Опасность электромагнитного излучения и защита от него
 Скачать 3.85 Mb.
|
 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ДГТУ) АВИАЦИОННЫЙ КОЛЛЕДЖ Индивидуальный проект По дисциплине ФИЗИКА На тему: «Опасность электромагнитного излучения и защита от него» С разработкой процесса изготовления и применения Выполнила: Студент группы 9-11 Специальность Информационые системы и программирование Голубова Дарья Проверили: Преподаватель физики Авиационного колледжа ДГТУ Нельзина О. Г. Дата выполнения ________ Оценка ________ г. Ростов-на-Дону 2022 г. Оглавление Введение стр. 4 Общее представление об электромагнитном излучении стр. 5 История изучения электромагнитных волн стр. 6 Характеристики электромагнитного излучения стр. 8 Диапазоны электромагнитного излучения стр. 10 Основные источники электромагнитного излучения стр. 11 Воздействие электромагнитных излучений на организм человека стр. 13 Факторы влияния электромагнитных полей на человека стр. 14 Способы защиты от электромагнитного излучения стр. 15 Список литературы стр. 17 Индивидуальный проект по дисциплине ФИЗИКА
Общее представление об электромагнитном излучении Электромагнитные волны (электромагнитное излучение или ЭМИ) — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля. Среди электромагнитных полей, порождённых электрическими зарядами и их движением, принято относить к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников — движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием. Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом своё поведение). История изучения электромагнитных волн Первые волновые теории света (их можно считать старейшими вариантами теорий электромагнитного излучения) восходят, по меньшей мере, к временам Х. Гюйгенса, когда они получили уже и заметное количественное развитие. В 1678 году Гюйгенс выпустил «Трактат о свете» – набросок волновой теории света. Другое замечательное сочинение он издал в 1690 году; там он изложил качественную теорию отражения, преломления и двойного лучепреломления в исландском шпате в том самом виде, как она излагается теперь в учебниках физики. Сформулировал так называемый принцип Гюйгенса, позволяющий исследовать движение волнового фронта, впоследствии развитый О. Ж. Френелем (принцип Гюйгенса-Френеля) и сыгравший важную роль в волновой теории света, и теории дифракции. Многие положения корпускулярно-кинетической теории М. В. Ломоносова (1740–1750 гг.) предвосхищают постулаты электромагнитной теории: вращательное («коловратное») движение частиц как прообраз электронного облака, волновая («зыблющаяся») природа света, общность её с природой электричества, отличие от теплового излучения и т.д. В 1865 г. физик Дж. Максвелл завершил построение теории электромагнитного поля классической (неквантовой) физики, строго оформив её математически, и на её основе получив твёрдое обоснование существования электромагнитных волн, а также найдя скорость их распространения (неплохо совпадающую с известным тогда значением скорости света), что позволило ему обосновать и предположение о том, что свет является электромагнитной волной. В 1888 году немецкий физик Герц подтвердил теорию Максвелла опытным путём. Интересно, что Герц не верил в существование этих волн и проводил свой опыт с целью опровергнуть выводы Максвелла. 8 ноября 1895 года В. Рентген открыл электромагнитное излучение (получившее впоследствии название рентгеновского) более коротковолнового диапазона, чем ультрафиолетовое. В конце 19 столетия белорусский учёный, профессор Я. Наркевич-Иодко впервые в мире исследовал возможности использования электромагнитного излучения газоразрядной плазмы для электрографии (визуализации) живых организмов, то есть для нужд практической медицины. В 1900 году М. Планк при теоретическом исследовании проблемы излучения абсолютно чёрного тела открывает квантованность процесса электромагнитного излучения. Эта работа стала началом квантовой физики. Начиная с 1905 года Альберт Эйнштейн, а затем и М. Планк публикуют ряд работ, приведших к формированию понятия фотона, что стало началом создания квантовой теории электромагнитного излучения. Дальнейшие работы по квантовой теории излучения и его взаимодействия с веществом, приведшие в итоге к формированию квантовой электродинамики в её современном виде, принадлежит ряду ведущих физиков середины 20 века, среди которых можно выделить, применительно именно к вопросу квантования электромагнитного излучения и его взаимодействия с веществом, кроме Планка и Эйнштейна, Бозе, Бора, Гейзенберга, Де-Бройля, Дирака, Фейнмана, Швингера, Томонагу. Характеристики электромагнитного излучения Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию. Частота — физическая величина, характеристика периодического процесса, равна количеству повторений или возникновения событий (процессов) в единицу времени. Частота волны определяет её цвет: 4×1014 Гц — красный цвет, 8×1014 Гц — фиолетовый цвет; между ними в диапазоне (4...8)×1014 Гц лежат все остальные цвета радуги. Электромагнитные волны, имеющие частоту менее 4×1014 Гц, невидимы для человеческого глаза, такие волны называются инфракрасным (ИК) излучением. Ниже по спектру лежит микроволновое излучение и радиоволны. Свет с частотой выше, чем 8×1014 Гц, также невидим для человеческого глаза; такие электромагнитные волны называются ультрафиолетовым (УФ) излучением.  Длина волны - расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.  Для электромагнитных волн поляризация — явление направленного колебания векторов напряжённости электрического поля E или напряжённости магнитного поля H. Свет солнца, являющийся тепловым излучением, не имеет поляризации, однако рассеянный свет неба приобретает частичную линейную поляризацию. Поляризация света меняется также при отражении. На этих фактах основаны применения поляризующих фильтров в фотографии (например, в наблюдениях за отражающими астрономическими телами, в художественной фотографии, аэрофотосъемке или дефектоскопии) и т.д.  Левое изображение снято без фильтра, правое — через поляризационный фильтр Диапазоны электромагнитного излучения Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.
Основные источники электромагнитного излучения Линии электропередач. На расстоянии 10 метров они создают угрозу для здоровья человека, поэтому их размещают на большой высоте либо закапывают глубоко в землю. Электротранспорт. Сюда входят электрокары, электрички, метро, трамваи и троллейбусы, а также лифты. Самым вредным воздействием обладает метро. Спутниковая система. К счастью, сильное излучение, сталкиваясь с поверхностью Земли, рассеивается, и до людей долетает только малая часть опасности. Функциональные передатчики: радары и локаторы. Они излучают электромагнитное поле на расстоянии 1 км, поэтому все аэропорты и метеорологические станции размещаются как можно дальше от городов. Широко распространенными источниками электромагнитного излучения являются бытовые приборы, которые находятся у нас дома. Мобильные телефоны. Излучение от наших смартфонов не превышает установленные нормы, но когда мы звоним кому-то, после набора номера идет соединение базовой станции с телефоном. В этот момент сильно превышается норма, так что подносите телефон к уху не сразу, а через несколько секунд после набора номера. Компьютер. Излучение также не превышает норму, но при длительной работе рекомендуется каждые 4 часа делать перерыв на 20-40 минут. Микроволновая печь. Корпус микроволновки создает защиту от излучений, но не на 100%. Находиться рядом с микроволновкой – опасно: излучение проникает под кожу человека на 2 см, запуская патологические процессы. Во время работы соблюдайте расстояние в 1-1,5 метра от нее. Телевизор. Современные плазменные телевизоры не представляют большой опасности, а вот старых с кинескопами стоит опасаться и держаться на расстоянии минимум 1,5 м. Фен. Когда фен работает, он создает электромагнитное поле огромной силы. В это время мы сушим голову достаточно долго и держим фен близко к голове. Чтобы снизить опасность, пользуйтесь феном максимум 1 раз в неделю. Суша волосы вечером, вы можете вызвать бессонницу. Зарядные устройства создают поле во все стороны на расстоянии 1 м. Во время зарядки вашего гаджета не находитесь близко к нему, а после зарядки отсоедините устройство из розетки, чтобы излучения не было. Воздействие электромагнитного излучение на организм человека Влияние на организм человека электромагнитных полей (ЭМП) определенной силы не может пройти незамечено. Ведь и в самом человеке заложены принципы функционирования органов и систем, основанные на электрических явлениях. Головной мозг, центральная и периферическая нервная система – вот первые объекты, которые могут подвергнуться воздействию внешних полей, не говоря о нежелательных эффектах в других частях организма и об изменениях, происходящих на клеточном уровне. Электромагнитное воздействие оказывает влияние не только на людей и других животных, но и на растения. Ткани человеческого организма поглощают энергию электромагнитного поля, в результате этого происходит нагрев тела человека. Интенсивнее всего электромагнитные поля воздействуют на органы и ткани с большим содержанием воды: мозг, желудок, желчный и мочевой пузырь, почки. При воздействии электромагнитного излучения на глаза человека возможно помутнение хрусталика (катаракта). При нагреве человеческого организма в электромагнитном поле происходит отвод избыточной теплоты до плотности потока энергии I = 10 мВт/см2. Эта величина называется тепловым порогом, начиная с которого система терморегуляции не справляется с отводом генерируемого тепла, происходит перегрев организма человека, что негативно сказывается на его здоровье. Воздействие электромагнитных полей с интенсивностью, меньшей теплового порога, также небезопасно для здоровья человека. Оно нарушает функции сердечно-сосудистой системы, ухудшает обмен веществ, приводит к изменению состава крови, снижает биохимическую активность белковых молекул. При длительном воздействии на работающих электромагнитного излучения различной частоты возникают повышенная утомляемость, сонливость или нарушение сна, боли в области сердца, торможение рефлексов и т.д. Факторы влияния электромагнитных полей на человека Общий характер воздействия ЭМП на организм человека можно выразить следующими факторами: Опасность усиливается по мере возрастания частоты электромагнитных колебаний, поэтому предельно-допустимые уровни (ПДУ), рекомендованные санитарными службами и прописанные в нормативных документах, снижаются. В полуметре от корпуса потребительских бытовых изделий ПДУ напряженности электрической составляющей ЭМП не должны превышать значений: 500 В/м для частоты 50 Гц, 25 В/м для частот 0,3–300 кГц, а в более высокочастотном диапазоне 30–300 МГц – всего 3 В/м. Опасность возрастает с повышением интенсивности излучения (мощности, амплитуды, напряженности, плотности потока). Например, человек, находящийся в непосредственной близости от антенн базовой станции сотовой связи мощностью 20 Вт получит больше вреда, чем от абонентского устройства – личного мобильного телефона мощностью 1 Вт. Но если базовая станция далеко и мощность ее передатчика в точке приема составляет, скажем, 1 мВт, то сотовый телефон сам станет источником повышенной угрозы (1 Вт = 1000 мВт). Опасность повышается при расширении спектрального состава (полосы рабочих частот, количества каналов). Для большинства бытовой электротехники, имеющей основное излучение в области низких частот и небольшой спектр излучения, действуют нормы СанПиН 2.1.2.1002-00. Для персональных компьютеров, имеющих сложную схему и широкую полосу генерации с частотами, достигающими нескольких гигагерц, разработан и введен отдельный нормативный документ СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Здесь требования к ПДУ ЭМП гораздо жестче. Нормы для магнитной составляющей могут отличаться в 40 раз, для электрической компоненты – в 20 раз. Опасность возрастает с увеличением времени воздействия ЭМП. Это правило поймет даже ребенок: облучение головного мозга во время получасового разговора по сотовому телефону навредит человеку в большей степени, чем трехминутный сеанс связи. Домохозяйкам известно, что за 5 минут невозможно приготовить курицу ни в микроволновке, ни в обычной плите, для этого необходимо минут 30–40. Способы защиты от электромагнитного излучения Произошедшие под действием электромагнитных полей нарушения в организме обратимы, если в нем не произошло патологических изменений. Для этого необходимо либо прекратить контакт с излучением, либо разработать мероприятия по защите от него. Большинство средств защиты от электромагнитного поля предназначены для промышленных условий. В их число входят: Отражающие экраны, козырьки и другие сооружения, из металлической сетки, арматуры, металлических листов. На практике получили более дешёвые конструкции из стали, цветных металлов и их сплавов. Все эти конструкции должны быть обязательно заземлены. Принцип действия основан на появлении в материалах экранов токов Фуко (вихревых токов), которые по амплитуде имеют сходное значение, но находятся в противофазе. В результате результирующее поле теряет свою напряжённость и не может пройти через защитную конструкцию. Поглощающие конструкции делают с применением полимерных материалов — пенополистирол, различные виды резины, поролон. Хорошие показатели и пропитанной специальными составами древесины, используют и пластины из ферромагнитных сплавов, но это уже более дорогой результат. Поглощающие конструкции делают с применением полимерных материалов — пенополистирол, различные виды резины, поролон. Хорошие показатели и пропитанной специальными составами древесины, используют и пластины из ферромагнитных сплавов, но это уже более дорогой результат. Ионизаторы, которые позволяют нейтрализовать заряды статического напряжения, возникающего под воздействием электрического и магнитного поля. Такие устройства применяются в быту и офисах.  Список литературы https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитное_излучение https://ofaze.ru/teoriya/zashhita-ot-elektromagnitnogo-izlucheniya https://odinelectric-ru.turbopages.org/turbo/odinelectric.ru/s/elektrosnabzhenie/bezopasnost/chto-takoe-elektromagnitnoe-izluchenie https://spravochnick.ru/fizika/cpektr_elektromagnitnyh_voln/ https://scienceforum.ru/2017/article/2017030443
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||