Источники электромагнитных полей (ЭМП) чрезвычайно разнообразны — это системы передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи — ЛЭП, трансформаторные и распределительные подстанции) и приборы, потребляющие электроэнергию (электродвигатели, электроплиты, электронагреватели, холодильники, телевизоры, видеодисплейные терминалы и др.). К источникам, генерирующим и транслирующим электромагнитную энергию, относятся радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки и системы радиосвязи, самые разнообразные технологические установки в промышленности, медицинские приборы и аппаратура (аппараты для диатермии и индуктотермии, УВЧ-терапии, приборы для микроволновой терапии и др.).
Работающий контингент и население может подвергаться воздействию изолированной электрической или магнитной составляющих поля или их сочетанию. В зависимости от отношения облучаемого лица к источнику облучения, принято различать несколько видов облучения — профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях. Профессиональное облучение характеризуется многообразием режимов генерации и вариантов воздействия электромагнитных полей (облучение в ближней зоне, в зоне индукции, общее и местное, сочетающееся с действием других неблагоприятных факторов производственной среды). В условиях непрофессионального облучения наиболее типичным является общее облучение, в большинстве случаев в волновой зоне.
Электромагнитные поля, генерируемые теми или иными источниками, могут воздействовать на все тело работающего человека (общее облучение) или отдельной части тела (местное облучение). При этом, облучение может носить характер изолированного (от одного источника ЭМП), сочетанного (от двух и более источников ЭМП одного частотного диапазона), смешанного (от двух и более источников ЭМП различных частотных диапазонов), а также комбинированного (в условиях одновременного воздействия ЭМП и других неблагоприятных физических факторов производственной среды) воздействия.
Электромагнитная волна — это колебательный процесс, связанный с изменяющимися в пространстве и во времени взаимосвязанными электрическими и магнитными полями.
Электромагнитное поле — это область распространения электромагнитных волн.
Характеристика электромагнитных волн
Электромагнитное поле характеризуется частотой излучения f, измеряемой в герцах, или длиной волны X, измеряемой в метрах. Электромагнитная волна распространяется в вакууме со скоростью света (3*108 м/с), и связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью
где с — скорость света.
Скорость распространения волн в воздухе близка к скорости их распространения в вакууме.
Электромагнитное поле обладает энергией, а электромагнитная волна, распространяясь в пространстве, переносит эту энергию. Электромагнитное поле имеет электрическую и магнитную составляющие (Таблица № 35).
Таблица № 35. Единицы измерения интенсивности ЭМП в Международной системе единиц (СИ)
| Диапазон | Название величины | Обозначение единиц |
|---|---|---|
| Постоянное магнитное поле | Магнитная индукция Напряженность поля | Ампер на метр, А/м Тесла, Тл |
| Постоянное электрическое (электростатическое) поле | Напряженность поля Потенциал Электрический заряд | Вольт на метр, В/м Кулон, Кл Ампер на метр, А/м |
| Электромагнитное поле до 300 МГц | Напряженность магнитного поля Напряженность электрического поля | Ампер на метр, А/м Вольт на метр, В/м |
| Электромагнитное поле до 0,3-300 ГГц | Плотность потока энергии | Ватт на квадратный метр, Вт/м2 |
Напряженность электрического поля Е — это характеристика электрической составляющей ЭМП, единицей измерения которой является В/м.
Напряженность магнитного поля Н (А/м) — это характеристика магнитной составляющей ЭМП.
Плотность потока энергии (ППЭ) — это энергия электромагнитной волны, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь. Единицей измерения ППЭ является Вт/м.
Для отдельных диапазонов электромагнитных излучений — ЭМИ (световой диапазон, лазерное излучение) введены другие характеристики.
Классификация электромагнитных полей
Частотный диапазон и длина электромагнитной волны позволяют классифицировать электромагнитное поле на видимый свет (световые волны), инфракрасное (тепловое) и ультрафиолетовое излучение, физическую основу которых составляют электромагнитные волны. Эти виды коротковолнового излучения оказывают на человека специфическое воздействие.
Физическую основу ионизирующего излучения также составляют электромагнитные волны очень высоких частот, обладающие высокой энергией, достаточной для того, чтобы ионизировать молекулы вещества в котором распространяется волна (Таблица № 36).
Таблица № 36. Международная классификация электромагнитных волн
| № диапазона | Название диапазона по частот | Метрическое подразделение длин волн | Длина волны | Сокращенное буквенное обозначение |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 3-30 Гц | Декамегаметровые | 100-10 мм | Крайне низкие, КНЧ |
| 2 | 30-300 Гц | Мегаметровые | 10-1 мм | Сверхнизкие, СНЧ |
| 3 | 0,3-3 кГц | Гектокилометровые | 1000-100 км | Инфранизкие, ИНЧ |
| 4 | от 3 до 30 кГц | Мириаметровые | 100-10 км | Очень низкие, ОНЧ |
| 5 | от 30 до 300 кГц | Километровые | 10-1 км | Низкие частоты, НЧ |
| 6 | от 300 до 3000 кГц | Гектометровые | 1-0,1 км | Средние, СЧ |
| 7 | от 3 до 30 МГц | Декаметровые | 100-10 м | Высокие, ВЧ |
| 8 | от 30 до 300 МГц | Метровые | 10-1 м | Очень высокие, ОВЧ |
| 9 | от 300 до 3000 МГц | Дециметровые | 1-0,1 м | Ультравысокие, УВЧ |
| 10 | от 3 до 30 ГГц | Сантиметровые | 10-1 см | Сверхвысокие, СВЧ |
| 11 | от 30 до 300 ГГц | Миллиметровые | 10-1 мм | Крайне высокие, КВЧ |
| 12 | от 300 до 3000 ГГц | Децимиллиметровые | 1-0,1 мм | Гипервысокие, ГВЧ |
Радиочастотный диапазон электромагнитного спектра делится на четыре частотных диапазона: низкие частоты (НЧ) — менее 30 кГц, высокие частоты (ВЧ) — 30 кГц…30 МГц, ультравысокие частоты (УВЧ) — 30…300 МГц, сверхвысокие частоты (СВЧ) — 300 МГц…750 ГГц.
Особой разновидностью электромагнитных излучений (ЭМИ) является лазерное излучение (ЛИ), генерируемое в диапазоне длин волн 0,1…1000 мкм. Особенностью ЛИ является его монохроматичность (строго одна длина волны), когерентность (все источники излучения испускают волны в одной фазе), острая направленность луча (малое расхождение луча).
Условно к неионизирующим излучениям (полям) можно отнести электростатические поля (ЭСП) и магнитные поля (МП).
Электростатическое поле — это поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними.
Статическое электричество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.
Магнитное поле может быть постоянным, импульсным, переменным.
В зависимости от источников образования электростатические поля могут существовать в виде собственно электростатического поля, образующегося в разного рода энергетических установках и при электротехнических процессах. В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов. Изготовление, испытание, транспортировка и хранение полупроводниковых приборов и интегральных схем, шлифовка и полировка футляров радиотелевизионных приемников, технологические процессы, связанные с использование диэлектрических материалов, а также помещения вычислительных центров, где сосредоточена множительная вычислительная техника характеризуются образованием электростатических полей. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам, переливании жидкостей-диэлектриков, скатывании пленки или бумаги в рулон.
Электромагниты, соленоиды, установки конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты сопровождаются возникновением магнитных полей.
В электромагнитных полях выделяют три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника электромагнитных излучений.
Зона индукции (ближняя зона) — охватывает промежуток от источника излучения до расстояния, равного примерно л/2п = л/6. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо (первая зона).
Зона интерференции (промежуточная зона) — располагается на расстояниях примерно от л/2п до 2пл. В этой зоне происходит формирование ЭМВ и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие (вторая зона).
Волновая зона (дальня зона) — располагается на расстояниях свыше 2пл. В этой зоне электромагнитная волна сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны (третья зона).