Ko fizikā sauc par elektromagnētisko viļņu. Nodarbības kopsavilkums "Elektromagnētiskais vilnis"

), aprakstot elektromagnētisko lauku, teorētiski parādīja, ka elektromagnētiskais lauks vakuumā var pastāvēt, ja nav avotu - lādiņu un strāvu. Laukam bez avotiem ir viļņu forma, kas izplatās ar ierobežotu ātrumu, kas vakuumā ir vienāds ar gaismas ātrumu: Ar= 299792458±1,2 m/s. Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātruma vakuumā sakritība ar iepriekš izmērīto gaismas ātrumu ļāva Maksvelam secināt, ka gaisma ir elektromagnētiskie viļņi. Līdzīgs secinājums vēlāk veidoja gaismas elektromagnētiskās teorijas pamatu.

1888. gadā elektromagnētisko viļņu teorija saņēma eksperimentālu apstiprinājumu G. Herca eksperimentos. Izmantojot augstsprieguma avotu un vibratorus (skat. Hertz vibratoru), Hertz spēja veikt smalkus eksperimentus, lai noteiktu elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās ātrumu un tā garumu. Eksperimentāli tika apstiprināts, ka elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās ātrums ir vienāds ar gaismas ātrumu, kas pierādīja gaismas elektromagnētisko raksturu.

Dž.Maksvels 1864. gadā izveidoja elektromagnētiskā lauka teoriju, saskaņā ar kuru elektriskie un magnētiskie lauki pastāv kā vienota veseluma – elektromagnētiskā lauka – savstarpēji saistīti komponenti. Telpā, kur pastāv mainīgs magnētiskais lauks, tiek ierosināts mainīgs elektriskais lauks un otrādi.

Elektromagnētiskais lauks- viens no matērijas veidiem, ko raksturo nepārtraukta savstarpēja transformācija savienotu elektrisko un magnētisko lauku klātbūtne.

Elektromagnētiskais lauks izplatās telpā elektromagnētisko viļņu veidā. Sprieguma vektora svārstības E un magnētiskās indukcijas vektors B rodas savstarpēji perpendikulārās plaknēs un perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam (ātruma vektoram).

Šos viļņus izstaro svārstīgas lādētas daļiņas, kuras tajā pašā laikā virzās vadītājā ar paātrinājumu. Kad lādiņš pārvietojas vadītājā, rodas mainīgs elektriskais lauks, kas ģenerē mainīgu magnētisko lauku, un pēdējais, savukārt, izraisa mainīga elektriskā lauka parādīšanos lielākā attālumā no lādiņa utt.

Tiek saukts elektromagnētiskais lauks, kas laika gaitā izplatās telpā elektromagnētiskais vilnis.

Elektromagnētiskie viļņi var izplatīties vakuumā vai jebkurā citā vielā. Elektromagnētiskie viļņi vakuumā pārvietojas ar gaismas ātrumu c=3·10 8 m/s. Vielā elektromagnētiskā viļņa ātrums ir mazāks nekā vakuumā. Elektromagnētiskais vilnis pārnes enerģiju.

Elektromagnētiskajam viļņam ir šādas pamatīpašības: izplatās taisni, tas spēj refraktēt, atstarot, un tam piemīt difrakcijas, traucējumu un polarizācijas parādības. Visām šīm īpašībām ir gaismas viļņi, kas aizņem atbilstošo viļņu garuma diapazonu elektromagnētiskā starojuma skalā.

Mēs zinām, ka elektromagnētisko viļņu garums var būt ļoti atšķirīgs. Aplūkojot elektromagnētisko viļņu skalu, kas norāda dažādu starojumu viļņu garumus un frekvences, mēs izšķiram 7 diapazonus: zemfrekvences starojums, radio starojums, infrasarkanie stari, redzamā gaisma, ultravioletie stari, rentgena un gamma stari.

• Zemas frekvences viļņi . Starojuma avoti: augstfrekvences strāvas, maiņstrāvas ģenerators, elektriskās mašīnas. Tos izmanto metālu kausēšanai un rūdīšanai, pastāvīgo magnētu ražošanai un elektrorūpniecībā.
• Radio viļņi sastopamas radio un televīzijas staciju antenās, mobilajos tālruņos, radaros uc Tos izmanto radio sakaros, televīzijā un radaros.
• Infrasarkanie viļņi Visi sakarsētie ķermeņi izstaro. Pielietojums: ugunsizturīgo metālu kausēšana, griešana, metināšana ar lāzeru palīdzību, fotografēšana miglā un tumsā, koksnes, augļu un ogu žāvēšana, nakts redzamības ierīces.
• Redzams starojums. Avoti - Saule, elektriskā un dienasgaismas spuldze, elektriskā loka, lāzers. Piemērojams: apgaismojums, foto efekts, hologrāfija.
• Ultravioletais starojums . Avoti: saule, kosmoss, gāzizlādes (kvarca) lampa, lāzers. Tas var iznīcināt patogēnās baktērijas. Izmanto dzīvo organismu sacietēšanai.
• Rentgena starojums .

2. Aprakstiet Herca eksperimentu elektromagnētisko viļņu noteikšanā

3. Izskaidrojiet Herca eksperimenta rezultātus, izmantojot Maksvela teoriju. Kāpēc elektromagnētiskais vilnis ir šķērsvirziena?

Jo magnētiskā lauka indukcijas vektoru virzieni un elektriskā lauka stiprums ir perpendikulāri viens otram un viļņa virzienam.

4. Kāpēc elektromagnētisko viļņu starojums rodas, elektrisko lādiņu paātrinātā kustībā? Kā elektriskā lauka stiprums izstarotajā elektromagnētiskajā viļņā ir atkarīgs no izstarotās lādētās daļiņas paātrinājuma?

5. Kā elektromagnētiskā lauka enerģijas blīvums ir atkarīgs no elektriskā lauka intensitātes?

Tehnoloģiskajam progresam ir arī mīnuss. Dažādu elektriski darbināmu iekārtu globālā izmantošana ir radījusi piesārņojumu, kam dots nosaukums elektromagnētiskais troksnis. Šajā rakstā mēs aplūkosim šīs parādības būtību, tās ietekmes pakāpi uz cilvēka ķermeni un aizsardzības pasākumus.

Kas tas ir un starojuma avoti

Elektromagnētiskais starojums ir elektromagnētiskie viļņi, kas rodas, ja tiek traucēts magnētiskais vai elektriskais lauks. Mūsdienu fizika šo procesu interpretē viļņu-daļiņu dualitātes teorijas ietvaros. Tas ir, minimālā elektromagnētiskā starojuma daļa ir kvants, bet tajā pašā laikā tam ir frekvences viļņu īpašības, kas nosaka tā galvenās īpašības.

Elektromagnētiskā lauka starojuma frekvenču spektrs ļauj to klasificēt šādos veidos:

• radio frekvence (tostarp radioviļņi);
• termiskais (infrasarkanais);
• optiskais (tas ir, redzams ar aci);
• starojums ultravioletajā spektrā un cietais (jonizēts).

Detalizētu spektrālā diapazona (elektromagnētiskā starojuma skalas) ilustrāciju var redzēt zemāk esošajā attēlā.

Radiācijas avotu raksturs

Atkarībā no to izcelsmes elektromagnētisko viļņu starojuma avotus pasaules praksē parasti iedala divos veidos, proti:

• mākslīgas izcelsmes elektromagnētiskā lauka traucējumi;
• starojums, kas nāk no dabiskiem avotiem.

Radiācijas, kas izplūst no magnētiskā lauka ap Zemi, elektriskie procesi mūsu planētas atmosfērā, kodolsintēze Saules dzīlēs – tie visi ir dabiskas izcelsmes.

Kas attiecas uz mākslīgajiem avotiem, tie ir blakusefekts, ko izraisa dažādu elektrisko mehānismu un ierīču darbība.

No tiem izplūstošais starojums var būt zema un augsta līmeņa. Elektromagnētiskā lauka starojuma intensitātes pakāpe pilnībā ir atkarīga no avotu jaudas līmeņiem.

Avotu ar augstu EMR līmeni piemēri ir:

• Elektrības līnijas parasti ir augstsprieguma;
• visa veida elektrotransports, kā arī to pavadošā infrastruktūra;
• televīzijas un radio torņi, kā arī mobilo un mobilo sakaru stacijas;
• iekārtas elektrotīkla sprieguma pārveidošanai (jo īpaši viļņiem, kas izplūst no transformatora vai sadales apakšstacijas);
• lifti un cita veida celšanas iekārtas, kas izmanto elektromehānisko spēkstaciju.

Tipiski avoti, kas izstaro zema līmeņa starojumu, ir šādas elektriskās iekārtas:

• gandrīz visas ierīces ar CRT displeju (piemēram: maksājumu terminālis vai dators);
• dažāda veida sadzīves tehnika, sākot no gludekļiem un beidzot ar klimata kontroles sistēmām;
• inženiertehniskās sistēmas, kas nodrošina elektroapgādi dažādiem objektiem (tas ietver ne tikai strāvas kabeļus, bet ar tiem saistītās iekārtas, piemēram, rozetes un elektrības skaitītājus).

Atsevišķi ir vērts izcelt īpašu medicīnā izmantoto aprīkojumu, kas izstaro spēcīgu starojumu (rentgena aparāti, MRI utt.).

Ietekme uz cilvēkiem

Daudzu pētījumu laikā radiobiologi ir nonākuši pie neapmierinoša secinājuma - ilgstošs elektromagnētisko viļņu starojums var izraisīt slimību “sprādzienu”, tas ir, izraisa strauju patoloģisko procesu attīstību cilvēka organismā. Turklāt daudzi no tiem izraisa traucējumus ģenētiskā līmenī.

Video: kā elektromagnētiskais starojums ietekmē cilvēkus.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

Tas ir saistīts ar faktu, ka elektromagnētiskajam laukam ir augsts bioloģiskās aktivitātes līmenis, kas negatīvi ietekmē dzīvos organismus. Ietekmes faktors ir atkarīgs no šādiem komponentiem:

• radītā starojuma raksturs;
• cik ilgi un ar kādu intensitāti tas turpinās.

Elektromagnētiskā starojuma ietekme uz cilvēka veselību ir tieši atkarīga no atrašanās vietas. Tas var būt vietējs vai vispārējs. Pēdējā gadījumā notiek liela mēroga iedarbība, piemēram, elektropārvades līniju radītais starojums.

Attiecīgi vietējā apstarošana attiecas uz iedarbību uz noteiktām ķermeņa zonām. Elektromagnētiskie viļņi, kas izplūst no elektroniskā pulksteņa vai mobilā tālruņa, ir spilgts vietējās ietekmes piemērs.

Atsevišķi jāatzīmē augstfrekvences elektromagnētiskā starojuma termiskā ietekme uz dzīvām vielām. Lauka enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā (molekulu vibrācijas dēļ), šis efekts ir pamats rūpniecisko mikroviļņu emitētāju darbībai, ko izmanto dažādu vielu sildīšanai. Atšķirībā no ieguvumiem ražošanas procesos, termiskā ietekme uz cilvēka ķermeni var būt kaitīga. No radiobioloģiskā viedokļa atrašanās “siltu” elektroiekārtu tuvumā nav ieteicama.

Jāņem vērā, ka ikdienā regulāri tiekam pakļauti starojuma iedarbībai, un tas notiek ne tikai darbā, bet arī mājās vai pārvietojoties pa pilsētu. Laika gaitā bioloģiskā iedarbība uzkrājas un pastiprinās. Palielinoties elektromagnētiskajam troksnim, palielinās smadzeņu vai nervu sistēmas raksturīgo slimību skaits. Ņemiet vērā, ka radiobioloģija ir diezgan jauna zinātne, tāpēc elektromagnētiskā starojuma radītais kaitējums dzīviem organismiem nav rūpīgi pētīts.

Attēlā parādīts parasto sadzīves tehnikas radīto elektromagnētisko viļņu līmenis.

Ņemiet vērā, ka lauka intensitātes līmenis ievērojami samazinās līdz ar attālumu. Tas ir, lai samazinātu tā ietekmi, pietiek ar attālumu no avota noteiktā attālumā.

Elektromagnētiskā lauka starojuma normas (normalizācijas) aprēķināšanas formula ir noteikta attiecīgajos GOST un SanPiN.

Radiācijas aizsardzība

Ražošanā absorbējošie (aizsargājošie) ekrāni tiek aktīvi izmantoti kā līdzeklis aizsardzībai pret starojumu. Diemžēl ar šādu aprīkojumu mājās nav iespējams pasargāt sevi no elektromagnētiskā lauka starojuma, jo tas nav tam paredzēts.

• lai elektromagnētiskā lauka starojuma ietekmi samazinātu gandrīz līdz nullei, no elektropārvades līnijām, radio un televīzijas torņiem vajadzētu attālināties vismaz 25 metru attālumā (jāņem vērā avota jauda);
• CRT monitoriem un televizoriem šis attālums ir daudz mazāks - apmēram 30 cm;
• Elektroniskos pulksteņus nedrīkst novietot tuvu spilvenam, optimālais attālums tiem ir lielāks par 5 cm;
• Runājot par radioaparātiem un mobilajiem tālruņiem, nav ieteicams tos tuvināt par 2,5 centimetriem.

Ņemiet vērā, ka daudzi zina, cik bīstami ir stāvēt blakus augstsprieguma elektropārvades līnijām, taču lielākā daļa cilvēku nepievērš nozīmi parastajām sadzīves elektroierīcēm. Lai gan pietiek tikai novietot sistēmas bloku uz grīdas vai pārvietot to tālāk, un jūs pasargāsiet sevi un savus mīļos. Mēs iesakām to izdarīt un pēc tam izmērīt fonu no datora, izmantojot elektromagnētiskā lauka starojuma detektoru, lai skaidri pārbaudītu tā samazināšanos.

Šis padoms attiecas arī uz ledusskapja novietojumu, daudzi to novieto pie virtuves galda, kas ir praktiski, bet nedroši.

Neviena tabula nevar norādīt precīzu drošu attālumu līdz konkrētai elektroiekārtai, jo starojums var atšķirties gan atkarībā no ierīces modeļa, gan ražotāja valsts. Šobrīd nav vienota starptautiska standarta, tāpēc standartiem dažādās valstīs var būt būtiskas atšķirības.

Radiācijas intensitāti var precīzi noteikt, izmantojot īpašu ierīci - fluxmeter. Saskaņā ar Krievijā pieņemtajiem standartiem maksimālā pieļaujamā deva nedrīkst pārsniegt 0,2 µT. Mēs iesakām veikt mērījumus dzīvoklī, izmantojot iepriekš minēto elektromagnētiskā lauka starojuma pakāpes mērīšanas ierīci.

Centieties samazināt laiku, kad esat pakļauts starojumam, tas ir, ilgstoši neuzturieties pie strādājošām elektriskajām ierīcēm. Piemēram, ēdiena gatavošanas laikā nemaz nav nepieciešams pastāvīgi stāvēt pie elektriskās plīts vai mikroviļņu krāsns. Attiecībā uz elektroiekārtām var pamanīt, ka silts ne vienmēr nozīmē drošu.

Vienmēr izslēdziet elektroierīces, kad tās netiek lietotas. Cilvēki bieži atstāj ieslēgtas dažādas ierīces, neņemot vērā, ka šobrīd no elektroiekārtām izplūst elektromagnētiskais starojums. Izslēdziet klēpjdatoru, printeri vai citu aprīkojumu; nav nepieciešams atkārtoti pakļaut sevi starojumam; atcerieties savu drošību.