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स्कूल विश्वकोश. विद्युत चुम्बकीय

श्मेलेव वी.ई., स्बिटनेव एस.ए.

"इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव"

"विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत"

अध्याय 1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत की बुनियादी अवधारणाएँ

§ 1.1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और उसकी भौतिक मात्रा का निर्धारण।
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत का गणितीय उपकरण

विद्युत चुम्बकीय(ईएमएफ) एक प्रकार का पदार्थ है जो आवेशित कणों पर बल प्रभाव डालता है और सभी बिंदुओं पर वेक्टर मात्राओं के दो जोड़े द्वारा निर्धारित होता है जो इसके दो पक्षों - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता रखते हैं।

विद्युत क्षेत्र- यह ईएमएफ का एक घटक है, जो कण के चार्ज के आनुपातिक और इसकी गति से स्वतंत्र बल के साथ विद्युत आवेशित कण पर प्रभाव की विशेषता है।

एक चुंबकीय क्षेत्र- यह ईएमएफ का एक घटक है, जो कण के आवेश और उसकी गति के आनुपातिक बल के साथ एक गतिशील कण पर प्रभाव की विशेषता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव पर पाठ्यक्रम में अध्ययन किए गए ईएमएफ की गणना के लिए बुनियादी गुणों और तरीकों में इलेक्ट्रिकल, रेडियो-इलेक्ट्रॉनिक और बायोमेडिकल उपकरणों में पाए जाने वाले ईएमएफ का गुणात्मक और मात्रात्मक अध्ययन शामिल है। इसके लिए इंटीग्रल और डिफरेंशियल फॉर्म में इलेक्ट्रोडायनामिक्स के समीकरण सबसे उपयुक्त हैं।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत (टीईएमएफ) का गणितीय उपकरण अदिश क्षेत्र सिद्धांत, वेक्टर और टेंसर विश्लेषण, साथ ही अंतर और अभिन्न कलन पर आधारित है।

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र क्या है?

2. विद्युत एवं चुंबकीय क्षेत्र किसे कहते हैं?

3. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत के गणितीय उपकरण का आधार क्या है?

§ 1.2. ईएमएफ की विशेषता बताने वाली भौतिक मात्राएँ

विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टरबिंदु पर क्यूकिसी बिंदु पर रखे विद्युत आवेशित स्थिर कण पर लगने वाले बल का सदिश कहलाता है क्यूयदि इस कण पर एक इकाई धनात्मक आवेश है।

इस परिभाषा के अनुसार, एक बिंदु आवेश पर कार्य करने वाला विद्युत बल क्यूके बराबर है:

कहाँ इ वी/एम में मापा गया।

चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर. कुछ अवलोकन बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण क्यूएक सदिश राशि है, जिसका मापांक एक बिंदु पर स्थित आवेशित कण पर लगने वाले चुंबकीय बल के बराबर होता है क्यू, जिसमें एक इकाई आवेश होता है और एक इकाई वेग के साथ चलता है, और बल, वेग, चुंबकीय प्रेरण और कण के आवेश के सदिश भी स्थिति को संतुष्ट करते हैं

धारा के साथ एक वक्ररेखीय चालक पर लगने वाले चुंबकीय बल को सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

एक सीधे चालक पर, यदि वह एक समान क्षेत्र में है, तो निम्नलिखित चुंबकीय बल कार्य करता है

सभी नवीनतम सूत्रों में बी - चुंबकीय प्रेरण, जिसे टेस्ला (टीएल) में मापा जाता है।

1 टी एक ऐसा चुंबकीय प्रेरण है जिस पर 1एन के बराबर चुंबकीय बल 1 ए की धारा वाले सीधे कंडक्टर पर कार्य करता है यदि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं वर्तमान के साथ कंडक्टर के लंबवत निर्देशित होती हैं, और यदि कंडक्टर की लंबाई 1 मीटर है .

विद्युत क्षेत्र की ताकत और चुंबकीय प्रेरण के अलावा, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत में निम्नलिखित वेक्टर मात्राओं पर विचार किया जाता है:

1) विद्युत प्रेरण डी (विद्युत विस्थापन), जिसे C/m2 में मापा जाता है,

ईएमएफ वैक्टर अंतरिक्ष और समय के कार्य हैं:

कहाँ क्यू- अवलोकन बिंदु, टी- समय का क्षण.

यदि अवलोकन बिंदु क्यूनिर्वात में है, तो सदिश राशियों के संगत युग्मों के बीच निम्नलिखित संबंध स्थापित होते हैं

निर्वात (मूल विद्युत स्थिरांक) की पूर्ण पारगम्यता कहां है, = 8.85419 * 10 -12;

निर्वात की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता (मूल चुंबकीय स्थिरांक); \u003d 4π * 10 -7.

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. विद्युत क्षेत्र की ताकत क्या है?

2. चुम्बकीय प्रेरण किसे कहते हैं?

3. गतिमान आवेशित कण पर लगने वाला चुंबकीय बल क्या है?

4. विद्युत धारा वाले किसी चालक पर लगने वाला चुंबकीय बल क्या है?

5. कौन सी सदिश राशियाँ विद्युत क्षेत्र की विशेषता बताती हैं?

6. कौन सी सदिश राशियाँ चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता बताती हैं?

§ 1.3. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत

ईएमएफ के स्रोत विद्युत आवेश, विद्युत द्विध्रुव, गतिशील विद्युत आवेश, विद्युत धाराएँ, चुंबकीय द्विध्रुव हैं।

विद्युत आवेश और विद्युत धारा की अवधारणाएँ भौतिकी के पाठ्यक्रम में दी गई हैं। विद्युत धाराएँ तीन प्रकार की होती हैं:

1. चालन धाराएँ।

2. विस्थापन धाराएँ।

3. धाराओं का स्थानांतरण।

चालन धारा- एक निश्चित सतह के माध्यम से विद्युत प्रवाहकीय शरीर के मोबाइल चार्ज के पारित होने की गति।

बायस करंट- एक निश्चित सतह के माध्यम से विद्युत विस्थापन वेक्टर प्रवाह में परिवर्तन की दर।

वर्तमान स्थानांतरणनिम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा विशेषता

कहाँ वी - सतह के माध्यम से पिंडों के स्थानांतरण की गति एस; एन - सतह पर सामान्य इकाई का वेक्टर; - सामान्य की दिशा में सतह से उड़ने वाले पिंडों का रैखिक आवेश घनत्व; ρ विद्युत आवेश का आयतन घनत्व है; पी वी - वर्तमान घनत्व स्थानांतरित करें।

विद्युत द्विध्रुवबिन्दु आवेश + का युग्म कहलाता है क्यूऔर - क्यूदूरी पर स्थित है एलएक दूसरे से (चित्र 1)।

एक बिंदु विद्युत द्विध्रुव की विशेषता विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण वेक्टर से होती है:

चुंबकीय द्विध्रुवइसे विद्युत धारा वाला समतल परिपथ कहा जाता है मैं।चुंबकीय द्विध्रुव की विशेषता चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण वेक्टर से होती है

कहाँ एस धारा के साथ सर्किट पर फैली सपाट सतह का क्षेत्र वेक्टर है। वेक्टर एस इसके अलावा, यदि वेक्टर के अंत से देखा जाए तो यह इस सपाट सतह पर लंबवत निर्देशित है एस , तो धारा की दिशा से मेल खाने वाली दिशा में समोच्च के साथ गति वामावर्त घटित होगी। इसका मतलब यह है कि द्विध्रुव चुंबकीय क्षण वेक्टर की दिशा सही पेंच नियम के अनुसार वर्तमान की दिशा से संबंधित है।

पदार्थ के परमाणु और अणु विद्युत और चुंबकीय द्विध्रुव हैं, इसलिए ईएमएफ में वास्तविक प्रकार के प्रत्येक बिंदु को विद्युत और चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण के थोक घनत्व द्वारा चित्रित किया जा सकता है:

पी - पदार्थ का विद्युत ध्रुवीकरण:

एम - पदार्थ का चुम्बकत्व:

पदार्थ का विद्युत ध्रुवीकरणकिसी वास्तविक पिंड के किसी बिंदु पर विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण के थोक घनत्व के बराबर एक वेक्टर मात्रा है।

पदार्थ का चुम्बकत्वकिसी वास्तविक पिंड के किसी बिंदु पर चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण के थोक घनत्व के बराबर एक वेक्टर मात्रा है।

विद्युत विस्थापन- यह एक सदिश राशि है, जो अवलोकन के किसी भी बिंदु के लिए, चाहे वह निर्वात में हो या किसी पदार्थ में, संबंध से निर्धारित होती है:

(निर्वात या पदार्थ के लिए),

(केवल वैक्यूम के लिए).

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत- एक वेक्टर मात्रा, जो अवलोकन के किसी भी बिंदु के लिए, चाहे वह निर्वात में हो या किसी पदार्थ में, संबंध से निर्धारित होती है:

जहां चुंबकीय क्षेत्र की ताकत ए/एम में मापी जाती है।

ध्रुवीकरण और चुंबकत्व के अलावा, अन्य मात्रा-वितरित ईएमएफ स्रोत भी हैं:

- थोक विद्युत आवेश घनत्व ; ,

जहां विद्युत आवेश का आयतन घनत्व C/m 3 में मापा जाता है;

- विद्युत धारा घनत्व वेक्टर, जिसका सामान्य घटक बराबर है

अधिक सामान्य स्थिति में, एक खुली सतह से प्रवाहित होने वाली धारा एस, इस सतह के माध्यम से वर्तमान घनत्व वेक्टर के प्रवाह के बराबर है:

जहां विद्युत धारा घनत्व वेक्टर को ए/एम 2 में मापा जाता है।

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत क्या हैं?

2. चालन धारा क्या है?

3. बायस करंट क्या है?

4. ट्रांसफर करंट क्या है?

5. विद्युत द्विध्रुव और विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण क्या है?

6. चुंबकीय द्विध्रुव और चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण क्या है?

7. किसी पदार्थ का विद्युत ध्रुवीकरण एवं चुम्बकत्व क्या कहलाता है?

8. विद्युत विस्थापन किसे कहते हैं?

9. चुम्बकीय क्षेत्र की शक्ति किसे कहते हैं?

10. वॉल्यूमेट्रिक इलेक्ट्रिक चार्ज घनत्व और वर्तमान घनत्व क्या है?

MATLAB अनुप्रयोग उदाहरण

काम.

दिया गया: विद्युत धारा वाला सर्किट मैंअंतरिक्ष में एक त्रिभुज की परिधि है, जिसके शीर्षों के कार्तीय निर्देशांक दिए गए हैं: एक्स 1 , एक्स 2 , एक्स 3 , य 1 , य 2 , य 3 , जेड 1 , जेड 2 , जेड 3 . यहां सबस्क्रिप्ट शीर्ष संख्याएं हैं। शीर्षों को विद्युत धारा प्रवाह की दिशा में क्रमांकित किया गया है।

आवश्यकएक MATLAB फ़ंक्शन बनाएं जो सर्किट के द्विध्रुवीय चुंबकीय क्षण वेक्टर की गणना करता है। एम-फ़ाइल को संकलित करते समय, यह माना जा सकता है कि स्थानिक निर्देशांक मीटर में मापा जाता है, और वर्तमान को एम्पीयर में मापा जाता है। इनपुट और आउटपुट मापदंडों के मनमाने संगठन की अनुमति है।

समाधान

% m_dip_moment - अंतरिक्ष में धारा के साथ एक त्रिकोणीय सर्किट के चुंबकीय द्विध्रुव क्षण की गणना

%pm = m_dip_moment(टोक,नोड्स)

% इनपुट पैरामीटर

% करंट - सर्किट में करंट;

% नोड्स - फॉर्म का एक वर्ग मैट्रिक्स।" , जिसकी प्रत्येक पंक्ति में संबंधित शीर्ष के निर्देशांक होते हैं।

% आउटपुट पैरामीटर

% pm चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण वेक्टर के कार्टेशियन घटकों की एक मैट्रिक्स-पंक्ति है।

फ़ंक्शन अपराह्न = m_dip_moment(टोक,नोड्स);

pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;

% अंतिम कथन में, त्रिभुज का क्षेत्रफल वेक्टर धारा से गुणा किया जाता है

>> नोड्स=10*रैंड(3)

9.5013 4.8598 4.5647

2.3114 8.913 0.18504

6.0684 7.621 8.2141

>> pm=m_dip_moment(1,नोड्स)

13.442 20.637 -2.9692

में इस मामले मेंघटित पी एम = (13.442* 1 एक्स + 20.637*1 य - 2.9692*1 जेड) ए * एम 2 यदि सर्किट में करंट 1 ए है।

§ 1.4. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत में स्थानिक विभेदक संचालक

ढालअदिश क्षेत्र Φ( क्यू) = Φ( एक्स, वाई, जेड) को सूत्र द्वारा परिभाषित एक वेक्टर फ़ील्ड कहा जाता है:

कहाँ वी 1 - बिंदु युक्त क्षेत्र क्यू; एस 1 - बंद सतह सीमा क्षेत्र वी 1 , क्यू 1 - सतह से संबंधित बिंदु एस 1 ; δ - बिंदु से सबसे बड़ी दूरी क्यूसतह पर बिंदुओं के लिए एस 1 (अधिकतम| QQ 1 |).

विचलनवेक्टर फ़ील्ड एफ (क्यू)=एफ (एक्स, वाई, जेड) को सूत्र द्वारा परिभाषित अदिश क्षेत्र कहा जाता है:

रोटार(भंवर) वेक्टर क्षेत्र एफ (क्यू)=एफ (एक्स, वाई, जेड) सूत्र द्वारा परिभाषित एक सदिश क्षेत्र है:

सड़ांध एफ =

नबला संचालकएक वेक्टर डिफरेंशियल ऑपरेटर है, जिसे कार्टेशियन निर्देशांक में सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है:

आइए नाबला ऑपरेटर के माध्यम से ग्रेड, डिव और रोट का प्रतिनिधित्व करें:

हम इन ऑपरेटरों को कार्टेशियन निर्देशांक में लिखते हैं:

; ;

कार्टेशियन निर्देशांक में लाप्लास ऑपरेटर को सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है:

दूसरे क्रम के अंतर ऑपरेटर:

अभिन्न प्रमेय

ग्रेडिएंट प्रमेय ;

विचलन प्रमेय

रोटर प्रमेय

ईएमएफ के सिद्धांत में, एक और अभिन्न प्रमेय का भी उपयोग किया जाता है:

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. अदिश क्षेत्र की प्रवणता किसे कहते हैं?

2. सदिश क्षेत्र का विचलन क्या कहलाता है?

3. सदिश क्षेत्र का रोटर क्या कहलाता है?

4. नाबला ऑपरेटर क्या है और इसके संदर्भ में प्रथम-क्रम अंतर ऑपरेटरों को कैसे व्यक्त किया जाता है?

5. अदिश और सदिश क्षेत्रों के लिए कौन से अभिन्न प्रमेय मान्य हैं?

MATLAB अनुप्रयोग उदाहरण

काम.

दिया गया: टेट्राहेड्रोन के आयतन में, अदिश और सदिश क्षेत्र एक रैखिक नियम के अनुसार बदलते हैं। टेट्राहेड्रोन के शीर्षों के निर्देशांक फॉर्म के एक मैट्रिक्स द्वारा दिए गए हैं [ एक्स 1 , य 1 , जेड 1 ; एक्स 2 , य 2 , जेड 2 ; एक्स 3 , य 3 , जेड 3 ; एक्स 4 , य 4 , जेड 4 ]. शीर्षों पर अदिश क्षेत्र का मान मैट्रिक्स द्वारा दिया जाता है [Ф 1 ; एफ 2; एफ 3; एफ 4]। शीर्षों पर सदिश क्षेत्र के कार्तीय घटक मैट्रिक्स द्वारा दिए गए हैं [ एफ 1 एक्स, एफ 1य, एफ 1जेड; एफ 2एक्स, एफ 2य, एफ 2जेड; एफ 3एक्स, एफ 3य, एफ 3जेड; एफ 4एक्स, एफ 4य, एफ 4जेड].

परिभाषित करनाटेट्राहेड्रोन के आयतन में, अदिश क्षेत्र की ढाल, साथ ही वेक्टर क्षेत्र का विचलन और कर्ल। इसके लिए एक MATLAB फ़ंक्शन लिखें.

समाधान. नीचे एम-फ़ंक्शन का पाठ है।

% grad_div_rot - टेट्राहेड्रोन के आयतन में ग्रेडिएंट, डाइवर्जेंस और कर्ल... की गणना करें

%=grad_div_rot(नोड्स, स्केलर, वेक्टर)

% इनपुट पैरामीटर

% नोड्स - टेट्राहेड्रोन शीर्ष निर्देशांक का मैट्रिक्स:

% रेखाएँ शीर्षों से मेल खाती हैं, स्तंभ - निर्देशांक से;

% अदिश - शीर्षों पर अदिश क्षेत्र मानों का स्तंभ मैट्रिक्स;

% वेक्टर - शीर्षों पर वेक्टर क्षेत्र घटकों का मैट्रिक्स:

% आउटपुट पैरामीटर

% ग्रेड - अदिश क्षेत्र के कार्टेशियन ग्रेडिएंट घटकों की पंक्ति मैट्रिक्स;

% div - टेट्राहेड्रोन के आयतन में वेक्टर क्षेत्र का विचलन मान;

% रोट - वेक्टर फ़ील्ड रोटर के कार्टेशियन घटकों की पंक्ति मैट्रिक्स।

% गणना में, यह माना जाता है कि एक चतुष्फलक के आयतन में

% वेक्टर और अदिश क्षेत्र एक रैखिक नियम के अनुसार अंतरिक्ष में भिन्न होते हैं।

फ़ंक्शन = grad_div_rot(नोड्स, स्केलर, वेक्टर);

a=inv(); रैखिक प्रक्षेप गुणांकों का % मैट्रिक्स

grad=(a(2:end,:)*स्केलर)"; % स्केलर फ़ील्ड ग्रेडिएंट घटक

div=*वेक्टर(:); सदिश क्षेत्र का % विचलन

रोट=योग(क्रॉस(ए(2:अंत,:),वेक्टर।"),2)";

विकसित एम-फ़ंक्शन चलाने का एक उदाहरण:

>> नोड्स=10*रैंड(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> अदिश=रैंड(4,1)

>>वेक्टर=रैंड(4,3)

0.52515 0.01964 0.50281

0.20265 0.68128 0.70947

0.67214 0.37948 0.42889

0.83812 0.8318 0.30462

>> =grad_div_rot(नोड्स, स्केलर, वेक्टर)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

यदि हम मान लें कि स्थानिक निर्देशांक मीटर में मापा जाता है, और वेक्टर और अदिश क्षेत्र आयामहीन हैं, तो इस उदाहरण में यह निकला:

ग्रेड Ф = (-0.16983* 1 एक्स - 0.03922*1 य - 0.17125*1 जेड) एम -1 ;

डिव एफ = -1.0112 मीटर -1;

सड़ांध एफ = (-0.91808*1 एक्स + 0.20057*1 य + 0.78844*1 जेड) एम -1 .

§ 1.5. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत के बुनियादी नियम

अभिन्न रूप में ईएमएफ समीकरण

पूर्ण वर्तमान कानून:

या

समोच्च के साथ चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर का परिसंचरण एलसतह से प्रवाहित होने वाली कुल विद्युत धारा के बराबर है एस, समोच्च पर फैला हुआ एल, यदि धारा की दिशा सर्किट को बायपास करने की दिशा के साथ दाएं हाथ की प्रणाली बनाती है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम:

कहाँ इ सी बाहरी विद्युत क्षेत्र की ताकत है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का ईएमएफ इऔर सर्किट में एलसतह के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के बराबर एस, समोच्च पर फैला हुआ एल, और चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर की दिशा दिशा के साथ बनती है इऔर बाएं हाथ की प्रणाली।

गॉस प्रमेय अभिन्न रूप में:

विद्युत विस्थापन वेक्टर एक बंद सतह के माध्यम से प्रवाहित होता है एससतह से घिरे आयतन में मुक्त विद्युत आवेशों के योग के बराबर है एस.

चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की निरंतरता का नियम:

किसी भी बंद सतह से चुंबकीय प्रवाह शून्य होता है।

अभिन्न रूप में समीकरणों का प्रत्यक्ष अनुप्रयोग सरलतम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की गणना करना संभव बनाता है। अधिक जटिल रूप के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की गणना करने के लिए, विभेदक रूप में समीकरणों का उपयोग किया जाता है। इन समीकरणों को मैक्सवेल के समीकरण कहा जाता है।

स्थिर मीडिया के लिए मैक्सवेल के समीकरण

ये समीकरण अभिन्न रूप में संबंधित समीकरणों और स्थानिक अंतर ऑपरेटरों की गणितीय परिभाषाओं से सीधे अनुसरण करते हैं।

विभेदक रूप में कुल वर्तमान कानून:

कुल विद्युत धारा घनत्व,

बाह्य विद्युत धारा घनत्व,

चालन धारा घनत्व,

विस्थापन धारा घनत्व: ,

स्थानांतरण वर्तमान घनत्व: .

इसका मतलब यह है कि विद्युत धारा चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के वेक्टर क्षेत्र का एक भंवर स्रोत है।

विभेदक रूप में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम:

इसका मतलब यह है कि वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के स्थानिक वितरण के लिए एक भंवर स्रोत है।

चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की निरंतरता का समीकरण:

इसका मतलब यह है कि चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के क्षेत्र का कोई स्रोत नहीं है, अर्थात। प्रकृति में कोई चुंबकीय आवेश (चुंबकीय मोनोपोल) नहीं होते हैं।

विभेदक रूप में गॉस का प्रमेय:

इसका मतलब यह है कि विद्युत विस्थापन वेक्टर क्षेत्र के स्रोत विद्युत आवेश हैं।

ईएमएफ विश्लेषण समस्या के समाधान की विशिष्टता सुनिश्चित करने के लिए, मैक्सवेल समीकरणों को वैक्टर के बीच सामग्री कनेक्शन के समीकरणों के साथ पूरक करना आवश्यक है इ और डी , और बी और एच .

क्षेत्र वैक्टर और माध्यम के इलेक्ट्रोफिजिकल गुणों के बीच संबंध

ह ज्ञात है कि

(1)

सभी डाइलेक्ट्रिक्स एक विद्युत क्षेत्र द्वारा ध्रुवीकृत होते हैं। सभी चुम्बक एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा चुम्बकित होते हैं। किसी पदार्थ के स्थैतिक ढांकता हुआ गुणों को ध्रुवीकरण वेक्टर की कार्यात्मक निर्भरता द्वारा पूरी तरह से वर्णित किया जा सकता है पी विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर से इ (पी =पी (इ )). किसी पदार्थ के स्थिर चुंबकीय गुणों को चुंबकत्व वेक्टर की कार्यात्मक निर्भरता द्वारा पूरी तरह से वर्णित किया जा सकता है एम चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर से एच (एम =एम (एच )). सामान्य स्थिति में, ऐसी निर्भरताएँ प्रकृति में अस्पष्ट (हिस्ट्रेसिस) होती हैं। इसका मतलब है कि बिंदु पर ध्रुवीकरण या चुंबकीयकरण वेक्टर क्यून केवल वेक्टर के मान से निर्धारित होता है इ या एच इस बिंदु पर, लेकिन वेक्टर में परिवर्तन का इतिहास भी इ या एच इस समय। इन निर्भरताओं की प्रयोगात्मक जांच और मॉडल बनाना बेहद कठिन है। इसलिए, व्यवहार में अक्सर यह मान लिया जाता है कि सदिश पी और इ , और एम और एच संरेख हैं, और पदार्थ के इलेक्ट्रोफिजिकल गुणों को स्केलर हिस्टैरिसीस फ़ंक्शंस (|) द्वारा वर्णित किया गया है पी |=|पी |(|इ |), |एम |=|एम |(|एच |). यदि उपरोक्त कार्यों की हिस्टैरिसीस विशेषताओं की उपेक्षा की जा सकती है, तो विद्युत गुणों का वर्णन एकल-मूल्य वाले कार्यों द्वारा किया जाता है पी=पी(इ), एम=एम(एच).

कई मामलों में, इन कार्यों को लगभग रैखिक माना जा सकता है, अर्थात,

फिर, संबंध (1) को ध्यान में रखते हुए, हम निम्नलिखित लिख सकते हैं

(4)

तदनुसार, पदार्थ की सापेक्ष ढांकता हुआ और चुंबकीय पारगम्यता:

किसी पदार्थ की पूर्ण विद्युतशीलता:

किसी पदार्थ की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता:

संबंध (2), (3), (4) पदार्थ के ढांकता हुआ और चुंबकीय गुणों की विशेषता बताते हैं। किसी पदार्थ के विद्युत प्रवाहकीय गुणों को ओम के नियम द्वारा विभेदक रूप में वर्णित किया जा सकता है

पदार्थ की विशिष्ट विद्युत चालकता कहां है, जिसे एस/एम में मापा जाता है।

अधिक सामान्य मामले में, चालन धारा घनत्व और विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के बीच निर्भरता में एक गैर-रेखीय वेक्टर-हिस्टैरिसीस चरित्र होता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र ऊर्जा

विद्युत क्षेत्र का आयतन ऊर्जा घनत्व है

कहाँ डब्ल्यू e को J/m 3 में मापा जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र का आयतन ऊर्जा घनत्व है

कहाँ डब्ल्यूमी को J/m 3 में मापा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का आयतन ऊर्जा घनत्व बराबर होता है

पदार्थ के रैखिक विद्युत और चुंबकीय गुणों के मामले में, ईएमएफ का आयतन ऊर्जा घनत्व बराबर होता है

यह अभिव्यक्ति विशिष्ट ऊर्जा और ईएमएफ वैक्टर के तात्कालिक मूल्यों के लिए मान्य है।

चालन धाराओं से ऊष्मा हानि की विशिष्ट शक्ति

तृतीय-पक्ष स्रोतों की विशिष्ट शक्ति

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. समग्र वर्तमान कानून को अभिन्न रूप में कैसे तैयार किया जाता है?

2. विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम अभिन्न रूप में कैसे तैयार किया जाता है?

3. गॉस प्रमेय और चुंबकीय प्रवाह निरंतरता का नियम अभिन्न रूप में कैसे तैयार किया जाता है?

4. कुल धारा का नियम विभेदक रूप में कैसे तैयार किया जाता है?

5. विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम विभेदक रूप में कैसे तैयार किया जाता है?

6. गॉस प्रमेय और चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की निरंतरता का नियम अभिन्न रूप में कैसे तैयार किया जाता है?

7. कौन से संबंध पदार्थ के विद्युत गुणों का वर्णन करते हैं?

8. किसी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा को इसे निर्धारित करने वाली सदिश मात्राओं के रूप में कैसे व्यक्त किया जाता है?

9. ताप हानि की विशिष्ट शक्ति और तृतीय-पक्ष स्रोतों की विशिष्ट शक्ति कैसे निर्धारित की जाती है?

MATLAB अनुप्रयोग उदाहरण

कार्य 1.

दिया गया: टेट्राहेड्रोन के आयतन के अंदर, किसी पदार्थ का चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीयकरण एक रैखिक नियम के अनुसार बदलता है। चतुष्फलक के शीर्षों के निर्देशांक दिए गए हैं, शीर्षों पर चुंबकीय प्रेरण और पदार्थ के चुंबकीयकरण के सदिशों के मान भी दिए गए हैं।

गणनापिछले पैराग्राफ में समस्या के समाधान में संकलित एम-फ़ंक्शन का उपयोग करके, टेट्राहेड्रोन की मात्रा में विद्युत प्रवाह घनत्व। MATLAB कमांड विंडो में गणना करें, यह मानते हुए कि स्थानिक निर्देशांक मिलीमीटर में मापा जाता है, चुंबकीय प्रेरण टेस्लास में है, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और चुंबकीयकरण kA/m में है।

समाधान.

आइए स्रोत डेटा को grad_div_rot m-फ़ंक्शन के साथ संगत प्रारूप में सेट करें:

>> नोड्स=5*रैंड(4,3)

0.94827 2.7084 4.3001

0.96716 0.75436 4.2683

3.4111 3.4895 2.9678

1.5138 1.8919 2.4828

>> बी=रैंड(4,3)*2.6-1.3

1.0394 0.41659 0.088605

0.83624 -0.41088 0.59049

0.37677 -0.54671 -0.49585

0.82673 -0.4129 0.88009

>> mu0=4e-4*pi % पूर्ण वैक्यूम चुंबकीय पारगम्यता, μH/मिमी

>> एम=रैंड(4,3)*1800-900

122.53 -99.216 822.32

233.26 350.22 40.663

364.93 218.36 684.26

83.828 530.68 -588.68

>> =grad_div_rot(नोड्स,वन्स(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

इस उदाहरण में, विचारित आयतन में कुल वर्तमान घनत्व का वेक्टर (-914.2*) के बराबर निकला 1 एक्स + 527.76*1 य - 340.67*1 जेड) ए/मिमी 2 . वर्तमान घनत्व का मापांक निर्धारित करने के लिए, निम्नलिखित कथन निष्पादित करें:

>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")

वर्तमान घनत्व का परिकलित मान वास्तविक तकनीकी उपकरणों में अत्यधिक चुंबकीय मीडिया में प्राप्त नहीं किया जा सकता है। यह उदाहरण पूर्णतः शैक्षणिक है. और अब आइए चतुष्फलक के आयतन में चुंबकीय प्रेरण के वितरण को स्थापित करने की शुद्धता की जाँच करें। ऐसा करने के लिए, निम्नलिखित कथन निष्पादित करें:

>> =grad_div_rot(नोड्स,वन्स(4,1),बी)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

यहां हमें डिव वैल्यू मिली बी = -0.34415 टी/मिमी, जो विभेदक रूप में चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की निरंतरता के नियम के अनुसार नहीं हो सकता। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि टेट्राहेड्रोन के आयतन में चुंबकीय प्रेरण का वितरण गलत तरीके से सेट किया गया है।

कार्य 2.

मान लीजिए चतुष्फलक, जिसके शीर्ष निर्देशांक दिए गए हैं, हवा में है (माप इकाइयाँ मीटर हैं)। मान लीजिए इसके शीर्षों पर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर का मान दिया गया है (माप इकाइयाँ - kV/m)।

आवश्यकटेट्राहेड्रोन के अंदर वॉल्यूमेट्रिक इलेक्ट्रिक चार्ज घनत्व की गणना करें।

समाधानइसी प्रकार किया जा सकता है:

>> नोड्स=3*रैंड(4,3)

2.9392 2.2119 0.59741

0.81434 0.40956 0.89617

0.75699 0.03527 1.9843

2.6272 2.6817 0.85323

>> eps0=8.854e-3% पूर्ण निर्वात पारगम्यता, nF/m

>> ई=20*रैंड(4,3)

9.3845 8.4699 4.519

1.2956 10.31 11.596

19.767 6.679 15.207

11.656 8.6581 10.596

>> =grad_div_rot(नोड्स,वन्स(4,1),ई*ईपीएस0)

0.076467 0.21709 -0.015323

इस उदाहरण में, वॉल्यूमेट्रिक चार्ज घनत्व 0.10685 μC/m 3 निकला।

§ 1.6. ईएमएफ वैक्टर के लिए सीमा की स्थिति।
आवेश संरक्षण का नियम. उमोव-पोयंटिंग प्रमेय

या

यह यहाँ अंकित है: एच 1 - पर्यावरण संख्या 1 में मीडिया के बीच इंटरफेस पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का वेक्टर; एच 2 - पर्यावरण संख्या 2 में समान; एच 1टी- माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर का स्पर्शरेखा (स्पर्शरेखा) घटक; एच 2टी- पर्यावरण संख्या 2 में भी ऐसा ही; इ 1 माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर कुल विद्युत क्षेत्र की ताकत का वेक्टर है; इ 2 - पर्यावरण संख्या 2 में समान; इ 1 सी - माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर का तृतीय-पक्ष घटक; इ 2सी - पर्यावरण संख्या 2 में समान; इ 1टी- माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर का स्पर्शरेखीय घटक; इ 2टी- पर्यावरण संख्या 2 में भी ऐसा ही; इ 1s टी- माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर का स्पर्शरेखीय तृतीय-पक्ष घटक; इ 2टी- पर्यावरण संख्या 2 में भी ऐसा ही; बी 1 - माध्यम संख्या 1 में मीडिया के बीच इंटरफेस पर चुंबकीय प्रेरण का वेक्टर; बी 2 - पर्यावरण संख्या 2 में समान; बी 1एन- माध्यम संख्या 1 में मीडिया के बीच इंटरफेस पर चुंबकीय प्रेरण के वेक्टर का सामान्य घटक; बी 2एन- पर्यावरण संख्या 2 में भी ऐसा ही; डी 1 - माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर विद्युत विस्थापन वेक्टर; डी 2 - पर्यावरण संख्या 2 में समान; डी 1एन- माध्यम संख्या 1 में मीडिया इंटरफ़ेस पर विद्युत विस्थापन वेक्टर का सामान्य घटक; डी 2एन- पर्यावरण संख्या 2 में भी ऐसा ही; σ मीडिया के बीच इंटरफेस पर विद्युत आवेश का सतह घनत्व है, जिसे C/m 2 में मापा जाता है।

आवेश संरक्षण का नियम

यदि कोई तृतीय-पक्ष वर्तमान स्रोत नहीं हैं, तो

और सामान्य स्थिति में, यानी, कुल वर्तमान घनत्व वेक्टर का कोई स्रोत नहीं है, यानी, कुल वर्तमान लाइनें हमेशा बंद रहती हैं

उमोव-पोयंटिंग प्रमेय

ईएमएफ में एक भौतिक बिंदु द्वारा खपत की गई वॉल्यूमेट्रिक पावर घनत्व बराबर है

पहचान के अनुसार (1)

यह आयतन के लिए शक्ति संतुलन समीकरण है वी. सामान्य स्थिति में, समानता (3) के अनुसार, आयतन के अंदर स्रोतों द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय शक्ति वी, गर्मी के नुकसान, ईएमएफ ऊर्जा के संचय और एक बंद सतह के माध्यम से आसपास के स्थान में विकिरण के लिए जाता है जो इस मात्रा को सीमित करता है।

इंटीग्रल (2) में इंटीग्रैंड को पोयंटिंग वेक्टर कहा जाता है:

कहाँ पी W/m 2 में मापा गया।

यह वेक्टर कुछ अवलोकन बिंदु पर विद्युत चुम्बकीय शक्ति प्रवाह घनत्व के बराबर है। समानता (3) उमोव-पोयंटिंग प्रमेय की गणितीय अभिव्यक्ति है।

क्षेत्र द्वारा विकिरित विद्युतचुंबकीय शक्ति वीआसपास के स्थान में एक बंद सतह के माध्यम से पोयंटिंग वेक्टर के प्रवाह के बराबर है एस, सीमा क्षेत्र वी.

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. कौन से भाव मीडिया इंटरफेस पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वैक्टर के लिए सीमा स्थितियों का वर्णन करते हैं?

2. आवेश संरक्षण का नियम विभेदक रूप में कैसे प्रतिपादित होता है?

3. पूर्णांक रूप में आवेश संरक्षण का नियम किस प्रकार प्रतिपादित होता है?

4. कौन से भाव मीडिया इंटरफेस पर वर्तमान घनत्व के लिए सीमा स्थितियों का वर्णन करते हैं?

5. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में किसी भौतिक बिंदु द्वारा खपत की गई बिजली का आयतन घनत्व क्या है?

6. एक निश्चित आयतन के लिए विद्युत चुम्बकीय शक्ति संतुलन समीकरण कैसे लिखा जाता है?

7. पोयंटिंग वेक्टर क्या है?

8. उमोव-पोयंटिंग प्रमेय कैसे तैयार किया गया है?

MATLAB अनुप्रयोग उदाहरण

काम.

दिया गया: अंतरिक्ष में एक त्रिकोणीय सतह है। शीर्ष निर्देशांक निर्धारित हैं. शीर्षों पर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र शक्ति सदिशों के मान भी दिए गए हैं। विद्युत क्षेत्र की ताकत का तृतीय-पक्ष घटक शून्य है।

आवश्यकइस त्रिकोणीय सतह से गुजरने वाली विद्युत चुम्बकीय शक्ति की गणना करें। एक MATLAB फ़ंक्शन लिखें जो यह गणना करता है। गणना करते समय, विचार करें कि सकारात्मक सामान्य वेक्टर इस तरह से निर्देशित है कि यदि आप इसके अंत से देखते हैं, तो शीर्ष संख्याओं के आरोही क्रम में गति वामावर्त घटित होगी।

समाधान. नीचे एम-फ़ंक्शन का पाठ है।

% em_power_tri - गुजरने वाली विद्युत चुम्बकीय शक्ति की गणना

अंतरिक्ष में % त्रिकोणीय सतह

%P=em_power_tri(नोड्स,ई,एच)

% इनपुट पैरामीटर

% नोड्स - वर्ग मैट्रिक्स जैसे ।" ,

प्रत्येक पंक्ति में % जिसमें संगत शीर्ष के निर्देशांक लिखे होते हैं।

% ई - शीर्षों पर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के घटकों का मैट्रिक्स:

% पंक्तियाँ शीर्षों के अनुरूप हैं, स्तंभ कार्टेशियन घटकों के अनुरूप हैं।

% एच - शीर्षों पर चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर के घटकों का मैट्रिक्स।

% आउटपुट पैरामीटर

%P - त्रिभुज से गुजरने वाली विद्युत चुम्बकीय शक्ति

% गणना यह मानती है कि त्रिभुज पर

% फ़ील्ड ताकत वाले वेक्टर एक रैखिक कानून के अनुसार अंतरिक्ष में बदलते हैं।

फ़ंक्शन P=em_power_tri(नोड्स,ई,एच);

% त्रिभुज के दोहरे क्षेत्रफल वेक्टर की गणना करें

एस=)]) डेट()]) डेट()])];

P=sum(क्रॉस(E,(ones(3,3)+eye(3))*H,2))*S"/24;

विकसित एम-फ़ंक्शन चलाने का एक उदाहरण:

>> नोड्स=2*रैंड(3,3)

0.90151 0.5462 0.4647

1.4318 0.50954 1.6097

1.7857 1.7312 1.8168

>> ई=2*रैंड(3,3)

0.46379 0.15677 1.6877

0.47863 1.2816 0.3478

0.099509 0.38177 0.34159

>> एच=2*रैंड(3,3)

1.9886 0.62843 1.1831

0.87958 0.73016 0.23949

0.6801 0.78648 0.076258

>> P=em_power_tri(नोड्स,ई,एच)

यदि हम मान लें कि स्थानिक निर्देशांक मीटर में मापा जाता है, विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर वोल्ट प्रति मीटर में है, चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर एम्पीयर प्रति मीटर में है, तो इस उदाहरण में, त्रिकोण से गुजरने वाली विद्युत चुम्बकीय शक्ति निकली 0.18221 डब्ल्यू.

हमारे चारों ओर बिजली

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (टीएसबी से परिभाषा)- यह पदार्थ का एक विशेष रूप है, जिसके माध्यम से विद्युत आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया होती है। इस परिभाषा के आधार पर, यह स्पष्ट नहीं है कि प्राथमिक क्या है - आवेशित कणों का अस्तित्व या किसी क्षेत्र की उपस्थिति। शायद केवल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की उपस्थिति के कारण ही कण आवेश प्राप्त कर सकते हैं। बिलकुल मुर्गी और अंडे की कहानी की तरह. लब्बोलुआब यह है कि आवेशित कण और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक दूसरे से अविभाज्य हैं और एक दूसरे के बिना अस्तित्व में नहीं रह सकते। इसलिए, परिभाषा आपको और मुझे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की घटना के सार को समझने का अवसर नहीं देती है और याद रखने वाली एकमात्र बात यह है कि यह पदार्थ का विशेष रूप! विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत 1865 में जेम्स मैक्सवेल द्वारा विकसित किया गया था।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र क्या है? कोई कल्पना कर सकता है कि हम विद्युत चुम्बकीय ब्रह्मांड में रहते हैं, जो पूरी तरह से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से व्याप्त है, और विभिन्न कण और पदार्थ, उनकी संरचना और गुणों के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव में सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज प्राप्त करते हैं, इसे जमा करते हैं, या विद्युत रूप से तटस्थ रहें। क्रमश विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रदो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: स्थिर, अर्थात्, आवेशित पिंडों (कणों) द्वारा उत्सर्जित और उनसे अभिन्न, और गतिशील, अंतरिक्ष में फैल रहा है, उस स्रोत से अलग हो रहा है जिसने इसे विकिरणित किया है। भौतिकी में एक गतिशील विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को दो परस्पर लंबवत तरंगों के रूप में दर्शाया जाता है: विद्युत (ई) और चुंबकीय (एच)।

तथ्य यह है कि विद्युत क्षेत्र एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न होता है, और चुंबकीय क्षेत्र - एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्पन्न होता है, इस तथ्य की ओर जाता है कि विद्युत और चुंबकीय वैकल्पिक क्षेत्र एक दूसरे से अलग-अलग मौजूद नहीं होते हैं। स्थिर या समान रूप से गतिमान आवेशित कणों का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सीधे कणों से संबंधित होता है। इन आवेशित कणों की त्वरित गति के साथ, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उनसे "अलग हो जाता है" और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में स्वतंत्र रूप से मौजूद रहता है, स्रोत के समाप्त होने के साथ गायब नहीं होता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्राकृतिक (प्राकृतिक) स्रोत

ईएमएफ के प्राकृतिक (प्राकृतिक) स्रोतों को निम्नलिखित समूहों में विभाजित किया गया है:

पृथ्वी का विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र;

सूर्य और आकाशगंगाओं का रेडियो विकिरण (ब्रह्मांड में समान रूप से वितरित ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव विकिरण);

वायुमंडलीय बिजली;

जैविक विद्युत चुम्बकीय पृष्ठभूमि।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र.पृथ्वी के भू-चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण पृथ्वी की सतह पर भूमध्य रेखा पर 35 µT से लेकर ध्रुवों के पास 65 µT तक भिन्न-भिन्न होता है।

पृथ्वी का विद्युत क्षेत्रसामान्य रूप से पृथ्वी की सतह की ओर निर्देशित होती है, जिसके संबंध में नकारात्मक चार्ज होता है ऊपरी परतेंवायुमंडल। पृथ्वी की सतह के पास विद्युत क्षेत्र की ताकत 120…130 V/m है और ऊंचाई के साथ लगभग तेजी से घटती है। ईपी में वार्षिक परिवर्तन पूरी पृथ्वी पर प्रकृति में समान हैं: अधिकतम तीव्रता जनवरी-फरवरी में 150...250 वी/मीटर है और जून-जुलाई में न्यूनतम 100...120 वी/मीटर है।

वायुमंडलीय बिजलीपृथ्वी के वायुमंडल में विद्युत घटनाएँ हैं। हवा (लिंक) में हमेशा सकारात्मक और नकारात्मक विद्युत आवेश होते हैं - आयन जो रेडियोधर्मी पदार्थों, ब्रह्मांडीय किरणों और सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में उत्पन्न होते हैं। ग्लोब नकारात्मक रूप से चार्ज है; इसमें और वायुमंडल के बीच एक बड़ा संभावित अंतर है। तूफान के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत तेजी से बढ़ जाती है। वायुमंडलीय निर्वहन की आवृत्ति सीमा 100 हर्ट्ज और 30 मेगाहर्ट्ज के बीच होती है।

अलौकिक स्रोतइसमें पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर का विकिरण शामिल है।

जैविक विद्युत चुम्बकीय पृष्ठभूमि।जैविक वस्तुएँ, अन्य भौतिक निकायों की तरह, पूर्ण शून्य से ऊपर के तापमान पर 10 kHz - 100 GHz की सीमा में EMF उत्सर्जित करती हैं। यह मानव शरीर में आवेशों - आयनों की अराजक गति के कारण है। मनुष्यों में ऐसे विकिरण का शक्ति घनत्व 10 mW/cm2 है, जो एक वयस्क के लिए कुल 100 वाट की शक्ति देता है। मानव शरीरलगभग 0.003 W/m2 की शक्ति घनत्व के साथ 300 GHz पर EMF भी उत्सर्जित करता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के मानवजनित स्रोत

मानवजनित स्रोतों को 2 समूहों में विभाजित किया गया है:

कम आवृत्ति विकिरण के स्रोत (0 - 3 kHz)

इस समूह में बिजली के उत्पादन, पारेषण और वितरण (बिजली लाइनें, ट्रांसफार्मर सबस्टेशन, पावर स्टेशन, विभिन्न केबल सिस्टम), घर और कार्यालय के विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, जिसमें पीसी मॉनिटर, इलेक्ट्रिक वाहन, रेलवे परिवहन और इसके बुनियादी ढांचे शामिल हैं, की सभी प्रणालियाँ शामिल हैं। साथ ही मेट्रो, ट्रॉलीबस और ट्राम परिवहन।

पहले से ही आज, शहरों के 18-32% क्षेत्र पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कार यातायात के परिणामस्वरूप बनता है। वाहनों की आवाजाही के दौरान उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय तरंगें टेलीविजन और रेडियो रिसेप्शन में बाधा डालती हैं, और मानव शरीर पर भी हानिकारक प्रभाव डाल सकती हैं।

आरएफ स्रोत (3 किलोहर्ट्ज़ से 300 गीगाहर्ट्ज़)

इस समूह में कार्यात्मक ट्रांसमीटर शामिल हैं - सूचना प्रसारित करने या प्राप्त करने के उद्देश्य से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत। ये हैं वाणिज्यिक ट्रांसमीटर (रेडियो, टेलीविजन), रेडियो टेलीफोन (ऑटो-, रेडियो टेलीफोन, सीबी रेडियो, शौकिया रेडियो ट्रांसमीटर, औद्योगिक रेडियो टेलीफोन), दिशात्मक रेडियो संचार (उपग्रह रेडियो संचार, ग्राउंड रिले स्टेशन), नेविगेशन (हवाई यातायात, शिपिंग) , रेडियो बिंदु), लोकेटर (वायु संचार, शिपिंग, यातायात लोकेटर, हवाई यातायात नियंत्रण)। इसमें माइक्रोवेव विकिरण, वैकल्पिक (50 हर्ट्ज - 1 मेगाहर्ट्ज) और स्पंदित क्षेत्रों, घरेलू उपकरण (माइक्रोवेव ओवन), कैथोड रे ट्यूब (पीसी मॉनिटर, टेलीविजन, आदि) पर जानकारी के दृश्य प्रदर्शन के साधन का उपयोग करने वाले विभिन्न तकनीकी उपकरण भी शामिल हैं। के लिए वैज्ञानिक अनुसंधानचिकित्सा में, अति-उच्च आवृत्ति धाराओं का उपयोग किया जाता है। ऐसी धाराओं के उपयोग से उत्पन्न होने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक निश्चित व्यावसायिक खतरे का प्रतिनिधित्व करते हैं, इसलिए शरीर पर उनके प्रभाव से बचाने के लिए उपाय करना आवश्यक है।

मुख्य तकनीकी स्रोत हैं:

घरेलू टेलीविजन सेट, माइक्रोवेव ओवन, रेडियोटेलीफोन, आदि। उपकरण;

बिजली संयंत्र, बिजली संयंत्र और ट्रांसफार्मर सबस्टेशन;

व्यापक रूप से शाखाबद्ध विद्युत और केबल नेटवर्क;

रडार, रेडियो और टेलीविजन प्रसारण स्टेशन, रिपीटर्स;

कंप्यूटर और वीडियो मॉनिटर;

ओवरहेड पावर लाइनें (टीएल)।

शहरी परिस्थितियों में जोखिम की एक विशेषता कुल विद्युत चुम्बकीय पृष्ठभूमि (अभिन्न पैरामीटर) और व्यक्तिगत स्रोतों (अंतर पैरामीटर) से मजबूत ईएमएफ दोनों की आबादी पर प्रभाव है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र क्या है, यह मानव स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करता है और इसे क्यों मापते हैं - आप इस लेख से सीखेंगे। आपको हमारे स्टोर के वर्गीकरण से परिचित कराना जारी रखते हुए, हम आपको उपयोगी उपकरणों - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र शक्ति (ईएमएफ) के संकेतक के बारे में बताएंगे। इनका उपयोग व्यवसाय और घर दोनों में किया जा सकता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र क्या है?

घरेलू उपकरणों के बिना आधुनिक दुनिया की कल्पना नहीं की जा सकती, मोबाइल फोन, बिजली, ट्राम और ट्रॉलीबस, टेलीविजन और कंप्यूटर। हम इनके अभ्यस्त हैं और यह बिल्कुल नहीं सोचते कि कोई भी विद्युत उपकरण अपने चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाता है। यह अदृश्य है, लेकिन मनुष्यों सहित किसी भी जीवित जीव को प्रभावित करता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ का एक विशेष रूप है जो तब उत्पन्न होता है जब गतिमान कण विद्युत आवेशों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं और एक-दूसरे को जन्म दे सकते हैं - यही कारण है कि, एक नियम के रूप में, उन्हें एक एकल, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के रूप में एक साथ कहा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के मुख्य स्रोतों में शामिल हैं:

- बिजली की लाइनों;
- ट्रांसफार्मर सबस्टेशन;
- विद्युत वायरिंग, दूरसंचार, टीवी और इंटरनेट केबल;
- सेल टावर, रेडियो और टीवी टावर, एम्पलीफायर, सेल और सैटेलाइट फोन एंटेना, वाई-फाई राउटर;
- कंप्यूटर, टीवी, डिस्प्ले;
- घरेलू विद्युत उपकरण;
- इंडक्शन और माइक्रोवेव (मेगावाट) ओवन;
- विद्युत परिवहन;
- रडार.

मानव स्वास्थ्य पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का प्रभाव

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र किसी भी जैविक जीव को प्रभावित करते हैं - पौधे, कीड़े, जानवर, लोग। मनुष्यों पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि लंबे समय तक और नियमित रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के संपर्क में रहने से निम्नलिखित परिणाम हो सकते हैं:
- थकान में वृद्धि, नींद में खलल, सिरदर्द, दबाव में कमी, हृदय गति में कमी;
- प्रतिरक्षा, तंत्रिका, अंतःस्रावी, यौन, हार्मोनल, हृदय प्रणाली में विकार;
- विकास ऑन्कोलॉजिकल रोग;
- केंद्रीय रोगों का विकास तंत्रिका तंत्रएस;
- एलर्जी।

ईएमआई सुरक्षा

ऐसे सैनिटरी मानक हैं जो खतरनाक क्षेत्र में बिताए गए समय के आधार पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत के अधिकतम स्वीकार्य स्तर स्थापित करते हैं - आवासीय परिसरों, कार्यस्थलों, मजबूत क्षेत्र के स्रोतों के पास के स्थानों के लिए। यदि विकिरण को संरचनात्मक रूप से कम करना संभव नहीं है, उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय ट्रांसमिशन लाइन (ईएमएफ) या सेल टावर से, तो सेवा निर्देश, काम करने वाले कर्मियों के लिए सुरक्षात्मक उपकरण और स्वच्छता-संगरोध प्रतिबंधित पहुंच क्षेत्र विकसित किए जाते हैं।

विभिन्न निर्देश किसी व्यक्ति के खतरे के क्षेत्र में रहने के समय को नियंत्रित करते हैं। पॉलिमर फाइबर पर आधारित धातुयुक्त कपड़े से बने शील्डिंग नेट, फिल्म, ग्लेज़िंग, सूट विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तीव्रता को हजारों गुना कम कर सकते हैं। GOST के अनुरोध पर, EMF विकिरण क्षेत्रों को बंद कर दिया गया है और चेतावनी संकेतों से सुसज्जित किया गया है "प्रवेश न करें, यह खतरनाक है!" और विद्युत चुम्बकीय खतरा प्रतीक।

उपकरणों की सहायता से विशेष सेवाएँ कार्यस्थलों और आवासीय परिसरों में ईएमएफ तीव्रता के स्तर की लगातार निगरानी करती हैं। आप एक पोर्टेबल डिवाइस "इंपल्स" या एक सेट "इंपल्स" + नाइट्रेट परीक्षक "SOEKS" खरीदकर अपने स्वास्थ्य का ख्याल रख सकते हैं।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की शक्ति को मापने के लिए हमें घरेलू उपकरणों की आवश्यकता क्यों है?

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मानव स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव डालता है, इसलिए यह जानना उपयोगी है कि आप किन स्थानों पर जाते हैं (घर पर, कार्यालय में, बगीचे में, गैरेज में) खतरनाक हो सकता है। आपको यह समझना चाहिए कि एक बढ़ी हुई विद्युत चुम्बकीय पृष्ठभूमि न केवल आपके विद्युत उपकरणों, टेलीफोन, टेलीविजन और कंप्यूटर द्वारा बनाई जा सकती है, बल्कि दोषपूर्ण तारों, पड़ोसियों के विद्युत उपकरणों, आस-पास स्थित औद्योगिक सुविधाओं द्वारा भी बनाई जा सकती है।

विशेषज्ञों ने पाया है कि किसी व्यक्ति पर ईएमएफ का अल्पकालिक प्रभाव व्यावहारिक रूप से हानिरहित है, लेकिन बढ़े हुए विद्युत चुम्बकीय पृष्ठभूमि वाले क्षेत्र में लंबे समय तक रहना खतरनाक है। ये वे क्षेत्र हैं जिन्हें "आवेग" प्रकार के उपकरणों का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है। तो, आप उन स्थानों की जांच कर सकते हैं जहां आप सबसे अधिक समय बिताते हैं; नर्सरी और आपका शयनकक्ष; अध्ययन। उपकरण में निर्धारित मान शामिल हैं नियामक दस्तावेज़ताकि आप तुरंत अपने और अपने प्रियजनों के लिए खतरे की डिग्री का आकलन कर सकें। यह संभव है कि जांच के बाद, आप कंप्यूटर को बिस्तर से दूर ले जाने, एम्प्लीफाइड एंटीना वाले सेल फोन से छुटकारा पाने, पुराने माइक्रोवेव ओवन को नए में बदलने, रेफ्रिजरेटर के दरवाजे के इन्सुलेशन को नो फ्रॉस्ट मोड से बदलने का निर्णय लें। .

1860-1865 में। 19वीं सदी के महानतम भौतिकविदों में से एक जेम्स क्लर्क मैक्सवेलएक सिद्धांत बनाया विद्युत चुम्बकीय।मैक्सवेल के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना को इस प्रकार समझाया गया है। यदि अंतरिक्ष में किसी बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र समय के साथ बदलता है, तो वहां विद्युत क्षेत्र भी बनता है। यदि क्षेत्र में कोई बंद कंडक्टर है, तो विद्युत क्षेत्र उसमें प्रेरण धारा का कारण बनता है। मैक्सवेल के सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकलता है कि विपरीत प्रक्रिया भी संभव है। यदि अंतरिक्ष के किसी क्षेत्र में समय के साथ विद्युत क्षेत्र बदलता है, तो यहां चुंबकीय क्षेत्र भी बनता है।

इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र में समय के साथ कोई भी परिवर्तन एक बदलते विद्युत क्षेत्र में परिणत होता है, और विद्युत क्षेत्र में समय के साथ कोई भी परिवर्तन एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र को जन्म देता है। ये एक-दूसरे को वैकल्पिक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हुए एक एकल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाते हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण

मैक्सवेल द्वारा प्रतिपादित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के सिद्धांत का सबसे महत्वपूर्ण परिणाम विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की संभावना की भविष्यवाणी थी। विद्युत चुम्बकीय तरंग- अंतरिक्ष और समय में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का प्रसार।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें, लोचदार (ध्वनि) तरंगों के विपरीत, निर्वात या किसी अन्य पदार्थ में फैल सकती हैं।

निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगें तीव्र गति से फैलती हैं c=299 792 किमी/सेकेंड, यानी प्रकाश की गति से।

पदार्थ में विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति निर्वात की तुलना में कम होती है। यांत्रिक तरंगों के लिए प्राप्त तरंग दैर्ध्य, इसकी गति, अवधि और दोलनों की आवृत्ति के बीच का संबंध विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए भी मान्य है:

तनाव वेक्टर उतार-चढ़ाव इऔर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बीपरस्पर लंबवत तलों में और तरंग प्रसार (वेग वेक्टर) की दिशा के लंबवत होते हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा वहन करती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग रेंज

हमारे आसपास जटिल दुनियाविभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगें: कंप्यूटर मॉनिटर, सेल फोन, माइक्रोवेव ओवन, टेलीविजन आदि से विकिरण। वर्तमान में, सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को तरंग दैर्ध्य द्वारा छह मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है।

रेडियो तरंगें- ये विद्युत चुम्बकीय तरंगें (10,000 मीटर से 0.005 मीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ) हैं, जो तारों के बिना दूरी पर सिग्नल (सूचना) प्रसारित करने का काम करती हैं। रेडियो संचार में, रेडियो तरंगें एंटीना में बहने वाली उच्च आवृत्ति धाराओं द्वारा बनाई जाती हैं।

0.005 मीटर से 1 माइक्रोन तक तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण, अर्थात। रेडियो तरंगों और दृश्य प्रकाश के बीच को कहा जाता है अवरक्त विकिरण. किसी भी गर्म पिंड से इन्फ्रारेड विकिरण उत्सर्जित होता है। अवरक्त विकिरण का स्रोत भट्टियां, बैटरी, विद्युत गरमागरम लैंप हैं। विशेष उपकरणों की सहायता से, अवरक्त विकिरण को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित किया जा सकता है और पूर्ण अंधकार में गर्म वस्तुओं की छवियां प्राप्त की जा सकती हैं।

को दृश्यमान प्रकाशलाल से बैंगनी तक, लगभग 770 एनएम से 380 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण शामिल करें। मानव जीवन में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के स्पेक्ट्रम के इस हिस्से का महत्व असाधारण रूप से महान है, क्योंकि एक व्यक्ति दृष्टि की मदद से अपने आसपास की दुनिया के बारे में लगभग सभी जानकारी प्राप्त करता है।

बैंगनी रंग से कम तरंग दैर्ध्य के साथ आंखों के लिए अदृश्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण को कहा जाता है पराबैंगनी विकिरण।यह रोगजनक बैक्टीरिया को मार सकता है.

एक्स-रे विकिरणआंख के लिए अदृश्य. यह दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी पदार्थ की महत्वपूर्ण परतों के माध्यम से महत्वपूर्ण अवशोषण के बिना गुजरता है, जिसका उपयोग आंतरिक अंगों के रोगों के निदान के लिए किया जाता है।

गामा विकिरणउत्तेजित नाभिक द्वारा उत्सर्जित और प्राथमिक कणों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होने वाला विद्युत चुम्बकीय विकिरण कहलाता है।

रेडियो संचार का सिद्धांत

ऑसिलेटरी सर्किट का उपयोग विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्रोत के रूप में किया जाता है। प्रभावी विकिरण के लिए, सर्किट "खोला" जाता है, अर्थात। फ़ील्ड के अंतरिक्ष में "जाने" के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ। इस उपकरण को ओपन ऑसिलेटरी सर्किट कहा जाता है - एंटीना.

रेडियो संचारइसे विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके सूचना का प्रसारण कहा जाता है, जिसकी आवृत्ति हर्ट्ज से लेकर रेंज तक होती है।

रडार (रडार)

एक उपकरण जो अल्ट्राशॉर्ट तरंगों को प्रसारित करता है और उन्हें तुरंत प्राप्त करता है। विकिरण लघु स्पन्दों द्वारा किया जाता है। पल्स वस्तुओं से परावर्तित होते हैं, जिससे सिग्नल प्राप्त करने और संसाधित करने के बाद, वस्तु से दूरी निर्धारित करने की अनुमति मिलती है।

स्पीड रडार इसी सिद्धांत पर काम करता है। इस बारे में सोचें कि रडार चलती कार की गति कैसे निर्धारित करता है।

1 परिचय। वेलेओलॉजी में अध्ययन का विषय।

3. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के मुख्य स्रोत।

5. लोगों के स्वास्थ्य को विद्युत चुम्बकीय जोखिम से बचाने के तरीके।

6. प्रयुक्त सामग्री और साहित्य की सूची.

1 परिचय। वेलेओलॉजी में अध्ययन का विषय।

1.1 परिचय.

वेलेओलॉजी - लेट से। "वेलेओ" - "हैलो" - वैज्ञानिक अनुशासनजो एक स्वस्थ व्यक्ति के व्यक्तिगत स्वास्थ्य का अध्ययन करता है। वेलेओलॉजी और अन्य विषयों (विशेष रूप से, व्यावहारिक चिकित्सा से) के बीच मूलभूत अंतर प्रत्येक विशिष्ट विषय के स्वास्थ्य का आकलन करने के लिए व्यक्तिगत दृष्टिकोण में निहित है (किसी भी समूह के लिए सामान्य और औसत डेटा को ध्यान में रखे बिना)।

पहली बार, एक वैज्ञानिक अनुशासन के रूप में वेलेओलॉजी को आधिकारिक तौर पर 1980 में पंजीकृत किया गया था। इसके संस्थापक रूसी वैज्ञानिक आई. आई. ब्रेखमैन थे, जो व्लादिवोस्तोक स्टेट यूनिवर्सिटी में काम करते थे।

वर्तमान में, नया अनुशासन सक्रिय रूप से विकसित हो रहा है, वैज्ञानिक कार्य जमा हो रहे हैं, और व्यावहारिक अनुसंधान सक्रिय रूप से किया जा रहा है। धीरे-धीरे, एक वैज्ञानिक अनुशासन की स्थिति से एक स्वतंत्र विज्ञान की स्थिति में संक्रमण हो रहा है।

1.2 वेलेओलॉजी में अध्ययन का विषय।

वेलेओलॉजी में अध्ययन का विषय एक स्वस्थ व्यक्ति का व्यक्तिगत स्वास्थ्य और इसे प्रभावित करने वाले कारक हैं। इसके अलावा, वेलेओलॉजी किसी विशेष विषय की वैयक्तिकता को ध्यान में रखते हुए, एक स्वस्थ जीवन शैली को व्यवस्थित करने में लगी हुई है।

इस समय "स्वास्थ्य" की अवधारणा की सबसे आम परिभाषा विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) के विशेषज्ञों द्वारा प्रस्तावित परिभाषा है:

स्वास्थ्य शारीरिक, मानसिक और सामाजिक कल्याण की एक स्थिति है।

आधुनिक स्वरविज्ञान व्यक्तिगत स्वास्थ्य की निम्नलिखित मुख्य विशेषताओं की पहचान करता है:

1. जीवन पदार्थ के अस्तित्व की सबसे जटिल अभिव्यक्ति है, जो जटिलता में विभिन्न भौतिक-रासायनिक और जैव प्रतिक्रियाओं से आगे निकल जाती है।

2. होमोस्टैसिस - जीवन रूपों की एक अर्ध-स्थैतिक स्थिति, जो अपेक्षाकृत बड़े समय अवधि में परिवर्तनशीलता और छोटी अवधि में व्यावहारिक स्थिरता की विशेषता है।

3. अनुकूलन - अस्तित्व और अधिभार की बदलती परिस्थितियों के अनुकूल जीवन रूपों की संपत्ति। अनुकूलन के उल्लंघन या स्थितियों में बहुत तेज और आमूलचूल परिवर्तन के साथ, कुरूपता उत्पन्न होती है - तनाव।

4. फेनोटाइप - पर्यावरणीय कारकों का एक संयोजन जो एक जीवित जीव के विकास को प्रभावित करता है। इसके अलावा, शब्द "फेनोटाइप" जीव की विकासात्मक विशेषताओं और शरीर विज्ञान की समग्रता को दर्शाता है।

5. जीनोटाइप - वंशानुगत कारकों का एक संयोजन जो एक जीवित जीव के विकास को प्रभावित करता है, जो माता-पिता की आनुवंशिक सामग्री का एक संयोजन है। जब विकृत जीन माता-पिता से प्रसारित होते हैं, तो वंशानुगत विकृति उत्पन्न होती है।

6. जीवनशैली - व्यवहार संबंधी रूढ़ियों और मानदंडों का एक सेट जो किसी विशेष जीव की विशेषता बताता है।

स्वास्थ्य (डब्ल्यूएचओ द्वारा परिभाषित)।

2. विद्युतचुम्बकीय क्षेत्र, इसके प्रकार, विशेषताएँ एवं वर्गीकरण।

2.1 बुनियादी परिभाषाएँ। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रकार.

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ का एक विशेष रूप है जिसके माध्यम से विद्युत आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया होती है।

विद्युत क्षेत्र - अंतरिक्ष में विद्युत आवेशों और आवेशित कणों द्वारा निर्मित। चित्र आराम से दो आवेशित कणों के लिए विद्युत क्षेत्र की क्षेत्र रेखाओं (क्षेत्रों की कल्पना करने के लिए उपयोग की जाने वाली काल्पनिक रेखाएं) की एक तस्वीर दिखाता है:

चुंबकीय क्षेत्र - तब निर्मित होता है जब विद्युत आवेश किसी चालक के माध्यम से चलते हैं। एकल चालक के लिए फ़ील्ड रेखाओं का पैटर्न चित्र में दिखाया गया है:

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के अस्तित्व का भौतिक कारण यह है कि एक समय-परिवर्तनशील विद्युत क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करता है, और एक बदलता चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र को उत्तेजित करता है। लगातार बदलते हुए, दोनों घटक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के अस्तित्व का समर्थन करते हैं। एक स्थिर या समान रूप से गतिशील कण का क्षेत्र एक वाहक (आवेशित कण) के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है।

हालाँकि, वाहकों की त्वरित गति के साथ, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उनसे "अलग हो जाता है" और वाहक को हटाने के साथ गायब हुए बिना, विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में स्वतंत्र रूप से पर्यावरण में मौजूद रहता है (उदाहरण के लिए, रेडियो तरंगें गायब नहीं होती हैं) जब करंट गायब हो जाता है (वाहक - इलेक्ट्रॉनों की गति) उन्हें उत्सर्जित करने वाले एंटीना में)।

2.2 विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की बुनियादी विशेषताएँ।

विद्युत क्षेत्र की विशेषता विद्युत क्षेत्र की ताकत (पदनाम "ई", एसआई इकाई - वी/एम, वेक्टर) से होती है। चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता चुंबकीय क्षेत्र की ताकत (पदनाम "एच", एसआई आयाम - ए/एम, वेक्टर) से होती है। वेक्टर का मॉड्यूल (लंबाई) आमतौर पर मापा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की विशेषता एक तरंग दैर्ध्य (पदनाम "(", एसआई आयाम - एम), उन्हें उत्सर्जित करने वाला एक स्रोत - आवृत्ति (पदनाम - "(", एसआई आयाम - हर्ट्ज) है। चित्र में, ई विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर है, H चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर है।

3 - 300 हर्ट्ज की आवृत्तियों पर, चुंबकीय प्रेरण की अवधारणा का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र (पदनाम "बी", एसआई आयाम - टी) की विशेषता के रूप में भी किया जा सकता है।

2.3 विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का वर्गीकरण।

स्रोत/वाहक से दूरी की डिग्री के अनुसार विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का तथाकथित "ज़ोनल" वर्गीकरण सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

इस वर्गीकरण के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को "निकट" और "दूर" क्षेत्रों में विभाजित किया गया है। "निकट" क्षेत्र (जिसे कभी-कभी प्रेरण क्षेत्र भी कहा जाता है) स्रोत से 0-3 (, डी (- क्षेत्र द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय तरंग की लंबाई) के बराबर दूरी तक फैला हुआ है। इस मामले में, क्षेत्र की ताकत तेजी से घट जाती है (स्रोत से दूरी के वर्ग या घन के अनुपात में) इस क्षेत्र में उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय तरंग अभी तक पूरी तरह से नहीं बनी है।

"दूर" क्षेत्र गठित विद्युत चुम्बकीय तरंग का क्षेत्र है। यहां, क्षेत्र की ताकत स्रोत से दूरी के विपरीत घटती जाती है। इस क्षेत्र में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की शक्तियों के बीच प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित संबंध मान्य है:

जहां 377 एक स्थिरांक, निर्वात प्रतिबाधा, ओम है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों को आमतौर पर आवृत्तियों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है:

| नाम | सीमाएँ | नाम | सीमाएँ |

आमतौर पर, केवल विद्युत क्षेत्र की ताकत ई को मापा जाता है। 300 मेगाहर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों पर, तरंग की ऊर्जा प्रवाह घनत्व, या पोयंटिंग वेक्टर, को कभी-कभी मापा जाता है (पदनाम "एस", एसआई आयाम डब्ल्यू / एम 2 है)।

3. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के मुख्य स्रोत।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के मुख्य स्रोत हैं:

बिजली की लाइनों।

वायरिंग (इमारतों और संरचनाओं के अंदर)।

घरेलू विद्युत उपकरण.

व्यक्तिगत कम्प्यूटर्स।

टीवी और रेडियो प्रसारण स्टेशन।

उपग्रह और सेलुलर संचार (उपकरण, पुनरावर्तक)।

विद्युत परिवहन.

रडार स्थापना.

3.1 विद्युत लाइनें (टीएल)।

एक कार्यशील विद्युत लाइन के तार आसन्न स्थान में (तार से दसियों मीटर की दूरी पर) औद्योगिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) का एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाते हैं। इसके अलावा, लाइन के पास क्षेत्र की ताकत उसके विद्युत भार के आधार पर एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न हो सकती है। मानक बिजली लाइनों के पास स्वच्छता संरक्षण क्षेत्रों की सीमाएँ निर्धारित करते हैं (एसएन 2971-84 के अनुसार):

| ऑपरेटिंग वोल्टेज | 330 और नीचे | 500 | 750 | 1150 |

| आकार | 20 | 30 | 40 | 55 |

(वास्तव में, स्वच्छता संरक्षण क्षेत्र की सीमाएँ अधिकतम विद्युत क्षेत्र शक्ति की सीमा रेखा के साथ स्थापित की जाती हैं, जो तारों से सबसे दूर, 1 केवी / मी के बराबर है)।

3.2 वायरिंग.

विद्युत तारों में शामिल हैं: जीवन समर्थन प्रणालियों के निर्माण के लिए बिजली केबल, बिजली वितरण तार, साथ ही ब्रांचिंग बोर्ड, पावर बॉक्स और ट्रांसफार्मर। विद्युत वायरिंग आवासीय परिसर में औद्योगिक आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का मुख्य स्रोत है। इस मामले में, स्रोत द्वारा उत्सर्जित विद्युत क्षेत्र की ताकत का स्तर अक्सर अपेक्षाकृत कम होता है (500 वी/एम से अधिक नहीं)।

3.3 घरेलू विद्युत उपकरण।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत सभी घरेलू उपकरण हैं जो विद्युत प्रवाह का उपयोग करके संचालित होते हैं। साथ ही, विकिरण का स्तर मॉडल, डिवाइस डिवाइस और ऑपरेशन के विशिष्ट मोड के आधार पर व्यापक रेंज में भिन्न होता है। इसके अलावा, विकिरण का स्तर डिवाइस की बिजली खपत पर दृढ़ता से निर्भर करता है - डिवाइस के संचालन के दौरान विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का स्तर जितना अधिक होगा, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का स्तर उतना ही अधिक होगा। घरेलू उपकरणों के पास विद्युत क्षेत्र की ताकत दसियों V/m से अधिक नहीं होती है।

नीचे दी गई तालिका घरेलू विद्युत उपकरणों के बीच सबसे शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र स्रोतों के लिए चुंबकीय प्रेरण के अधिकतम स्वीकार्य स्तर को दर्शाती है:

| डिवाइस | सीमा अंतराल | |

| | चुंबकीय प्रेरण के मान, μT |

|कॉफी मेकर | |

|वॉशिंग मशीन | |

| लोहा | |

| वैक्यूम क्लीनर | |

| इलेक्ट्रिक स्टोव | |

|दीपक « दिन का प्रकाश» (फ्लोरोसेंट लैंप एलटीबी, | |

| इलेक्ट्रिक ड्रिल (मोटर | |

| पावर डब्ल्यू) | | |

| इलेक्ट्रिक मिक्सर (पावर मोटर | |

| डब्ल्यू) | |

| टीवी | |

| माइक्रोवेव ओवन (इंडक्शन, माइक्रोवेव) | | |

3.4 पर्सनल कंप्यूटर.

कंप्यूटर उपयोगकर्ता के स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव का प्राथमिक स्रोत मॉनिटर का डिस्प्ले डिवाइस (वीओडी) है। अधिकांश आधुनिक मॉनिटरों में, सीबीओ एक कैथोड किरण ट्यूब है। तालिका एसवीआर के मुख्य स्वास्थ्य प्रभावों को सूचीबद्ध करती है:

| एर्गोनोमिक | विद्युत चुम्बकीय के प्रभाव के कारक | |

| | फ़ील्ड कैथोड रे ट्यूब | |

| कंट्रास्ट में महत्वपूर्ण कमी | आवृत्ति में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र | |

| स्थितियों में पुनरुत्पादित छवि | मेगाहर्ट्ज रेंज। |

| सीधी किरणों के साथ स्क्रीन की बाहरी रोशनी | | |

| प्रकाश. | | |

|दर्पण प्रतिबिंबप्रकाश की किरणें | सतह पर इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज |

| कार्टून चरित्र | पराबैंगनी विकिरण (रेंज |

| छवि पुनरुत्पादन | तरंग दैर्ध्य एनएम)। |

| (उच्च-आवृत्ति निरंतर अद्यतन | |

| छवि की पृथक प्रकृति | इन्फ्रारेड और एक्स-रे |

| (अंकों में उपविभाजन)। |आयोनाइजिंग विकिरण. |

भविष्य में, हम स्वास्थ्य पर एसवीआर के प्रभाव के मुख्य कारकों के रूप में केवल कैथोड-रे ट्यूब के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव के कारकों पर विचार करेंगे।

मॉनिटर और सिस्टम यूनिट के अलावा, एक पर्सनल कंप्यूटर में बड़ी संख्या में अन्य डिवाइस (जैसे प्रिंटर, स्कैनर, नेटवर्क फ़िल्टर इत्यादि) भी शामिल हो सकते हैं। ये सभी उपकरण विद्युत धारा के उपयोग से काम करते हैं, जिसका अर्थ है कि ये विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत हैं। निम्न तालिका कंप्यूटर के पास विद्युत चुम्बकीय वातावरण को दर्शाती है (इस तालिका में मॉनिटर के योगदान को ध्यान में नहीं रखा गया है, जैसा कि पहले चर्चा की गई थी):

| स्रोत | आवृत्ति रेंज उत्पन्न | |

| | विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र | |

| सिस्टम यूनिट असेंबली. | |. |

| इनपुट-आउटपुट डिवाइस (प्रिंटर, | हर्ट्ज |

| स्कैनर, ड्राइव, आदि)। | |

| निर्बाध विद्युत आपूर्ति, |. |

| नेटवर्क फिल्टर और स्टेबलाइजर्स। | | |

पर्सनल कंप्यूटर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में सबसे जटिल तरंग और वर्णक्रमीय संरचना होती है और इसे मापना और मात्रा निर्धारित करना मुश्किल होता है। इसमें चुंबकीय, इलेक्ट्रोस्टैटिक और विकिरण घटक होते हैं (विशेष रूप से, मॉनिटर के सामने बैठे व्यक्ति की इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता -3 से +5 वी तक हो सकती है)। इस तथ्य को देखते हुए कि व्यक्तिगत कंप्यूटर अब मानव गतिविधि की सभी शाखाओं में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं, मानव स्वास्थ्य पर उनका प्रभाव सावधानीपूर्वक अध्ययन और नियंत्रण के अधीन है।

3.5 टेलीविजन और रेडियो प्रसारण स्टेशन।

वर्तमान में रूस के क्षेत्र में बड़ी संख्या में रेडियो प्रसारण स्टेशन और विभिन्न संबद्धताओं के केंद्र स्थित हैं।

ट्रांसमिटिंग स्टेशन और केंद्र विशेष रूप से उनके लिए निर्दिष्ट क्षेत्रों में स्थित हैं और बड़े क्षेत्रों (1000 हेक्टेयर तक) पर कब्जा कर सकते हैं। उनकी संरचना के अनुसार, उनमें एक या अधिक तकनीकी इमारतें शामिल हैं, जहां रेडियो ट्रांसमीटर स्थित हैं, और एंटीना क्षेत्र, जिन पर कई दर्जन एंटीना-फीडर सिस्टम (एएफएस) स्थित हैं। प्रत्येक प्रणाली में एक विकिरण करने वाला एंटीना और एक फीडर लाइन शामिल होती है जो प्रसारण संकेत लाती है।

रेडियो प्रसारण केंद्रों के एंटेना द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में एक जटिल वर्णक्रमीय संरचना होती है और एंटेना के विन्यास, इलाके और आसन्न इमारतों की वास्तुकला के आधार पर शक्तियों का एक व्यक्तिगत वितरण होता है। विभिन्न प्रकार के रेडियो प्रसारण केंद्रों के लिए कुछ औसत डेटा तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं:

| | फ़ील्ड, वी/एम. | ए/एम. | |

| डीवी - रेडियो | 630 | 1.2 | उच्चतम तनाव |

| शक्ति | | | तनाव में कमी ||

| एचएफ - रेडियो | 44 | 0.12 | ट्रांसमीटर हो सकते हैं | |

3.6 उपग्रह और सेलुलर संचार।

3.6.1 उपग्रह संचार.

उपग्रह संचार प्रणालियों में पृथ्वी पर एक संचारण स्टेशन और कक्षा में यात्री - पुनरावर्तक शामिल होते हैं। संचारण उपग्रह संचार स्टेशन एक संकीर्ण निर्देशित तरंग किरण उत्सर्जित करते हैं, जिसमें ऊर्जा प्रवाह घनत्व सैकड़ों W/m तक पहुँच जाता है। उपग्रह संचार प्रणालियाँ एंटेना से काफी दूरी पर उच्च विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत पैदा करती हैं। उदाहरण के लिए, 225 किलोवाट की शक्ति वाला एक स्टेशन, 2.38 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर काम करते हुए, 100 किमी की दूरी पर 2.8 W/m2 का ऊर्जा प्रवाह घनत्व बनाता है। मुख्य बीम के सापेक्ष ऊर्जा का प्रकीर्णन बहुत छोटा होता है और ऐन्टेना के सीधे स्थान के क्षेत्र में सबसे अधिक होता है।

3.6.2 सेलुलर संचार.

सेल्युलर रेडियोटेलीफोनी आज सबसे गहन रूप से विकसित होने वाली दूरसंचार प्रणालियों में से एक है। सेलुलर संचार प्रणाली के मुख्य तत्व बेस स्टेशन और मोबाइल रेडियोटेलीफोन हैं। बेस स्टेशन मोबाइल उपकरणों के साथ रेडियो संचार बनाए रखते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के स्रोत होते हैं। सिस्टम कवरेज क्षेत्र को किमी के दायरे के साथ ज़ोन, या तथाकथित "कोशिकाओं" में विभाजित करने के सिद्धांत का उपयोग करता है। निम्नलिखित तालिका रूस में संचालित सेलुलर संचार प्रणालियों की मुख्य विशेषताएं प्रस्तुत करती है:

|एनएमटी450. | |

|एनालॉग. |5] |5] | | | |

|एएमपीएस. |||100 |0.6 | |

|डैम्प्स (आईएस - |||50 |0.2 | |

|136). | | | | | |

|सीडीएमए. |||100 |0.6 | |

|जीएसएम - 900. |||40 |0.25 | |

|जीएसएम-1800.| |

|डिजिटल. |0] |5] | | | |

बेस स्टेशन की विकिरण तीव्रता लोड द्वारा निर्धारित की जाती है, अर्थात, किसी विशेष बेस स्टेशन के सेवा क्षेत्र में सेल फोन मालिकों की उपस्थिति और बातचीत के लिए फोन का उपयोग करने की उनकी इच्छा, जो बदले में, मूल रूप से दिन का समय, स्टेशन का स्थान, सप्ताह का दिन और अन्य कारकों पर निर्भर करता है। रात के समय स्टेशनों पर लोडिंग लगभग शून्य होती है। मोबाइल उपकरणों की विकिरण तीव्रता काफी हद तक संचार चैनल "मोबाइल रेडियोटेलीफोन - बेस स्टेशन" की स्थिति पर निर्भर करती है (बेस स्टेशन से दूरी जितनी अधिक होगी, डिवाइस की विकिरण तीव्रता उतनी ही अधिक होगी)।

3.7 विद्युत परिवहन।

विद्युत परिवहन (ट्रॉलीबस, ट्राम, मेट्रो ट्रेन, आदि) हर्ट्ज आवृत्ति रेंज में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का एक शक्तिशाली स्रोत है। साथ ही, अधिकांश मामलों में, ट्रैक्शन इलेक्ट्रिक मोटर मुख्य उत्सर्जक के रूप में कार्य करती है (ट्रॉलीबस और ट्राम के लिए, वायु वर्तमान संग्राहक विकिरणित विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के संदर्भ में इलेक्ट्रिक मोटर के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं)। तालिका कुछ प्रकार के विद्युत परिवहन के लिए चुंबकीय प्रेरण के मापा मूल्य पर डेटा दिखाती है:

| परिवहन का साधन और प्रजाति | औसत मूल्य | अधिकतम मूल्य |

| खपत किया हुआ करंट. | | चुंबकीय प्रेरण, μT. | | चुंबकीय का परिमाण ||

| उपनगरीय ट्रेनें। | 20 | 75 |

| विद्युत परिवहन | 29 | 110 | के साथ

| डीसी ड्राइव | | |

| (इलेक्ट्रिक कारें, आदि)। | | |

3.8 रडार संस्थापन.

रडार और रडार प्रतिष्ठानों में आमतौर पर परावर्तक-प्रकार के एंटेना ("डिश") होते हैं और एक संकीर्ण रूप से निर्देशित रेडियो किरण उत्सर्जित करते हैं।

अंतरिक्ष में ऐन्टेना की आवधिक गति विकिरण के स्थानिक असंततता की ओर ले जाती है। विकिरण के लिए रडार के चक्रीय संचालन के कारण विकिरण का अस्थायी विच्छेदन भी होता है। वे 500 मेगाहर्ट्ज से 15 गीगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर काम करते हैं, लेकिन कुछ विशेष इंस्टॉलेशन 100 गीगाहर्ट्ज या उससे अधिक की आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं। विकिरण की विशेष प्रकृति के कारण, वे जमीन पर उच्च ऊर्जा प्रवाह घनत्व (100 W/m2 या अधिक) वाले क्षेत्र बना सकते हैं।

4. व्यक्तिगत मानव स्वास्थ्य पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का प्रभाव।

मानव शरीर हमेशा बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करता है। विभिन्न तरंग संरचना और अन्य कारकों के कारण, विभिन्न स्रोतों का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मानव स्वास्थ्य को अलग-अलग तरीकों से प्रभावित करता है। इसलिए, इस खंड में स्वास्थ्य पर विभिन्न स्रोतों के प्रभाव पर अलग से विचार किया जाएगा। हालाँकि, कृत्रिम स्रोतों का क्षेत्र, जो प्राकृतिक विद्युत चुम्बकीय पृष्ठभूमि से बिल्कुल असंगत है, लगभग सभी मामलों में इसके प्रभाव क्षेत्र में लोगों के स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

स्वास्थ्य पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव का व्यापक अध्ययन हमारे देश में 60 के दशक में शुरू किया गया था। यह पाया गया कि मानव तंत्रिका तंत्र विद्युत चुम्बकीय प्रभावों के प्रति संवेदनशील है, और थर्मल प्रभाव की सीमा मूल्य (क्षेत्र शक्ति मूल्य जिस पर इसका थर्मल प्रभाव होता है) के नीचे की तीव्रता पर किसी व्यक्ति के संपर्क में आने पर क्षेत्र में एक तथाकथित सूचना प्रभाव होता है स्वयं प्रकट होने लगता है)।

निम्नलिखित तालिका विभिन्न स्रोतों के प्रभाव क्षेत्र में रहने वाले लोगों के स्वास्थ्य में गिरावट के बारे में सबसे आम शिकायतों को सूचीबद्ध करती है। तालिका में स्रोतों का क्रम और क्रमांकन धारा 3 में अपनाए गए उनके अनुक्रम और क्रमांकन के अनुरूप है:

| स्रोत | सबसे आम शिकायतें। |

| विद्युत चुम्बकीय | |

|1. लाइन्स | अल्पकालिक एक्सपोज़र (कई मिनटों के क्रम पर) सक्षम है |

| विद्युत लाइनें (बिजली लाइनें). | | केवल विशेष रूप से संवेदनशील लोगों में ही नकारात्मक प्रतिक्रिया होती है | |

| | कुछ प्रकार की एलर्जी वाले लोग या मरीज़ | |

| | हृदय और तंत्रिका तंत्र की विभिन्न विकृतियाँ | |

| | (तंत्रिका विनियमन के उपतंत्र के असंतुलन के कारण)। कब |

| | अल्ट्रा-लॉन्ग (लगभग 10-20 वर्ष) निरंतर एक्सपोज़र | |

| | शायद (असत्यापित आंकड़ों के अनुसार) कुछ का विकास | |

| | ऑन्कोलॉजिकल रोग. | |

|2. आंतरिक | वर्तमान में, खराब होने की शिकायतों पर डेटा | |

| भवनों की विद्युत वायरिंग | स्वास्थ्य, आंतरिक कार्यों से सीधा संबंध | |