Загальна характеристика електромагнітних випромінювань

Біосфера впродовж своєї еволюції знаходилась під впливом електромагнітних полів (ЕМП), фонового випромінювання, викликаного природними чинниками. Навколо Землі існують електричне та магнітне поля, інтенсивність яких не залишається постійною. Спостерігаються річні, добові коливання цих полів під дією грозових розрядів, опадів, вітрів, а також під дією сонячної активності (магнітні бурі).

У процесі науково-технічного розвитку людство додало до фонового випромінювання цілий ряд чинників, які підсилили це випромінювання в декілька разів (антропогенні ЕМП). У побуті та промисловості набули масового застосування обладнання та прилади, робота яких пов'язана з утворенням електромагнітних випромінювань широкого діапазону частот. Зростання рівня ЕМП різко підсилилось з початку 30-х років XX століття. В окремих районах їх рівень в сотні разів перевищує рівень полів природного походження. Джерелами випромінювань електромагнітної енергії є потужні радіо та телевізійні станції, ретранслятори, засоби радіозв'язку різного призначення, в тому числі і супутникового, промислові установки високочастотного нагріву металів, високовольтні лінії електропередач, електротранспорт, вимірювальні прилади, персональні комп'ютери (ПК).

В аеропортах та на військових об'єктах працюють потужні радіолокатори, які випромінюють у навколишнє середовище потоки електромагнітної енергії. Потужність та кількість джерел ЕМП постійно зростає.

Відомо, що навколо провідника, по якому протікає електричний струм, виникають електричне та магнітне поля. Якщо струм залишається незмінним в часі, то ці поля існують незалежно одне від одного.

При змінному електричному струмі електричне та магнітне поля пов'язані між собою і являють єдине електромагнітне поле. При появі електричної напруги на струмопровідних частинах з'являється електричне поле (ЕП). Якщо електричне коло замкнуте, тобто по ньому протікає струм, це супроводжується появою магнітної складової поля, і в цьому випадку говорять про існування електромагнітного поля (ЕМП). Для характеристики ЕМП введено поняття напруженості його складових - електричного та магнітного полів. Одиницею вимірювання електричної складової поля Е прийнято , а магнітної - Н - .

Електрична та магнітна складові поля визначаються за формулами:

, (7.1)

, (7.2)

де U - величина напруги, В;

l - відстань від джерела випромінювання до точки, в якій ведеться вимірювання, м;

I - сила струму, А;

R - радіус кола силової лінії поля провідника, м.

Оскільки струм, який викликає появу ЕМП, характеризується частотою, то електромагнітне поле також характеризується частотоюколивань - f і довжиною хвилі - λ. Між ними існує зв'язок:

, (7.3)

де С = 3·10⁸ м/с - швидкість поширення радіохвиль;

f - частота коливань Гц;

Т - період коливань, с.

Електромагнітні випромінювання з частотою від 3 до 3·10¹² Гц належать до радіочастотного діапазону.

У табл. 7.1 наведена номенклатура діапазонів частот ЕМП.

Таблиця 7.1.

Номенклатура діапазонів частот ЕМП

Назва діапазону	Діапазон частот	Довжина хвилі (л)	Назва діапазону довжини хвиль
Низькі частоти НЧ	0,003 ... 0,3 Гц 0,3 ... 3,0 Гц 3,0... 300 Гц 300 Гц ... 30 кГц	10'... 10⁶км 10⁶... 10⁴км 10⁴... 10²км 10²... 10 км	Інфранизькі Низькі Промислові Звукові
Високі частоти ВЧ	30... 300 кГц 300 кГц ... 3 МГц 3 ... 30 МГц	10... 1 км 1км... 100 м 100- 10м	Довгі (кілометрові) Середні (гектаметрові) Короткі (декаметрові)
Ультрависокі частоти УВЧ	30... 300 МГц	10... 1 м	Ультракороткі
Надвисокої частоти НВЧ	300 МГц ... 3 ГГц 3 ГГц ... 30 ГГц 30 ГГц ... 300 ГГц	100... 10см 10... 1 см 10... 1 мм	Дециметрові Сантиметрові Міліметрові

Електромагнітні поля діапазону частот 30 кГц - 300 ГГц поширюються у просторі без наявності провідника із струмом зі швидкістю близькою до швидкості світла (300 000 км/с).

Інтенсивність поля в діапазоні частот 30 кГц - 300 МГц оцінюється напруженістю поля. У діапазоні 300 МГц - 300 ГГц поле оцінюється поверхневою густотою потоку енергії (ГПЕ), тобто кількість енергії, яка припадає в одиницю часу на одиницю площі. Одиницею виміру ГПЕ є 1Вт/м².