Elektromagnetväli, aine erivorm. Elektromagnetvälja abil toimub interaktsioon laetud osakeste vahel.
Elektromagnetvälja käitumist uurib klassikaline elektrodünaamika. Elektromagnetvälja kirjeldavad Maxwelli võrrandid, mis seovad välja iseloomustavad suurused selle allikatega ehk ruumis jaotatud laengute ja vooludega. Statsionaarsete või ühtlaselt liikuvate laetud osakeste elektromagnetväli on nende osakestega lahutamatult seotud; kui osakesed liiguvad kiiremini, siis elektromagnetväli "murdub" neist lahti ja eksisteerib iseseisvalt elektromagnetlainetena.
Maxwelli võrranditest järeldub, et vahelduv elektriväli tekitab magnetvälja ja vahelduv magnetväli elektrilise, seega võib elektromagnetväli eksisteerida ka laengute puudumisel. Elektromagnetvälja tekitamine vahelduva magnetvälja ja magnetvälja tekitamine vahelduva elektrilisega viib selleni, et elektri- ja magnetväljad ei eksisteeri eraldi, üksteisest sõltumatult. Seetõttu on elektromagnetväli teatud tüüpi aine, mis on kõigis punktides määratud kahe vektorsuurusega, mis iseloomustavad selle kahte komponenti - "elektrivälja" ja "magnetvälja" ning mis avaldab laetud osakestele jõudu, sõltuvalt nende kiirusest ja suurusest. nende eest.
Elektromagnetväli vaakumis, st vabas olekus, mis ei ole seotud aineosakestega, eksisteerib elektromagnetlainete kujul ja levib vaakumis väga tugevate gravitatsiooniväljade puudumisel kiirusega võrdse kiirusega. valgusest c= 2,998. 10 8 m/s. Sellist välja iseloomustab elektrivälja tugevus E ja magnetvälja induktsioon AT. Elektromagnetvälja kirjeldamiseks keskkonnas kasutatakse ka elektriinduktsiooni suurusi D ja magnetvälja tugevus H. Aine, aga ka väga tugevate gravitatsiooniväljade olemasolul, st väga suurte ainemasside läheduses, on elektromagnetvälja levimiskiirus väiksem väärtusest c.
Elektromagnetvälja iseloomustavate vektorite komponendid moodustavad relatiivsusteooria järgi ühe füüsikalise suuruse - elektromagnetvälja tensori, mille komponendid muunduvad liikudes ühest inertsiaalsest tugisüsteemist teise vastavalt Lorentzi teisendustele. .
Elektromagnetväljal on energia ja impulss. Elektromagnetvälja impulsi olemasolu avastati esmakordselt eksperimentaalselt P. N. Lebedevi katsetes valguse rõhu mõõtmisel aastal 1899. Elektromagnetväljal on alati energiat. Elektromagnetvälja energiatihedus = 1/2 (ED+HH).
Elektromagnetväli levib ruumis. Elektromagnetvälja energiavoo tihedus määratakse Poyntingi vektori abil S=, ühik W/m 2 . Poyntingi vektori suund on risti E ja H ja ühtib elektromagnetilise energia levimissuunaga. Selle väärtus võrdub energiaga, mis kantakse läbi ühikulise pindala, mis on risti S ajaühiku kohta. Välja impulsi tihedus vaakumis K \u003d S / s 2 = s 2.
Elektromagnetvälja kõrgetel sagedustel muutuvad selle kvantomadused oluliseks ja elektromagnetvälja võib käsitleda väljakvantide – footonite voona. Sel juhul kirjeldatakse elektromagnetvälja
Üksikasjad Kategooria: Elekter ja magnetism Postitatud 06.05.2015 20:46 Vaatamisi: 11962Muutuvad elektri- ja magnetväljad võivad teatud tingimustel tekitada üksteist. Need moodustavad elektromagnetvälja, mis pole üldse nende tervik. See on ühtne tervik, milles need kaks välja ei saa eksisteerida ilma üksteiseta.
Ajaloost
Taani teadlase Hans Christian Oerstedi 1821. aastal tehtud katse näitas, et elektrivool tekitab magnetvälja. Muutuv magnetväli on omakorda võimeline tekitama elektrivoolu. Seda tõestas inglise füüsik Michael Faraday, kes avastas elektromagnetilise induktsiooni fenomeni 1831. aastal. Ta on ka termini "elektromagnetväli" autor.
Neil päevil võeti füüsikas omaks Newtoni kaugtegevuse kontseptsioon. Usuti, et kõik kehad mõjuvad üksteisele läbi tühjuse lõpmatult suure kiirusega (peaaegu koheselt) ja mis tahes vahemaa tagant. Eeldati, et elektrilaengud interakteeruvad sarnaselt. Faraday seevastu uskus, et looduses tühjust ei eksisteeri ja interaktsioon toimub piiratud kiirusega läbi teatud materiaalse meediumi. See elektrilaengute keskkond on elektromagnetväli. Ja see levib kiirusega, mis on võrdne valguse kiirusega.
Maxwelli teooria
Varasemate uuringute tulemusi kombineerides Inglise füüsik James Clerk Maxwell aastal 1864 loodud elektromagnetvälja teooria. Selle järgi tekitab muutuv magnetväli muutuva elektrivälja ja vahelduv elektriväli vahelduva magnetvälja. Loomulikult tekitab alguses ühe välja laengute või voolude allikas. Kuid tulevikus võivad need väljad eksisteerida juba sellistest allikatest sõltumatult, põhjustades üksteise välimust. St elektri- ja magnetväljad on ühe elektromagnetvälja komponendid. Ja iga muutus ühes neist põhjustab teise välimuse. See hüpotees on Maxwelli teooria aluseks. Magnetvälja tekitatud elektriväli on keeris. Tema jõujooned on suletud.
See teooria on fenomenoloogiline. See tähendab, et see on loodud eelduste ja vaatluste põhjal ega arvesta elektri- ja magnetvälja tekkimise põhjust.
Elektromagnetvälja omadused
Elektromagnetväli on elektri- ja magnetvälja kombinatsioon, seetõttu kirjeldatakse seda igas ruumipunktis kahe põhisuurusega: elektrivälja tugevus. E ja magnetvälja induktsioon AT .
Kuna elektromagnetväli on protsess, mille käigus muundatakse elektriväli magnetväljaks ja seejärel magnetväli elektriliseks, muutub selle olek pidevalt. Ruumis ja ajas levides moodustab see elektromagnetlaineid. Sõltuvalt sagedusest ja pikkusest jagunevad need lained raadiolained, terahertskiirgus, infrapunakiirgus, nähtav valgus, ultraviolettkiirgus, röntgen- ja gammakiirgus.
Elektromagnetvälja intensiivsus- ja induktsioonivektorid on üksteisega risti ning tasapind, millel need asuvad, on risti laine levimise suunaga.
Kaugtoime teoorias peeti elektromagnetlainete levimiskiirust lõpmatult suureks. Maxwell tõestas aga, et see pole nii. Aines levivad elektromagnetlained piiratud kiirusega, mis sõltub aine dielektrilisest ja magnetilisest läbilaskvusest. Seetõttu nimetatakse Maxwelli teooriat lühimaa teooriaks.
Maxwelli teooriat kinnitas eksperimentaalselt 1888. aastal saksa füüsik Heinrich Rudolf Hertz. Ta tõestas, et elektromagnetlained on olemas. Veelgi enam, ta mõõtis elektromagnetlainete levimiskiirust vaakumis, mis osutus võrdseks valguse kiirusega.
Integreeritud kujul näeb see seadus välja järgmine:
Gaussi seadus magnetvälja kohta
Magnetinduktsiooni voog läbi suletud pinna on null.
Selle seaduse füüsikaline tähendus seisneb selles, et looduses pole magnetlaenguid. Magneti pooluseid ei saa eraldada. Magnetvälja jõujooned on suletud.
Faraday induktsiooniseadus
Magnetinduktsiooni muutus põhjustab keerise elektrivälja ilmnemise.
,
Magnetvälja tsirkulatsiooni teoreem
See teoreem kirjeldab magnetvälja allikaid ja ka nende poolt tekitatud välju.
Elektrivool ja elektriinduktsiooni muutus tekitavad keerise magnetvälja.
,
,
E on elektrivälja tugevus;
H on magnetvälja tugevus;
AT- magnetiline induktsioon. See on vektorsuurus, mis näitab, kui tugevalt mõjub magnetväli q laengule, mis liigub kiirusega v;
D- elektriline induktsioon või elektriline nihe. See on vektorkogus, mis on võrdne intensiivsusvektori ja polarisatsioonivektori summaga. Polarisatsiooni põhjustab elektrilaengute nihkumine välise elektrivälja toimel nende asukoha suhtes, kui selline väli puudub.
Δ on Nabla operaator. Selle operaatori tegevust konkreetsel väljal nimetatakse selle välja rootoriks.
Δ x E = mäda E
ρ - välise elektrilaengu tihedus;
j- voolutihedus - väärtus, mis näitab pindalaühikut läbiva voolu tugevust;
koos on valguse kiirus vaakumis.
Elektromagnetvälja uurivat teadust nimetatakse elektrodünaamika. Ta kaalub selle koostoimet kehadega, millel on elektrilaeng. Sellist interaktsiooni nimetatakse elektromagnetiline. Klassikaline elektrodünaamika kirjeldab Maxwelli võrrandite abil ainult elektromagnetvälja pidevaid omadusi. Kaasaegne kvantelektrodünaamika arvab, et elektromagnetväljal on ka diskreetsed (katkestavad) omadused. Ja selline elektromagnetiline interaktsioon toimub jagamatute osakeste-kvantide abil, millel pole massi ja laengut. Elektromagnetvälja kvanti nimetatakse footon .
Elektromagnetväli meie ümber
Iga vahelduvvooluga juhi ümber moodustub elektromagnetväli. Elektromagnetväljade allikateks on elektriliinid, elektrimootorid, trafod, linna elektritransport, raudteetransport, elektri- ja elektroonikaseadmed - televiisorid, arvutid, külmkapid, triikrauad, tolmuimejad, juhtmeta telefonid, mobiiltelefonid, elektripardlid - ühesõnaga , kõike, mis on seotud elektri tarbimise või edastamisega. Võimsad elektromagnetväljade allikad on telesaatjad, mobiiltelefonijaamade antennid, radarijaamad, mikrolaineahjud jne. Ja kuna selliseid seadmeid on meie ümber päris palju, siis ümbritsevad meid kõikjal elektromagnetväljad. Need väljad mõjutavad keskkonda ja inimesi. Ei saa öelda, et see mõju oleks alati negatiivne. Elektri- ja magnetväljad on inimese ümber eksisteerinud pikka aega, kuid nende kiirguse võimsus oli veel mõnikümmend aastat tagasi tänasest sadu kordi väiksem.
Teatud tasemeni võib elektromagnetkiirgus olla inimestele ohutu. Niisiis, meditsiinis paranevad kuded madala intensiivsusega elektromagnetilise kiirguse abil, kõrvaldavad põletikulised protsessid ja neil on valuvaigistav toime. UHF-seadmed leevendavad soolte ja mao silelihaste spasme, parandavad ainevahetusprotsesse keharakkudes, vähendades kapillaaride toonust, alandades vererõhku.
Kuid tugevad elektromagnetväljad põhjustavad inimese südame-veresoonkonna, immuun-, endokriin- ja närvisüsteemi talitlushäireid, võivad põhjustada unetust, peavalu ja stressi. Oht seisneb selles, et nende mõju on inimestele peaaegu märkamatu ja rikkumised tekivad järk-järgult.
Kuidas kaitsta end ümbritseva elektromagnetkiirguse eest? Seda on võimatu täielikult teha, seega peate proovima selle mõju minimeerida. Kõigepealt tuleb kodumasinad paigutada nii, et need oleksid eemal kohtadest, kus me kõige sagedamini viibime. Näiteks ärge istuge telerile liiga lähedal. Lõppude lõpuks, mida kaugemal on kaugus elektromagnetvälja allikast, seda nõrgemaks see muutub. Väga sageli jätame seadme vooluvõrku ühendatuks. Kuid elektromagnetväli kaob alles siis, kui seade on vooluvõrgust lahti ühendatud.
Inimese tervist mõjutavad ka looduslikud elektromagnetväljad – kosmiline kiirgus, Maa magnetväli.
Juhend
Võtke kaks akut ja ühendage need elektrilindiga. Ühendage patareid nii, et nende otsad oleksid erinevad, see tähendab, et pluss on miinuse vastas ja vastupidi. Kasutage kirjaklambreid, et kinnitada traat iga aku otsa. Järgmisena asetage üks kirjaklambritest patareide peale. Kui kirjaklamber ei ulatu kummagi keskkohani, peate võib-olla selle soovitud pikkuseni sirutama. Kinnitage disain teibiga. Veenduge, et juhtmete otsad oleksid vabad ja kirjaklambri servad ulatuksid iga aku keskpunkti. Ühendage patareid ülalt, tehke sama teisel küljel.
Võtke vasktraat. Jätke umbes 15 sentimeetrit traadist sirgeks ja seejärel hakake seda klaasi ümber mähkima. Tehke umbes 10 pööret. Jätke sirgeks veel 15 sentimeetrit. Ühendage üks toiteallika juhtmetest saadud vaskmähise ühe vaba otsaga. Veenduge, et juhtmed on üksteisega hästi ühendatud. Ühendamisel annab ahel magnetilise valdkonnas. Ühendage toiteallika teine juhe vaskjuhtmega.
Sel juhul, kui vool läbib mähist, magnetiseeritakse see sisse asetatud. Kirjaklambrid, aga ka lusika või kahvli osad kleepuvad kokku, kruvikeerajad magnetiseeruvad ja tõmbavad ligi teisi metallesemeid, kui mähisele voolu suunatakse.
Märge
Rull võib olla kuum. Veenduge, et läheduses poleks süttivaid aineid ja ärge põletage nahka.
Abistavad nõuanded
Kõige kergemini magnetiseeritav metall on raud. Ärge valige välja kontrollimisel alumiiniumi või vaske.
Elektromagnetvälja tekitamiseks peate panema selle allika kiirgama. Samal ajal peab see tekitama kahe elektri- ja magnetvälja kombinatsiooni, mis võivad ruumis levida, tekitades üksteist. Elektromagnetväli võib kosmoses levida elektromagnetlaine kujul.
Sa vajad
- - isoleeritud traat;
- - küüs;
- - kaks juhti;
- - Ruhmkorffi mähis.
Juhend
Võtke väikese takistusega isoleeritud traat, vask on parim. Kerige see terassüdamikule, sobib tavaline 100 mm pikkune nael (koe). Ühendage juhe toiteallikaga, tavaline aku sobib. Tuleb elekter valdkonnas, mis tekitab selles elektrivoolu.
Laetud (elektrivoolu) suunaline liikumine tekitab omakorda magneti valdkonnas, mis koondub terassüdamikusse, mille ümber on keritud traat. Südamik pöördub ja seda tõmbavad enda poole ferromagnetid (nikkel, koobalt jne). Saadud valdkonnas võib nimetada elektromagnetiliseks, kuna elektriline valdkonnas magnetiline.
Klassikalise elektromagnetvälja saamiseks on vaja nii elektri- kui ka magnetvälja valdkonnas aja jooksul muutunud, seejärel elektriline valdkonnas tekitab magneti ja vastupidi. Selleks on vaja, et liikuvad laengud saaksid kiirenduse. Lihtsaim viis seda teha on panna need võnkuma. Seetõttu piisab elektromagnetvälja saamiseks, kui võtta juht ja ühendada see tavalisse majapidamisvõrku. Kuid see saab olema nii väike, et seda pole võimalik instrumentidega mõõta.
Piisavalt võimsa magnetvälja saamiseks tehke Hertz vibraator. Selleks võtke kaks sirget identset juhti, kinnitage need nii, et nende vahe oleks 7 mm. See on väikese elektrilise võimsusega avatud võnkeahel. Kinnitage kõik juhid Ruhmkorfi klambrite külge (see võimaldab teil vastu võtta kõrgepinge impulsse). Ühendage vooluahel akuga. Juhtide vahelises sädemevahes algavad tühjenemised ja vibraator ise muutub elektromagnetvälja allikaks.
Seotud videod
Uute tehnoloogiate kasutuselevõtt ja elektri laialdane kasutuselevõtt on toonud kaasa tehislike elektromagnetväljade tekkimise, millel on kõige sagedamini kahjulik mõju inimestele ja keskkonnale. Need füüsilised väljad tekivad seal, kus on liikuvad laengud.
Elektromagnetvälja olemus
Elektromagnetväli on eriline aine. See tekib juhtide ümber, mida mööda liiguvad elektrilaengud. Jõuväli koosneb kahest sõltumatust väljast – magnet- ja elektriväljast, mis ei saa eksisteerida üksteisest eraldatuna. Elektriväli, kui see tekib ja muutub, tekitab alati magnetvälja.
Üks esimesi, kes 19. sajandi keskel uuris muutuvate väljade olemust, oli James Maxwell, kellele omistatakse elektromagnetvälja teooria looja. Teadlane näitas, et kiirendusega liikuvad elektrilaengud loovad elektrivälja. Selle muutmine tekitab magnetjõudude välja.
Vahelduva magnetvälja allikaks võib olla magnet, kui paned selle liikuma, kui ka elektrilaeng, mis võngub või liigub kiirendusega. Kui laeng liigub konstantse kiirusega, siis läbib juhti konstantne vool, mida iseloomustab konstantne magnetväli. Kosmoses levides kannab elektromagnetväli energiat, mis sõltub juhis oleva voolu suurusest ja kiirgavate lainete sagedusest.
Elektromagnetvälja mõju inimesele
Kõikide inimeste loodud tehniliste süsteemide tekitatud elektromagnetkiirguse tase on mitu korda kõrgem kui planeedi loomulik kiirgus. See on termiline efekt, mis võib põhjustada kehakudede ülekuumenemist ja pöördumatuid tagajärgi. Näiteks võib kiirgusallikaks oleva mobiiltelefoni pikaajaline kasutamine kaasa tuua aju ja silmaläätse temperatuuri tõusu.
Kodumasinate kasutamisel tekkivad elektromagnetväljad võivad põhjustada pahaloomulisi kasvajaid. Eelkõige kehtib see laste keha kohta. Inimese pikaajaline viibimine elektromagnetlainete allika läheduses vähendab immuunsüsteemi efektiivsust, põhjustab südame- ja veresoonkonnahaigusi.
Loomulikult on võimatu täielikult loobuda elektromagnetvälja allikaks olevate tehniliste vahendite kasutamisest. Kuid võite rakendada lihtsamaid ennetusmeetmeid, näiteks kasutage telefoni ainult peakomplektiga, ärge jätke seadme juhtmeid pärast seadme kasutamist pistikupesadesse. Igapäevaelus on soovitatav kasutada kaitsevarjestusega pikendusjuhtmeid ja kaableid.
Mis on elektromagnetväli, kuidas see mõjutab inimeste tervist ja miks seda mõõta - õpid sellest artiklist. Jätkates teile meie poe sortimendiga tutvumist, räägime teile kasulikest seadmetest - elektromagnetvälja tugevuse (EMF) indikaatoritest. Neid saab kasutada nii ettevõtetes kui ka kodus.
Mis on elektromagnetväli?
Kaasaegne maailm on mõeldamatu ilma kodumasinate, mobiiltelefonide, elektri, trammide ja trollide, televiisorite ja arvutiteta. Oleme nendega harjunud ega arva üldse, et mõni elektriseade loob enda ümber elektromagnetvälja. See on nähtamatu, kuid mõjutab kõiki elusorganisme, sealhulgas inimesi.
Elektromagnetväli on aine erivorm, mis tekib siis, kui liikuvad osakesed interakteeruvad elektrilaengutega. Elektri- ja magnetväli on omavahel seotud ja võivad üksteist esile kutsuda – seetõttu räägitakse neist reeglina koos kui ühest elektromagnetväljast.
Elektromagnetväljade peamised allikad on järgmised:
- elektriliinid;
— trafoalajaamad;
– elektrijuhtmestik, telekommunikatsiooni-, TV- ja internetikaablid;
– mobiilitornid, raadio- ja teletornid, võimendid, mobiiltelefonide ja satelliittelefonide antennid, WiFi-ruuterid;
— arvutid, telerid, kuvarid;
- kodumasinad;
– induktsioon- ja mikrolaineahjud (MW);
— elektritransport;
- radarid.
Elektromagnetväljade mõju inimeste tervisele
Elektromagnetväljad mõjutavad kõiki bioloogilisi organisme – taimi, putukaid, loomi, inimesi. Teadlased, kes uurivad elektromagnetväljade mõju inimestele, on jõudnud järeldusele, et pikaajaline ja regulaarne kokkupuude elektromagnetväljadega võib põhjustada:
- suurenenud väsimus, unehäired, peavalud, rõhu langus, südame löögisageduse langus;
- immuun-, närvi-, endokriin-, seksuaal-, hormonaal-, kardiovaskulaarsüsteemi häired;
- onkoloogiliste haiguste areng;
- kesknärvisüsteemi haiguste areng;
- allergilised reaktsioonid.
EMI kaitse
On olemas sanitaarstandardid, mis kehtestavad elektromagnetvälja tugevuse maksimaalsed lubatud tasemed sõltuvalt ohutsoonis viibitud ajast - eluruumide, töökohtade, tugeva välja allikate läheduses asuvate kohtade jaoks. Kui kiirgust ei ole võimalik struktuurselt vähendada, näiteks elektromagnetilise ülekandeliini (EMF) või rakutorni poolt, siis töötatakse välja hooldusjuhendid, kaitsevahendid töötavatele töötajatele ja sanitaar-karantiini piiratud juurdepääsutsoonid.
Erinevad juhised reguleerivad inimese ohutsoonis viibimise aega. Polümeerkiududel põhinevast metalliseeritud kangast varjestusvõrgud, kiled, klaasid, ülikonnad võivad vähendada elektromagnetilise kiirguse intensiivsust tuhandeid kordi. GOST-i nõudmisel on EMF-i kiirgustsoonid aiaga piiratud ja varustatud hoiatussiltidega "Ära sisene, see on ohtlik!" ja elektromagnetilise ohu sümbol.
Eriteenistused jälgivad seadmete abil pidevalt EMF-i intensiivsuse taset töökohtadel ja eluruumides. Oma tervise eest saate ise hoolitseda, ostes kaasaskantava seadme "Impulse" või komplekti "Impulss" + nitraadi tester "SOEKS".
Miks vajame elektromagnetvälja tugevuse mõõtmiseks koduseid seadmeid?
Elektromagnetväli mõjutab negatiivselt inimeste tervist, mistõttu on kasulik teada, millised kohad (kodus, kontoris, aias, garaažis) võivad olla ohtlikud. Peate mõistma, et suurenenud elektromagnetilist tausta võivad tekitada mitte ainult teie elektriseadmed, telefonid, televiisorid ja arvutid, vaid ka vigane juhtmestik, naabrite elektriseadmed, läheduses asuvad tööstusrajatised.
Eksperdid on leidnud, et inimese lühiajaline kokkupuude elektromagnetväljadega on praktiliselt kahjutu, kuid pikaajaline viibimine kõrgendatud elektromagnetilise taustaga piirkonnas on ohtlik. Need on tsoonid, mida saab tuvastada "Impulsi" tüüpi seadmete abil. Seega saate vaadata kohti, kus veedate kõige rohkem aega; lastetuba ja teie magamistuba; Uuring. Seade sisaldab normatiivdokumentidega kehtestatud väärtusi, nii et saate koheselt hinnata enda ja teie lähedaste ohu astet. Võimalik, et pärast läbivaatust otsustate arvuti voodist eemale tõsta, võimendatud antenniga mobiiltelefonist lahti saada, vana mikrolaineahju uue vastu vahetada, külmiku ukse isolatsiooni No Frost režiimi vastu vahetada. .