Основные характеристики и классификация ЭМП.

Электромагнитное поле обладает энергией и характеризуется векторами напряженности электрической (Е, В/м) и магнитной (Н, А/м) составляющих поля.

Плотность потока энергии (интенсивность) ЭМП источника в скалярной форме

Р = ½ (Е · Н) = Р_о ·е ^{– 2· к· х}, Вт/м² (1)

где к – коэффициент поглощения энергии поля в среде распространения (коэффициент затухания);

х – расстояние от источника излучения, м;

Р_о –плотность потока энергии (интенсивность) поля около источника, Вт/м².

Из уравнения 1 видно, что плотность потока энергии (интесивность) убывает по мере распространения в среде по экспонциональному закону.

ЭМП источника подразделяют на две зоны: зону индукции и зону излучения. Зона индукции распространяется от источника на расстояние до λ /6, а зона излучения начинается с расстояния > λ /6 (λ – длина волны ЭМП).

Для промышленной частоты (табл.2) (3…300Гц) длина волны (10⁴…10² км)зона индукции ЭМП распространяется от источника излучения от 10⁴/6 = 1, 66 · 10³ км до 10²/6 = 16, 6 км, т.е. все рабочие места у электроустановок, работающих на токе частотой 50 Гц, находятся в зоне индукции.

Для установок высокой частоты (3…30 МГц) длина волны 100…10 м (табл.2) зона индукции распространяется от источника на расстояние от 100/6 – 16, 6 м до 10/6 = 1, 66 м, т.е. рабочие места уже могут находиться в зоне излучения. В установках, излучающих метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (табл.2), все рабочие места находятся в зоне излучения.

В зоне индукции ЭМП связано с излучателем и зависит от него, в зоне излучения ЭМП уже не связано с излучателем: существует и распространяется независимо от излучателя по законам Природы.

В зоне индукции электрическую и магнитную составляющие ЭМП считают несвязанными и независимыми друг от друга. Поэтому все расчеты и нормирование производят по каждой составляющей отдельно.

В зоне излучения электрическая и магнитная составляющие ЭМП уже взаимосвязаны и все расчеты и нормирование производят по плотности потока энергии (интенсивности поля).

Для сферических волн интенсивность рассчитывают по формуле

Р = Р_о / 4π ·х², Вт/м² (2)

В зоне излучения электрическая (Е) и магнитная (Н) составляющие взаимосвязаны и взаимоперпендикулярные.

В вакууме и воздухе соотношение между Е и Н

Е = 377· Н, В/м (3)

При распространении ЭМП в среде происходит поглощение его энергии (см. формулу 1). Вакуум – единственная среда, в которой нет потерь. Воздух по электродинамическим свойствам приравнивается к вакууму.

Для диэлектриков коэффициент поглощения (к – формула 1) весьма мал и соответственно очень велика глубина проникновения. Поэтому использовать материалы из диэлектриков для экранирования ЭМП бессмысленно.

Коэффициент поглощения к (затухания)формула 1 для проводников всегда достаточно велик и проникновение ЭМП в них мало. В идеальном проводнике к = ∞ и ЭМП существовать не может, т.е. глубина проникновения поля ∆ = О.

Волны ЭМП проникают в проводники на незначительную глубину, которая уменьшается с ростом частоты поля (f).

Для наиболее применяемых металлов глубину проникновения поля определяют по формуле

∆ = , мм (4)

где f – частота поля, Гц;

с – коэффициент, зависящий от вида металла (латунь…127, 0; алюминий …84, 8; медь …67, 1; серебро …64, 2; железо …5, 0).

Глубина проникновения ЭМП в ткани животных исследована только для метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Некоторые данные этих исследований приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Глубина проникновения (в см.) радиоволн в различные ткани до ослабления в раз.

Существующая классификация электромагнитных излучений приведена в табл. 2

Таблица 2

Классификация электромагнитных излучений