Definisi, karakteristik. Medan elektromagnetik
Dalam kondisi tertentu, medan listrik dan magnet yang bergantian dapat saling menghasilkan. Mereka membentuk medan elektromagnetik, yang sama sekali bukan totalitasnya. Ini adalah satu kesatuan di mana kedua bidang ini tidak dapat ada tanpa satu sama lain.
Dari sejarah
Eksperimen ilmuwan Denmark Hans Christian Oersted yang dilakukan pada tahun 1821 menunjukkan bahwa arus listrik menghasilkan medan magnet. Pada gilirannya, perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Hal ini dibuktikan oleh fisikawan Inggris Michael Faraday yang menemukan fenomena induksi elektromagnetik pada tahun 1831. Ia juga penulis istilah “medan elektromagnetik”.
Pada saat itu, konsep aksi jarak jauh Newton diterima dalam fisika. Diyakini bahwa semua benda bertindak satu sama lain melalui kehampaan dengan kecepatan yang sangat tinggi (hampir seketika) dan pada jarak berapa pun. Diasumsikan bahwa muatan listrik berinteraksi dengan cara yang sama. Faraday percaya bahwa kekosongan tidak ada di alam, dan interaksi terjadi pada kecepatan yang terbatas melalui media material tertentu. Media muatan listrik ini adalah medan elektromagnetik. Dan ia bergerak dengan kecepatan yang setara dengan kecepatan cahaya.
teori Maxwell
Dengan menggabungkan hasil penelitian sebelumnya, Fisikawan Inggris James Clerk Maxwell dibuat pada tahun 1864 teori medan elektromagnetik. Menurutnya, perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik yang berubah, dan medan listrik bolak-balik menghasilkan medan magnet bolak-balik. Tentu saja, salah satu medan pertama diciptakan oleh sumber muatan atau arus. Namun kedepannya, bidang-bidang tersebut sudah bisa ada secara independen dari sumber-sumber tersebut sehingga menyebabkan munculnya satu sama lain. Yaitu, medan listrik dan magnet merupakan komponen dari satu medan elektromagnetik. Dan setiap perubahan pada salah satu darinya menyebabkan munculnya yang lain. Hipotesis ini menjadi dasar teori Maxwell. Medan listrik yang dihasilkan oleh medan magnet adalah pusaran. Garis kekuatannya tertutup.
Teori ini bersifat fenomenologis. Artinya dibuat berdasarkan asumsi dan observasi, dan tidak mempertimbangkan penyebab medan listrik dan magnet.
Sifat-sifat medan elektromagnetik
Medan elektromagnetik merupakan gabungan medan listrik dan medan magnet, oleh karena itu pada setiap titik dalam ruangnya dijelaskan oleh dua besaran utama: kuat medan listrik E dan induksi medan magnet DI DALAM .
Karena medan elektromagnetik adalah proses mengubah medan listrik menjadi medan magnet, dan kemudian medan magnet menjadi medan listrik, keadaannya terus berubah. Menyebar dalam ruang dan waktu, ia membentuk gelombang elektromagnetik. Tergantung pada frekuensi dan panjangnya, gelombang ini dibagi menjadi gelombang radio, radiasi terahertz, radiasi infra merah, cahaya tampak, radiasi ultraviolet, sinar-x dan sinar gamma.
Kekuatan dan vektor induksi medan elektromagnetik saling tegak lurus, dan bidang tempatnya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
Dalam teori aksi jarak jauh, kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dianggap sangat tinggi. Namun, Maxwell membuktikan bahwa hal tersebut tidak terjadi. Dalam suatu zat, gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan terbatas, yang bergantung pada permeabilitas dielektrik dan magnetik zat tersebut. Oleh karena itu, Teori Maxwell disebut teori aksi jarak pendek.
Teori Maxwell secara eksperimental dikonfirmasi pada tahun 1888 oleh fisikawan Jerman Heinrich Rudolf Hertz. Ia membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik itu ada. Selain itu, ia mengukur kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa, yang ternyata sama dengan kecepatan cahaya.
Dalam bentuk integral, hukum ini terlihat seperti ini:
Hukum Gauss untuk medan magnet
Fluks induksi magnet yang melalui permukaan tertutup adalah nol.
Arti fisis dari hukum ini adalah bahwa muatan magnet tidak ada di alam. Kutub-kutub magnet tidak dapat dipisahkan. Garis-garis medan magnet tertutup.
Hukum Induksi Faraday
Perubahan induksi magnet menyebabkan munculnya medan listrik pusaran.
,
Teorema sirkulasi medan magnet
Teorema ini menjelaskan sumber medan magnet, serta medan yang diciptakannya.
Arus listrik dan perubahan induksi listrik menghasilkan medan magnet pusaran.
,
,
E– kekuatan medan listrik;
N– kekuatan medan magnet;
DI DALAM– induksi magnetik. Ini adalah besaran vektor yang menunjukkan gaya yang bekerja pada medan magnet pada muatan sebesar q yang bergerak dengan kecepatan v;
D– induksi listrik, atau perpindahan listrik. Ini adalah besaran vektor yang sama dengan jumlah vektor intensitas dan vektor polarisasi. Polarisasi disebabkan oleh perpindahan muatan listrik di bawah pengaruh medan listrik luar relatif terhadap posisinya ketika tidak ada medan tersebut.
Δ - operator Nabla. Tindakan operator ini pada bidang tertentu disebut rotor bidang ini.
Δ x E = busuk E
ρ - kepadatan muatan listrik eksternal;
J- rapat arus - nilai yang menunjukkan kekuatan arus yang mengalir melalui satuan luas;
Dengan– kecepatan cahaya dalam ruang hampa.
Ilmu yang mempelajari medan elektromagnetik disebut ilmu elektrodinamika. Dia mempertimbangkan interaksinya dengan benda yang memiliki muatan listrik. Interaksi ini disebut elektromagnetik. Elektrodinamika klasik hanya menjelaskan sifat kontinu medan elektromagnetik menggunakan persamaan Maxwell. Elektrodinamika kuantum modern percaya bahwa medan elektromagnetik juga memiliki sifat diskrit (terputus-putus). Dan interaksi elektromagnetik semacam itu terjadi dengan bantuan partikel kuanta tak terpisahkan yang tidak memiliki massa dan muatan. Kuantum medan elektromagnetik disebut foton .
Medan elektromagnetik di sekitar kita
Medan elektromagnetik terbentuk di sekitar konduktor yang membawa arus bolak-balik. Sumber medan elektromagnetik adalah saluran listrik, motor listrik, trafo, angkutan listrik perkotaan, angkutan kereta api, peralatan listrik dan elektronik rumah tangga - televisi, komputer, lemari es, setrika, penyedot debu, telepon radio, telepon seluler, alat cukur listrik - singkatnya, segala sesuatu yang berhubungan untuk konsumsi atau transmisi listrik. Sumber medan elektromagnetik yang kuat adalah pemancar televisi, antena stasiun telepon seluler, stasiun radar, oven microwave, dll. Dan karena terdapat cukup banyak perangkat seperti itu di sekitar kita, medan elektromagnetik mengelilingi kita di mana-mana. Bidang-bidang ini mempengaruhi lingkungan dan manusia. Hal ini tidak berarti bahwa pengaruh ini selalu negatif. Medan listrik dan magnet telah ada di sekitar manusia sejak lama, namun kekuatan radiasinya beberapa dekade lalu ratusan kali lebih rendah dibandingkan saat ini.
Hingga tingkat tertentu, radiasi elektromagnetik mungkin aman bagi manusia. Jadi, dalam pengobatan, radiasi elektromagnetik intensitas rendah digunakan untuk menyembuhkan jaringan, menghilangkan proses inflamasi, dan memiliki efek analgesik. Perangkat UHF meredakan kejang otot polos usus dan lambung, meningkatkan proses metabolisme dalam sel tubuh, mengurangi tonus kapiler, dan menurunkan tekanan darah.
Namun medan elektromagnetik yang kuat menyebabkan gangguan pada fungsi sistem kardiovaskular, kekebalan tubuh, endokrin dan saraf manusia, serta dapat menyebabkan insomnia, sakit kepala, dan stres. Bahayanya adalah dampaknya hampir tidak terlihat oleh manusia, dan gangguan terjadi secara bertahap.
Bagaimana kita bisa melindungi diri dari radiasi elektromagnetik di sekitar kita? Hal ini tidak mungkin dilakukan sepenuhnya, jadi Anda perlu berusaha meminimalkan dampaknya. Pertama-tama, Anda perlu menata peralatan rumah tangga sedemikian rupa sehingga letaknya jauh dari tempat yang paling sering kita kunjungi. Misalnya, jangan duduk terlalu dekat dengan TV. Lagi pula, semakin jauh jarak dari sumber medan elektromagnetik, semakin lemah jadinya. Sangat sering kita membiarkan perangkat tetap terhubung. Namun medan elektromagnetik hanya hilang ketika perangkat terputus dari jaringan listrik.
Kesehatan manusia juga dipengaruhi oleh medan elektromagnetik alami – radiasi kosmik, medan magnet bumi.
Medan elektromagnetik
Medan elektromagnetik mengacu pada jenis materi yang terjadi di sekitar muatan bergerak. Ini terdiri dari medan listrik dan magnet. Keberadaannya saling berhubungan, karena tidak dapat eksis secara terpisah dan mandiri, karena satu bidang memunculkan bidang lain.
Sekarang mari kita coba mendekati topik medan elektromagnetik lebih detail. Dari definisi tersebut kita dapat menyimpulkan bahwa jika terjadi perubahan medan listrik, muncul prasyarat munculnya medan magnet. Dan karena medan listrik cenderung berubah seiring waktu dan tidak bisa disebut konstan, maka medan magnet juga bervariasi.
Ketika satu bidang berubah, bidang lain dihasilkan. Dan tidak peduli apa medan selanjutnya, sumbernya adalah medan sebelumnya, yaitu konduktor dengan arus, dan bukan sumber aslinya.
Dan meskipun arus dalam penghantar dimatikan, medan elektromagnetik tetap tidak hilang kemana-mana, tetapi akan terus ada dan menyebar ke ruang angkasa.
Sifat gelombang elektromagnetik
teori Maxwell. Medan listrik pusaran
James Clerk Maxwell, seorang fisikawan Inggris terkenal, menulis sebuah makalah pada tahun 1857 di mana ia memberikan bukti bahwa bidang-bidang seperti listrik dan magnet berkaitan erat.
Menurut teorinya, medan magnet bolak-balik mempunyai sifat menghasilkan medan listrik baru yang berbeda dengan medan listrik sebelumnya yang dibuat dengan menggunakan sumber arus, karena medan listrik baru tersebut bersifat pusaran.
Dan disini kita melihat bahwa medan listrik pusaran adalah medan yang garis-garis medannya tertutup. Artinya, perlu diperhatikan bahwa medan listrik mempunyai garis tertutup yang sama dengan medan magnet.
Oleh karena itu, medan magnet bolak-balik mampu menimbulkan medan listrik pusaran, dan medan listrik pusaran mampu menggerakkan muatan. Dan hasilnya adalah arus listrik induktif. Dari karya Maxwell dapat disimpulkan bahwa medan seperti listrik dan magnet saling berdekatan.
Artinya, agar medan magnet ada, diperlukan muatan listrik yang bergerak. Nah, medan listrik tercipta karena adanya muatan listrik yang diam. Ada hubungan yang transparan antar bidang. Dari sini kita dapat menarik kesimpulan lain bahwa berbagai jenis bidang dapat diamati dalam sistem referensi yang berbeda.
Jika kita mengikuti teori Maxwell, kita dapat menyimpulkan bahwa medan listrik dan medan magnet bolak-balik tidak dapat terjadi secara terpisah, karena ketika medan magnet berubah, maka akan dihasilkan medan listrik, dan medan listrik yang berubah akan menghasilkan medan magnet.
Sumber alami medan elektromagnetik
Bagi masyarakat modern, bukan rahasia lagi bahwa medan elektromagnetik, meskipun tidak terlihat oleh mata kita, mengelilingi kita di mana-mana.
Sumber EMF alami meliputi:
Pertama, ini adalah medan listrik dan magnet bumi yang konstan.
Kedua, sumber tersebut termasuk gelombang radio yang mengubah sumber kosmik seperti Matahari, bintang, dll.
Ketiga, sumber-sumber ini juga merupakan proses atmosfer seperti pelepasan petir, dll.
Sumber medan elektromagnetik antropogenik (buatan).
Selain sumber EMF alami, EMF juga muncul karena sumber antropogenik. Sumber tersebut termasuk sinar-X, yang digunakan di institusi medis. Mereka juga digunakan untuk mengirimkan informasi menggunakan berbagai stasiun radio, stasiun komunikasi seluler dan juga antena TV. Ya, dan listrik yang ada di setiap stopkontak juga menimbulkan EMF, tetapi frekuensinya lebih rendah.
Pengaruh EMF pada kesehatan manusia
Masyarakat modern saat ini tidak dapat membayangkan kehidupannya tanpa manfaat peradaban seperti kehadiran berbagai peralatan rumah tangga, komputer, dan komunikasi seluler. Tentu saja, mereka membuat hidup kita lebih mudah, tetapi mereka juga menciptakan medan elektromagnetik di sekitar kita. Tentu saja, Anda dan saya tidak dapat melihat EMF, tetapi EMF mengelilingi kita di mana-mana. Mereka hadir di rumah kita, di tempat kerja dan bahkan dalam transportasi.
Kita dapat dengan aman mengatakan bahwa manusia modern hidup dalam medan elektromagnetik yang terus menerus, yang sayangnya berdampak besar pada kesehatan manusia. Dengan pengaruh medan elektromagnetik yang berkepanjangan pada tubuh manusia, muncul gejala yang tidak menyenangkan seperti kelelahan kronis, mudah tersinggung, gangguan tidur, perhatian dan ingatan. Paparan EMF yang terlalu lama dapat menyebabkan sakit kepala, kemandulan, gangguan fungsi sistem saraf dan jantung, serta munculnya kanker.
instruksi
Ambil dua baterai dan sambungkan dengan pita listrik. Hubungkan baterai sedemikian rupa sehingga ujungnya berbeda, yaitu plus berlawanan dengan minus dan sebaliknya. Gunakan klip kertas untuk memasang kabel ke ujung setiap baterai. Selanjutnya, letakkan salah satu klip kertas di atas baterai. Jika klip kertas tidak mencapai bagian tengah setiap klip kertas, mungkin klip kertas tersebut perlu ditekuk hingga panjangnya benar. Amankan struktur dengan selotip. Pastikan ujung kabel bersih dan ujung penjepit kertas mencapai bagian tengah setiap baterai. Hubungkan baterai dari atas, lakukan hal yang sama pada sisi lainnya.
Ambil kawat tembaga. Biarkan kawat lurus sekitar 15 sentimeter, lalu mulailah membungkusnya di sekeliling gelas. Lakukan sekitar 10 putaran. Biarkan lurus lagi 15 sentimeter. Hubungkan salah satu kabel dari catu daya ke salah satu ujung bebas kumparan tembaga yang dihasilkan. Pastikan kabel terhubung dengan baik satu sama lain. Saat dihubungkan, rangkaian menghasilkan magnet bidang. Hubungkan kabel catu daya lainnya ke kabel tembaga.
Ketika arus mengalir melalui kumparan, kumparan yang ditempatkan di dalamnya akan menjadi magnet. Klip kertas akan saling menempel, dan bagian sendok atau garpu atau obeng akan menjadi magnet dan menarik benda logam lainnya saat arus dialirkan ke kumparan.
Harap dicatat
Kumparannya mungkin panas. Pastikan tidak ada bahan yang mudah terbakar di dekatnya dan berhati-hatilah agar tidak membakar kulit Anda.
Saran yang berguna
Logam yang paling mudah termagnetisasi adalah besi. Saat memeriksa lapangan, jangan pilih aluminium atau tembaga.
Untuk membuat medan elektromagnetik, Anda perlu membuat sumbernya memancar. Pada saat yang sama, ia harus menghasilkan kombinasi dua medan, listrik dan magnet, yang dapat merambat di ruang angkasa, saling menghasilkan. Medan elektromagnetik dapat merambat di ruang angkasa dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Anda akan membutuhkan
- - kawat berinsulasi;
- - paku;
- - dua konduktor;
- - Kumparan Ruhmkorff.
instruksi
Ambil kawat berinsulasi dengan resistansi rendah, tembaga adalah yang terbaik. Gulung di sekitar inti baja; paku biasa sepanjang 100 mm (seratus meter persegi) bisa digunakan. Hubungkan kabel ke sumber listrik; baterai biasa bisa digunakan. Listrik akan timbul bidang, yang akan menghasilkan arus listrik di dalamnya.
Pergerakan muatan bermuatan (arus listrik) yang terarah pada gilirannya akan menimbulkan kemagnetan bidang, yang akan dikonsentrasikan pada inti baja, dengan kawat dililitkan di sekelilingnya. Inti mengubah dan menarik feromagnet (nikel, kobalt, dll.). Hasilnya bidang bisa disebut elektromagnetik, karena listrik bidang bersifat magnetis.
Untuk memperoleh medan elektromagnetik klasik, diperlukan medan listrik dan magnet bidang berubah seiring waktu, lalu listrik bidang akan menghasilkan magnet dan sebaliknya. Untuk melakukan hal ini, pergerakan muatan perlu dipercepat. Cara termudah untuk melakukan ini adalah dengan membuat mereka ragu. Oleh karena itu, untuk memperoleh medan elektromagnetik, cukup dengan mengambil sebuah konduktor dan menghubungkannya ke jaringan rumah tangga biasa. Tapi ukurannya akan sangat kecil sehingga tidak mungkin diukur dengan instrumen.
Untuk mendapatkan medan magnet yang cukup kuat, buatlah vibrator Hertz. Untuk melakukan ini, ambil dua konduktor lurus yang identik dan kencangkan sehingga jarak di antara keduanya adalah 7 mm. Ini akan menjadi rangkaian osilasi terbuka, dengan kapasitas listrik rendah. Hubungkan masing-masing konduktor ke klem Ruhmkorff (memungkinkan Anda menerima pulsa tegangan tinggi). Hubungkan sirkuit ke baterai. Pelepasan akan dimulai di celah percikan antara konduktor, dan vibrator itu sendiri akan menjadi sumber medan elektromagnetik.
Video tentang topik tersebut
Pengenalan teknologi baru dan meluasnya penggunaan listrik telah menyebabkan munculnya medan elektromagnetik buatan, yang paling sering menimbulkan efek berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Medan fisik ini muncul ketika terdapat muatan bergerak.
Sifat medan elektromagnetik
Medan elektromagnetik adalah jenis materi khusus. Itu terjadi di sekitar konduktor tempat muatan listrik bergerak. Medan gaya terdiri dari dua medan independen - magnet dan listrik, yang tidak dapat berdiri sendiri satu sama lain. Ketika medan listrik muncul dan berubah, selalu menghasilkan medan magnet.
Salah satu orang pertama yang mempelajari sifat medan bolak-balik pada pertengahan abad ke-19 adalah James Maxwell, yang berjasa menciptakan teori medan elektromagnetik. Ilmuwan menunjukkan bahwa muatan listrik yang bergerak dengan percepatan menciptakan medan listrik. Mengubahnya menghasilkan medan gaya magnet.
Sumber medan magnet bolak-balik dapat berupa magnet jika digerakkan, serta muatan listrik yang berosilasi atau bergerak dengan percepatan. Jika suatu muatan bergerak dengan kecepatan konstan, maka arus konstan mengalir melalui konduktor, yang ditandai dengan medan magnet konstan. Menyebar di ruang angkasa, medan elektromagnetik mentransfer energi, yang bergantung pada besarnya arus dalam konduktor dan frekuensi gelombang yang dipancarkan.
Dampak medan elektromagnetik pada manusia
Tingkat semua radiasi elektromagnetik yang diciptakan oleh sistem teknis buatan manusia jauh lebih tinggi daripada radiasi alami di planet ini. Ini adalah efek termal yang dapat menyebabkan jaringan tubuh menjadi terlalu panas dan konsekuensi yang tidak dapat diubah. Misalnya, penggunaan ponsel yang merupakan sumber radiasi dalam waktu lama dapat menyebabkan peningkatan suhu otak dan lensa mata.
Medan elektromagnetik yang dihasilkan saat menggunakan peralatan rumah tangga dapat menyebabkan munculnya neoplasma ganas. Hal ini terutama berlaku pada tubuh anak-anak. Kehadiran seseorang dalam waktu lama di dekat sumber gelombang elektromagnetik mengurangi efisiensi sistem kekebalan tubuh dan menyebabkan penyakit jantung dan pembuluh darah.
Tentu saja, tidak mungkin untuk sepenuhnya meninggalkan penggunaan sarana teknis yang merupakan sumber medan elektromagnetik. Namun Anda dapat menggunakan tindakan pencegahan yang paling sederhana, misalnya menggunakan ponsel hanya dengan headset, dan jangan meninggalkan kabel peralatan di stopkontak setelah menggunakan peralatan. Dalam kehidupan sehari-hari, disarankan untuk menggunakan kabel ekstensi dan kabel yang memiliki pelindung.
Medan elektromagnetik adalah jenis materi yang muncul di sekitar muatan yang bergerak. Misalnya di sekitar penghantar yang membawa arus. Medan elektromagnetik terdiri dari dua komponen: medan listrik dan magnet. Mereka tidak bisa hidup mandiri satu sama lain. Satu hal melahirkan hal lain. Ketika medan listrik berubah, medan magnet langsung muncul.
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik V=C/EM
Di mana e Dan M masing-masing, konstanta magnet dan dielektrik medium tempat gelombang merambat.
Gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merambat dengan kecepatan cahaya, yaitu 300.000 km/s. Karena permeabilitas dielektrik dan magnetik ruang hampa dianggap sama dengan 1.
Ketika medan listrik berubah, muncul medan magnet. Karena medan listrik yang menyebabkannya tidak konstan (berubah seiring waktu), medan magnet juga akan bervariasi.
Perubahan medan magnet pada gilirannya menghasilkan medan listrik, dan seterusnya. Jadi, untuk medan selanjutnya (tidak peduli listrik atau magnet), sumbernya adalah medan sebelumnya, dan bukan sumber aslinya, yaitu penghantar berarus.
Jadi, bahkan setelah arus pada penghantar dimatikan, medan elektromagnetik akan terus ada dan menyebar ke ruang angkasa.
Gelombang elektromagnetik merambat di ruang angkasa ke segala arah dari sumbernya. Bisa dibayangkan saat menyalakan bola lampu, sinar cahayanya menyebar ke segala arah.
Gelombang elektromagnetik, ketika merambat, mentransfer energi di ruang angkasa. Semakin kuat arus pada penghantar yang menimbulkan medan, maka semakin besar pula energi yang ditransfer gelombang. Selain itu, energinya bergantung pada frekuensi gelombang yang dipancarkan; jika meningkat sebesar 2,3,4 kali lipat, energi gelombang akan meningkat masing-masing sebesar 4,9,16 kali. Artinya, energi rambat gelombang sebanding dengan kuadrat frekuensinya.
Kondisi terbaik untuk perambatan gelombang tercipta ketika panjang konduktor sama dengan panjang gelombang.
Garis gaya magnet dan listrik akan terbang saling tegak lurus. Garis gaya magnet mengelilingi penghantar berarus dan selalu tertutup.
Garis gaya listrik berpindah dari satu muatan ke muatan lainnya.
Gelombang elektromagnetik selalu merupakan gelombang transversal. Artinya, garis-garis gaya, baik magnet maupun listrik, terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap arah rambat.
Kuat medan elektromagnetik merupakan ciri kuat medan. Selain itu, tegangan merupakan besaran vektor, yaitu mempunyai awal dan arah.
Kuat medan diarahkan secara tangensial terhadap garis-garis gaya.
Karena kuat medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus, maka terdapat aturan yang dapat menentukan arah rambat gelombang. Ketika sekrup berputar sepanjang jalur terpendek dari vektor kuat medan listrik ke vektor kuat medan magnet, maka gerak maju sekrup akan menunjukkan arah rambat gelombang.
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan peningkatan tajam kekuatan medan elektromagnetik (EMF) yang diciptakan manusia, yang dalam beberapa kasus ratusan dan ribuan kali lebih tinggi daripada tingkat medan alam.
Spektrum osilasi elektromagnetik mencakup panjang gelombang dari 1000 km hingga 0,001 µm dan berdasarkan frekuensi F dari 3×10 2 hingga 3×10 20 Hz. Medan elektromagnetik dicirikan oleh sekumpulan vektor komponen listrik dan magnet. Rentang gelombang elektromagnetik yang berbeda mempunyai sifat fisik yang sama, tetapi berbeda dalam energi, sifat rambat, penyerapan, pemantulan dan pengaruhnya terhadap lingkungan dan manusia. Semakin pendek panjang gelombangnya, semakin banyak energi yang dibawa kuantum.
Karakteristik utama EMF adalah:
Kekuatan medan listrik E, V/m.
Kekuatan medan magnet N, A/m.
Kerapatan fluks energi yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik SAYA, W/m2.
Hubungan di antara mereka ditentukan oleh ketergantungan:
Koneksi energi SAYA dan frekuensi F getaran didefinisikan sebagai:
Di mana: f = s/l, a c = 3 × 10 8 m/s (kecepatan rambat gelombang elektromagnetik), H= 6,6 × 10 34 W/cm 2 (Konstanta Planck).
Di luar angkasa. Ada 3 zona di sekitar sumber EMF (Gbr. 9):
A) Dekat zona(induksi), di mana tidak ada perambatan gelombang, tidak ada transfer energi, dan oleh karena itu komponen listrik dan magnet EMF dianggap independen. Batas zona R< l/2p.
B) Zona perantara(difraksi), dimana gelombang saling bertumpukan, membentuk gelombang maksimal dan gelombang berdiri. Batas zona l/2p< R < 2pl. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.
V) Zona radiasi(gelombang) dengan batas R > 2pl. Terdapat perambatan gelombang, oleh karena itu ciri zona radiasi adalah rapat fluks energi, yaitu. jumlah energi yang datang per satuan permukaan SAYA(W/m2).
 |
Beras. 1.9. Zona keberadaan medan elektromagnetik
Medan elektromagnetik, ketika menjauh dari sumber radiasi, melemah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber. Pada zona induksi, kuat medan listrik berkurang berbanding terbalik dengan jarak pangkat tiga, dan medan magnet berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.
Berdasarkan sifat dampaknya terhadap tubuh manusia, EMF dibagi menjadi 5 rentang:
Medan elektromagnetik frekuensi daya (PFEMF): F < 10 000 Гц.
Radiasi elektromagnetik dalam rentang frekuensi radio (RF EMR) F 10.000Hz.
Medan elektromagnetik dari bagian spektrum frekuensi radio dibagi menjadi empat subrentang:
1) F dari 10.000 Hz sampai 3.000.000 Hz (3 MHz);
2) F dari 3 hingga 30MHz;
3) F dari 30 hingga 300MHz;
4) F dari 300MHz hingga 300.000MHz (300GHz).
Sumber medan elektromagnetik frekuensi industri adalah saluran listrik tegangan tinggi, perangkat distribusi terbuka, semua jaringan listrik dan perangkat yang ditenagai oleh arus bolak-balik 50 Hz. Bahaya paparan saluran meningkat seiring dengan meningkatnya tegangan karena peningkatan muatan yang terkonsentrasi pada fasa. Kuat medan listrik di daerah yang dilewati saluran listrik tegangan tinggi bisa mencapai beberapa ribu volt per meter. Gelombang dalam kisaran ini sangat diserap oleh tanah dan pada jarak 50-100 m dari saluran, tegangan turun hingga beberapa puluh volt per meter. Dengan paparan EP yang sistematis, gangguan fungsional pada aktivitas sistem saraf dan kardiovaskular diamati. Dengan meningkatnya kekuatan medan dalam tubuh, terjadi perubahan fungsional yang persisten pada sistem saraf pusat. Seiring dengan pengaruh biologis medan listrik, dapat terjadi pelepasan muatan listrik antara seseorang dengan benda logam akibat potensi tubuh yang mencapai beberapa kilovolt jika orang tersebut diisolasi dari Bumi.
Tingkat kekuatan medan listrik yang diizinkan di tempat kerja ditetapkan oleh GOST 12.1.002-84 “Medan listrik frekuensi industri”. Tingkat tegangan EMF IF maksimum yang diizinkan ditetapkan pada 25 kV/m. Waktu yang diperbolehkan untuk dihabiskan di bidang tersebut adalah 10 menit. Tidak diperbolehkan berada dalam EMF IF dengan tegangan lebih dari 25 kV/m tanpa peralatan pelindung, dan diperbolehkan berada dalam EMF IF dengan tegangan hingga 5 kV/m sepanjang hari kerja. Untuk menghitung waktu tinggal yang diperbolehkan di UGD pada tegangan di atas 5 sampai 20 kV/m inklusif, digunakan rumus T = (50/E) - 2, dimana: T- waktu tinggal yang diizinkan di EMF IF, (jam); E- intensitas komponen listrik EMF IF, (kV/m).
Standar sanitasi SN 2.2.4.723-98 mengatur batas maksimum yang diperbolehkan komponen magnetik EMF IF di tempat kerja. Kekuatan komponen magnetik N tidak boleh melebihi 80 A/m selama 8 jam berada dalam kondisi lapangan ini.
Intensitas komponen listrik EMF IF pada bangunan tempat tinggal dan apartemen diatur oleh SanPiN 2971-84 “Standar dan aturan sanitasi untuk melindungi penduduk dari pengaruh medan listrik yang ditimbulkan oleh saluran listrik overhead arus bolak-balik frekuensi industri.” Menurut dokumen ini, nilainya E tidak boleh melebihi 0,5 kV/m di dalam kawasan pemukiman dan 1 kV/m di wilayah perkotaan. Standar MPL untuk komponen magnetik EMF IF untuk lingkungan perumahan dan perkotaan saat ini belum dikembangkan.
RF EMR digunakan untuk perlakuan panas, peleburan logam, komunikasi radio, dan obat-obatan. Sumber EMF di kawasan industri adalah generator lampu, di instalasi radio - sistem antena, di oven microwave - kebocoran energi ketika layar ruang kerja rusak.
Paparan EMF RF pada tubuh menyebabkan polarisasi atom dan molekul jaringan, orientasi molekul polar, munculnya arus ionik pada jaringan, dan pemanasan jaringan akibat penyerapan energi EMF. Hal ini mengganggu struktur potensial listrik, sirkulasi cairan dalam sel-sel tubuh, aktivitas biokimia molekul, dan komposisi darah.
Efek biologis RF EMR bergantung pada parameternya: panjang gelombang, intensitas dan mode radiasi (berdenyut, terus menerus, terputus-putus), luas permukaan yang disinari, dan durasi iradiasi. Energi elektromagnetik sebagian diserap oleh jaringan dan diubah menjadi panas, terjadi pemanasan lokal pada jaringan dan sel. RF EMR mempunyai efek buruk pada sistem saraf pusat, menyebabkan gangguan regulasi neuroendokrin, perubahan darah, kekeruhan lensa mata (khusus 4 subband), gangguan metabolisme.
Standardisasi higienis RF EMR dilakukan sesuai dengan GOST 12.1.006-84 “Medan elektromagnetik frekuensi radio. Tingkat yang diizinkan di tempat kerja dan persyaratan untuk pemantauan.” Tingkat EMF di tempat kerja dikendalikan dengan mengukur intensitas komponen listrik dan magnet pada rentang frekuensi 60 kHz-300 MHz, dan pada rentang frekuensi 300 MHz-300 GHz kerapatan fluks energi (EF) EMF, dengan memperhatikan waktu yang dihabiskan di zona iradiasi.
Untuk frekuensi radio EMF dari 10 kHz hingga 300 MHz, kekuatan komponen medan listrik dan magnet diatur tergantung pada rentang frekuensi: semakin tinggi frekuensinya, semakin rendah nilai kekuatan yang diizinkan. Misalnya komponen listrik EMF untuk frekuensi 10 kHz – 3 MHz adalah 50 V/m, dan untuk frekuensi 50 MHz – 300 MHz hanya 5 V/m. Pada rentang frekuensi 300 MHz - 300 GHz diatur kerapatan fluks energi radiasi dan beban energi yang ditimbulkannya, yaitu. aliran energi yang melewati satuan permukaan yang disinari selama aksi. Nilai maksimum kerapatan fluks energi tidak boleh melebihi 1000 μW/cm2. Waktu yang dihabiskan di bidang tersebut tidak boleh lebih dari 20 menit. Berada di lapangan dalam PES sebesar 25 μW/cm 2 diperbolehkan selama shift kerja 8 jam.
Di lingkungan perkotaan dan domestik, peraturan RF EMR dilakukan sesuai dengan SN 2.2.4/2.1.8-055-96 “Radiasi elektromagnetik dalam rentang frekuensi radio”. Di tempat tinggal, PES RF EMR tidak boleh melebihi 10 μW/cm 2 .
Dalam teknik mesin, pemrosesan logam pulsa magnetik dan elektro-hidraulik dengan arus pulsa frekuensi rendah 5-10 kHz banyak digunakan (memotong dan mengeriting benda kerja berbentuk tabung, stamping, memotong lubang, membersihkan coran). Sumber pulsa magnetik Bidang di tempat kerja adalah induktor, elektroda, dan busbar pembawa arus yang bekerja terbuka. Medan magnet yang berdenyut mempengaruhi metabolisme di jaringan otak dan sistem pengaturan endokrin.
Medan elektrostatis(ESP) adalah bidang muatan listrik stasioner yang berinteraksi satu sama lain. ESP ditandai dengan ketegangan E, yaitu rasio gaya yang bekerja di medan pada muatan titik dengan besar muatan tersebut. Intensitas ESP diukur dalam V/m. ESP muncul di pembangkit listrik dan proses kelistrikan. ESP digunakan dalam pembersihan gas listrik dan saat mengaplikasikan pelapis cat dan pernis. ESP berdampak negatif pada sistem saraf pusat; mereka yang bekerja di zona ESP mengalami sakit kepala, gangguan tidur, dll. Pada sumber ESP, selain efek biologis, ion udara juga menimbulkan bahaya tertentu. Sumber ion udara adalah mahkota yang muncul pada kabel bertegangan E>50 kV/m.
Tingkat ketegangan yang dapat diterima ESP ditetapkan oleh GOST 12.1.045-84 “Bidang elektrostatis. Tingkat yang diizinkan di tempat kerja dan persyaratan untuk pemantauan.” Tingkat ketegangan ESP yang diizinkan ditentukan tergantung pada waktu yang dihabiskan di tempat kerja. Level tegangan ESP diatur ke 60 kV/m selama 1 jam. Ketika tegangan ESP kurang dari 20 kV/m, waktu yang dihabiskan di ESP tidak diatur.
Karakteristik utama radiasi laser adalah: panjang gelombang l, (µm), intensitas radiasi, ditentukan oleh energi atau daya pancaran sinar keluaran dan dinyatakan dalam joule (J) atau watt (W): durasi pulsa (detik), frekuensi pengulangan pulsa (Hz) . Kriteria utama bahaya laser adalah kekuatannya, panjang gelombang, durasi pulsa, dan paparan radiasi.
Menurut tingkat bahayanya, laser dibagi menjadi 4 kelas: 1 - radiasi keluaran tidak berbahaya bagi mata, 2 - radiasi langsung dan pantulan spekular berbahaya bagi mata, 3 - radiasi pantulan difus berbahaya bagi mata, 4 - Radiasi yang dipantulkan secara difus berbahaya bagi kulit.
Kelas laser menurut tingkat bahaya radiasi yang dihasilkan ditentukan oleh pabrikan. Saat bekerja dengan laser, personel terkena faktor produksi yang berbahaya dan berbahaya.
Kelompok faktor fisik yang berbahaya dan berbahaya selama operasi laser meliputi:
Radiasi laser (langsung, difus, specular atau dipantulkan difus),
Peningkatan tegangan catu daya laser,
Udara berdebu di area kerja dengan produk interaksi radiasi laser dengan target, peningkatan kadar radiasi ultraviolet dan inframerah,
Radiasi pengion dan elektromagnetik di area kerja, peningkatan kecerahan cahaya dari lampu pompa berdenyut dan risiko ledakan sistem pemompaan laser.
Laser servis personel terkena faktor kimia yang berbahaya dan berbahaya, seperti ozon, nitrogen oksida, dan gas lainnya karena sifat proses produksinya.
Efek radiasi laser pada tubuh tergantung pada parameter radiasi (daya, panjang gelombang, durasi pulsa, laju pengulangan pulsa, waktu iradiasi dan luas permukaan yang diiradiasi), lokalisasi efek dan karakteristik objek yang diiradiasi. Radiasi laser menyebabkan perubahan organik pada jaringan yang disinari (efek primer) dan perubahan spesifik pada tubuh itu sendiri (efek sekunder). Saat terkena radiasi, terjadi pemanasan cepat pada jaringan yang diiradiasi, mis. luka bakar termal. Akibat pemanasan yang cepat hingga suhu tinggi, terjadi peningkatan tajam tekanan pada jaringan yang diiradiasi, yang menyebabkan kerusakan mekanis. Dampak radiasi laser pada tubuh dapat menyebabkan gangguan fungsional bahkan kehilangan penglihatan total. Sifat kulit yang rusak bervariasi dari luka bakar ringan hingga derajat yang berbeda-beda, hingga nekrosis. Selain perubahan jaringan, radiasi laser menyebabkan perubahan fungsional pada tubuh.
Tingkat paparan maksimum yang diizinkan diatur oleh “Norma dan aturan sanitasi untuk desain dan pengoperasian laser” 2392-81. Tingkat iradiasi maksimum yang diijinkan dibedakan dengan mempertimbangkan mode pengoperasian laser. Untuk setiap mode operasi, bagian rentang optik, nilai kendali jarak jauh ditentukan menggunakan tabel khusus. Pemantauan dosimetri radiasi laser dilakukan sesuai dengan GOST 12.1.031-81. Saat memantau, kepadatan daya radiasi kontinu, kepadatan energi radiasi berdenyut dan termodulasi pulsa, serta parameter lainnya diukur.
Radiasi ultraviolet - Ini adalah radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat oleh mata, menempati posisi perantara antara radiasi cahaya dan sinar-X. Bagian radiasi UV yang aktif secara biologis dibagi menjadi tiga bagian: A dengan panjang gelombang 400-315 nm, B dengan panjang gelombang 315-280 nm dan C 280-200 nm. Sinar UV memiliki kemampuan menimbulkan efek fotolistrik, pendaran, berkembangnya reaksi fotokimia, dan juga memiliki aktivitas biologis yang signifikan.
Radiasi UV dikarakterisasi sifat bakterisida dan eritema. Kekuatan radiasi eritema - ini adalah nilai yang mencirikan efek menguntungkan dari radiasi UV pada manusia. Satuan radiasi eritema dianggap Er, setara dengan daya 1 W untuk panjang gelombang 297 nm. Satuan iluminasi eritema (irradiansi) Er per meter persegi (Er/m2) atau W/m2. Dosis radiasi Ner diukur dalam Er×h/m 2, yaitu. Ini adalah penyinaran suatu permukaan selama waktu tertentu. Kekuatan bakterisida dari fluks radiasi UV diukur dalam bakteri. Oleh karena itu, iradiasi bakterisida adalah bakt per m 2, dan dosisnya adalah bakt per jam per m 2 (bq × h/m 2).
Sumber radiasi UV dalam produksi adalah busur listrik, nyala api autogenous, pembakar merkuri-kuarsa dan pemancar suhu lainnya.
Sinar UV alami memberikan efek positif bagi tubuh. Dengan kurangnya sinar matahari, terjadi “kelaparan ringan”, kekurangan vitamin D, melemahnya kekebalan tubuh, dan gangguan fungsional sistem saraf. Pada saat yang sama, radiasi UV dari sumber industri dapat menyebabkan penyakit mata akibat kerja yang akut dan kronis. Kerusakan mata akut disebut electroophthalmia. Eritema pada kulit wajah dan kelopak mata sering terdeteksi. Lesi kronis termasuk konjungtivitis kronis, katarak lensa, lesi kulit (dermatitis, pembengkakan disertai lepuh).
Standarisasi radiasi UV dilakukan sesuai dengan “Standar sanitasi untuk radiasi ultraviolet di kawasan industri” 4557-88. Saat normalisasi, intensitas radiasi diatur dalam W/m 2. Dengan permukaan penyinaran 0,2 m2 hingga 5 menit dengan istirahat 30 menit dengan total durasi hingga 60 menit, norma untuk UV-A adalah 50 W/m2, untuk UV-B 0,05 W/m2 dan untuk UV -C 0,01 W/m2. Dengan total durasi penyinaran 50% shift kerja dan sekali penyinaran 5 menit, norma untuk UV-A adalah 10 W/m2, untuk UV-B 0,01 W/m2 dengan luas penyinaran 0,1 m2, dan penyinaran UV-C tidak diperbolehkan.