С увеличением длины волны глубина проникновения электромагнитных волн

Увеличение диаметра ( сверх приведенного) круглых электродов нецелесообразно вследствие возникновения так называемого поверхностного эффекта. Глубина проникновения электромагнитных волн для электродов составляет — 750 мм; это и определяет их предельный диаметр 1500 мм. Поэтому при создании и эксплуатации мощных карбидных печей в некоторых случаях увеличивают плотность тока в электродах. Например, карбидные печи мощностью 43 и 69 MB-А ( ФРГ) имеют одинаковые электроды с диаметром 1 — 500 мм. [31]

Материал кодированного диска выбирается исходя из его экранирующих свойств, которые, в свою очередь, характеризуются глубиной проникновения электромагнитных волн. Глубина проникновения электромагнитных волн зависит от удельного омического сопротивления и относительной магнитной проницаемости материала. [32]

В результате того, что проводимость металла высокая, его диэлектрическая проницаемость для электромагнитных волн велика, так что взаимодействие имеет место в тонком приповерхностном слое. Будем считать, что глубина проникновения электромагнитной волны внутрь металла — величина, малая по сравнению ъ длиной волны. Соответственно, нагретая поверхность металла будет излучать существенно меньше, чем абсолютно черное тело, нагретое до той же температуры. [33]

Высокочастотные индуктивные датчики используются для контроля размеров электропроводных ( как правило, немагнитных) деталей. Частота питания выбирается достаточно высокой, для того чтобы глубина проникновения электромагнитной волны ( см. разд. В этом случае влияние свойств материала на точность измерения минимально. Контролируемая деталь, при поднесении ее к обмотке или помещении внутрь последней, вытесняет магнитное поле и этим снижает индуктивность обмотки. [34]

Положим, например, что проводимость второй среды равна бесконечности. Дело в том, что при бесконечно большой проводимости среды глубина проникновения электромагнитных волн равна нулю на любой частоте. В результате токи проводимости протекают по поверхностной пленке нулевой толщины, так что предельный переход вида (3.13) дает отличный от нуля результат. [35]

Проблемой в общем случае является сравнительно низкая теплопроводность исходной и реагирующей шихты, особенно в случае, когда индукционные токи не проникают до центра столба нагреваемого и реагирующего материала. В этом случае для того, чтобы довести до температуры реакции весь объем материала, особенно в центре загрузки, необходимо перегревать периферийные зоны, где энергия электромагнитной волны диссипируется в тепло. В результате может получиться неравномерный нагрев загрузки, приводящей к неодинаковому качеству синтезированного материала в периферийных слоях и в центре загрузки. Для более равномерного нагрева шихты выбирают частоту тока источника электропитания так, чтобы глубина проникновения электромагнитной волны была соизмерима с радиусом загрузки. [37]

Опыт показывает, что если в двигателе пульсирующий ток вначале пропускался только по цепи якоря, то возбуждение обмотки ГП постоянным током приводит к снижению потока Фк, что связано с повышением магнитных сопротивлений ярма статора и якоря. Это влияние постоянной составляющей потока ГП в сильной степени зависит от конструкции машины. Более резко оно проявляется в машинах с частично расслоенной сталью ярма или с шихтованными мостиками ( рис. 4 — 1) при значительных насыщениях стали. При массивном ярме это влияние оказывается несколько меньшим, что, в частности, объясняется изменением глубины проникновения электромагнитных волн в массивную сталь при ее насыщении, вследствие чего ее магнитное сопротивление переменной составляющей потока возрастает с насыщением в меньшей степени, чем расслоенной стали. [38]

Как волны передают информацию? Анимированный видеоролик.

Земля является полу проводящей средой. В диапазоне сверхдлинных волн Земля наиболее близка к идеальному проводнику. По этой причине сверхдлинные волны почти полностью отражаются от Земли и мало теряют в ней энергии. С уменьшением длины волны проводимость почвы уменьшается, соответственно увеличивается глубина проникновения электромагнитных волн в почву и возрастают потери энергии в Земле. [40]

При питании переменным током в деталях магнитопро-вода и разделительной трубке возникают потери на вихревые токи и перемагничивание. Эти потери влияют на установившийся тепловой режим обмотки. С целью снижения потерь массивные детали магнитопровода выполняются с пазами, а лердечник делается пустотелым. Пазы на боковой поверхности сердечника имеют ширину 1 — 2 мм. Центральное отверстие сердечника используется для установки возвратной и амортизирующей пружины. АЭМП с раз — делительной трубкой и сплошным магнитопроводом применяются при частотах не выше 60 Гц. При более высоких частотах уменьшается глубина проникновения электромагнитной волны и потери в магнитопроводе и разделительной трубке растут. [42]

Шкала электромагнитных волн – это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только

Шкала электромагнитных волн –
это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только

длиной волны и, следовательно, частотой. Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются.

Низкочастотные электромагнитные волны Низкочастотные электромагниные волны – это волны, возбуждаемые низкочастотными

Низкочастотные электромагнитные волны

Низкочастотные электромагниные волны – это волны, возбуждаемые низкочастотными элктромагнитными

колебаниями, происходящими в устройствах, обладающих большой индуктивностью и емкостью. Такие волны практически не излучаются в окружающее пространство и быстро затухают

Длина волны, λ
10 8 – 10 4м

Частота, ν
10 – 1 – 3 ∙ 10 3 Гц

Источниками низкочастотных электромагнитных волн являются ЛЭП, работающие электромоторы, генераторы переменного тока, бытовая техника и т.п.

С увеличением длины волны глубина проникновения электромагнитных волн

§ 1.1. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ДЛИННЫХ И СВЕРХДЛИННЫХ ВОЛН

Радиоволны длиной от 1000 до 10000 м называют длинными (частота 300—30 кГц), а радиоволны длиной свыше 10000 м — сверхдлинными (частота менее 30 кГц).

Длинные и особенно сверхдлинные волны мало поглощаются при прохождении в толще суши или моря. Так, волны длиной 20—30 км могут проникать в глубину моря на несколько десятков метров и, следовательно, могут использоваться для связи с погруженными подводными лодками, а также для подземной радиосвязи.

В этих диапазонах радиоволн для всех видов земной поверхности токи проводимости существенно преобладают над токами смещения, благодаря чему при распространении поверхностной волны происходит лишь незначительное поглощение энергии. Длинные волны хорошо дифрагируют вокруг сферической поверхности Земли.

На расстоянии свыше 2000—3000 км земная и ионосферная волны не проявляются по отдельности. Распространение происходит подобно распространению в волноводе, стенками которого служат поверхность Земли и нижняя граница ионосферы. Рис. 1.1. Характер изменения напряженности электрического поля длинных волн с расстоянием (=1800 м, Р =1 кВт)

Диэлектрическая проницаемость ионосферы в этих диапазонах волн определяется выражением и условие отражения записывается в виде ,

где меньше или равна величины .

При этом высота отражения зависит от закона изменения с высотой как , так и . Расчеты и эксперименты показывают, что днем отражение этих волн может происходить на нижней границе слоя Е, а ночью — на нижней границе слоя D. Электропроводность в этой области ионосферы для длинных волн довольно значительная (но в тысячи раз меньше, чем электропроводность сухой земной поверхности), и токи проводимости оказываются по величине того же порядка, что и токи смещения. Следовательно, нижняя область ионосферы для длинных волн обладает свойствами полупроводника.

На длинных, особенно сверхдлинных волнах, электронная плотность слоев D и Е меняется резко на протяжении длины волны. Поэтому и отражение здесь происходит, как на границе раздела воздух—полупроводник, без проникновения радиоволны в толщу ионизированного газа. Этим обусловлено слабое поглощение длинных и сверхдлинных волн в ионосфере.

Расстояние от поверхности Земли до нижней границы ионосферы составляет 60—100 км. Это расстояние имеет тот же порядок, что и длина волн (длинных и сверхдлинных), так что волны распространяются между двумя близко расположенными полупроводящими концентрическими сферами, одной из которых является Земля, а другой—ионосфера. Условия распространения при этом примерно такие же, как и в диэлектрическом волноводе (рис. 1.2).

Как и во всяком волноводе, можно отметить оптимальные волны—волны, распространяющиеся с наименьшим затуханием, и критические волны—волны с предельной длиной волны, которые еще могут распространяться. Для волновода, образованного Землей и ионосферой, оптимальными являются волны длиной 25—35 км, а критической—волна длиной около 100 км.

В сферическом ионосферном волноводе фазовая скорость радиоволн превышает скорость света в свободном пространстве. На частотах выше 10 кГц отличие фазовой скорости от скорости света невелико, примерно . Однако фазовая скорость меняется с расстоянием, она зависит от электронной плотности и числа столкновений электронов с молекулами в той области ионосферы, где происходит отражение радиоволн. Это приводит к нестабильности фазы волны главным образом в утренние и вечерние часы, когда меняется высота отражения длинных волн, что необходимо учитывать при работе длинноволновых радионавигационных систем.

Методы расчета напряженности поля длинных волн на больших расстояниях от передатчика основаны на рассмотрении картины поля ионосферного волновода. Действительно, вся электромагнитная энергия, излученная антенной, оказывается заключенной между двумя сферами и распространяется между ними по всем направлениям, поскольку в диапазоне длинных волн, как правило, применяются ненаправленные антенны ( см. рис. 1.2 ). С удалением от антенны кольцевое сечение сферического волновода увеличивается, пока внутренний радиус кольца, в котором распространяется волна, не достигнет величины радиуса земного шара. При дальнейшем увеличении расстояния площадь кольца вновь уменьшается и энергия волны концентрируется. Характер изменения напряженности электрического поля длинных волн с расстоянием при большом удалении от передатчика изображен на рис. 1.3 сплошной линией. Пунктирная кривая Рис. 1.2. Распространение длинных и Рис. 1.3. Зависимость напряженности электрического сверхдлинных волн в волноводе поля длинных волн от расстояния: Земля — ионосфера 1 — без учета поглощения; 2 — с учетом поглощения

показывает характер изменения напряженности электрического поля в сферическом волноводе с идеально проводящими стенками.

Расчет напряженности электрического поля длинных и сверхдлинных волн обычно ведут по эмпирическим формулам, чаще всего по формуле Остина. По формуле Остина можно рассчитать напряженности электрического поля длинных волн в дневное время для расстояний до 16000—18000 км над морем и сушей, причем в последнем случае начиная с расстояний 2000—3000 км.

      , (1.1) где угол обозначен на рис. 1.2

    Основное преимущество длинных волн — большая устойчивость напряженности электрического поля: сила сигнала на линии связи мало меняется в течение суток и в течение года и не подвержена случайным изменениям. Достаточную для приема напряженность электрического поля можно обеспечить на расстоянии более 20 000 км, но для этого требуются мощные передатчики и громоздкие антенны.

    Недостатком длинных волн является невозможность передачи широкой полосы частот, необходимой для трансляции разговорной речи или музыки. В настоящее время длинные и сверхдлинные радиоволны применяются главным образом для телеграфной связи на дальние расстояния, а также для навигации.

    Условия распространения сверхдлинных радиоволн исследуют, наблюдая за грозами. Грозовой разряд представляет собой импульс тока, содержащий колебания различных частот—от сотен герц до десятков мегагерц. Основная часть энергии импульса грозового разряда приходится на диапазон колебаний, соответствующий сверхдлинным волнам. Колебания от места возникновения распространяются во все стороны , причем волны различной длины при распространении испытывают различное поглощение и приходят в разной фазе. В результате импульс, пришедший на значительное расстояние от места разряда, искажается. По искажению импульса изучают свойства сферического волновода Земля — ионосфера.

    В диапазоне длинных волн наблюдается своеобразная помеха — “свистящий атмосферик”. Он воспринимается на слух как сигнал, частота которого меняется во времени за (0,5—1 с примерно от 400 до 8000 Гц). Источником “свистящего атмосферика” является грозовой разряд, возбуждающий сверхдлинные волны. При распространении волны в ионизированном газе в направлении силовых линий постоянного магнитного поля при 1,4 МГц не происходит отражения волны от ионосферы, поскольку диэлектрическая проницаемость ионосферы всегда больше единицы. Волна распространяется вдоль силовых линий магнитного поля Земли, пронизывает всю толщу ионосферы и может быть принята на Земле на другом конце силовой линии магнитного поля, как схематически показано на рис. 1.4. Рис. 1.4. Схема распространения “свистящих атмосфсриков”: 1 — грозовой разряд; 2 — силовые линии магнитного поля Земли; 3— путь короткого “свистящего атмосферика”; 4—путь длинного “свистящего атмосферика”

    Сигнал, отраженный от земной поверхности, проходит обратный путь и может быть принят в месте возникновения грозового разряда. Время запаздывания таких сигналов составляет 2—3 с, откуда следует, что они проходят путь в многие тысячи километров, удаляясь от Земли на расстояние 10000—15000 км. Это явление привлекло внимание исследователей потому, что наблюдение за “свистящими атмосфериками” позволяет получить сведения о состоянии магнитного поля Земли и плотности среды на большом расстоянии от ее поверхности.

    Виды излучений и их применения

    Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/с). Свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т.п.). Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток, или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока. Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии.

    Файлы: 1 файл

    Виды излучений и их применение!

    В настоящее время мы знаем 6 видов излучения — гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, оптическое излучение, инфракрасное излучение и радиоволны

    Радиоволны были открыты ещё в 19 веке, их наблюдал Герц в своих экспериментах, первые испытания прошли уже в 20 веке в Ленинграде.

    Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/с). Свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т.п.).

    Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток, или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.

    Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии.

    Свойства радиоволн позволяют им свободно проходить сквозь воздух или вакуум. Но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от поверхности. На этом свойстве основано применение электромагнитных волн в радиолокации.

    Главное свойство радиоволн заключаются в том, что они способны переносить через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. Колебания же возникают при изменении электрического поля.

    Радиоволны, как средство для беспроводной передачи звуковой, видео и иной информации на достаточно значительные расстояния, приобрело популярность и широкую сферу использования. Именно радиоволны лежат в основе организации многих современных процессов, среди которых:
    радиовещание, телевидение, радиотелефонная связь, радиометеорология, радиолокация.

    Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1-2 мм).

    Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с λ = 1 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50% излучения Солнца.

    Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Занимаясь исследованием Солнца, Гершель искал способ уменьшения нагрева инструмента, с помощью которого велись наблюдения. Определяя с помощью термометров действия разных участков видимого спектра, Гершель обнаружил, что «максимум тепла» лежит за насыщенным красным цветом и, возможно, «за видимым преломлением». Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения.

    Свойства инфракрасного излучения.

    Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от тех же свойств в привычной для нас видимой области.

    У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны.

    Материалы, прозрачные для ИК-лучей и обладающие высокой способностью к их отражению, используются при создании ИК-приборов

    Инфракрасное излучение применяют в: медицине; дистанционном управлении; при покраске (для сушки лакокрасочных поверхностей); для стерилизации пищевых продуктов; как антикоррозийное средство (с целью предотвращения коррозии поверхностей, покрываемых лаком); проверка денежных знаков на подлинность; для обогрева помещения.

    РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волн 10−7—10−12 м. Открыто в 1895 г. нем. физиком В. К. Рентгеном (1845—1923). Испускается при торможении быстрых электронов в веществе (непрерывный спектр) и при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние (линейчатый спектр). Источниками являются: некоторые радиоактивные изотопы, рентгеновская трубка, ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

    Свойства рентгеновского излучения.

    Основные свойства рентгеновского излучения: интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность, у некоторых веществ вызывает флюоресценцию.

    Применение рентгеновского излучения.

    При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (рентгенография и рентгеноскопия).

    Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

    В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

    При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества.

    В аэропортах активно применяются рентгено- телевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа.

    Оптическое излучение – это свет в широком смысле слова, электромагнитные волны, длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм. Помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения, к этому виду излучений относятся инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение. Параллельный термину «О. и.» термин «свет» исторически имеет менее определенные спектральные границы — часто им обозначают не все оптические излучения, а лишь его видимый поддиапазон. Для оптических методов исследования характерно формирование направленных потоков излучения с помощью оптических систем, включающих линзы, зеркала, призмы оптические, дифракционные решётки и т.д.

    Свойства оптического излучения

    Волновые свойства оптического излучения обусловливают явления дифракции света, интерференции света, поляризации света и др. В то же время ряд оптических явлений невозможно понять, не привлекая представления об оптическом излучении как о потоке быстрых частиц — фотонов. Эта двойственность природы. Оптическое излучение сближает его с иными объектами микромира и находит общее объяснение в квантовой механике. Скорость распространения оптического излучения в вакууме (скорость света) — около 3·108 м/с. В любой другой среде скорость оптического излучения меньше. Значение преломления показателя среды, определяемое отношением этих скоростей (в вакууме и среде), в общем случае неодинаково для разных длин волн оптического излучения, что приводит к дисперсии оптического излучения.

    Применение: В сельскохозяйственном производстве инфракрасное излучение используют в основном для обогрева молодняка животных и птицы, сушки и дезинсекции сельскохозяйственных продуктов (зерна, фруктов и т. д.), пастеризации молока, сушки лакокрасочных и пропиточных покрытий

    Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·1014 — 3·1016 Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

    Свойства ультрафиолетового излучения

    Высокая химическая активность, невидимое, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.

    Коэффициент отражения всех материалов (в том числе металлов) уменьшается с уменьшением длины волны излучения.

    Длина волны от 10 – 400 нм. Частота волн от 800*1012 — 3000*1013 Гц.

    Применение ультрафиолетового излучения.

    Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

    Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения.

    Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением. Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей. Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Химический анализ, УФ-спектрометрия. УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс — длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение. Ловля насекомых. В медицине (обеззараживание помещения).

    Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не отклоняются электрическими и магнитными полями, характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:

    фотоэффект — энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом, который становится ионизированным;

    эффект образования пар — гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон;

    ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.

    Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами.

    Консервирование пищевых продуктов.

    Стерилизация медицинских материалов и оборудования.

    Гамма-высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов.

    Гамма-стерилизация специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения.

    Воздействие электромагнитных излучений на человека

    Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на человека зависит от интенсивности поля, длины волны, времени воздействия и функционального состояния организма.
    От длины волны зависит глубина проникновения поля в живой организм. Длинноволновые ЭМП проникают глубоко в организм, подвергая воздействию спинной и головной мозг. ЭМП СВЧ диапазона свою энергию расходуют, в основном, в поверхностном слое кожи, приводя к тепловому воздействию. От этого больше всего страдают органы, не защищённые жировым слоем, бедные кровеносными сосудами (глаза, мозг, почки, желчный и мочевой пузырь, семенники). Избыточная теплота отводится из организма благодаря терморегуляции. Однако, начиная с определённой величины, называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты и температура тела повышается. При этом значение теплового порога тем ниже, чем выше частота ЭМП. Например, для волн дециметрового диапазона тепловой порог 40 мВт/см2, а для миллиметровых волн — 7 мВт/см2.
    Постоянное воздействие ЭМП ведет к функциональным расстройствам нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем, у человека понижается кровяное давление, замедляется пульс, тормозятся рефлексы, изменяется состав крови. Тепловое воздействие может привести к перегреву тела и отдельных органов, нарушению их функциональной деятельности. ЭМП СВЧ диапазона приводят к тепловой катаракте (помутнение хрусталика глаза). Субъективно проявление воздействия ЭМП выражается в повышенной утомляемости, головной боли, раздражительности, одышке, сонливости, ухудшении зрения, повышении температуры тела.
    Допустимые уровни воздействия ЭМП приведены в ГОСТ12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». ГОСТ12.1.006-84 устанавливает предельно допустимые значения плотности потока энергии электромагнитного поля.
    Предельно допустимые значения плотности потока энергии электромагнитного поля составляют – 25мкВт/см2 в течение 8 часов, 100мкВт/см2 в течение 2 часов, при этом максимальное значение не должно превышать 1000мкВт/см2.
    ЭМП с частотой от 60 кГц до 300 МГц нормируются отдельно по электрической и по магнитной составляющей, так как на этих частотах на человека действуют независимо друг от друга электрическое и магнитное поле. Для полей СВЧ диапазона (300 МГц — 300 ГГц) нормируют предельно-допустимую плотность потока энергии, которая не должна превышать 10 Вт/м2.
    Если значения ЭМП на рабочих местах превышают допустимые, то необходимо предусмотреть соответствующие способы защиты человека.
    Во времена СССР на военных заводах, в НИИ, КБ, люди связанные с высокочастотным излучением получали: 15% надбавку за вредность, сокращенный рабочий день, сокращение возраста выхода на пенсию.
    Чувствительность организма к высокочастотному излучению начинается при уровнях много меньше теплового воздействия. Начиная порядка долей микроватт на сантиметр квадратный; до единиц милливатт продолжается фаза угнетения организма, далее наступает фаза стимуляции — улучшение под влиянием высокочастотного излучения общего состояния организма или чувствительности его отдельных органов, а на плотности более 10 мВт/см2 снова наступает фаза угнетения организма».

    Сотовый телефон является источником неионизирующего излучения в диапазонах 900 и 1800 МГц.
    По воздействию на организм человека высокочастотное излучение условно делится на два вида:

    Слайд 6

    на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны,

    диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты.

    Но эти диапазоны весьма обширны и, в свою очередь, разбиты на участки, куда входят так называемые радиовещательные

    Слайд 8

    непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра и которая

    обладает способностью нагревать большинство предметов. Человеческий глаз не в состоянии видеть в этой части спектра, но мы можем чувствовать тепло. Как известно, любой объект, чья температура превышает (– 273) градусов Цельсия излучает, а спектр его излучения определяется только его температурой и излучательной способностью. Инфракрасное излучение имеет две важные характеристики : длину волны (частоту) излучения и интенсивность.

    Инфракрасное излучениеИнфракрасное излучение – это часть спектра излучения Солнца, которая непосредственно примыкает к красной части видимой области

    Электромагнитные волны

    Природа излучения и распространения электромагнитных колебаний (волн) объясняется законами, установленными Максвеллом и развитыми другими исследователями.. В соответствии с этими законами при изменении магнитного поля возникает связанное с ним переменное электрическое поле, и наоборот, при изменении электрическою поля появляется связанное с ним переменное магнитное поле. Взаимодействие переменных электрического и магнитного полей образует движущуюся электромагнитную волну. Таким образом, в результате изменения величины тока, проходящего по проводнику, в окружающем его пространстве появляются электромагнитные волны , которые распространяются во все стороны от проводника со скоростью света. Вектор напряженности электрического поля Е перпендикулярен вектору напряженности магнитного поля И (график на рис. 208 ). Направление распространения электромагнитной волны определяется поступательным движением буравчика, если его поворачивать от Е к Н в сторону наименьшего углового расстояния, т. е. электромагнитная волна распространяется в направлении, перпендикулярном векторам электрического и магнитного полей. Поэтому электромагнитные волны называют поперечными.

    Особенности распространения электромагнитных волн

    1. В однородной среде (в среде, обладающей одинаковыми электрическими свойствами) электромагнитные волны распространяются прямолинейно; на значительном расстоянии от передающей антенны электромагнитную волну можно практически считать плоской.
    2. При переходе электромагнитной волны из одной среды в другую на границе двух сред возникает преломление и отражение радиоволн, которое определяется по законам световой оптики.
    3. Электромагнитные волны в процессе распространения способны огибать встречающиеся на пути предметы.
      Это явление называется дифракцией. Чем больше длина волны, тем большей дифракционной способностью она обладает.
    4. Если волна проходит через среду с плавно меняющейся диэлектрической проницаемостью, происходит изменение направления распространения. При переходе из среды с большой диэлектрической проницаемостью в среду с малой диэлектрической проницаемостью при большом угле падения может произойти полное внутреннее отражение. Вместе с тем, например, при распространении электромагнитной волны из воды в воздух можно обеспечить условия, при которых волна по выходе из воды начнет распространяться вдоль водной поверхности.
    5. Приемной антенны достигают электромагнитные волны, распространяющиеся вдоль земной поверхности (поверхностные волны) и электромагнитные волны, однократно или многократно отраженные от ионосферы и земли (пространственные волны).

    В зависимости от фаз падающей и отраженной волн результирующее поле в точке приема может оказаться больше или меньше составляющих его волн. Поле может даже стать равным нулю, если падающая и отраженная волны равны по величине и противофазны.

    Ионосфера (верхняя область атмосферы) оказывает существенное влияние на распространение электромагнитных волн. Под влиянием ультрафиолетовых излучений солнца и мельчайших материальных частиц (корпускул), которые выбрасываются солнцем, происходит ионизация нейтральных атомов атмосферы. Интенсивность ионизирующих факторов и плотность воздуха верхней части атмосферы в пределах 100—400 км от поверхности земли различны. Поэтому ионосферу условно разделили на слои: слой Д — на высоте 70—80 км; слой Е — на высоте 100— 120 км; слой F 1 — на высоте 220—250 км и слой F 2 — на высоте 400 км. Наибольшая концентрация свободных электронов имеет место в части ионосферы, находящейся на высоте около 350 км от поверхности земли (слой F 2 ).

    Концентрация свободных электронов в слое Е и в слоях, расположенных выше слоя F 2 , незначительны. В первом случае это объясняется малой интенсивностью солнечных лучей, которые теряют свою энергию при прохождении через верхние слои ионосферы; во втором — малой плотностью воздуха, несмотря на значительную интенсивность энергии солнечных лучей. В слоях ионосферы одновременно с ионизацией происходит обратный процесс — деионизация.

    Теперь рассмотрим, как распространяются радиоволны различной длины. В зависимости от особенностей распространения радиоволны делятся на длинные (от 3000 до 30 000 м), средние (от 200 до 3000 м), короткие (от 10 до 200 м) и ультракороткие (от 1 мм до 10 м). Ультракороткие волны (УКВ) подразделяются на метровые волны (от 1 до 10 дцм) дециметровые (от 1 до 10 дцм), сантиметровые волны (от 1 до 10 см) и миллиметровые волны (от 1 до 10 мм).

    Длинные волны за счет дифракции распространяются поверхностным лучом на расстояние до 3000— 4000 км. На большие расстояния длинные волны распространяются пространственным лучом, многократно отражаясь от слоя Е и от земли. Слой Е имеет электронную ионизацию, постоянную и достаточную, чтобы обеспечить отражение пространственного луча с малыми потерями. Правда, в дневные часы наблюдается ионизация слоев, лежащих ниже слоя Е, в которых при отражении происходит дополнительное поглощение энергии пространственного луча. Поэтому интенсивность приема на длинных волнах в дневное время падает.

    Электромагнитные волны средневолнового диапазона распространяются как поверхностным, так и пространственным лучами. Электронная концентрация слоя Е недостаточна для отражения пространственного луча. Он отражается от слоя F 1 или даже F 2 дважды теряя свою энергию при прохождении слоя Е, и возвращается на землю значительно ослабленным. Потери в слое Е особенно велики в дневное время, кокда электронная концентрация этого слоя сравнительно высока.

    Поверхностный и пространственный лучи до точки приема проходят разные пути, а следовательно, они имеют в общем случае и разные фазы. В ночное время, вследствие уменьшения затухания в слое Е и флуктационных изменений внутри этого слоя, уровень приема на средних волнах все время меняется. На более высоких частотах средневолнового диапазона может иметь место явление замирания — фидинг, который, если не применять специальных мер, приводит к полному нарушению связи.

    Короткие волны сильно поглощаются землей и поэтому поверхностным лучом распространяются на расстояние, не превышающее примерно 100 км. Поэтому связь на коротких волнах осуществляется за счет пространственного луча (отражение происходит от слоя F 2 , а поглощение — в слое Е). Поглощение обратно пропорционально частоте, ввиду этого потери энергии коротких волн при прохождении слоя Е значительно меньше, чем у электромагнитных волн средневолнового диапазона. Связь на коротких волнах в дневное время обеспечивают на более высоких несущих частотах, чем в ночные часы. Это объясняется тем, что днем электронная концентрация слоя F 2 велика и максимальная частота, которая способна отражаться от этого слоя, возрастает, связь становится более устойчивой.

    Еще заметнее, чем на средних волнах, в диапазоне коротких волн проявляются замирания, так как в точку приема поступают электромагнитные волны с различными, в том числе и противоположными фазами в результате одно кратного и многократного отражений от земли и ионосферы.

    На коротких волнах наблюдается также явление эхо, которое заключается в том, что точки приема достигают электромагнитные волны, прошедшие в ионосфере различные пути. В результате принимаемый сигнал может «растягиваться», постепенно затухая в течение нескольких десятых долей секунды.

    Диапазону коротких волн свойственна зона молчания (мертвая зона), где прием отсутствует, так как в эту зону, отстоящую от передатчика на расстояние 100—200 км, поверхностный луч уже не доходит (из-за поглощения в земле), а пространственный луч еще не попадает.

    В диапазоне коротких волн могут происходить нарушения связи во время магнитных бурь, которые вызываются излучаемыми солнцем частицами, изменяющими электронную концентрацию ионосферы.

    Ультракороткие волны (УКВ) распространяются, в основном, в пределах прямой видимости. Расстояние прямой видимости можно определить по формуле

    S (км) = 3,6(√h А1 + √h А2 ) (401)

    где h А1 и h А2 — высота передающей и приемной антенн в метрах. УКВ отражаются от земли и от окружающих предметов, поэтому точки приема могут достигать два луча: прямой и отраженный, с различными фазами.

    В зависимости от состояния нижних слоев атмосферы (тропосферы) —от температуры, влажности, давления — на распространении УКВ сказывается рефракция (отклонение от прямолинейного распространения), в результате чего увеличивается дальность прямой связи. С учетом рефракции в формуле (401) коэффициент 3,6 повышают до 4—4,5.

    Иногда в тропосфере образуются слои с такими коэффициентами преломления, которые обусловливают особенно благоприятные условия распространения УКВ («волновой канал»), тогда связь на УКВ может осуществляться на сверхдальние расстояния.

    Большая Энциклопедия Нефти и Газа

    Увеличение диаметра ( сверх приведенного) круглых электродов нецелесообразно вследствие возникновения так называемого поверхностного эффекта. Глубина проникновения электромагнитных волн для электродов составляет — 750 мм; это и определяет их предельный диаметр 1500 мм. Поэтому при создании и эксплуатации мощных карбидных печей в некоторых случаях увеличивают плотность тока в электродах. Например, карбидные печи мощностью 43 и 69 MB-А ( ФРГ) имеют одинаковые электроды с диаметром 1 — 500 мм. [31]

    Материал кодированного диска выбирается исходя из его экранирующих свойств, которые, в свою очередь, характеризуются глубиной проникновения электромагнитных волн. Глубина проникновения электромагнитных волн зависит от удельного омического сопротивления и относительной магнитной проницаемости материала. [32]

    В результате того, что проводимость металла высокая, его диэлектрическая проницаемость для электромагнитных волн велика, так что взаимодействие имеет место в тонком приповерхностном слое. Будем считать, что глубина проникновения электромагнитной волны внутрь металла — величина, малая по сравнению ъ длиной волны. Соответственно, нагретая поверхность металла будет излучать существенно меньше, чем абсолютно черное тело, нагретое до той же температуры. [33]

    Высокочастотные индуктивные датчики используются для контроля размеров электропроводных ( как правило, немагнитных) деталей. Частота питания выбирается достаточно высокой, для того чтобы глубина проникновения электромагнитной волны ( см. разд. В этом случае влияние свойств материала на точность измерения минимально. Контролируемая деталь, при поднесении ее к обмотке или помещении внутрь последней, вытесняет магнитное поле и этим снижает индуктивность обмотки. [34]

    Положим, например, что проводимость второй среды равна бесконечности. Дело в том, что при бесконечно большой проводимости среды глубина проникновения электромагнитных волн равна нулю на любой частоте. В результате токи проводимости протекают по поверхностной пленке нулевой толщины, так что предельный переход вида (3.13) дает отличный от нуля результат. [35]

    Проблемой в общем случае является сравнительно низкая теплопроводность исходной и реагирующей шихты, особенно в случае, когда индукционные токи не проникают до центра столба нагреваемого и реагирующего материала. В этом случае для того, чтобы довести до температуры реакции весь объем материала, особенно в центре загрузки, необходимо перегревать периферийные зоны, где энергия электромагнитной волны диссипируется в тепло. В результате может получиться неравномерный нагрев загрузки, приводящей к неодинаковому качеству синтезированного материала в периферийных слоях и в центре загрузки. Для более равномерного нагрева шихты выбирают частоту тока источника электропитания так, чтобы глубина проникновения электромагнитной волны была соизмерима с радиусом загрузки. [37]

    Опыт показывает, что если в двигателе пульсирующий ток вначале пропускался только по цепи якоря, то возбуждение обмотки ГП постоянным током приводит к снижению потока Фк, что связано с повышением магнитных сопротивлений ярма статора и якоря. Это влияние постоянной составляющей потока ГП в сильной степени зависит от конструкции машины. Более резко оно проявляется в машинах с частично расслоенной сталью ярма или с шихтованными мостиками ( рис. 4 — 1) при значительных насыщениях стали. При массивном ярме это влияние оказывается несколько меньшим, что, в частности, объясняется изменением глубины проникновения электромагнитных волн в массивную сталь при ее насыщении, вследствие чего ее магнитное сопротивление переменной составляющей потока возрастает с насыщением в меньшей степени, чем расслоенной стали. [38]

    Земля является полу проводящей средой. В диапазоне сверхдлинных волн Земля наиболее близка к идеальному проводнику. По этой причине сверхдлинные волны почти полностью отражаются от Земли и мало теряют в ней энергии. С уменьшением длины волны проводимость почвы уменьшается, соответственно увеличивается глубина проникновения электромагнитных волн в почву и возрастают потери энергии в Земле. [40]

    При питании переменным током в деталях магнитопро-вода и разделительной трубке возникают потери на вихревые токи и перемагничивание. Эти потери влияют на установившийся тепловой режим обмотки. С целью снижения потерь массивные детали магнитопровода выполняются с пазами, а лердечник делается пустотелым. Пазы на боковой поверхности сердечника имеют ширину 1 — 2 мм. Центральное отверстие сердечника используется для установки возвратной и амортизирующей пружины. АЭМП с раз — делительной трубкой и сплошным магнитопроводом применяются при частотах не выше 60 Гц. При более высоких частотах уменьшается глубина проникновения электромагнитной волны и потери в магнитопроводе и разделительной трубке растут. [42]

    Оцените статью
    TutShema
    Добавить комментарий