Статичні І МАГНІТНІ ПОЛЯ
Martino Grandolfo
На вулиці, в офісах, вдома і на робочих місцях навколишнє нас природне і штучне середовище генерує електричні і магнітні сили різної величини. У зв'язку з цим виникає два важливих питання: (1) чи викликає вплив цих сил на людину будь-які шкідливі наслідки для здоров'я, і (2) які обмеження можуть бути встановлені, при спробі визначити межі (ліміти) "безпечної" експозиції такого роду ?
У цій статті розглядаються статичні електричні і магнітні поля. Описуються дослідження, проведені на працівниках різних галузей, а також на тварин. Ці дослідження не змогли продемонструвати будь-яких ясно виражених шкідливих біологічних ефектів при тих рівнях експозиції електричним і магнітних полів, з якими ми, як правило, стикаємося в повсякденній діяльності. Проте, в статті зроблена спроба обговорити зусилля ряду міжнародних організацій щодо вироблення директив щодо захисту робітників і населення від будь-якого потенційно небезпечного рівня експозиції.
визначення термінів
Коли на об'єкт, наприклад електричний провідник, впливає напруга або електричний струм, то він (провідник) заряджається. При цьому виникають сили, які починають впливати на заряди, розташовані поблизу від цього провідника. Можна виділити два типи сил: сили, що виникають із-за стаціонарних електричних зарядів і відомі як електростатичні сили, і сили, що виникають тільки при русі зарядів (електричного струму в провіднику) і відомі як магнітна сила. Для опису існування і просторового розподілу цих сил фізики і математики створили концепцію поля. Таким чином, говорять про поле сили, або просто про електричні і магнітних полях.
Термін "статичний" описує ситуацію, коли всі заряди нерухомі в просторі, або рухаються як безперервний потік. В результаті, як заряд, так і щільність струму постійні в часі. У випадку з нерухомим зарядом, ми маємо електричне поле, напруженість якого в будь-якій точці простору залежить від величини і геометрії всіх зарядів. У випадку з безперервним струмом в контурі, ми маємо постійні в часі електричне та магнітне поля (статичні поля), оскільки щільність заряду в будь-якій точці контуру не змінюється.
Електрика і магнетизм, це - явища, що відрізняються один від одного до тих пір, поки заряди і ток статичні. У ситуації такої статики зникає будь-яка взаємозв'язок між електричними і магнітними полями, і тому їх можна розглядати окремо (на відміну від ситуації з змінюються в часі полями). Статичні електричні і магнітні поля чітко характеризуються безперервною, незалежної від часу напруженістю і відповідають межі нульової частоти в діапазоні наднизьких частот (ELF).
Статичні електричні поля
Природна і професійна експозиція
Статичні електричні поля створюються електрично зарядженими тілами, в яких електричний заряд індукується на поверхні об'єкту, що знаходиться всередині статичного електричного поля. Як наслідок, електричне поле на поверхні об'єкта, особливо на коротких відстанях (наприклад, в точці) може бути більше, ніж невозмущенное електричне поле (тобто, поле, без присутності в ньому об'єкта). Поле всередині об'єкта може бути дуже маленьким або нульовим. Електричні поля сприймаються електрично зарядженими об'єктами як сила. Наприклад, на волосяний покрив тіла впливає сила, яку людина може відчувати.
В середньому, поверхневий заряд Землі негативний, хоча верхні шари атмосфери несуть в собі позитивний заряд. Результуюче статичну електричне поле біля поверхні Землі має напруженість приблизно 130 V / m. Це поле зменшується в міру збільшення висоти, і його величина становить приблизно 100 V / m на висоті над рівнем моря 100 m, 45 V / m - на висоті 1 km, і менше 1 V / m - на 20 km. Реальні величини широко варіюються в залежності від локального профілю температури та вологості, і присутності іонізованих домішок. Наприклад, під грозовими хмарами, і в міру їх наближення, відбуваються великі зміни поля на рівні Землі, оскільки, зазвичай, нижня частина хмари заряджена негативно, в той час як верхня його частина містить позитивний заряд. Крім того, між хмарою і Землею існує вільний простір. У міру наближення хмари, поле на рівні Землі може спочатку збільшуватися, а потім зменшуватися. При цьому Земля стає зарядженої позитивно. Під час цього процесу, навіть при відсутності в цьому місці блискавок, можна спостерігати поля від 100 V / m до 3 kV / m. Повна зміна полів відбувається дуже швидко, протягом однієї хвилини, і велика напруженість поля може зберігатися протягом всього грози. Звичайні хмари, так само, як і грозові, містять електричні заряди і, тому, сильно впливають на електричне поле на рівні Землі. Великі, до 200%, відхилення від величини поля при ясній погоді можуть виникати в разі туману, дощу і природно виникають великих і дрібних іонів. Зміни електричного поля під час денного циклу можуть очікуватися навіть при абсолютно ясній погоді. За ці добові варіації, можливо, несуть відповідальність досить регулярні зміни локальної іонізації, температури або вологості, що виникають внаслідок цього зміни в електричної провідності атмосфери навколо Землі, а також механічне перенесення заряду локальним рухом повітря.
Стандартні рівні створених людиною в офісах і будинках електростатичних полів коливаються в діапазоні від 1 до 20 kV / m. Ці поля часто виникають навколо високовольтного обладнання, наприклад, телевізорів і моніторів (VDUs) або створюються тертям. Лінії передачі постійного струму створюють як статичне електричне, так і магнітне поле і є економічним засобом розподілу енергії в умовах великих відстаней.
Статичні електричні поля широко використовуються в таких галузях промисловості, як хімічна, текстильна, авіаційна, паперова, гумова і транспорт.
біологічні ефекти
Експериментальні дослідження дають занадто незначні біологічні докази того, щоб говорити про які-небудь шкідливі ефекти впливу статичних електричних полів на здоров'я людини. Кілька проведених на тваринах досліджень також не видобули ніяких даних, що свідчать про шкідливі генетичних ефектах, зростанні пухлин, або впливі полів на ендокринну або серцево-судинну систему. (В таблиці 49.9 дано огляд цих досліджень на тваринах).
Таблиця 49.9 Дослідження на тваринах, що піддавалися експозиції статичним електричних полів