Источники ЭМП

Электромагнитные поля окружают нас постоянно. Однако человек раз­личает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спек­тра электромагнитных волн - ЭМВ (рис. 10.1). Глаз человека не различа­ет ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны, поэтому мы не видим излучений промышленного оборудования, радаров, радиоантенн, линий электропередач и др. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, излучают так называемые антропогенные ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку.

Рис. 10.1. Электромагнитный спектр

По определению, электромагнитное поле – это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами [1]. Физические причины существования ЭМП связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е (В/м) порождает магнитное поле Н (А/м), а изменяющееся Н – вихревое электрическое поле. Обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Две компоненты ЭМП (дальняя зона излучения)

Векторы Е и Н бегущей ЭМВ в зоне распространения всегда взаимно перпендикулярны. При распространении в проводящей среде они связаны соотношением

, В/м (10.1)

где ω - частота электромагнитных колебаний; γ -.удельная проводимость вещества экрана; μ - магнитная проницаемость этого вещества; k - коэф­фициент затухания; R - расстояние от входной плоскости экрана до рас­сматриваемой точки [2].

ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц не­разрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряжен­ных частиц ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн (не исчезая с устранением источника). Например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне­.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны λ. Источник, генерирующий излучение, то есть создающий электромагнитные коле6ания, характеризуется частотой f. Международная классификация электромаг­нитных волн по частотам приведена в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Международная классификация электромагнитных волн по частотам [1]

№ диапазона	Диапазон радиочастот	Границы диапазона	Диапазон радиоволн	Границы диапазона
	Крайне низкие, КНЧ Сверхнизкие, СНЧ Инфракрасные, ИНЧ Очень низкие, ОНЧ Низкие частоты, НЧ Средние частоты, СЧ Высокие частоты, ВЧ Очень высокие, ОВЧ Ультравысокие, УВЧ Сверхвысокие, СВЧ Крайне высокие, КВЧ Гипервысокие, ГВЧ	3-30 Гц 30-300 Гц 0,3-3 кГц 3-30 кГц 30-300 кГц 0,3-3 МГц 3-30 МГц 30-300 МГц 0,3-3 ГГц 3-30 ГГц 30-300 ГГц 300-3000 ГГц	Декамегаметровые Мегаметровые Гектокилометровые Мириаметровые Километровые Гектометровые Декаметровые Метровые Дециметровые Сантиметровые Миллиметровые Децимиллиметровые	100-10 т.км 10-1 т.км 1000-100 км 100-10 км 10-1 км 1-0,1 км 100-10 м 10-1 м 1-0,1 м 10-1 см 10-1 мм 1-0,1мм

Особенностью ЭМП является его деление на «ближнюю» и «дальнюю» зоны. На практике в «ближней» зоне – зоне индукции на расстоянии от источника r<λ ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату r² или кубу r³ расстояния. После в зоне индукции служит для формирования электромагнитной волны. «Дальняя» зона (r≥3 λ) – зона сформировавшейся электромагнитной волны, в которой интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r^-1. Граница «ближней» и «дальней» зоны представлена на рис. 10.3 [1].

Рис. 10.3. Ближняя и дальняя зоны ЭМП для различных частот

Согласно теории ЭМП «ближняя» (зона индукции) находится на рас­стоянии , где λ - длина волны и определяется из соотношения , где с - скорость распространения волны (для вакуума или воздуха - скорость света), f - частота электромагнитных колебаний. «Дальняя» зона, или зона распространения (зона излучения) находится на расстоя­нии г> λ/6 [2].

В зоне индукции еще не сформировалась бегущая волна, вследствие чего Е и Н не зависят друг от друга, поэтому нормирование в этой зоне ве­дется как по электрической, так и по магнитной составляющей поля. Это характерно для ВЧ - диапазона. В зоне излучения ЭМП характеризуется электромагнитной волной, наиболее важным параметром которого является плотность потока мощности (ППМ).

В «дальней» зоне излучения принимается Е = 377Н, где 377 - волновое сопротивление вакуума, Ом. В российской практике санитарно-гигиеничес­кого надзора на частотах выше 300 МГц в «дальней» зоне изучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ) или плотность потока мощности (ППМ) - S, Bт/м². 3а рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц. ППЭ характеризует величину энергии, теряемой системой за единицу времени вследствие излучения электромагнитных волн.