학교 백과사전. 전자기장
Shmelev V.E., Sbitnev S.A.
"전기 공학의 이론적 기초"
"전자기장 이론"
제1장 전자기장 이론의 기본 개념
§ 1.1. 전자기장과 물리적 양의 결정.
전자기장 이론의 수학적 장치
전자기장(EMF)는 하전 입자에 힘을 가하는 물질의 한 유형이며 모든 지점에서 전기장과 자기장의 양면을 특징짓는 두 쌍의 벡터 양에 의해 결정됩니다.
전기장- 이것은 입자의 전하에 비례하고 속도와 무관한 힘으로 전하를 띤 입자에 미치는 영향을 특징으로 하는 EMF의 구성 요소입니다.
자기장- 이것은 입자의 전하와 속도에 비례하는 힘으로 움직이는 입자에 미치는 영향을 특징으로 하는 EMF의 구성 요소입니다.
전기공학의 이론적 기초 과정에서 배우는 EMF의 기본 성질과 계산 방법은 전기, 무선 전자 및 생체 의학 장치에서 발견되는 EMF에 대한 정성적 및 정량적 연구를 포함합니다. 이를 위해 적분 및 미분 형태의 전기 역학 방정식이 가장 적합합니다.
전자기장 이론(TEMF)의 수학적 장치는 스칼라 필드 이론, 벡터 및 텐서 분석, 미분 및 적분 계산을 기반으로 합니다.
제어 질문
1. 전자기장이란 무엇입니까?
2. 전기장과 자기장이란 무엇입니까?
3. 전자기장 이론의 수학적 장치의 기초는 무엇입니까?
§ 1.2. EMF를 특징짓는 물리량
전계 강도 벡터그 시점에 큐한 점에 놓인 전하를 띤 고정 입자에 작용하는 힘의 벡터라고합니다. 큐이 입자가 단위 양전하를 가지고 있다면.
이 정의에 따르면 점전하에 작용하는 전기력은 큐동일하다:
어디 이자형 V/m 단위로 측정됩니다.
자기장의 특징 자기 유도 벡터. 일부 관찰 지점에서의 자기 유도 큐계수는 한 지점에 위치한 하전 입자에 작용하는 자기력과 동일한 벡터 양입니다. 큐, 단위 전하를 가지며 단위 속도로 움직이며 힘, 속도, 자기 유도 및 입자의 전하의 벡터가 조건을 만족합니다.
.
전류와 함께 곡선 도체에 작용하는 자기력은 다음 공식에 의해 결정될 수 있습니다.
.
직선 도체에서 균일한 필드에 있으면 다음과 같은 자기력이 작용합니다.
.
모든 최신 공식에서 비 - 테슬라(Tl) 단위로 측정되는 자기 유도.
1T는 자기 유도선이 전류가 흐르는 도체에 수직으로 향하고 도체의 길이가 1m인 경우 1A의 전류가 흐르는 직선 도체에 1N과 같은 자기력이 작용하는 자기 유도입니다. .
전기장 강도 및 자기 유도 외에도 전자기장 이론에서는 다음과 같은 벡터 양이 고려됩니다.
1) 전기 유도 디 (전기 변위)는 C / m 2로 측정되며,
EMF 벡터는 공간과 시간의 함수입니다.
어디 큐- 관측 지점, 티- 시간의 순간.
관찰포인트라면 큐가 진공 상태이면 대응하는 벡터 양 쌍 사이에 다음 관계가 성립합니다.
여기서 진공의 절대 유전율(기본 전기 상수) = 8.85419 * 10 -12;
진공의 절대 투자율(기본 자기 상수); \u003d 4π * 10 -7.
제어 질문
1. 전기장의 세기는 무엇인가?
2. 자기 유도란 무엇입니까?
3. 움직이는 하전 입자에 작용하는 자기력은 무엇입니까?
4. 전류가 흐르는 도체에 작용하는 자기력은 무엇입니까?
5. 전기장의 특성을 나타내는 벡터량은 무엇입니까?
6. 자기장의 특성을 나타내는 벡터량은 무엇입니까?
§ 1.3. 전자기장의 원인
EMF의 소스는 전하, 전기 쌍극자, 움직이는 전하, 전류, 자기 쌍극자입니다.
전하와 전류의 개념은 물리학 과정에서 주어진다. 전류는 세 가지 유형이 있습니다.
1. 전도 전류.
2. 변위 전류.
3. 전류를 전송합니다.
전도 전류- 전기 전도체의 이동 전하가 특정 표면을 통과하는 속도.
바이어스 전류- 특정 표면을 통한 전기 변위 벡터 흐름의 변화율.
.
전송 전류다음 식을 특징으로 하는
어디 V - 표면을 통한 신체의 이동 속도 에스; N - 표면에 수직인 단위의 벡터 - 법선 방향으로 표면을 통해 비행하는 물체의 선형 전하 밀도; ρ는 전하의 부피 밀도이고; 피 V - 전송 전류 밀도.
전기 쌍극자한 쌍의 포인트 요금 + 큐그리고 - 큐거리에 위치 엘서로로부터(그림 1).
점 전기 쌍극자는 전기 쌍극자 모멘트 벡터로 특징지어집니다.
자기 쌍극자전류가 흐르는 평면 회로라고 함 나.자기 쌍극자는 자기 쌍극자 모멘트 벡터를 특징으로 합니다.
어디 에스 전류가 흐르는 회로 위로 펼쳐진 평평한 표면의 면적 벡터입니다. 벡터 에스 또한 벡터의 끝에서 보면 이 평평한 표면에 수직으로 향합니다. 에스 , 전류의 방향과 일치하는 방향으로 윤곽선을 따라 이동하면 시계 반대 방향으로 발생합니다. 이것은 쌍극자 자기 모멘트 벡터의 방향이 오른쪽 나사 법칙에 따라 전류의 방향과 관련되어 있음을 의미합니다.
물질의 원자와 분자는 전기 및 자기 쌍극자이므로 EMF의 실제 유형의 각 지점은 전기 및 자기 쌍극자 모멘트의 벌크 밀도로 특성화할 수 있습니다.
피 - 물질의 전기 분극:
중 - 물질의 자화:
물질의 전기적 분극화실제 물체의 어떤 지점에서 전기 쌍극자 모멘트의 벌크 밀도와 같은 벡터량입니다.
물질 자화실제 물체의 어떤 지점에서 자기 쌍극자 모멘트의 벌크 밀도와 같은 벡터량입니다.
전기 변위- 이것은 진공에 있든 물질에 있든 관계없이 모든 관찰 지점에 대해 다음 관계에서 결정되는 벡터 양입니다.
(진공 또는 물질용),
(진공에만 해당).
자기장 강도- 진공에 있든 물질에 있든 관계없이 모든 관찰 지점에 대한 벡터 양은 다음 관계에서 결정됩니다.
,
여기서 자기장 강도는 A/m 단위로 측정됩니다.
분극 및 자화 외에도 다른 체적 분산 EMF 소스가 있습니다.
- 벌크 전하 밀도 ; ,
여기서 전하의 부피 밀도는 C/m 3 단위로 측정됩니다.
- 전류 밀도 벡터, 정규 구성 요소는 다음과 같습니다.
보다 일반적인 경우, 열린 표면을 통해 흐르는 전류 에스, 이 표면을 통한 전류 밀도 벡터의 플럭스와 같습니다.
여기서 전류 밀도 벡터는 A/m 2 단위로 측정됩니다.
제어 질문
1. 전자기장의 원인은 무엇입니까?
2. 전도 전류란 무엇입니까?
3. 바이어스 전류란?
4. 전송전류란?
5. 전기쌍극자와 전기쌍극자모멘트란?
6. 자기 쌍극자와 자기 쌍극자 모멘트란?
7. 물질의 전기 분극화와 자화란 무엇입니까?
8. 전기 변위란 무엇입니까?
9. 자기장의 강도란 무엇입니까?
10. 부피 전하 밀도와 전류 밀도는 무엇입니까?
MATLAB 애플리케이션 예제
일.
주어진: 전류가 흐르는 회로 나공간에서 삼각형의 둘레는 정점의 데카르트 좌표가 주어집니다. 엑스 1 , 엑스 2 , 엑스 3 , 와이 1 , 와이 2 , 와이 3 , 지 1 , 지 2 , 지삼 . 여기서 첨자는 정점 번호입니다. 정점은 전류가 흐르는 방향으로 번호가 매겨집니다.
필수의루프의 쌍극자 자기 모멘트 벡터를 계산하는 MATLAB 함수를 구성합니다. m-파일을 컴파일할 때 공간 좌표는 미터 단위로 측정되고 전류는 암페어 단위로 측정된다고 가정할 수 있습니다. 입력 및 출력 매개변수의 임의 구성이 허용됩니다.
해결책
% m_dip_moment - 공간에 전류가 있는 삼각형 회로의 자기 쌍극자 모멘트 계산
%pm = m_dip_moment(tok,노드)
% 입력 매개변수
% 전류 - 회로의 전류;
% 노드 - ." 형식의 정사각 행렬, 각 행에는 해당 정점의 좌표가 포함됩니다.
% 출력 매개변수
%pm은 자기 쌍극자 모멘트 벡터의 데카르트 성분의 행렬 행입니다.
함수 pm = m_dip_moment(tok,nodes);
pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;
% 마지막 문장에서 삼각형의 면적 벡터는 현재
>> 노드=10*랜드(3)
9.5013 4.8598 4.5647
2.3114 8.913 0.18504
6.0684 7.621 8.2141
>> pm=m_dip_moment(1,노드)
13.442 20.637 -2.9692
안에 이 경우일어난 피 M = (13.442* 1 엑스 + 20.637*1 와이 - 2.9692*1 지) 회로의 전류가 1A인 경우 A * m 2
§ 1.4. 전자기장 이론의 공간 미분 연산자
구배스칼라 필드 Φ( 큐) = Φ( 엑스, 와이, 지)는 다음 공식으로 정의되는 벡터 필드라고 합니다.
,
어디 V 1 - 점을 포함하는 영역 큐; 에스 1 - 닫힌 표면 경계 영역 V 1 , 큐 1 - 표면에 속하는 점 에스 1 ; δ - 점으로부터의 최대 거리 큐표면의 점에 에스 1(최대| 큐큐 1 |).
분기벡터 필드 에프 (큐)=에프 (엑스, 와이, 지)는 다음 공식으로 정의되는 스칼라 필드라고 합니다.
축차(소용돌이) 벡터장 에프 (큐)=에프 (엑스, 와이, 지)는 다음 공식으로 정의되는 벡터 필드입니다.
썩음 에프
= 
나블라 오퍼레이터직교 좌표에서 다음 공식으로 정의되는 벡터 미분 연산자입니다.
nabla 연산자를 통해 grad, div 및 rot을 표현해 보겠습니다.
다음 연산자를 데카르트 좌표로 작성합니다.
; 
;
데카르트 좌표의 라플라스 연산자는 다음 공식으로 정의됩니다.
2차 미분 연산자:
적분 정리
기울기 정리 
;
발산 정리 
로터 정리 
EMF 이론에서 적분 정리 중 하나가 더 사용됩니다.
.
제어 질문
1. 스칼라 필드의 기울기란 무엇입니까?
2. 벡터장의 발산이란 무엇입니까?
3. 벡터장의 회전자란 무엇입니까?
4. 나블라 연산자는 무엇이며 1차 미분 연산자는 어떻게 표현됩니까?
5. 스칼라 및 벡터 필드에 유효한 적분 정리는 무엇입니까?
MATLAB 애플리케이션 예제
일.
주어진: 정사면체의 부피에서 선형법칙에 따라 스칼라장과 벡터장이 변한다. 정사면체 꼭지점의 좌표는 [ 엑스 1 , 와이 1 , 지 1 ; 엑스 2 , 와이 2 , 지 2 ; 엑스 3 , 와이 3 , 지 3 ; 엑스 4 , 와이 4 , 지 4 ]. 정점에서 스칼라 필드의 값은 행렬 [Ф 1 ; 에프 2; 에프 3; 에프 4]. 꼭짓점에서 벡터 필드의 데카르트 구성요소는 행렬 [ 에프 1 엑스, 에프 1와이, 에프 1지; 에프 2엑스, 에프 2와이, 에프 2지; 에프 3엑스, 에프 3와이, 에프 3지; 에프 4엑스, 에프 4와이, 에프 4지].
정의하다사면체의 부피, 스칼라 필드의 기울기, 벡터 필드의 발산 및 컬. 이를 위해 MATLAB 함수를 작성하십시오.
해결책. 아래는 m-function의 텍스트입니다.
% grad_div_rot - 사면체의 부피에서 기울기, 발산 및 컬 계산...
%=grad_div_rot(노드, 스칼라, 벡터)
% 입력 매개변수
% 노드 - 사면체 정점 좌표의 행렬:
% 선은 정점, 열 - 좌표에 해당합니다.
% 스칼라 - 꼭짓점에서 스칼라 필드 값의 열 행렬
% 벡터 - 꼭지점에 있는 벡터 필드 구성 요소의 행렬:
% 출력 매개변수
% grad - 스칼라 필드의 데카르트 구배 성분의 행 행렬;
% div - 사면체 부피에서 벡터 필드의 발산 값;
% rot - 벡터 필드 회전자의 데카르트 구성 요소의 행 행렬.
% 계산에서 정사면체의 부피에서
% 벡터 및 스칼라 필드는 선형 법칙에 따라 공간이 다릅니다.
함수 =grad_div_rot(노드, 스칼라, 벡터);
a=inv(); 선형 보간 계수의 % 행렬
grad=(a(2:end,:)*scalar)."; % 스칼라 필드 기울기 구성요소
div=*벡터(:); 벡터 필드의 % 발산
rot=sum(cross(a(2:end,:),vector."),2).";
개발된 m-function을 실행하는 예:
>> 노드=10*랜드(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
>> 스칼라=랜드(4,1)
>>벡터=랜드(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(노드, 스칼라, 벡터)
0.16983 -0.03922 -0.17125
0.91808 0.20057 0.78844
공간 좌표가 미터 단위로 측정되고 벡터 및 스칼라 필드가 차원이 없다고 가정하면 이 예에서는 다음과 같이 나타납니다.
등급 Ф = (-0.16983* 1 엑스 - 0.03922*1 와이 - 0.17125*1 지) m -1 ;
사업부 에프 = -1.0112m -1;
썩음 에프 = (-0.91808*1 엑스 + 0.20057*1 와이 + 0.78844*1 지) m -1 .
§ 1.5. 전자기장 이론의 기본 법칙
적분 형식의 EMF 방정식
전체 현행법:
또는 
윤곽을 따라 자기장 강도 벡터의 순환 엘표면을 통해 흐르는 총 전류와 같습니다. 에스, 윤곽선 위로 늘어남 엘, 전류의 방향이 회로를 우회하는 방향으로 오른 손잡이 시스템을 형성하는 경우.
전자기 유도 법칙:
,
어디 이자형 c는 외부 전기장의 강도입니다.
전자기 유도의 EMF 이자형그리고 회로에서 엘표면을 통과하는 자속의 변화율과 동일 에스, 윤곽선 위로 늘어남 엘, 자속의 변화율의 방향은 방향으로 형성 이자형그리고 왼손잡이 시스템.
적분 형태의 가우스 정리:
닫힌 표면을 통한 전기 변위 벡터 흐름 에스표면에 둘러싸인 부피의 자유 전하의 합과 같습니다. 에스.
자기 유도선의 연속성 법칙:
닫힌 표면을 통과하는 자속은 0입니다.
적분 형식의 방정식을 직접 적용하면 가장 간단한 전자기장을 계산할 수 있습니다. 보다 복잡한 형태의 전자기장을 계산하기 위해 미분 형식의 방정식이 사용됩니다. 이러한 방정식을 Maxwell의 방정식이라고 합니다.
정지 매체에 대한 맥스웰의 방정식
이러한 방정식은 적분 형식의 해당 방정식과 공간 미분 연산자의 수학적 정의에서 직접 따릅니다.
미분 형식의 전체 현행법:
,
총 전류 밀도,
외부 전류 밀도,
전도 전류 밀도,
변위 전류 밀도: ,
전송 전류 밀도: .
이것은 전류가 자기장 강도의 벡터장의 와류 소스임을 의미합니다.
미분 형태의 전자기 유도 법칙:
이는 교류 자기장이 전계 강도 벡터의 공간 분포에 대한 와류 소스임을 의미합니다.
자기 유도선의 연속 방정식:
이것은 자기 유도 벡터의 필드에 소스가 없음을 의미합니다. 자연에는 자기 전하(자기홀극)가 없습니다.
미분 형식의 가우스 정리:
이는 전기 변위 벡터장의 소스가 전하임을 의미합니다.
EMF 해석 문제 해법의 독창성을 확보하기 위해서는 맥스웰 방정식을 벡터간 물질 연결 방정식으로 보완할 필요가 있다. 이자형 그리고 디 , 그리고 비 그리고 시간 .
필드 벡터와 매질의 전기물리적 특성 간의 관계
그것은 알려져있다
| (1) |
모든 유전체는 전기장에 의해 분극화됩니다. 모든 자석은 자기장에 의해 자화됩니다. 물질의 정적 유전 특성은 분극화 벡터의 기능적 종속성에 의해 완전히 설명될 수 있습니다. 피 전계 강도 벡터에서 이자형 (피 =피 (이자형 )). 물질의 정적 자기 특성은 자화 벡터의 기능적 종속성에 의해 완전히 설명될 수 있습니다. 중 자기장 강도 벡터에서 시간 (중 =중 (시간 )). 일반적으로 이러한 종속성은 본질적으로 모호합니다(히스테리시스). 이것은 지점에서의 분극 또는 자화 벡터를 의미합니다. 큐벡터 값에 의해서만 결정되는 것이 아닙니다. 이자형 또는 시간 이 시점에서 뿐만 아니라 벡터의 변화 이력도 이자형 또는 시간 이 지점에서. 이러한 종속성을 실험적으로 조사하고 모델링하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 실제로는 벡터가 다음과 같다고 가정합니다. 피 그리고 이자형 , 그리고 중 그리고 시간 동일 선상에 있으며 물질의 전기물리적 특성은 스칼라 히스테리시스 함수(| 피 |=|피 |(|이자형 |), |중 |=|중 |(|시간 |). 위 함수의 히스테리시스 특성을 무시할 수 있는 경우 전기적 특성은 단일 값 함수로 설명됩니다. 피=피(이자형), 중=중(시간).
많은 경우에 이러한 함수는 대략적으로 선형으로 간주될 수 있습니다. 즉,
그런 다음 관계 (1)을 고려하여 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
| , | (4) |
따라서 물질의 상대 유전율과 자기 투자율은 다음과 같습니다.
물질의 절대 유전율:
물질의 절대 투자율:
관계식 (2), (3), (4)는 물질의 유전 및 자기 특성을 특성화합니다. 물질의 전기 전도 특성은 옴의 법칙으로 미분 형식으로 설명할 수 있습니다.
여기서 는 S/m 단위로 측정된 물질의 특정 전기 전도도입니다.
보다 일반적인 경우 전도 전류 밀도와 전계 강도 벡터 사이의 의존성은 비선형 벡터 히스테리시스 특성을 갖습니다.
전자기장 에너지
전기장의 체적 에너지 밀도는
,
어디 승 e는 J / m 3 단위로 측정됩니다.
자기장의 체적 에너지 밀도는
,
어디 승 m은 J / m 3 단위로 측정됩니다.
전자기장의 체적 에너지 밀도는
물질의 선형 전기 및 자기 특성의 경우 EMF의 체적 에너지 밀도는
이 표현은 특정 에너지 및 EMF 벡터의 순간 값에 유효합니다.
전도 전류로 인한 열 손실의 특정 전력
타사 소스의 특정 권한
제어 질문
1. 전체 현행법은 어떻게 일체형으로 공식화되는가?
2. 전자유도법칙은 일체형으로 어떻게 공식화되는가?
3. 가우스 정리와 자속 연속성의 법칙은 적분 형태로 어떻게 공식화됩니까?
4. 총 전류의 법칙은 미분 형식으로 어떻게 공식화됩니까?
5. 전자기 유도 법칙은 미분 형식으로 어떻게 공식화됩니까?
6. 가우스 정리와 자기 유도선의 연속성 법칙은 어떻게 적분 형태로 공식화됩니까?
7. 물질의 전기적 특성을 설명하는 관계는 무엇입니까?
8. 전자기장의 에너지는 그것을 결정하는 벡터 양으로 어떻게 표현됩니까?
9. 열 손실의 비동력과 타사 소스의 비동력은 어떻게 결정됩니까?
MATLAB 애플리케이션 예제
작업 1.
주어진: 정사면체의 부피 내부에서 물질의 자기유도와 자화는 선형법칙에 따라 변화한다. 사면체 꼭지점의 좌표가 주어지고, 자기 유도 벡터의 값과 꼭지점에서 물질의 자화가 주어집니다.
계산하다이전 단락의 문제 해결에서 컴파일된 m-함수를 사용하여 사면체 부피의 전류 밀도. MATLAB 명령 창에서 계산을 수행하고 공간 좌표가 밀리미터로 측정되고 자기 유도가 테슬라로, 자기장 강도 및 자화가 kA/m로 가정합니다.
해결책.
grad_div_rot m-function과 호환되는 형식으로 소스 데이터를 설정해 보겠습니다.
>> 노드=5*랜드(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
>> B=랜드(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 % 절대 진공 자기 투자율, μH/mm
>> M=랜드(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(노드,원(4,1),B/mu0-M)
0 -3.0358e-017 0
914.2 527.76 -340.67
이 예에서 고려된 볼륨의 총 전류 밀도 벡터는 (-914.2* 1 엑스 + 527.76*1 와이 - 340.67*1 지) A/mm 2 . 전류 밀도 계수를 결정하려면 다음 명령문을 실행하십시오.
>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")
전류 밀도의 계산된 값은 실제 기술 장치의 고도로 자화된 매체에서 얻을 수 없습니다. 이 예는 순전히 교육적입니다. 이제 사면체 부피에서 자기 유도 분포 설정의 정확성을 확인합시다. 이렇게 하려면 다음 문을 실행합니다.
>> =grad_div_rot(노드,원(4,1),B)
0 -3.0358e-017 0
0.38115 0.37114 -0.55567
여기서 우리는 div 값을 얻었습니다. 비 \u003d -0.34415 T / mm, 차동 형태의 자기 유도 라인의 연속성 법칙을 따를 수 없습니다. 이것으로부터 사면체 부피의 자기 유도 분포가 잘못 설정되었습니다.
작업 2.
꼭지점 좌표가 주어진 정사면체를 공중에 띄웁니다(측정 단위는 미터). 정점에서 전계 강도 벡터의 값을 지정합니다(측정 단위 - kV/m).
필수의사면체 내부의 체적 전하 밀도를 계산하십시오.
해결책유사하게 수행할 수 있습니다.
>> 노드=3*랜드(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 % 절대 진공 유전율, nF/m
>> E=20*랜드(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(노드,원(4,1),E*eps0)
0.076467 0.21709 -0.015323
이 예에서 체적 전하 밀도는 0.10685 μC/m 3 인 것으로 나타났습니다.
§ 1.6. EMF 벡터의 경계 조건.
전하 보존의 법칙. Umov-포인팅 정리
또는 
여기에 표시되어 있습니다. 시간 1 - 환경 번호 1에서 매체 사이의 인터페이스에서 자기장 강도의 벡터. 시간 2 - 환경 2번과 동일; 시간 1티- 매체 번호 1의 매체 인터페이스에 대한 자기장 강도 벡터의 접선(접선) 구성 요소; 시간 2티- 환경 2번과 동일; 이자형 1은 매체 1번의 매체 인터페이스에 대한 전체 전계 강도의 벡터입니다. 이자형 2 - 환경 2번과 동일; 이자형 1c - 매체 1번의 매체 인터페이스 상의 전계 강도 벡터의 제3자 구성요소; 이자형 2c - 환경 2번과 동일; 이자형 1티- 매체 1번의 매체 인터페이스 상의 전계 강도 벡터의 접선 성분; 이자형 2티- 환경 2번과 동일; 이자형 1초 티- 매체 번호 1의 미디어 인터페이스에 있는 전계 강도 벡터의 접선 제3자 구성 요소; 이자형 2티- 환경 2번과 동일; 비 1 - 매체 번호 1의 매체 간 인터페이스에서 자기 유도 벡터; 비 2 - 환경 2번과 동일; 비 1N- 매체 No. 1의 매체 사이의 경계면에서 자기 유도 벡터의 일반 구성 요소; 비 2N- 환경 2번과 동일; 디 1 - 매체 1번 매체 인터페이스의 전기적 변위 벡터; 디 2 - 환경 2번과 동일; 디 1N- 매체 번호 1의 매체 인터페이스에서 전기 변위 벡터의 일반 구성 요소; 디 2N- 환경 2번과 동일; σ는 C/m 2 단위로 측정된 매질 사이의 인터페이스에서 전하의 표면 밀도입니다.
전하 보존의 법칙
타사 전류 소스가 없는 경우
,
일반적인 경우, 즉 총 전류 밀도 벡터에는 소스가 없습니다. 즉, 총 전류 라인은 항상 닫힙니다.
Umov-포인팅 정리EMF의 재료 지점에서 소비되는 체적 전력 밀도는 다음과 같습니다.
신원에 따라 (1)
이것은 볼륨에 대한 파워 밸런스 방정식입니다. V. 일반적인 경우 등식 (3)에 따라 체적 내부의 소스에서 발생하는 전자기력 V, 열 손실, EMF 에너지 축적 및 이 부피를 제한하는 닫힌 표면을 통해 주변 공간으로 복사됩니다.
적분(2)의 피적분을 포인팅 벡터라고 합니다.
,
어디 피 W / m 2로 측정.
이 벡터는 일부 관찰 지점에서 전자기 전력 플럭스 밀도와 같습니다. 등식(3)은 Umov-Poynting 정리의 수학적 표현입니다.
영역에서 방사되는 전자기력 V주변 공간으로의 흐름은 닫힌 표면을 통한 포인팅 벡터의 흐름과 같습니다. 에스, 경계 영역 V.
제어 질문
1. 미디어 인터페이스의 전자기장 벡터에 대한 경계 조건을 설명하는 표현은 무엇입니까?
2. 전하 보존 법칙은 미분 형식으로 어떻게 공식화됩니까?
3. 전하 보존 법칙은 일체형으로 어떻게 공식화됩니까?
4. 매체 인터페이스에서 전류 밀도의 경계 조건을 설명하는 표현은 무엇입니까?
5. 전자기장에서 물질점이 소모하는 전력의 체적밀도는 얼마인가?
6. 특정 볼륨에 대한 전자파 균형 방정식은 어떻게 작성됩니까?
7. 포인팅 벡터란 무엇입니까?
8. Umov-Poynting 정리는 어떻게 공식화됩니까?
MATLAB 애플리케이션 예제
일.
주어진: 공간에 삼각형의 표면이 있습니다. 정점 좌표가 설정됩니다. 정점에서 전기장 및 자기장 강도 벡터의 값도 제공됩니다. 전계 강도의 타사 구성 요소는 0입니다.
필수의이 삼각형 표면을 통과하는 전자기력을 계산하십시오. 이 계산을 수행하는 MATLAB 함수를 작성하십시오. 계산할 때 양의 법선 벡터가 끝에서 보면 정점 번호의 오름차순으로 시계 반대 방향으로 이동하는 방식으로 향한다는 점을 고려하십시오.
해결책. 아래는 m-function의 텍스트입니다.
% em_power_tri - 통과하는 전자기력 계산
% 공간의 삼각형 표면
%P=em_power_tri(노드,E,H)
% 입력 매개변수
% 노드 - 와 같은 정사각 행렬." ,
해당 정점의 좌표가 쓰여지는 각 줄의 %.
% E - 꼭지점에서 전계 강도 벡터의 구성 요소 매트릭스:
% 행은 정점에 해당하고 열은 데카르트 구성 요소에 해당합니다.
% H - 꼭지점에서 자기장 강도 벡터의 구성 요소 매트릭스.
% 출력 매개변수
%P - 삼각형을 통과하는 전자기력
% 계산은 삼각형에서 다음을 가정합니다.
% 전계 강도 벡터는 선형 법칙에 따라 공간에서 변경됩니다.
함수 P=em_power_tri(노드,E,H);
% 삼각형의 이중 면적 벡터 계산
S=)]) 데트()]) 데트()])];
P=sum(cross(E,(ones(3,3)+eye(3))*H,2))*S."/24;
개발된 m-function을 실행하는 예:
>> 노드=2*랜드(3,3)
0.90151 0.5462 0.4647
1.4318 0.50954 1.6097
1.7857 1.7312 1.8168
>> E=2*랜드(3,3)
0.46379 0.15677 1.6877
0.47863 1.2816 0.3478
0.099509 0.38177 0.34159
>> H=2*랜드(3,3)
1.9886 0.62843 1.1831
0.87958 0.73016 0.23949
0.6801 0.78648 0.076258
>> P=em_power_tri(노드,E,H)
공간 좌표가 미터 단위로 측정되고 전기장 강도 벡터는 미터당 볼트, 자기장 강도 벡터는 미터당 암페어라고 가정하면 이 예에서 삼각형을 통과하는 전자기력은 0.18221와트
우리 주변의 전기
전자기장(TSB의 정의)- 이것은 전하를 띤 입자 사이의 상호 작용이 수행되는 특수한 형태의 물질입니다. 이 정의에 따르면 하전 입자의 존재 또는 필드의 존재와 같이 기본이 무엇인지 명확하지 않습니다. 아마도 전자기장의 존재로 인해 입자가 전하를 받을 수 있습니다. 닭과 달걀 이야기처럼. 결론은 하전 입자와 전자기장은 서로 분리할 수 없으며 서로 없이는 존재할 수 없다는 것입니다. 따라서 정의는 당신과 나에게 전자기장 현상의 본질을 이해할 기회를 주지 않으며 기억해야 할 유일한 것은 이것이 특별한 형태의 물질! 전자기장 이론은 1865년 제임스 맥스웰에 의해 개발되었습니다.
전자기장이란 무엇입니까? 우리는 전자기장이 완전히 스며드는 전자기 우주에 살고 있으며 구조와 특성에 따라 다양한 입자와 물질이 전자기장의 영향으로 양전하 또는 음전하를 획득하여 축적하고, 또는 전기적으로 중립을 유지하십시오. 각기 전자기장두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 공전즉, 하전체(입자)에 의해 방출되고 그들과 통합되며, 동적, 공간에서 전파되고 그것을 방출하는 소스에서 분리됩니다. 물리학에서 동적 전자기장은 전기(E)와 자기(H)의 두 가지 상호 수직 파동으로 표현됩니다.
전기장이 교류 자기장에 의해 생성되고 자기장이 교류 전기장에 의해 생성된다는 사실은 전기장과 자기장이 서로 별도로 존재하지 않는다는 사실로 이어집니다. 고정되거나 균일하게 움직이는 하전 입자의 전자기장은 입자 자체와 직접 관련이 있습니다. 이러한 하전 입자의 가속 운동으로 전자기장은 그들로부터 "떨어져"전자기파의 형태로 독립적으로 존재하며 소스를 제거해도 사라지지 않습니다.
전자기장의 원인
전자기장의 자연적 (자연적) 소스
EMF의 천연(천연) 소스는 다음 그룹으로 나뉩니다.
지구의 자기장.지구 자기장의 크기는 지구 표면에 따라 적도의 35µT에서 극 근처의 65µT까지 다양합니다.
지구의 전기장에 대해 음전하를 띤 지구 표면으로 정상적으로 향합니다. 상층대기. 지구 표면 근처의 전계 강도는 120…130 V/m이며 고도에 따라 대략 기하급수적으로 감소합니다. EP의 연간 변화는 지구 전역에서 자연적으로 비슷합니다. 최대 강도는 1월-2월에 150...250 V/m이고 최소 강도는 6-7월에 100...120 V/m입니다.
대기전력지구 대기의 전기 현상이다. 공기 (링크)에는 항상 양전하와 음전하가 있습니다. 이온은 방사성 물질, 우주선 및 태양의 자외선 복사의 영향으로 발생합니다. 지구본은 음전하를 띠고 있습니다. 그것과 대기 사이에는 큰 잠재적 차이가 있습니다. 정전기장의 강도는 천둥번개 동안 급격히 증가합니다. 대기 방전의 주파수 범위는 100Hz에서 30MHz 사이입니다.
외계 소스지구 대기 외부의 방사선을 포함합니다.
생물학적 전자기 배경.다른 물리적 물체와 마찬가지로 생물학적 물체는 절대 영도 이상의 온도에서 10kHz - 100GHz 범위의 EMF를 방출합니다. 이것은 인체에서 전하-이온의 혼란스러운 움직임 때문입니다. 인간의 이러한 방사선의 전력 밀도는 10mW / cm2이며 성인의 경우 총 전력은 100W입니다. 인간의 몸또한 약 0.003W/m2의 전력 밀도로 300GHz에서 EMF를 방출합니다.
전자기장의 인위적 소스
인위적 출처는 두 그룹으로 나뉩니다.
저주파 방사원(0 - 3kHz)
이 그룹에는 전기의 생산, 전송 및 분배를 위한 모든 시스템(전력선, 변전소, 발전소, 다양한 케이블 시스템), PC 모니터, 전기 자동차, 철도 운송 및 인프라를 포함한 가정 및 사무실 전기 및 전자 장비가 포함됩니다. 뿐만 아니라 지하철, 무궤도 전차 및 전차 수송.
이미 오늘날 도시 영토의 18-32%에 대한 전자기장은 자동차 교통의 결과로 형성됩니다. 차량 이동 중에 발생하는 전자파는 텔레비전 및 라디오 수신을 방해하고 인체에 유해한 영향을 줄 수 있습니다.
RF 소스(3kHz ~ 300GHz)
이 그룹에는 정보 전송 또는 수신을 목적으로 하는 전자기장의 소스인 기능성 송신기가 포함됩니다. 이들은 상업용 송신기(라디오, 텔레비전), 무선 전화(자동, 무선 전화, CB 라디오, 아마추어 무선 송신기, 산업용 무선 전화), 지향성 무선 통신(위성 무선 통신, 지상 중계국), 내비게이션(항공 교통, 선박 , 라디오 포인트), 로케이터(항공 통신, 운송, 교통 로케이터, 항공 교통 관제). 여기에는 마이크로파 방사선, 교류(50Hz - 1MHz) 및 펄스 필드, 가정용 장비(전자레인지), 음극선관(PC 모니터, 텔레비전 등)에 정보를 시각적으로 표시하는 수단을 사용하는 다양한 기술 장비도 포함됩니다. 을 위한 과학적 연구의학에서는 초고주파 전류가 사용됩니다. 이러한 전류의 사용으로 인해 발생하는 전자기장은 특정 직업상의 위험을 나타내므로 신체에 미치는 영향으로부터 보호하기 위한 조치를 취해야 합니다.
주요 기술적 출처는 다음과 같습니다.
도시 조건에서 노출의 특징은 전체 전자기 배경(통합 매개변수)과 개별 소스의 강력한 EMF(차동 매개변수) 모두의 인구에 미치는 영향입니다.
전자기장이 무엇이며 인체 건강에 미치는 영향 및 측정 이유 -이 기사에서 배울 것입니다. 우리 매장의 구색에 대해 계속해서 알려 드리며 유용한 장치, 즉 전자기장 강도 (EMF) 지표에 대해 알려 드리겠습니다. 기업과 가정에서 모두 사용할 수 있습니다.
전자기장이란 무엇입니까?
현대 세계는 가전 제품 없이는 생각할 수 없습니다. 휴대 전화, 전기, 트램 및 무궤도 전차, 텔레비전 및 컴퓨터. 우리는 그들에게 익숙하며 전기 장치가 주변에 전자기장을 생성한다고 전혀 생각하지 않습니다. 그것은 보이지 않지만 인간을 포함한 모든 살아있는 유기체에 영향을 미칩니다.
전자기장은 움직이는 입자가 전하와 상호 작용할 때 발생하는 특수한 형태의 물질입니다. 전기장과 자기장은 서로 연결되어 있으며 서로를 발생시킬 수 있습니다. 이것이 일반적으로 두 가지를 하나의 전자기장으로 함께 언급하는 이유입니다.
전자기장의 주요 원인은 다음과 같습니다.
- 전력선;
- 변전소;
- 전기 배선, 통신, TV 및 인터넷 케이블;
– 셀 타워, 라디오 및 TV 타워, 증폭기, 셀 및 위성 전화 안테나, Wi-Fi 라우터;
- 컴퓨터, TV, 디스플레이;
- 가전제품;
- 인덕션 및 전자레인지(MW) 오븐
- 전기 운송;
- 레이더.
전자기장이 인체 건강에 미치는 영향
전자기장은 식물, 곤충, 동물, 사람과 같은 모든 생물학적 유기체에 영향을 미칩니다. 인간에 대한 전자기장의 영향을 연구하는 과학자들은 전자기장에 장기간 정기적으로 노출되면 다음과 같은 결과를 초래할 수 있다는 결론에 도달했습니다.
- 피로 증가, 수면 장애, 두통, 압력 감소, 심박수 감소
- 면역계, 신경계, 내분비계, 성기능, 호르몬계, 심혈관계 장애;
- 개발 종양학 질병;
- 중추 질환의 발달 신경계에스;
- 알레르기 반응.
EMI 보호
주거용 건물, 작업장, 강한 자기장 근처의 장소에 대해 위험 지역에서 보낸 시간에 따라 전자기장 강도의 최대 허용 수준을 설정하는 위생 표준이 있습니다. 예를 들어 전자파 전송선(EMF) 또는 셀 타워와 같이 구조적으로 방사선을 줄일 수 없는 경우 서비스 지침, 작업자를 위한 보호 장비 및 위생 검역 액세스 제한 구역이 개발됩니다.
다양한 지침은 사람이 위험 구역에 머무르는 시간을 규제합니다. 차폐망, 필름, 글레이징, 폴리머 섬유를 기반으로 한 금속화 직물로 만든 수트는 전자기 방사선의 강도를 수천 배로 줄일 수 있습니다. GOST의 요청에 따라 EMF 방사선 구역은 차단되고 "들어가지 마십시오. 위험합니다!"라는 경고 표시가 있습니다. 및 전자기 위험 기호.
장치의 도움을 받는 특별 서비스는 작업장과 주거 지역에서 EMF 강도 수준을 지속적으로 모니터링합니다. 휴대용 장치 "Impulse" 또는 세트 "Impulse" + 질산염 테스터 "SOEKS"를 구입하여 스스로 건강을 관리할 수 있습니다.
전자기장의 강도를 측정하기 위해 가정용 기기가 필요한 이유는 무엇입니까?
전자기장은 인간의 건강에 부정적인 영향을 미치므로 방문하는 장소(집, 사무실, 정원, 차고)가 위험할 수 있음을 아는 것이 유용합니다. 전기 제품, 전화, 텔레비전 및 컴퓨터뿐만 아니라 잘못된 배선, 이웃의 전기 제품, 근처에 있는 산업 시설로 인해 전자기 배경이 증가할 수 있음을 이해해야 합니다.
전문가들은 사람이 EMF에 단기적으로 노출되는 것은 실질적으로 무해하지만 전자기 배경이 증가한 지역에 장기간 머무르는 것은 위험하다는 사실을 발견했습니다. "임펄스" 유형의 장치를 사용하여 감지할 수 있는 영역입니다. 따라서 가장 많은 시간을 보내는 장소를 확인할 수 있습니다. 보육원과 침실; 공부하다. 기기에는 설정된 값이 포함되어 있습니다. 규범 문서귀하와 귀하의 사랑하는 사람에 대한 위험 정도를 즉시 평가할 수 있습니다. 검사 후 컴퓨터를 침대에서 멀리 옮기고, 증폭 안테나가 있는 휴대폰을 제거하고, 오래된 전자레인지를 새 것으로 교체하고, 냉장고 도어 단열재를 서리 방지 모드로 교체하기로 결정했을 가능성이 있습니다. .
1860-1865년. 19세기 최고의 물리학자 중 한 사람 제임스 클러크 맥스웰이론을 만들었다 전자기장. Maxwell에 따르면 전자기 유도 현상은 다음과 같이 설명됩니다. 공간의 어떤 지점에서 자기장이 시간에 따라 변하면 거기에도 전기장이 형성됩니다. 필드에 닫힌 도체가 있으면 전기장이 유도 전류를 발생시킵니다. Maxwell의 이론에 따르면 역 과정도 가능합니다. 공간의 일부 영역에서 전기장이 시간에 따라 변하면 여기에도 자기장이 형성됩니다.
따라서 자기장의 시간 경과에 따른 변화는 전기장 변화를 초래하고 전기장의 시간 경과에 따른 변화는 변화하는 자기장을 발생시킵니다. 서로 전기장과 자기장이 번갈아 발생하는 이들은 단일 전자기장을 형성합니다.
전자파의 성질
맥스웰이 공식화한 전자기장 이론에서 도출된 가장 중요한 결과는 전자기파의 존재 가능성에 대한 예측이었다. 전자기파- 시공간에서 전자기장의 전파.
전자기파는 탄성파(음파)와 달리 진공이나 다른 물질에서 전파될 수 있습니다.
진공에서 전자파는 빠른 속도로 전파됩니다. c=299,792km/s, 즉 빛의 속도로.
물질에서 전자기파의 속도는 진공에서보다 느립니다. 기계적 파동에 대해 얻은 진동의 파장, 속도, 주기 및 주파수 사이의 관계는 전자기파에도 유효합니다.
장력 벡터 변동 이자형및 자기 유도 벡터 비상호 수직 평면에서 발생하고 파동 전파 방향(속도 벡터)에 수직입니다.
전자기파는 에너지를 전달합니다.
전자파 범위
우리 주변에 복잡한 세계다양한 주파수의 전자기파: 컴퓨터 모니터, 휴대폰, 전자레인지, 텔레비전 등의 방사선. 현재 모든 전자기파는 파장별로 6개의 주요 범위로 나뉩니다.
전파- 전자파(파장 10,000m ~ 0.005m)로 전선 없이 멀리까지 신호(정보)를 전송하는 역할을 합니다. 무선 통신에서 전파는 안테나에 흐르는 고주파 전류에 의해 생성됩니다.
파장이 0.005m에서 1미크론인 전자파, 즉 전파와 가시광선 사이를 전파라고 합니다. 적외선. 적외선은 가열된 물체에서 방출됩니다. 적외선 방사원은 용광로, 배터리, 전기 백열 램프입니다. 특수 장치의 도움으로 적외선을 가시광선으로 변환할 수 있으며 완전한 어둠 속에서 가열된 물체의 이미지를 얻을 수 있습니다.
에게 가시 광선적색에서 보라색까지 약 770nm에서 380nm의 파장을 갖는 방사선을 포함합니다. 사람이 시력의 도움으로 주변 세계에 대한 거의 모든 정보를 받기 때문에 인간의 삶에서 전자기 복사 스펙트럼의 이 부분의 중요성은 매우 큽니다.
보라색보다 짧은 파장으로 눈에 보이지 않는 전자기파를 자외선.그것은 병원성 박테리아를 죽일 수 있습니다.
엑스레이 방사선눈에 보이지 않습니다. 그것은 내부 장기의 질병을 진단하는 데 사용되는 가시 광선에 불투명한 물질의 상당한 층을 통해 상당한 흡수 없이 통과합니다.
감마선여기된 핵에 의해 방출되고 기본 입자의 상호 작용에서 발생하는 전자기 복사라고 합니다.
무선 통신의 원리
진동 회로는 전자기파의 소스로 사용됩니다. 효과적인 방사선을 위해 회로가 "개방"됩니다. 필드가 공간으로 "이동"할 수 있는 조건을 만듭니다. 이 장치를 개방형 발진 회로라고 합니다. 안테나.
무선 통신주파수가 ~ Hz 범위 인 전자기파를 사용한 정보 전송이라고합니다.
레이더(레이더)
초단파를 송신하고 즉시 수신하는 장치. 방사선은 짧은 펄스에 의해 수행됩니다. 펄스는 물체에서 반사되어 신호를 수신하고 처리한 후 물체까지의 거리를 설정할 수 있습니다.
속도 레이더는 비슷한 원리로 작동합니다. 레이더가 움직이는 자동차의 속도를 어떻게 결정하는지 생각해 보십시오.
1. 소개. valeology에서 연구 주제.
3. 전자기장의 주요 원인.
5. 전자파 노출로부터 사람의 건강을 보호하는 방법.
6. 사용된 자료 및 문헌 목록.
1. 소개. valeology에서 연구 주제.
1.1 소개.
Valeology - 위도에서. "발레오" - "안녕하세요" - 과학적 규율건강한 사람의 개인 건강을 연구합니다. valeology와 다른 분야(특히 실용 의학)의 근본적인 차이점은 각 특정 대상의 건강을 평가하는 개별 접근 방식에 있습니다(모든 그룹에 대한 일반 및 평균 데이터를 고려하지 않음).
1980년에 처음으로 과학 분야로서의 valeology가 공식적으로 등록되었습니다. 창립자는 Vladivostok State University에서 근무한 러시아 과학자 I. I. Brekhman이었습니다.
현재 새로운 학문이 활발히 발전하고 있으며 과학적인 작업이 축적되고 있으며 실용적인 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 점차적으로 과학 분야의 지위에서 독립적인 과학의 지위로의 전환이 있습니다.
1.2 valeology 연구 주제.
valeology의 연구 주제는 건강한 사람의 개인 건강과 그에 영향을 미치는 요인입니다. 또한 valeology는 특정 주제의 개성을 고려하여 건강한 라이프 스타일의 체계화에 관여합니다.
현재 "건강" 개념의 가장 일반적인 정의는 세계보건기구(WHO)의 전문가가 제안한 정의입니다.
건강은 신체적, 정신적, 사회적 안녕의 상태입니다.
현대 가치학은 개인 건강의 다음과 같은 주요 특성을 식별합니다.
1. 생명은 물질의 존재를 가장 복잡하게 표현한 것이며, 복잡성에 있어서 다양한 물리화학적 및 생물학적 반응을 능가합니다.
2. 항상성 - 상대적으로 긴 기간에 걸친 변동성과 짧은 기간의 실질적인 정적을 특징으로 하는 생명체의 준정적 상태.
3. 적응 - 변화하는 존재 조건과 과부하에 적응하는 생명체의 속성. 적응을 위반하거나 조건이 너무 날카 롭고 급진적 인 변화로 인해 부적응이 발생합니다-스트레스.
4. 표현형 - 살아있는 유기체의 발달에 영향을 미치는 환경 요인의 조합. 또한, "표현형"이라는 용어는 유기체의 발달 특징 및 생리학의 총체성을 특징짓는다.
5. 유전자형 - 부모의 유전 물질의 조합인 살아있는 유기체의 발달에 영향을 미치는 유전적 요인의 조합. 변형된 유전자가 부모로부터 전달되면 유전병이 발생합니다.
6. 라이프 스타일 -특정 유기체를 특징 짓는 일련의 행동 고정 관념 및 규범.
건강(WHO에서 정의한 대로).
2. 전자기장, 그 종류, 특성 및 분류
2.1 기본 정의. 전자기장의 종류.
전자기장은 전하를 띤 입자 사이의 상호 작용이 수행되는 특별한 형태의 물질입니다.
전기장 - 공간의 전하 및 하전 입자에 의해 생성됩니다. 이 그림은 정지해 있는 두 개의 하전 입자에 대한 전기장의 필드 라인(필드를 시각화하는 데 사용되는 가상 라인) 사진을 보여줍니다.
자기장 - 전하가 도체를 통해 이동할 때 생성됩니다. 단일 도체의 필드 라인 패턴이 그림에 나와 있습니다.
전자기장이 존재하는 물리적 이유는 시변 전기장이 자기장을 여기시키고 변화하는 자기장이 와류 전기장을 여기시키기 때문입니다. 지속적으로 변화하는 두 구성 요소 모두 전자기장의 존재를 지원합니다. 고정되거나 균일하게 움직이는 입자의 장은 캐리어(하전 입자)와 불가분의 관계에 있습니다.
그러나 캐리어의 움직임이 가속화됨에 따라 전자기장은 캐리어를 제거해도 사라지지 않고 전자파 형태로 독립적으로 환경에 존재합니다. 예를 들어 전파는 사라지지 않습니다. 안테나에서 전류가 사라질 때 (캐리어-전자의 이동) 방출하는 안테나).
2.2 전자기장의 기본 특성.
전기장은 전기장의 강도로 특징지어집니다(지정 "E", SI 단위 - V/m, 벡터). 자기장은 자기장의 강도로 특징지어집니다(지정 "H", SI 치수 - A/m, 벡터). 벡터의 모듈(길이)은 일반적으로 측정됩니다.
전자기파는 파장(지정 "(", SI 치수 - m), 이를 방출하는 소스 - 주파수(지정 - "(", SI 치수 - Hz)로 특징지어집니다. 그림에서 E는 전계 강도 벡터이고, H는 자기장 강도 벡터입니다.
3 - 300Hz의 주파수에서 자기 유도의 개념은 자기장의 특성으로도 사용될 수 있습니다(지정 "B", SI 치수 - T).
2.3 전자기장의 분류.
가장 많이 사용되는 것은 소스/캐리어로부터의 원격 정도에 따른 전자기장의 소위 "구역" 분류입니다.
이 분류에 따르면 전자기장은 "가까운" 영역과 "먼" 영역으로 나뉩니다. "가까운" 영역(때때로 유도 영역이라고도 함)은 0-3(, de(- 필드에서 생성된 전자파의 길이)과 같은 소스로부터의 거리까지 확장됩니다. 이 경우 필드 강도는 급격히 감소합니다. (소스까지의 거리의 제곱 또는 세제곱에 비례) 이 영역에서 생성된 전자파는 아직 완전히 형성되지 않았습니다.
"원거리" 영역은 형성된 전자파의 영역입니다. 여기서 전계 강도는 소스까지의 거리에 반비례하여 감소합니다. 이 영역에서 전기장과 자기장의 강도 사이에 실험적으로 결정된 관계가 유효합니다.
여기서 377은 일정한 진공 임피던스인 옴입니다.
전자파는 일반적으로 주파수에 따라 분류됩니다.
| 이름 | 테두리 | 이름 | 테두리 |
|주파수|범위|파동|범위|
|범위 | |범위 | |
| 극저, | | Hz |데카메타미터 | 음 |
| 초저, VLF | | Hz |메가미터 | 음 |
|(주)인프라로우 | KHz |헥토킬로미터 | |
| 매우 낮음, VLF | KHz | 미리아미터 | km |
| 저주파, 베이스 | | KHz|킬로미터 | km |
| 평균, MF | | MHz |헥토미터 | km |
| 높음, HF | | MHz |데카미터 | 엠 |
|매우 높음, VHF| MHz|미터 | 엠 |
|초고, UHF| GHz |데시미터 | 엠 |
| 초고온, 전자레인지 | | GHz |센티미터 | 센티미터 |
| 매우 높음, | | GHz|밀리미터 | 음 |
| 하이퍼하이, GVCh | | |데시밀리미터 | 음 |
일반적으로 전계 강도 E만 측정되며, 300MHz 이상의 주파수에서는 파동의 에너지 플럭스 밀도 또는 포인팅 벡터가 때때로 측정됩니다(지정 "S", SI 단위는 W/m2).
3. 전자기장의 주요 원인.
전자기장의 주요 원인은 다음과 같습니다.
전력선.
배선(건물 및 구조물 내부).
가정용 전기 제품.
개인용 컴퓨터.
TV 및 라디오 송신소.
위성 및 셀룰러 통신(장치, 중계기).
전기 운송.
레이더 설치.
3.1 전력선(TL).
작동 전력선의 전선은 인접 공간(전선에서 수십 미터 거리)에 산업 주파수(50Hz)의 전자기장을 생성합니다. 또한 라인 근처의 전계 강도는 전기 부하에 따라 광범위하게 달라질 수 있습니다. 표준은 전력선 근처의 위생 보호 구역의 경계를 설정합니다(SN 2971-84에 따름).
|작동 전압 |330 이하 |500 |750 |1150 |
|PTL, kV || | | | |
|사이즈|20|30|40|55|
| 위생 보호 | | | | | |
영역, m | | | | |
(실제로 위생 보호 구역의 경계는 전선에서 가장 먼 최대 전계 강도의 경계선을 따라 1kV / m로 설정됩니다).
3.2 배선.
전기 배선에는 생명 유지 시스템 구축용 전원 케이블, 배전선, 분기판, 전원 상자 및 변압기가 포함됩니다. 전기 배선은 주거 지역에서 산업 주파수 전자기장의 주요 원인입니다. 이 경우 소스에서 방출되는 전계 강도 수준은 상대적으로 낮은 경우가 많습니다(500V/m를 초과하지 않음).
3.3 가정용 전기 제품.
전자기장의 원인은 전류를 사용하여 작동하는 모든 가전 제품입니다. 동시에 방사선 수준은 모델, 장치 장치 및 특정 작동 모드에 따라 가장 넓은 범위에서 다릅니다. 또한 방사선 수준은 장치의 전력 소비에 따라 크게 달라집니다. 전력이 높을수록 장치 작동 중 전자기장의 수준이 높아집니다. 가전제품 근처의 전계 강도는 수십 V/m를 초과하지 않습니다.
아래 표는 가전 제품 중에서 가장 강력한 자기장 소스에 대한 최대 허용 자기 유도 수준을 보여줍니다.
| 장치 | 제한 간격 | |
| | 자기 유도 값, μT |
|커피메이커 | |
|세탁기 | |
|철 | |
|청소기 | |
| 전기 스토브 | |
|램프 « 일광» (형광등 LTB, | |
| 전기 드릴(모터 | |
|전원 W) || |
| 전기 믹서(파워 모터 | |
| 승) | |
|텔레비전 | |
| 전자레인지(인덕션, 전자렌지) | | |
3.4 개인용 컴퓨터.
컴퓨터 사용자의 건강에 악영향을 미치는 주요 원인은 모니터의 디스플레이 장치(VOD)입니다. 대부분의 최신 모니터에서 CBO는 음극선관입니다. 표에는 SVR이 건강에 미치는 주요 영향이 나열되어 있습니다.
| 인체공학적 | 전자파의 영향요인 | |
| |전계 음극선관 ||
| 대비의 현저한 감소 | 주파수의 전자기장 | |
| 조건에서 재현된 이미지 | MHz 범위. |
| 직사광선이 있는 스크린의 외부 조명 | | |
| 빛. | | |
|거울 반사빛의 광선 | 표면의 정전하 |
| 화면 표면(눈부심) | | 모니터 화면 | |
| 만화 캐릭터 | 자외선(범위 |
| 이미지 재생산 | 파장 nm). |
|(고빈도 연속 업데이트 | |
| 이미지의 불연속 특성 | 적외선 및 X선 |
| (포인트로 세분화). | 이온화 방사선. |
앞으로 우리는 SVR이 건강에 미치는 영향의 주요 요인으로 음극선관의 전자기장의 영향 요인만을 고려할 것입니다.
모니터와 시스템 장치 외에도 개인용 컴퓨터에는 프린터, 스캐너, 네트워크 필터 등과 같은 다른 많은 장치가 포함될 수 있습니다. 이러한 모든 장치는 전류를 사용하여 작동하므로 전자기장의 소스임을 의미합니다. 다음 표는 컴퓨터 근처의 전자기 환경을 보여줍니다(이전에 논의한 대로 이 표에서 모니터의 영향은 고려되지 않음).
| 소스 | 생성된 주파수 범위 | |
| | 전자기장 | |
|시스템 장치 어셈블리 | |. |
| 입출력 장치(프린터, | Hz. |
| 스캐너, 드라이브 등). | |
| 무정전 전원 공급 장치, |. |
| 네트워크 필터 및 안정 장치. | |
개인용 컴퓨터의 전자기장은 가장 복잡한 파동 및 스펙트럼 구성을 가지며 측정 및 정량화하기 어렵습니다. 자기, 정전기 및 방사선 구성 요소가 있습니다(특히 모니터 앞에 앉아 있는 사람의 정전기 전위는 -3 ~ +5V 범위일 수 있음). 개인용 컴퓨터가 현재 인간 활동의 모든 분야에서 활발히 사용되고 있다는 사실을 감안할 때 인간 건강에 미치는 영향은 면밀한 연구와 통제의 대상입니다.
3.5 텔레비전 및 라디오 송신국.
상당수의 라디오 방송국과 다양한 제휴 센터가 현재 러시아 영토에 있습니다.
전송 스테이션과 센터는 특별히 지정된 구역에 있으며 상당히 넓은 지역(최대 1000ha)을 차지할 수 있습니다. 구조에 따라 무선 송신기가 있는 하나 이상의 기술 건물과 최대 수십 개의 AFS(안테나 피더 시스템)가 있는 안테나 필드가 포함됩니다. 각 시스템에는 방사 안테나와 방송 신호를 가져오는 급전선이 포함되어 있습니다.
라디오 방송 센터의 안테나에서 방출되는 전자기장은 안테나의 구성, 지형 및 인접 건물의 구조에 따라 복잡한 스펙트럼 구성과 개별 강도 분포를 갖습니다. 다양한 유형의 라디오 방송 센터에 대한 일부 평균 데이터가 표에 나와 있습니다.
| 유형 | 정규화 | 정규화 | 기능. |
|방송|텐션|긴장|텐션| |
| 센터. |전기|자기장 || |
| | 필드, V / m. | A/M. | |
| DV - 라디오 | 630 | 1.2 | 최고 장력 |
| (빈도 | | | 필드는 |
kHz, | | | 길이가 1 미만인 거리 | |
|전원 | | | 발산하는 파도 | |
|송신기 300 -| | | 안테나 | |
|500kW). | | | |
|SV - 라디오 |275 |<нет данных>| 안테나 근처(켜짐 | |
|(빈도,|||일부 있음 |
|전원 | | | 긴장 감소 | |
송신기 50 - | | | 전기장. |
|200kW). | | | |
| HF - 라디오 | 44 | 0.12 | 송신기는 | |
| (주파수 | | | 위치 |
|MHz, | | | 조밀하게 지어진 | |
|힘 | | | 영토뿐만 아니라 |
송신기 10 - | | | 주거용 건물의 지붕. |
|100kW). | | | |
|텔레비전|15 |<нет данных>| 일반적으로 송신기 | |
|방송 | | | 높은 곳에 위치 | |
| e 센터 (빈도 | | | 평균보다 110m 이상 |
| 메가헤르츠, | | | 건물 수준 | |
|전원 | | | |
|송신기 100 || | | |
|KW - 1MW 및 | | | | |
| 더 보기). | | | |
3.6 위성 및 셀룰러 통신.
3.6.1 위성 통신.
위성 통신 시스템은 지구에 있는 전송 스테이션과 궤도에 있는 여행자인 중계기로 구성됩니다. 송신 위성 통신국은 에너지 플럭스 밀도가 수백 W/m에 이르는 좁은 방향의 파동 빔을 방출합니다. 위성 통신 시스템은 안테나로부터 상당한 거리에서 높은 전자기장 강도를 생성합니다. 예를 들어, 전력이 225kW이고 주파수 2.38GHz에서 작동하는 스테이션은 100km 거리에서 2.8W/m2의 에너지 플럭스 밀도를 생성합니다. 메인 빔에 대한 에너지 산란은 매우 작으며 무엇보다도 안테나의 직접 배치 영역에서 발생합니다.
3.6.2 셀룰러 통신.
셀룰러 무선 전화는 오늘날 가장 집중적으로 발전하는 통신 시스템 중 하나입니다. 셀룰러 통신 시스템의 주요 요소는 기지국과 이동 무선 전화기입니다. 기지국은 모바일 장치와 무선 통신을 유지하므로 모바일 장치는 전자기장의 소스입니다. 이 시스템은 커버리지 영역을 반지름이 km인 구역 또는 소위 "셀"로 나누는 원칙을 사용합니다. 다음 표는 러시아에서 작동하는 셀룰러 통신 시스템의 주요 특성을 나타냅니다.
| 이름 | 작업 중 | 작업 중 | 최대 | 최대 | 반경 |
| 시스템, | 범위 | 범위 | 방사 | 방사 | 범위 |
| 원리 | 기본 | 모바일 | 전원 | 전원 | 단일 |
| 전송 | 스테이션, | 장치, | 기본 | 모바일 | 기본 |
|정보. |MHz. |MHz. | 역, 화요일 | | 장치, | 스테이션, | |
| | | | | 화. |km. |
|NMT450. | |
|아날로그. |5] |5] | | | |
|AMPS. |||100 |0.6 | |
|아날로그. | | | | | |
|댐(IS – |||50 |0.2 | |
|136). | | | | | |
|디지털. | | | | | |
|CDMA. |||100 |0.6 | |
|디지털. | | | | | |
|GSM - 900. |||40 |0.25 | |
|디지털. | | | | | |
|GSM-1800. | |
|디지털. |0] |5] | | | |
기지국의 방사 강도는 부하, 즉 특정 기지국의 서비스 영역에 휴대 전화 소유자의 존재와 통화를 위해 전화를 사용하려는 욕구에 의해 결정되며, 이는 기본적으로 시간, 스테이션 위치, 요일 및 기타 요인에 따라 다릅니다. 밤에는 스테이션 로딩이 거의 제로입니다. 모바일 장치의 방사 강도는 "모바일 무선 전화 - 기지국"통신 채널의 상태에 따라 크게 달라집니다(기지국과의 거리가 멀수록 장치의 방사 강도가 높아짐).
3.7 전기 운송.
전기 운송(무궤도 전차, 트램, 지하철 등)은 Hz 주파수 범위의 강력한 전자기장 소스입니다. 동시에 대부분의 경우 견인 전기 모터가 주 이미 터 역할을합니다 (트롤리 버스 및 트램의 경우 기류 수집기는 방사 전기장의 강도 측면에서 전기 모터와 경쟁합니다). 표는 일부 유형의 전기 운송에 대한 자기 유도 측정값에 대한 데이터를 보여줍니다.
| 운송수단과 속 | 평균값 | 최대값 |
|소비전류 | | 자기 유도, μT. | | 자기의 크기 | |
| | 유도, μT. | |
|교외열차 |20 |75 |
|29 |110 |로 전기 운송 |
|DC 드라이브 | | |
| (전기 자동차 등). | | |
3.8 레이더 설치.
레이더 및 레이더 설치에는 일반적으로 반사경 유형 안테나("접시")가 있으며 좁은 지향성 무선 빔을 방출합니다.
공간에서 안테나의 주기적 이동은 방사의 공간적 불연속성을 초래합니다. 또한 방사선에 대한 레이더의 주기적 작동으로 인해 일시적인 방사선 불연속성이 있습니다. 500MHz ~ 15GHz의 주파수에서 작동하지만 일부 특수 설치는 최대 100GHz 이상의 주파수에서 작동할 수 있습니다. 방사선의 특수한 특성으로 인해 지상에 높은 에너지 플럭스 밀도(100W/m2 이상)를 갖는 구역을 생성할 수 있습니다.
4. 전자기장이 개인의 건강에 미치는 영향.
인체는 항상 외부 전자기장에 반응합니다. 다양한 파동 구성 및 기타 요인으로 인해 다양한 소스의 전자기장은 다양한 방식으로 인체 건강에 영향을 미칩니다. 따라서 이 섹션에서는 다양한 소스가 건강에 미치는 영향을 별도로 고려할 것입니다. 그러나 거의 모든 경우에 자연 전자기 배경과 크게 불일치하는 인공 소스 분야는 영향 영역에 있는 사람들의 건강에 부정적인 영향을 미칩니다.
전자기장이 건강에 미치는 영향에 대한 광범위한 연구가 60년대 우리나라에서 시작되었습니다. 인간의 신경계는 전자기 효과에 민감하며 열 효과의 임계값(열 효과가 발생하는 전계 강도 값) 이하의 강도로 사람에게 노출될 때 필드가 소위 정보 효과를 갖는다는 것이 밝혀졌습니다. 나타나기 시작합니다).
다음 표에는 다양한 소스의 영향을 받는 영역에 있는 사람들의 건강 악화에 대한 가장 일반적인 불만이 나열되어 있습니다. 표에 있는 출처의 순서와 번호는 섹션 3에서 채택한 순서와 번호에 해당합니다.
| 출처 | 가장 일반적인 불만. |
| 전자기 | |
|1. 라인 | 단기 노출(몇 분 정도)은 |
|전원선(전원선) | | 특히 예민한 사람에게만 부정적인 반응을 일으킴 | |
| | 특정 유형의 알레르기가 있는 사람 또는 환자 | |
| | 질병 | 장기간 노출되면 일반적으로 | |
| | 심혈관 및 신경계의 다양한 병리 | |
| | (신경 조절 하위 시스템의 불균형으로 인해). 언제 |
| | 초장시간(약 10~20년) 연속 노출 | |
| | 아마도 (확인되지 않은 데이터에 따르면) 일부 개발 | |
| |종양질환 | |
|2. 내부 | 현재까지 노후화 민원자료 | |
| 건물의 전기 배선 | 내부 작업과 직접 관련된 건강 | |
| 및 구조 | | 전기를 사용할 수 없습니다. | |
|3. 가계 | 피부민원에 대한 검증되지 않은 자료가 있으며, |
| 전기 제품 | |장기간의 심혈관 및 신경병리 | |
| | 전자렌지의 체계적 사용 | |
| |모델(1995년 릴리스까지) | 비슷한 것도 있습니다 | |
| | 전자레인지 사용에 관한 모든 데이터 | |
| | 프로덕션 환경의 모델(예: 워밍업 | |
| | 카페에서 음식). 전자레인지 외에도 |
| 사람들의 건강 TV에 미치는 부정적인 영향 |
| | 이미징 장치 음극선관으로 | |
