학적 및 생물학적 반응을 능가합니다.

2. 항상성(Homeostasis) - 비교적 긴 기간 동안의 변동성과 짧은 기간 동안의 실질적인 정적을 특징으로 하는 생명 형태의 준-정적 상태.

3. 적응 - 변화하는 존재 조건과 과부하에 적응하는 생명체의 속성. 적응의 위반 또는 조건의 너무 갑작스럽고 급진적인 변화로 인해 부적응이 발생합니다 - 스트레스.

4. 표현형 - 살아있는 유기체의 발달에 영향을 미치는 환경 요인의 조합. 또한 "표현형"이라는 용어는 유기체의 발달 특징과 생리학의 전체를 특징짓습니다.

5. 유전자형 - 부모의 유전 물질의 조합인 살아있는 유기체의 발달에 영향을 미치는 유전적 요인의 조합. 기형 유전자가 부모로부터 전달되면 유전병이 발생합니다.

6. 생활 방식 - 특정 유기체를 특징짓는 일련의 행동 고정 관념 및 규범.

건강(WHO에서 정의한 대로).

2. 전자기장, 그 유형, 특성 및 분류.

2.1 기본 정의. 전기의 종류 자기장.

전자기장은 전하를 띤 입자 사이의 상호 작용이 수행되는 특수한 형태의 물질입니다.

전기장 - 공간의 전하와 하전 입자에 의해 생성됩니다. 그림은 정지해 있는 두 개의 하전 입자에 대한 전기장의 전기장 선(장을 시각화하는 데 사용되는 가상 선)의 그림을 보여줍니다.

자기장 - 전하가 도체를 통해 이동할 때 생성됩니다. 단일 도체의 필드 라인 패턴이 그림에 나와 있습니다.

존재의 물리적 이유 전자기장시변 전기장은 자기장을 여기시키고 변화하는 자기장은 소용돌이 전기장을 여기시킨다는 것입니다. 지속적으로 변화하는 두 구성 요소는 전자기장의 존재를 지원합니다. 정지하거나 균일하게 움직이는 입자의 장은 운반체(하전 입자)와 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있습니다.

그러나 언제 패스트 모션캐리어, 전자기장은 캐리어의 제거와 함께 사라지지 않고 전자파의 형태로 그들로부터 "분리"되고 환경에 독립적으로 존재합니다(예를 들어, 전파는 전류(캐리어의 이동). - 전자)를 방출하는 안테나에서 사라짐).

2.2 전자기장의 기본 특성.

전기장은 전기장의 강도로 특징지어집니다(지정 "E", SI 단위 - V/m, 벡터). 자기장은 자기장의 강도로 특징지어집니다(지정 "H", SI 치수 - A/m, 벡터). 벡터의 모듈(길이)은 일반적으로 측정됩니다.

전자기파는 파장(지정 "(", SI 차원 - m), 방출하는 소스 - 주파수(지정 - "(", SI 차원 - Hz). 그림에서 E는 전기장 강도 벡터, H는 자기장 강도 벡터입니다.

3 - 300Hz의 주파수에서 자기 유도의 개념은 자기장의 특성으로 사용될 수도 있습니다(지정 "B", SI 치수 - T).

2.3 전자기장의 분류.

가장 많이 사용되는 것은 소스/캐리어로부터의 거리에 따른 전자기장의 소위 "구역" 분류입니다.

이 분류에 따르면 전자기장은 "근접" 영역과 "원거리" 영역으로 나뉩니다. "가까운"영역(때때로 유도 영역이라고도 함)은 0-3(, de(- 필드에 의해 생성된 전자기파의 길이. 이 경우 필드 강도가 급격히 감소합니다. (원점까지의 거리의 제곱 또는 입방체에 비례) 이 영역에서 생성된 전자파는 아직 완전히 형성되지 않습니다.

"원거리"영역은 형성된 전자파의 영역입니다. 여기서 전계 강도는 소스까지의 거리에 반비례하여 감소합니다. 이 영역에서 전기장과 자기장의 강도 사이의 실험적으로 결정된 관계는 유효합니다.

여기서 377은 일정한 진공 임피던스, 옴입니다.

전자기파는 일반적으로 주파수에 따라 분류됩니다.

| 이름 | 테두리 | 이름 | 테두리 |

| 주파수 | 범위 | 파동 | 범위 |

|범위 | |범위 | |

|매우 낮음 | | Hz | 데카메가미터 | 음 |

| 초저, VLF | | Hz | 메가미터 | 음 |

㈜인프라로우 | KHz |헥토킬로미터 | |

|매우 낮음, VLF | KHz | 미리아미터 | km |

| 저주파, 저음 | | KHz|킬로미터 | km |

| 평균, MF | | MHz | 헥토메트릭 | km |

| 높음, HF | | MHz | 데카미터 | m |

|매우 높음, VHF| MHz|미터 | m |

|초고도, UHF| GHz | 데시미터 | m |

| 울트라 하이, 전자레인지 | | GHz |센티미터 | cm |

| 매우 높음 | | GHz|밀리미터 | mm |

일반적으로 전기장 강도 E만 측정되며 300MHz 이상의 주파수에서는 파동의 에너지 플럭스 밀도 또는 Poynting 벡터가 때때로 측정됩니다(지정 "S", SI 단위는 W/m2).

3. 전자기장의 주요 원인.

전자기장의 주요 원인은 다음과 같습니다.

전력선.

배선(건물 및 구조물 내부).

가정용 전기 제품.

개인용 컴퓨터.

TV 및 라디오 송신소.

위성 및 셀룰러 통신(장치, 중계기).

전기 운송.

레이더 설치.

3.1 전력선(TL).

작동하는 전력선의 전선은 인접 공간(전선에서 수십 미터 정도의 거리)에 산업용 주파수(50Hz)의 전자기장을 생성합니다. 더욱이, 라인 근처의 전계 강도는 전기 부하에 따라 광범위하게 변할 수 있습니다. 이 표준은 전력선 근처의 위생 보호 구역 경계를 설정합니다(SN 2971-84에 따름).

| 작동 전압 | 330 이하 | 500 | 750 | 1150 |

|사이즈 |20 | 30 | 40 | 55 |

| 구역, m | | | | |

(사실, 위생 보호 구역의 경계는 전선에서 가장 먼 최대 전계 강도의 경계선을 따라 설정되며 1kV / m입니다).

3.2 배선.

전기 배선에는 생명 유지 시스템을 구축하기 위한 전원 케이블, 배전 전선, 분기 보드, 전원 상자 및 변압기가 포함됩니다. 전기 배선은 주거 건물에서 산업용 주파수 전자기장의 주요 소스입니다. 이 경우 소스에서 방출되는 전계 강도 수준은 종종 상대적으로 낮습니다(500V/m를 초과하지 않음).

3.3 가정용 전기 제품.

전자기장의 소스는 전류를 사용하여 작동하는 모든 가전 제품입니다. 동시에 방사선 수준은 모델, 장치 장치 및 특정 작동 모드에 따라 가장 넓은 범위에서 다양합니다. 또한 방사선 수준은 장치의 전력 소비에 크게 의존합니다. 전력이 높을수록 장치 작동 중 전자기장의 수준이 높아집니다. 가전 제품 근처의 전계 강도는 수십 V/m를 초과하지 않습니다.

아래 표는 가전 제품 중 가장 강력한 자기장 소스에 대한 최대 허용 자기 유도 수준을 보여줍니다.

| 디바이스 | 제한 간격 | |

| | 자기 유도 값, μT |

|커피 메이커 | |

|세탁기 | |

|철 | |

|청소기 | |

| 전기 스토브 | |

| 램프 "형광등"(형광 램프 LTB, | | |

| 전동드릴(모터 | |

| 파워 W) | | |

| 전동믹서(파워모터 | |

| 여) | |

|TV | |

|전자레인지(인덕션, 전자레인지) | | |

3.4 개인용 컴퓨터.

컴퓨터 사용자의 건강에 악영향을 미치는 주요 원인은 모니터의 디스플레이 장치(VOD)입니다. 대부분의 최신 모니터에서 CBO는 음극선관입니다. 표에는 SVR의 주요 건강 영향이 나열되어 있습니다.

|인체공학 |전자기의 영향 요인 | |

| |필드 음극선관 ||

| 명암비의 현저한 감소 | 주파수의 전자기장 | |

| 조건에서 재생된 이미지 | MHz 범위. |

|직사광선을 이용한 화면의 외부조명 | | |

| 빛 | | |

| 표면의 정전기 전하에서 광선의 거울 반사 | |

| 만화 캐릭터 | 자외선(범위 |

| 이미지 재생 | 파장 nm). |

| (고주파 연속 업데이트 | |

| 이미지의 이산적 성질 | 적외선과 X선 |

| (포인트로 세분화). | 전리방사선. |

앞으로 우리는 SVR이 건강에 미치는 영향의 주요 요인으로 음극선관의 전자기장의 영향 요인만을 고려할 것입니다.

모니터 및 시스템 장치 외에도 개인용 컴퓨터에는 많은 다른 장치(예: 프린터, 스캐너, 네트워크 필터 등)가 포함될 수 있습니다. 이 모든 장치는 전류를 사용하여 작동하므로 전자기장의 소스입니다. 다음 표는 컴퓨터 주변의 전자기 환경을 보여줍니다(앞에서 논의한 것처럼 이 표에서는 모니터의 기여도를 고려하지 않음).

| 소스 | 생성된 주파수 범위 | |

| |전자기장 ||

|시스템 유닛 어셈블리 | |. |

| 입출력 장치(프린터, | Hz. |

| 스캐너, 드라이브 등). | |

| 무정전 전원 공급 장치, |. |

|네트워크 필터 및 안정기 | | |

개인용 컴퓨터의 전자기장은 파동과 스펙트럼 구성이 가장 복잡하고 측정 및 정량화가 어렵습니다. 여기에는 자기, 정전기 및 복사 구성 요소가 있습니다(특히 모니터 앞에 앉아 있는 사람의 정전기 전위는 -3~+5V 범위일 수 있음). 개인용 컴퓨터가 현재 인간 활동의 모든 분야에서 활발히 사용되는 상황에서 인간 건강에 미치는 영향은 신중한 연구와 통제가 필요합니다.

3.5 텔레비전 및 라디오 송신국.

상당수의 라디오 방송국과 다양한 제휴 센터가 현재 러시아 영토에 있습니다.

전송 스테이션 및 센터는 특별히 지정된 구역에 위치하며 다소 큰 영토(최대 1000ha)를 차지할 수 있습니다. 구조에 따라 무선 송신기가있는 하나 이상의 기술 건물과 최대 수십 개의 안테나 피더 시스템 (AFS)이있는 안테나 필드가 포함됩니다. 각 시스템에는 방사 안테나와 방송 신호를 가져오는 피더 라인이 포함되어 있습니다.

라디오 방송 센터의 안테나에서 방출되는 전자기장은 안테나의 구성, 지형 및 인접 건물의 아키텍처에 따라 복잡한 스펙트럼 구성과 개별 강도 분포를 갖습니다. 다양한 유형의 라디오 방송 센터에 대한 평균 데이터가 표에 나와 있습니다.

| 유형 | 정규화 | 정규화 | 기능. |

| 방송 | 텐션 | 텐션 | |

| 센터. | 전기 | 자기장 | | |

| | 필드, V / m. | 에이/엠. | |

| DV - 라디오 | 630 | 1.2 | 최고 텐션 |

| (주파수 | | | 필드는 |

|kHz, | | | 길이가 1보다 작은 거리 | |

| 전원 | | |방사하는 파도 | |

| 송신기 300 -| | |안테나 | |

|500kW). | | | |

| (빈도 , | | | 일부 |

|힘 | | |긴장감 감소 | |

|송신기 50 - | | | 전기장. |

|200kW). | | | |

| HF - 라디오 | 44 | 0.12 | 송신기는 | |

| (주파수 | | | 위치 |

|MHz, | | | 조밀하게 구축 | |

|힘 | | | 지역 뿐만 아니라 |

|송신기 10 - | | | 주거용 건물의 지붕. |

|100kW). | | | |

| 방송 | | | 높은 곳에 위치 | |

| MHz, | | | 건물 수준 | |

|힘 | | | |

|송신기 100 | | | | |

| 더). | | | |

3.6 위성 및 셀룰러 통신.

3.6.1 위성 통신.

위성 통신 시스템은 지구의 전송 스테이션과 여행자 - 궤도의 중계기로 구성됩니다. 송신하는 위성 통신국은 수백 W/m에 달하는 에너지 플럭스 밀도를 지닌 좁은 방향의 파동 빔을 방출합니다. 위성 통신 시스템은 안테나에서 상당한 거리에 높은 전자기장 강도를 생성합니다. 예를 들어, 2.38GHz의 주파수에서 작동하는 225kW 전력의 스테이션은 100km 거리에서 2.8W/m2의 에너지 자속 밀도를 생성합니다. 메인 빔에 대한 에너지 산란은 매우 작으며 무엇보다도 안테나의 직접 배치 영역에서 발생합니다.

3.6.2 셀룰러 통신.

셀룰러 무선 전화는 오늘날 가장 집중적으로 개발되는 통신 시스템 중 하나입니다. 셀룰러 통신 시스템의 주요 요소는 기지국과 이동 무선 전화입니다. 기지국은 모바일 장치와 무선 통신을 유지하므로 전자기장의 원인이 됩니다. 시스템은 커버리지 영역을 반경이 km인 영역 또는 소위 "셀"로 나누는 원리를 사용합니다. 다음 표는 러시아에서 운영되는 셀룰러 통신 시스템의 주요 특성을 나타냅니다.

| 이름 | 작동 중 | 작동 중 | 최대 | 최대 | 최대 | 반경 |

| 시스템 | 범위 | 범위 | 방사된 | 방사된 | 적용 범위 |

| 원칙 | 기본 | 모바일 | 파워 | 파워 | 싱글 |

| 전송 | 방송국 | 장치 | 기본 | 모바일 | 기본 |

| 정보. |MHz. |MHz. | 역, 화 | | 장치 | 스테이션 | |

| | | | | 화요일. |km. |

|NMT450. | |

| 아날로그. |5] |5] | | | |

|AMPS. |||100 |0.6 | |

|댐프(IS – |||50 |0.2 | |

|136). | | | | | |

|디지털. | | | | | |

|CDMA. |||100 |0.6 | |

|디지털. | | | | | |

|GSM - 900. |||40 |0.25 | |

|디지털. | | | | | |

|GSM - 1800. | |

|디지털. |0] |5] | | | |

기지국의 방사 강도는 부하, 즉 특정 기지국의 서비스 영역에 있는 휴대 전화 소유자의 존재와 대화에 전화를 사용하려는 욕구에 의해 결정되며, 이는 차례로 근본적으로 시간, 역의 위치, 요일 및 기타 요인에 따라 다릅니다. 밤에는 스테이션의 로딩이 거의 0입니다. 모바일 장치의 방사 강도는 통신 채널 "모바일 무선 전화 - 기지국"의 상태에 크게 의존합니다(기지국과의 거리가 멀수록 기기의 방사 강도가 높음).

3.7 전기 운송.

전기 운송(무궤도 전차, 트램, 지하철 등)은 Hz 주파수 범위의 강력한 전자기장 소스입니다. 동시에 대부분의 경우 견인 전기 모터가 주요 방출기 역할을 합니다(트롤리 버스 및 트램의 경우 공기 집전체는 복사된 전기장의 강도 측면에서 전기 모터와 경쟁합니다). 이 표는 일부 유형의 전기 전송에 대한 측정된 자기 유도 값에 대한 데이터를 보여줍니다.

| 운송수단 및 속 | 평균값 | 최대값 |

| 교외 열차 | 20 | 75 |

| 전기 운송 | 29 | 110 |

| DC 드라이브 | | |

| (전기 자동차 등). | | |

3.8 레이더 설치.

레이더 및 레이더 설치에는 일반적으로 반사판형 안테나("접시")가 있으며 좁은 방향의 무선 빔을 방출합니다.

공간에서 안테나의 주기적인 움직임은 복사의 공간적 불연속성을 초래합니다. 또한 방사선 레이더의 주기적인 운용으로 인해 일시적인 방사선 불연속성도 존재한다. 500MHz ~ 15GHz의 주파수에서 작동하지만 일부 특수 설비는 최대 100GHz 이상의 주파수에서 작동할 수 있습니다. 복사의 특별한 특성으로 인해 지상에 높은 에너지 플럭스 밀도(100W/m2 이상)를 가진 구역을 만들 수 있습니다.

4. 개인의 건강에 대한 전자기장의 영향.

인체는 항상 외부 전자기장에 반응합니다. 다양한 파동 구성 및 기타 요인으로 인해 다양한 소스의 전자기장은 다양한 방식으로 인간의 건강에 영향을 미칩니다. 따라서 이 섹션에서는 다양한 출처가 건강에 미치는 영향을 별도로 고려할 것입니다. 그러나 자연적인 전자기 배경과 크게 부조화하는 인공 소스 분야는 거의 모든 경우에 영향을받는 지역에있는 사람들의 건강에 부정적인 영향을 미칩니다.

전자기장이 건강에 미치는 영향에 대한 광범위한 연구가 우리나라에서 60년대에 시작되었습니다. 인간의 신경계는 전자기 효과에 민감하며, 자기장은 열 효과의 임계값(열 효과가 발생하는 자기장 강도 값) 미만의 강도로 사람에게 노출될 때 소위 정보 효과가 있음이 밝혀졌습니다. 나타나기 시작함).

다음 표에는 다양한 출처 분야의 영향권에있는 사람들의 건강 악화에 대한 가장 일반적인 불만이 나열되어 있습니다. 표에 있는 출처의 순서와 번호는 섹션 3에서 채택한 순서와 번호에 해당합니다.

| 출처 | 가장 흔한 불만사항. |

|전자기 | |

|1. 라인 | 단기 노출(몇 분 정도)은 |

| |특정 유형의 알레르기가 있는 사람 또는 환자 |

| |질병 | 장기간 노출되면 일반적으로 | |

| | 심혈관계의 다양한 병리와 신경계 |

| | (신경 조절의 하위 시스템의 불균형으로 인해). 언제 |

| |초장기(약 10~20년) 연속노출 | |

| | 아마도 (확인되지 않은 데이터에 따르면) 일부 개발 | |

| |종양질환 | |

|2. 내부 |현재까지 노후화 민원자료 |

| 건물의 전기 배선 | 건강, 내부 작업과 직접 관련 | |

| 및 구조 | | 전기가 공급되지 않습니다. |

|3. 가구 | 피부에 대한 불만에 대한 검증되지 않은 데이터가 있습니다, |

| |오래된 전자레인지의 체계적인 사용 | |

| |전자레인지 사용에 관한 모든 데이터 | |

| | 프로덕션 환경의 모델(예: 워밍업 | |

| | 카페에서 음식). 전자 레인지 외에도 에 대한 정보가 있습니다 |

| | 사람들의 건강 TV에 대한 부정적인 영향 | |

| |이미징 장치 음극선관으로 | |

전자기장, 물질의 특별한 형태. 전자기장을 통해 하전 입자 간의 상호 작용이 수행됩니다.

전자기장의 거동은 고전적 전기역학에 의해 연구됩니다. 전자기장은 맥스웰 방정식으로 설명되며, 이 방정식은 필드를 특성화하는 양을 소스, 즉 공간에 분포된 전하 및 전류와 관련시킵니다. 정지하거나 균일하게 움직이는 하전 입자의 전자기장은 이러한 입자와 불가분의 관계에 있습니다. 입자가 더 빠르게 이동함에 따라 전자기장은 입자에서 "분리"되고 전자기파의 형태로 독립적으로 존재합니다.

Maxwell의 방정식에 따르면 교류 전기장은 자기장을 생성하고 교류 자기장은 전기장을 생성하므로 전하가 없는 상태에서도 전자기장이 존재할 수 있습니다. 교류 자기장에 의한 전자기장과 교류 전기장에 의한 자기장의 생성은 전기장과 자기장이 서로 독립적으로 별도로 존재하지 않는다는 사실로 이어집니다. 따라서 전자기장은 "전기장"과 "자기장"의 두 가지 구성 요소를 특징 짓고 속도와 크기에 따라 하전 입자에 힘을 가하는 두 가지 벡터 양에 의해 모든 지점에서 결정되는 물질 유형입니다. 그들의 책임.

진공상태의 전자기장, 즉 물질의 입자와 결합하지 않은 자유상태의 전자기장은 전자기파의 형태로 존재하며, 매우 강한 중력장이 없는 상태에서 진공상태에서 일정한 속도로 전파 같은 속도스베타 씨= 2.998. 108m/s 이러한 필드는 전기장의 강도가 특징입니다. 이자형자기장 유도 에. 매질의 전자기장을 설명하기 위해 전기 유도량도 사용됩니다. 디및 자기장 강도 시간. 물질에서뿐만 아니라 매우 강한 중력장의 존재, 즉 매우 큰 물질 덩어리 근처에서 전자기장의 전파 속도는 값보다 작습니다. 씨.

전자기장 형태를 특징짓는 벡터의 구성 요소는 상대성 이론에 따라 단일 물리량- 전자기장 텐서, 구성 요소는 Lorentz 변환에 따라 한 관성 참조 프레임에서 다른 참조 프레임으로 전환되는 동안 변환됩니다.

전자기장은 에너지와 운동량을 가지고 있습니다. 전자기장 펄스의 존재는 1899년 P. N. Lebedev의 빛의 압력 측정 실험에서 실험적으로 처음 발견되었습니다. 전자기장은 항상 에너지를 가지고 있습니다. 전자기장의 에너지 밀도 = 1/2(ED+HH).

전자기장은 공간에서 전파됩니다. 전자기장의 에너지 플럭스 밀도는 포인팅 벡터에 의해 결정됩니다. 에스=, 단위 W/m 2 . 포인팅 벡터의 방향은 수직입니다. 이자형그리고 시간전자기 에너지의 전파 방향과 일치합니다. 그 값은 에 수직인 단위 면적을 통해 전달된 에너지와 같습니다. 에스시간 단위당. 진공에서 필드 운동량 밀도 K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

전자기장의 고주파수에서 양자 특성은 중요해지고 전자기장은 필드 양자-광자의 플럭스로 간주될 수 있습니다. 이 경우 전자기장은 설명됩니다.

1860-1865년. 19세기의 가장 위대한 물리학자 중 한 명 제임스 클러크 맥스웰이론을 만들었다 전자기장. Maxwell에 따르면 전자기 유도 현상은 다음과 같이 설명됩니다. 공간의 어떤 지점에서 자기장이 시간에 따라 변하면 전기장도 형성됩니다. 필드에 닫힌 도체가 있으면 전기장이 그 안에 유도 전류를 발생시킵니다. 맥스웰의 이론에 따르면 역과정도 가능하다. 공간의 일부 영역에서 전기장이 시간에 따라 변하면 여기에도 자기장이 형성됩니다.

따라서 시간에 따른 자기장의 변화는 전기장을 변화시키고 전기장의 시간에 따른 변화는 변화하는 자기장을 발생시킵니다. 이들은 서로 교번하는 전기장과 자기장을 생성하여 단일 전자기장을 형성합니다.

전자파의 성질

맥스웰이 공식화한 전자기장 이론에서 나온 가장 중요한 결과는 전자기파의 존재 가능성에 대한 예측이었다. 전자기파 - 공간과 시간에서 전자기장의 전파.

전자기파는 탄성파(음파)와 달리 진공이나 다른 물질에서 전파될 수 있습니다.

진공 상태의 전자기파는 빠른 속도로 전파됩니다. c=299 792km/s, 즉 빛의 속도로.

물질에서 전자기파의 속도는 진공보다 느리다. 기계적 파동에 대해 얻은 파장, 속도, 주기 및 진동 주파수 사이의 관계는 전자기파에도 유효합니다.

장력 벡터 변동 이자형및 자기 유도 벡터 비서로 수직인 평면에서 발생하고 파동 전파 방향(속도 벡터)에 수직입니다.

전자기파는 에너지를 전달합니다.

전자파 범위

우리 주변에는 컴퓨터 모니터, 휴대폰, 전자레인지, 텔레비전 등 다양한 주파수의 전자기파가 존재하는 복잡한 세계가 있습니다. 현재 모든 전자기파는 파장에 따라 6가지 주요 범위로 나뉩니다.

전파- 전자파(파장 10,000m ~ 0.005m)로 전선 없이 멀리 떨어진 곳에서 신호(정보)를 전송하는 역할을 합니다. 무선 통신에서 전파는 안테나에 흐르는 고주파 전류에 의해 생성됩니다.

파장이 0.005m에서 1미크론인 전자기 복사, 즉 전파와 가시광선 사이를 적외선. 적외선은 가열된 신체에서 방출됩니다. 적외선의 근원은 용광로, 배터리, 전기 백열등입니다. 특수 장치를 사용하여 적외선을 가시광선으로 변환하고 완전한 어둠 속에서 가열된 물체의 이미지를 얻을 수 있습니다.

에게 가시 광선적색에서 보라색까지 약 770 nm에서 380 nm의 파장을 갖는 방사선을 포함합니다. 사람이 시력의 도움으로 주변 세계에 대한 거의 모든 정보를 받기 때문에 인간 생활에서 전자기 복사 스펙트럼의이 부분의 중요성은 매우 높습니다.

보라색보다 파장이 짧은 전자기파를 눈에 보이지 않는 복사선이라고 합니다. 자외선.병원성 박테리아를 죽일 수 있습니다.

엑스레이 방사선눈에 보이지 않는. 내부 장기의 질병을 진단하는 데 사용되는 가시광선에 불투명한 물질의 상당한 층을 통해 상당한 흡수 없이 통과합니다.

감마선여기된 핵에서 방출되고 소립자의 상호작용으로 인해 발생하는 전자기 복사라고 합니다.

무선 통신의 원리

진동 회로는 전자기파의 소스로 사용됩니다. 효과적인 방사선을 위해 회로가 "개방"됩니다. 필드가 우주로 "가는" 조건을 만듭니다. 이 장치를 개방형이라고 합니다. 진동 회로 - 안테나.

무선 통신전자파를 사용하여 정보를 전송한다고 하며, 그 주파수는 ~ Hz 범위입니다.

레이더(레이더)

전송하는 장치 초단파그리고 즉시 수락합니다. 방사선은 짧은 펄스로 수행됩니다. 펄스는 물체에서 반사되어 신호를 수신하고 처리한 후 물체까지의 거리를 설정할 수 있습니다.

속도 레이더도 비슷한 원리로 작동합니다. 레이더가 움직이는 자동차의 속도를 어떻게 결정하는지 생각해 보십시오.

전자기장은 서로를 생성하는 교번하는 전기장과 자기장입니다.
전자기장 이론은 1865년 James Maxwell에 의해 만들어졌습니다.

그는 이론적으로 다음을 증명했습니다.
자기장의 시간에 따른 변화는 전기장을 변화시키고 전기장의 시간에 따른 변화는 변화하는 자기장을 발생시킵니다.
전하가 가속도로 움직이면 전하가 생성하는 전계가 주기적으로 변화하고 자체적으로 공간 등에서 교류 자기장을 생성합니다.

전자기장의 소스는 다음과 같습니다.
- 움직이는 자석;
- 가속 또는 진동으로 움직이는 전하(예를 들어 도체에 직류가 흐르는 경우 일정한 속도로 움직이는 전하와 달리 여기에서 일정한 자기장이 생성됨).

전계는 항상 전하 주위에 존재하며, 어떤 기준계에서도 전하가 이동하는 상대계에는 자기장이 존재합니다.
전자기장은 전하가 가속으로 이동하는 기준 프레임에 존재합니다.

솔루션 시도

호박 조각을 천에 문질러 정전기를 충전했습니다. 움직이지 않는 호박색 주변에서 어떤 필드를 찾을 수 있습니까? 이사를 가시나요?

하전된 물체는 지표면에 대해 상대적으로 정지해 있습니다. 자동차는 지표면에 대해 균일하고 직선적으로 움직입니다. 자동차와 관련된 기준 프레임에서 일정한 자기장을 감지할 수 있습니까?

다음과 같은 경우 전자 주위에 어떤 장이 발생합니까? 일정한 속도로 움직이는 것; 가속으로 움직이는?

키네스코프는 균일하게 움직이는 전자의 흐름을 생성합니다. 움직이는 전자 중 하나와 관련된 기준 프레임에서 자기장을 감지할 수 있습니까?

전자파

전자기파는 매질의 성질에 따라 유한한 속도로 공간을 전파하는 전자기장이다.

전자기파의 속성:
- 물질뿐만 아니라 진공에서도 전파됩니다.
- 진공에서 빛의 속도로 전파됨(С = 300,000km/s);
횡파이다
- 이들은 진행파(에너지 전달)입니다.

전자기파의 근원은 빠르게 움직이는 전하입니다.
전하의 진동은 전하 진동의 주파수와 동일한 주파수를 갖는 전자기 복사를 동반합니다.

전자기파의 규모

우리 주변의 모든 공간은 전자기파로 가득 차 있습니다. 태양, 우리 주변의 신체, 송신기 안테나는 진동 주파수에 따라 다른 이름을 갖는 전자기파를 방출합니다.

전파는 전선 없이 원거리에서 신호(정보)를 전송하는 데 사용되는 전자파(파장 10,000m 이상 ~ 0.005m)입니다.
무선 통신에서 전파는 안테나에 흐르는 고주파 전류에 의해 생성됩니다.
다른 길이의 전파는 다르게 전파됩니다.

파장이 0.005m 미만이지만 770nm보다 큰 전자기 복사, 즉 전파 범위와 가시 광선 범위 사이에 있는 전자기 복사를 적외선(IR)이라고 합니다.
적외선은 가열된 신체에서 방출됩니다. 적외선 방사원은 스토브, 온수기, 전기 백열등입니다. 특수 장치의 도움으로 적외선을 가시광선으로 변환하고 완전한 어둠 속에서 가열된 물체의 이미지를 얻을 수 있습니다. 적외선은 페인트 칠한 제품, 건물 벽, 목재 건조에 사용됩니다.

가시광선은 적색에서 보라색까지 약 770nm~380nm의 파장을 갖는 방사선을 포함합니다. 사람 주변의 세계에 대한 거의 모든 정보가 시각을 통해 수신되기 때문에 인간 생활에서 전자기 복사 스펙트럼의 이 섹션의 값은 예외적으로 큽니다. 빛은 녹색 식물의 발달을 위한 전제 조건이며 따라서 지구에 생명체가 존재하기 위한 필요 조건입니다.

눈에 보이지 않는 자외선보다 파장이 짧은 전자기파를 자외선(UV)이라고 하며, 자외선은 병원성 세균을 죽일 수 있어 의약 분야에서 널리 이용되고 있다. 자외선 포함 햇빛원인 생물학적 과정인간의 피부를 어둡게 만듭니다 - 일광 화상. 방전 램프는 의학에서 자외선의 근원으로 사용됩니다. 이러한 램프의 튜브는 자외선에 투명한 석영으로 만들어집니다. 따라서 이러한 램프를 석영 램프라고 합니다.

X선(Ri)은 원자에 보이지 않습니다. 가시광선에 불투명한 물질의 상당한 층을 통해 상당한 흡수 없이 통과합니다. X선은 일부 결정의 특정 광선을 유발하고 사진 필름에 작용하는 능력으로 감지됩니다. 두꺼운 물질층을 투과하는 X선의 능력은 인간의 내부 장기의 질병을 진단하는 데 사용됩니다.

전자기장은 움직이는 전하 주위에서 발생하는 일종의 물질입니다. 예를 들어, 전류가 흐르는 도체 주변. 전자기장은 전기장과 자기장의 두 가지 구성 요소로 구성됩니다. 그것들은 서로 독립적으로 존재할 수 없습니다. 하나가 다른 하나를 낳습니다. 전기장이 바뀌면 자기장이 즉시 발생합니다. 전자파 전파 속도 V=C/EM어디 이자형그리고 중각각, 파동이 전파되는 매질의 자기 및 유전 유전율. 진공 상태의 전자파는 빛의 속도로, 즉 300,000km/s로 이동합니다. 진공의 유전율과 투자율은 1로 간주되기 때문에. 전기장이 변하면 자기장이 발생합니다. 이를 유발한 전기장은 일정하지 않기 때문에(즉, 시간이 지남에 따라 변함) 자기장도 가변적입니다. 변화하는 자기장은 차례로 전기장을 생성하는 식입니다. 따라서 후속 필드(전기 또는 자기)의 경우 소스는 원래 소스, 즉 전류가 흐르는 도체가 아닌 이전 필드가 됩니다. 따라서 도체에서 전류가 차단된 후에도 전자기장은 계속 존재하며 공간에 퍼집니다. 전자기파는 소스에서 모든 방향으로 우주 공간에서 전파됩니다. 전구를 켜는 것을 상상할 수 있습니다. 전구에서 나오는 빛이 모든 방향으로 퍼집니다. 전파 중 전자기파는 공간에서 에너지를 전달합니다. 자기장을 유발한 도체의 전류가 강할수록 파동이 전달하는 에너지가 커집니다. 또한 에너지는 방출되는 파동의 주파수에 따라 달라지며 2.3.4배 증가하면 파동의 에너지는 각각 4.9.16배 증가합니다. 즉, 파동의 전파 에너지는 주파수의 제곱에 비례합니다. 전도체의 길이가 파장과 같을 때 파동 전파를 위한 최상의 조건이 생성됩니다. 자기력선과 전기력선은 서로 수직으로 날아갑니다. 자기력선은 전류가 흐르는 도체를 감싸고 항상 닫혀 있습니다. 전기력선은 한 전하에서 다른 전하로 이동합니다. 전자기파는 항상 횡파입니다. 즉, 자기력선과 전기력선 모두 전파 방향에 수직인 평면에 놓여 있습니다. 전자기장의 강도는 필드의 전력 특성입니다. 또한 장력은 벡터량입니다. 즉, 시작과 방향이 있습니다. 전계 강도는 힘의 선에 접선 방향으로 향합니다. 전기장과 자기장의 세기는 서로 수직이므로 파동의 진행 방향을 결정할 수 있는 법칙이 있다. 나사가 전기장 강도 벡터에서 자기장 강도 벡터까지의 최단 경로를 따라 회전할 때 나사의 병진 운동은 파동 전파 방향을 나타냅니다.

자기장과 그 특성. 전류가 도체에 흐를 때, 자기장. 자기장 물질의 유형 중 하나입니다. 그것은 개별적으로 움직이는 전하(전자와 이온)와 그 흐름, 즉 전류에 작용하는 전자기력의 형태로 나타나는 에너지를 가지고 있습니다. 전자기력의 영향으로 움직이는 하전 입자는 필드에 수직인 방향으로 원래 경로에서 벗어납니다(그림 34). 자기장이 형성된다움직이는 전하 주위에서만 움직이며 그 작용은 움직이는 전하에만 확장됩니다. 자기장 및 전기장떼려야 뗄 수 없고 함께 하나를 이룬다. 전자기장. 변경 사항 전기장자기장의 출현으로 이어지고 반대로 자기장의 모든 변화는 전기장의 출현을 동반합니다. 전자기장빛의 속도로, 즉 300,000km/s로 전파됩니다.

자기장의 그래픽 표현.그래픽으로 자기장은 자기장의 각 지점에서 힘의 방향이 자기장의 방향과 일치하도록 그려진 자기장의 힘으로 표시됩니다. 자기장 라인은 항상 연속적이고 닫혀 있습니다. 각 지점에서 자기장의 방향은 자침을 사용하여 결정할 수 있습니다. 화살표의 북극은 항상 필드 힘의 방향으로 설정됩니다. 힘선이 나오는 영구자석의 끝(그림 35, a)을 북극으로 하고, 힘선을 포함하는 반대쪽 끝을 남극(선 자석 내부를 통과하는 힘의 크기는 표시되지 않습니다. 납작한 자석의 극 사이의 힘의 분포는 극에 놓인 종이에 강철 조각을 뿌려 감지할 수 있습니다(그림 35, b). 영구 자석의 두 평행한 반대 극 사이의 공극에 있는 자기장은 자력선의 균일한 분포가 특징입니다(그림 36).