Электричество, электромагнитные поля и оружие массового поражения

Содержание

1. Статическое и атмосферное электричество. Средства защиты от него

1.1 Статическое электричество и средства защиты от него

1.2 Атмосферное электричество и средства защиты от него

2. Электромагнитные поля и их характеристика. Воздействие на организм человека. Нормирование и защитные мероприятия

2.1 Электромагнитные поля и их характеристика

2.2 Воздействие на организм человека

2.3 Нормирование и защитные мероприятия

3. Современные средства поражения: оружие массового поражения и обычные средства нападения

3.1 Оружие массового поражения

3.2 Обычные средства нападения

Список использованной литературы

1. Статическое и атмосферное электричество.

Средства защиты от него

1.1 Статическое электричество и средства защиты от него

Статическое электричество возникает при трении восходящих тепловых слоев воздуха, трении воздушных масс.

Другой источник электризации атмосферы — в космосе, за пределами однородной атмосферы. Потоки ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений от Солнца направляются к Земле. Они не равнозначны по плотности, интенсивности и энергии. Достигая, верхних слоев атмосферы, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения ионизируют атомы и молекулы атмосферы, превращая их из нейтральных в электрически заряженные. Кроме того, возникает множество иных заряженных элементарных частиц, обладающих различными энергиями. Плотность этих частиц и число их в единице объема различны.

На некотором расстоянии от Земли образуется сплошной объемный ионизированный слой, охватывающий Землю. Первый такой ионизированный стабильный слой охватывает Землю на высоте 110-120 км, он имеет относительно небольшую толщину и стабильные границы. Второй слой с переменной толщиной находится на высоте 180-300 км. Кроме этих постоянных электрически заряженных слоев имеются "плавающие", локально образующиеся области заряженных частиц. Ими то, в основном, и можно объяснить резко изменяющиеся значения поля в различных районах земного шара.

Магнитное поле окружающей человека среды складывается, в основном, из двух составляющих:

• магнитного поля Земли

• магнитных полей, создаваемых электрифицированным транспортом, работающими электродвигателями и генераторами, линиями электропередачи и т.д.

Именно созданная человеком электротехника чаще всего и оказывает вредное воздействие. По мере удаления от источника электромагнитное поле ослабевает. Поэтому одним из способов защиты является удаленное расположение источников сильных электромагнитных волн.

Другим способом защиты является снижение электромагнитного излучения самого источника путем совершенствования конструкции.

Но, пожалуй, самым распространенным на сегодняшний день способом защиты от действия электромагнитных полей является экранирование. Принцип его состоит в том, что объект защиты окружают со стороны действия электромагнитного поля материалом, который полностью или частично поглощает электромагнитные волны. Различные материалы по-разному препятствуют проникновению электромагнитных волн. Так например бетонные стены с арматурой лучше чем деревянные защищают от электромагнитных полей.

Бывает, что, наоборот, экранируют источник электромагнитных полей. Что именно экранировать определяется количеством и размерами источников электромагнитных полей и объектов защиты. Так, например, проще экранировать автомобильный радиоприемник, нежели сам автомобиль, и, напротив — проще экранировать блок питания компьютера, нежели каждый каскад, подверженный влиянию электромагнитных полей, излучаемых блоком питания.

Лучше всего использовать для экранирования свинец или алюминий, так как они сильнее остальных поглощают электромагнитные поля.

Для защиты от статического электричества в помещениях два раза в день проводят влажную уборку и проветривание. При этом накопившиеся заряды выветриваются вместе с водяными парами. Однако в помещениях, где находятся проводники с высоким напряжением коэфициент влажности не должен превышать определенного значения, так как при нарушении изоляции проводников, находящегося поблизости человека может поразить электрическим током.

Статическое электричество может накапливаться не только на предметах, но и на самом человеке, особенно на одежде и волосяном покрове. Оно наносит вред функционированию нервной системы, всячески раздражает.

После принятия душа человек ощущает себя заметно легче. Частично это объясняется тем, что статическое электричество, накопившееся на теле за весь день, смывается водой.

1.2 Атмосферное электричество и средства защиты от него

Не только во время грозы в атмосфере существует электричество. Оно, вообще, присуще атмосфере и характеризует ее состояние. В начале XIX века экспериментально было обнаружено, что идеально изолированный от Земли заряженный проводник постепенно теряет свой заряд. Был установлен и закон потери заряда во времени. Позже это явление было объяснено. Оказывается, в окружающем нас воздухе есть зарядоносители — заряженные ионы. Они-то и являются причиной того, что идеально изолированный от Земли заряженный проводник теряет свой заряд.

Зарядоносителями - ионами могут быть заряженные остатки атомов и молекул, которые делятся на легкие, средние и тяжелые ионы. Это микрочастицы водяного тумана, дождевые капли, мелкодисперсная пыль, микроорганизмы. В окружающей человека среде зарядоносители непрерывно передвигаются по всем направлениям. Наблюдение, проведенные у земной поверхности с помощью вольтметра с большим внутренним сопротивлением, показали, что градиент потенциала находится в пределах 120-150 В/м.

В результате экспериментальных наблюдений была установлена плотность электрических зарядов на поверхности Земли, равная 7•105 элементарных зарядов. Зная площадь поверхности Земли, несложно определить общий заряд Земли — он равен 5•107 Кл. Количество электричества на поверхности Земли непрерывно меняется. Электрические заряды перемещаются с поверхности Земли в верхние слои атмосферы и наоборот — из верхних слоев атмосферы стремятся к ее поверхности. Если перемещение электрических зарядов оценить значением тока, то этот ток составит в среднем 1500 А. Электрический ток, равный 1500 А, постоянно циркулирует между верхними слоями атмосферы и поверхностью нашей планеты. Поверхность Земли обладает отрицательным зарядом.

Токи проводимости, создаваемые ионами разной природы и разного знака, в целом движутся к Земле, неся положительный заряд. То же можно сказать и о макрозаряженных частицах, выпадающих в виде осадков — дождя, снега.

Поверхность Земли неоднородна. Резко выраженную ее неоднородность создает человек, строя различные здания, заводские трубы и т.д. Во время грозы, а иногда и задолго до ее развития, когда напряженность электрического поля в атмосфере становится особенно большой (при бурях, снежных метелях, сильных ветрах), и происходят большие перемещения воздушных масс, можно видеть светящиеся заряды, возникающие на остриях, острых углах и иных предметах, возвышающихся над Землей. Эти разряды известны под названием огней Эльма. Чаще всего светящиеся разряды возникают в горах на острых выступах скал, вершинах деревьев, верхушках опор линий электропередачи. В низменных местах они замечены на молниеотводах, выступах зданий, мачтах кораблей, антеннах. В исключительных случаях светящиеся разряды наблюдаются и на животных, и на вытянутой руке человека. Их появление сопровождается потрескиванием продолжительностью от нескольких секунд до часов.

Подобные явления представляют собой различные формы коронного разряда, который образуется около светящегося предмета в виде своеобразной короны. Возникновение их обусловлено резким увеличением напряженности электрического поля, в 1000 раз превышающим средние значения 120-1250 В/м. Высокая напряженность поля уже при нормальном давлении вызывает ионизацию, сопровождающуюся появлением электронов. Электроны появляются вследствие вторичной ионизации, вызываемой ионами, находящимися в воздухе вблизи острия и разгоняемыми электрическим полем.

Итак, острия являются основными точками отрицательного заряда поверхности Земли. То, что разряды молний несут на Землю обильный отрицательный заряд, тоже можно объяснить. В ионизированном "стволе" молнии более легкие зарядоносители (электроны), естественно, находятся впереди.

Из атмосферного электричества наиболее опасным для человека являются разряды молний. Для защиты людей и строений от попадания молнии создают молниеотводы. Их устанавливают на самой верхней точке строения. Это делать необязательно в том случае, если вблизи находится другое строение, которое значительно выше и имеет свой молниеотвод.

Поскольку разряды молнии стремятся достигнуть Земли по пути наименьшего сопротивления, то попадают в самую верхнюю точку, имеющую контакт с Землей. Поэтому заземленный молниеотвод, находящийся выше защищаемых объектов, принимает весь удар на себя, предотвращая, таким образом строения и людей от поражения молнией.

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии и устройства защиты от вторичных воздействий молнии. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя молниезащита может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта. Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

2. Электромагнитные поля и их характеристика. Воздействие на организм человека. Нормирование и защитные мероприятия

2.1 Электромагнитные поля и их характеристика

Источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются: атмосферное электричество, радиоизлучения, электрические и магнитные поля Земли, искусственные источники (установки ТВЧ, радиовещание и телевидение, радиолокация, радионавигация и др.). Источниками излучения электромагнитной энергии являются мощные телевизионные и радиовещательные станции, промышленные установки высокочастотного нагрева, а также многие измерительные, лабораторные приборы. Источниками излучения могут быть любые элементы, включенные в высокочастотную цепь.

Токи высокой частоты применяют для плавления металлов, термической обработки металлов, диэлектриков и полупроводников и для многих других целей. Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты, в радиотехнике — токи ультравысокой и сверхвысокой частоты. Возникающие при использовании токов высокой частоты электромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

Токи высокой частоты создают в воздухе излучения, имеющие ту же электромагнитную природу, что и инфракрасное, видимое, рентгеновское и гамма-излучение. Различие между этими видами энергии — в длине волны и частоте колебаний, а значит, и в величине энергии кванта, составляющего электромагнитное поле. Электромагнитные волны, возникающие при колебании электрических зарядов (при прохождении переменных токов), называются радиоволнами.

Электромагнитное поле характеризуется длиной волны (м) или частотой колебания (Гц).

Интервал длин радиоволн — от миллиметров до десятков километров, что соответствует большому диапазону частот колебаний (Гц).

Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства зависит от мощности генаратора и расстояния от него. На характер распределения поля в помещении влияет наличие металлических предметов и конструкций, которые являются проводниками, а также диэлектриков, находящихся в ЭМП.

При эксплуатации электроэнергетических установок — открытых распределительных устройств (ОРУ) и воздушных ЛЭП напряжением выше 330 кВ — в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок возникает сильное электромагнитное поле, влияющее на здоровье людей. В электроустановках напряжением ниже 330 кВ возникают менее интенсивные электромагнитные поля, не оказывающие отрицательного влияния на биологические объекты.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле. При малых частотах электромагнитное поле можно рассматривать состоящим из двух полей (электрического и магнитного), практически не связанных между собой. Электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях электроустановок, а магнитное — при прохождении тока по этим частям. Поэтому допустимо рассматривать отдельно друг от друга влияние, оказываемое ими на биологические объекты.

Установлено, что в любой точке поля в электроустановках сверхвысокого напряжения (50 Гц) поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля.

На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие электромагнитных полей электроустановок сверхвысокого напряжения (50 Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряженность Е (кВ/м).

В различных точках пространства вблизи электроустановок напряженность электрического поля имеет разные значения и зависит от ряда факторов: номинального напряжения, расстояния (по высоте и горизонтали) рассматриваемой точки от токоведущих частей и др.

2.2 Воздействие на организм человека

Электромагнитные излучения радиочастотных установок, воздействуя на организм человека в дозах, превышающих допустимые, могут явиться причиной профессиональных заболеваний. В результате возможны изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма человека.

Действие электромагнитных полей на организм человека проявляется в функциональном расстройстве центральной нервной системы; субъективные ощущения при этом — повышенная утомляемость, головные боли и т. п. Первичным проявлением действия электромагнитной энергии является нагрев, который может привести к изменениям и даже к повреждениям тканей и органов. Механизм поглощения энергии достаточно сложен. Возможны также перегрев организма, изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика). Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы. Степень биологического воздействия электромагнитных полей на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности и интенсивности поля, длительности его воздействия. Биологическое воздействие полей разных диапазонов неодинаково. Изменения, возникающие в организме под воздействием электромагнитных полей, чаще всего обратимы.

Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект — за счет прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга особенно чувствительна к воздействию поля.

Наряду с биологическим действием электрическое поле обусловливает возникновение разрядов между человеком и металлическим предметом, имеющим иной, чем человек, потенциал. Если человек стоит непосредственно на земле или на токопроводящем заземленном основании, то потенциал его тела практически равен нулю, а если он изолирован от земли, то тело оказывается под некоторым потенциалом, достигающим иногда нескольких киловольт.

Очевидно, что прикосновение человека, изолированного от земли, к заземленному металлическому предмету, равно как и прикосновение человека, имеющего контакт с землей, к металлическому предмету, изолированному от земли, сопровождается прохождением через человека в землю разрядного тока, который может вызывать болезненные ощущения, особенно в первый момент. Часто прикосновение сопровождается искровым разрядом. В случае прикосновения к изолированному от земли металлическому предмету большой протяженности (трубопровод, проволочная ограда на деревянных стойках и т. п. или большого размера металлическая крыша деревянного здания и пр.) сила тока, проходящего через человека, может достигать значений, опасных для жизни.

2.3 Нормирование и защитные мероприятия

Исследованиями установлено, что биологическое действие одного и того же по частоте электромагнитного поля зависит от напряженности его составляющих (электрической и магнитной) или плотности потока мощности для диапазона более 300 МГц. Это является критерием для определения биологической активности электромагнитных излучений. Для этого электромагнитные излучения с частотой до 300 МГц разбиты на диапазоны, для которых установлены предельно допустимые уровни напряженности электрической (В/м) и магнитной (А/м) составляющих поля. Для населения еще учитывают их местонахождение в зоне застройки или жилых помещений.

Согласно ГОСТ 12.1.006—84, нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60 кГц — 300 МГц являются напряженности электромагнитного поля (Е). На рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием электромагнитного поля, предельно допустимая напряженность этого поля в течение всего рабочего дня не должна превышать нормативных значений.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле (Вт).

В таблице 1 приведены предельно допустимые плотности потока энергии электромагнитных полей (ЭМП) в диапазоне частот 300 МГц—300000 ГГц и время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием ЭМП.

Таблица 1

Плотность потока энергии Вт/м2	Допустимое время пребывания в зоне воздействия ЭМП	Примечание
0,1-1 1-10	Рабочий день не более 2 ч Рабочий день не более 10 мин	В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2. При условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергий не должна превышать 0,1 Вт/м2.

В таблице 2 приведено допустимое время пребывания человека в электрическом поле промышленной частоты сверхвысокого напряжения (400 кВ и выше).

Таблица 2