Характеристики електромагнітних полів

Змінне електромагнітне поле є сукупністю двох взаємозалежних змінних полів - електричного і магнітного, які характеризуються векторами напруженості електричного поля Ē (В/м) і напруженості магнітного поля Н (А/м) або магнітної індукції В (Тл).

Напруженості електричних і магнітних полів оцінюються за формулами:

де U - напруга, В; l - відстань, м; J - струм, А; r - радіус кола силової лінії навколо провідника, по якому тече струм, м.

Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля співвідношенням:

де μ - магнітна проникність речовини; μ0 - магнітна проникність вакууму, або магнітна стала, Гн/м.

Фази коливання Е та Н відбуваються у взаємно перпендикулярних площинах. При поширенні у вакуумі чи в повітрі

Електромагнітне поле несе енергію, яка визначається густиною потоку енергії ГПЕ (Вт/м²) чи інтенсивністю І (Вт/м²):

У випадку поширення ЕМП у вакуумі чи в повітрі з урахуванням виразу (3.65):

Інтенсивність ЕМП показує, яка кількість енергії протікає протягом однієї хвилини крізь переріз в 1 м², який розташований перпендикулярно руху хвилі.

При випромінюванні сферичних хвиль ГПЕ може бути виражена через потужність Р(Вт), яка підводиться до випромінювача:

де R - відстань від джерела випромінювання, м.

Сумарний потік енергії, що проходить через одиницю поверхні, яка опромінюється, за час дії Т (год),- це енергетичне навантаження ЕН(Вт*год/м²):

Залежно від частоти 1 (Гц) чи довжини хвилі X (м) увесь радіочастотний діапазон розбито на піддіапазони (табл. 3.7). При поширенні ЕМП у вакуумі або в повітрі f та λ пов'язані між собою співвідношенням:

де с - швидкість світла, що дорівнює 3*10 у 8 ступені м/с.

Таблиця 3.7. Класифікація електромагнітних полів радіочастотного діапазону

Частоти f, Гц	Високі (ВЧ) 3*10 у 4 ступені - 3*10 у 6 ступені	Ультрависокі (УВЧ) 3-10 у 6 ступені – 3*10 у 8 ступені	Надвисокі (НВЧ) 3*10 у 8 ступені -3*10 в 11 ступені
Довжина хвилі λ, м	Довгі 10 у 4 ступені – 10 у 3 ступені і середні 10 у 3 ступені -10 у 2 ступені	Короткі 10 у 2 ступені - 10 і метрові 10 - 1	Дециме-трові 1 – 10 у -1 ступені	Сантиметрові 10 у -1 ступені -10 у -2 ступені	Міліметрові 10 у -2 ступені - 10 у -3 ступені

Простір навколо джерела ЕМП умовно поділяють на три зони: ближню (зона індукції), проміжну (зона інтерференції) і дальню (зона випромінювання, або хвильова зона).

Максимальна довжина ближньої зони RБ.З для ізотропного випромінювача, який не створює спрямованого випромінювання, визначається за формулою:

У ближній зоні електромагнітна хвиля ще не сформувалася. Електричні і магнітні поля слід вважати незалежними одне від одного, тому цю зону можна характеризувати як електричною, так і магнітною напруженістю.

У зоні індукції Е ≠ 377Н, а їх векторні величини зміщені по фазі на 90*. На працівника впливає або тільки електричне, або тільки магнітне поле, або обидва поля. В установках діелектричного нагрівання Е >> 377Н, отже, небезпека опромінення визначається напруженістю електричного поля. В установках індукційного нагрівання (плавка, нагрівання металу при термічній обробці) E << 377H і небезпека опромінення визначається характеристиками магнітного поля.

При збільшенні відстані від джерела у ближній зоні Е убуває обернено пропорційно кубу відстані, а H - обернено пропорційно квадрату цієї відстані.

Дальня зона починається на відстані від джерела:

λ.Деякі дослідники пропонують визначати цю відстань залежністю Rд.з ≥ 2

Дальня зона характеризується електромагнітною хвилею, що вже сформувалася, коли електрична і магнітна складові БМП збігаються за фазою. Саме для цієї зони характерне співвідношення (3.65). На організм працівника можливий лише одночасний вплив електричного і магнітного полів, тому їх дію можна характеризувати ГПЕ. У зоні випромінювання Е та Н убувають обернено пропорційно відстані від джерела.

Протяжність проміжної зони, в якій накладаються електрична і магнітна складові ЕМП, визначається співвідношенням:

Як відомо, явище інтерференції при накладенні когерентних хвиль з однаковими періодами коливань призводить до появи зон максимумів і мінімумів інтенсивності. За деякими даними може спостерігатися зростання інтенсивності в 13-42 рази і становити особливу небезпеку для людини.

На характер розподілу поля у виробничому приміщенні впливають устаткування, прилади і металеві конструкції будівлі, які створюють ЕМП вторинного випромінювання. Деформація поля відбувається також через присутність і недосконалість діелектриків.