ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Основные понятия:

Основными величинами при нормировании электромагнитных полей являются напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н.

Напряженность электрического поля (Е) – это сила, действующая на единичный неподвижный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Единицы измерения – [В/м; Н/Кл]. В поле с Е = 1 В/м на заряд 1 Кл действует сила 1 Н.

где Q – точечный заряд;

- диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м - число, показывающее во сколько раз кулоновская сила в вакууме больше такой же силы в данной среде: ε = F_вак/F_ср. Зависит от материала среды.;

r – расстояние от рассматриваемой точки до заряда, м.

Напряженность магнитного поля (Н) – это сила, действующая на точку в магнитном поле. Единицы измерения - [А/м].

где I – сила тока, текущего по проводу, которая создает магнитное поле;

r – расстояние от рассматриваемой точки до заряда.

Взаимосвязь Н с Е в воздухе или вакууме выражается следующим образом:

Е = 377 Н

Плотность потока энергии (S) – это количество энергии, которое протекает за 1 с через площадку, расположенную перпендикулярно движению волны. Единицы измерения - [Вт/м].

где r – расстояние от источника тока, м;

- потеря мощности у источника, (КПД);

Р₀ – мощность источника, Вт.

При < S₀:

где S₀ – допустимая плотность потока энергии, Вт/см².

К точечным источникам излучения относятся такие излучатели, освещенность от которых определяется с требуемой точностью по закону квадрата расстояния. Закон квадрата расстояния является приближенным, с тем большей точностью, чем меньше размеры излучателя по сравнению с расстоянием от него до исследуемой точки поля.

Доза, создаваемаяточечным источником излучения, прямо пропорциональна времени облучения и количеству радиоактивного вещества и обратно пропорциональна квадрату расстояния между источником и облучаемым объектом.

Задание.

Считая, что на внешнее излучение уходит 5% мощности СВЧ-печи, определить безопасное расстояние, на котором можно находиться вблизи печи, если допустимая плотность потока энергии 10³ мкВт/см² (в системе СИ 10³ 10^-6/10^-4 = 10 Вт/м²) при работе печи не более 20 мин.

СВЧ-печь считать за точечный источник излучения мощностью 1 кВт.

Дано:

S₀ = 10³ мкВт/см² = 10 Вт/м²

= 5%

Р₀ = 1 кВт = 10³

Найти: r > r₀.

Решение:

Если считать печь точечным источником излучения, то энергия, приходящаяся на единицу площади времени (т.е. плотность потока энергии при плотности мощности) на расстоянии r равна:

При продолжительности воздействия излучения не более 20 минут санитарные нормы ограничивают плотность потока не более S₀ = 10³ мкВт/см² = 10 Вт/м². Это означает, что находиться около источника можно только на расстояниях, на которых модуль вектора излучения Умова-Пойтинга (плотность потока энергии) будет меньше, чем S₀.

< S₀

r > r₀ =

Вывод: на каком наименьшем безопасном расстоянии можно находиться от точечного источника излучения.

Контрольные вопросы

1. Что является основными величинами при нормировании электромагнитных полей?

2. Дайте определение напряженности магнитного поля. В каких единицах выражается?

3. Дайте определение напряженности электрического поля. В каких единицах выражается?

4. Какие источники называются точечными?

5. Можно ли считать СВЧ-печь точечным источником излучения?

Рекомендуемые источники

1. Мазур, И.И. Курс инженерной экологии: учебник / И.И. Мазур, О.И. Молдованов /под ред. И.И. Мазура. – М.: Высшая школа, 2009. – 447 с.

2. Гринин, А.С. Экологическая безопасность: учебник / А.С. Гринин, В.М. Новиков. - М.: Высшая школа, 2012. – 336 с.

3. Аполонский, С.М. Справочник по расчету электромагнитных экранов / С.М. Аполонский. – Л.: Энергоатомиздат, 2008. – 486 с.

4. Козлов, В.Ф. Справочник по радиационной безопасности / В.Ф. Козлов. - М.: Энергоатомиздат, 2011. – 398 с.

Задание № 3