1.2.Источники электрического поля | Электронная библиотека
Безопасность жизнедеятельности в техносфере / Неионизирующие электромагнитные поля и излучения. Часть 1. / 1.2.Источники электрического поля
Источники электрического поля можно подразделить на естественные и искусственные. Естественными источниками являются атмосферное электричество и электрическое поле Земли. Так, известно [33], что общий заряд Земного шара отрицателен и равен, примерно, 5·107 Кл. Причем этот заряд постоянно изменяется и на человека действует электрическое поле Земли напряженностью Е = 120 – 150 В/м.
Во время грозы, при снежных метелях, сильных ветрах, бурях напряженность электрического поля существенно увеличивается (до 120 – 150 кВ/м). Особенно резко она возрастает на острых выступах, возвышающихся над Землей (острые выступы скал, вершины деревьев, громоотводы, трубы, верхушки опор линий электропередачи, антенны и т.д.
). При этом на этих остриях иногда возникают светящиеся разряды, известные под названием огней Эльма. В некоторых случаях светящиеся разряды наблюдаются на вытянутой руке человека и на животных, что сопровождается потрескиванием продолжительностью до нескольких часов.
Электрическое поле возникает также вследствие того, что при движении облаков, восходящих теплых потоков воздуха, трении воздушных масс они заряжаются. Это иногда может сопровождаться таким явлением, как молния. Так, если заряженное грозовое облако проходит над Землей, то оно создает на ее поверхности большие наведенные заряды и разность потенциалов при этом между облаком и землей может достигать огромных значений, измеряемых сотнями миллионов Вольт. При определенных условиях возникает пробой. Поскольку напряженность поля существенно выше над резко выступающими над поверхностью Земли частями, молния возникает чаще всего между этими частями и заряженным облаком.
Молния также может возникать и между разноименно заряженными облаками или их частями.На электризацию атмосферы существенным образом оказывает влияние и потоки ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, направленные от Солнца к Земле.
В результате их действия на некотором расстоянии от поверхности Земли образуется сплошной объемный ионизированный слой, охватывающий Землю.
Первый такой ионизированный стабильный слой имеет относительно небольшую толщину и находится на высоте 110 – 120 км, второй слой находится на высоте 180 – 300 км и имеет переменную толщину. В результате между верхними слоями и поверхностью Земли разность потенциалов составляет примерно 400 кВ.
Кроме постоянных, электрически заряженных слоев, существуют плавающие локальные области из заряженных частиц, которые оказывают различное влияние на величину напряженности поля, поэтому в разных регионах Земли величина напряженности может существенно изменяться.
Наряду с естественными электрическими полями человек подвергается воздействию искусственных полей.
Искусственные электростатические поля возникают при работе с легко электризующимися материалами и изделиями, а также при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока.
Все приведенные выше соотношения, строго говоря, справедливы только для электростатического поля. Однако с большой степенью точности они могут быть использованы и при расчете некоторых источников электрического поля промышленной частоты. Критерием допустимости приближенного рассмотрения электрического поля промышленной частоты как электростатического поля может служить соотношение между линейными размерами области, в которой рассматривается поле, и длиной электромагнитной волны (вопрос о длине электромагнитной волны будет рассмотрен в разделе 5).
Источниками электрических полей промышленной частоты являются: линии электропередачи, открытые распределительные устройства, различные высоковольтные ап
параты, высоковольтные вводы, токопроводы, устройства защиты и автоматики, сборные соединительные шины, измерительные приборы и другое высоковольтное оборудование.
Рассмотрим некоторые из источников электрического поля более подробно.
Электромагнитные поля на рабочем месте / Хабр
Думаю найдутся единицы пользователей разной бытовой техники не знающие, что любая техника, подключённая к обычной бытовой электросети ~220В 50Гц, является источником электромагнитного поля(ЭМП). Да, ЭМП есть, но немногие знают, превышает оно предельно-допустимые нормы(ПДН) или нет. Я являюсь работником одной лаборатории в составе организации, занимающийся Аттестацией рабочих место по условиям труда, возможно, многие слышали, у кого-то она проводилась. В последние пару лет, когда меня допустили до проведения измерений повидал многие рабочие места. Где-то отлично, где-то ужасно. По просьбам трудящихся, расскажу о некоторых результатах измерения ЭМП. Сразу оговорюсь, что не являюсь физиком по образованию и уж совсем тонкостей ЭМП не знаю, тем не менее техническое образование имею.Итак, средство измерения: Измеритель параметров электрического и магнитного полей «ВЕ-метр-АТ-002», не является супер точным прибором.
Прибор позволяет делать одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 кГц до 400 кГц. Документ, в котором указаны ПДН при работе на компьютере СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
Предельно-допустимые нормы ЭМП
| Напряженность электрического поля | |
| в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, Е1 | 25 В/м |
| в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, Е2 | 2,5 В/м |
| Плотность магнитного потока | |
| в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, В1 | 250 нТл |
| в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, В2 | 25 нТл |
Пример 1
Имеем контур заземления во всём здании.
В каждом кабинете по два-три компьютера. Когда мы начали измерять, то сразу заметили, что показания в общем укладываются в ПДН, но находятся, так сказать, на грани. На некоторых рабочих местах отдельные показатели превышали в два, а то и три раза. Не сразу было понятно в чём дело. Каждый компьютер подключен через источник бесперебойного питания, некоторые беспербойники были включены в сеть через удлинители(Пилоты). На некоторых рабочих местах количество удлинителей доходило до трёх штук))). Сами бесперебойники в основном располагались под ногами у работников, а где и на самом системном блоке. В начале избавились от удлинителя, показания не изменились. Решили попробовать подключить компьютер в обход бесперебойника и О чудо, показания в норме. Недавно эта организация закупила большую партию бесперебойников фирмы APC, на вид они выглядят подобным образом im2-tub-ru.yandex.net/i?id=81960965-39-72
Тем не менее итог таков.Пример 2
Та же организация, тоже здание. Во многих кабинетах, чтобы скрасить серые будни работников стояли простенькие FM-радиоприёмнки с питанием от электросети, шнур питания без заземления. Некоторые стояли поодаль от компьютеров, какие-то стояли на рабочем столе, рядом с монитором. Проработав некоторые время на замерах уже набираешь опыт и при каких либо отклонениях начинаешь проверять подключение, искать потребителей тока без заземления. Так вот отключив приёмник, показания пришли в норму. Ещё один интересный случай с приёмником там же. Сам радиоприёмник находился от компьютера метрах в двух. Мне непонятно каким образом были распределены электромагнитные поля, но на расстоянии двух метров показания превышали в два раза. Повторили измерения три раза и без изменений. Выключив радиоприёмник, показания пришли в норму.Пример 3
Другая организация. Ситуация похожая на Пример 2. Обычная ситуация на каждом рабочем месте стоит настольная лампа.
В случае даже когда лампа выключена, есть превышения ПДН. Выключаем лампу из розетки, всё приходит в норму.У нас в офисе два типа ламп, одни дают превышение в 2 раза, другие в 1.5. Это при условии, что они подключены в электрическую сеть, но выключены.
Специально для Вас продемонстрирую результаты с лампой на рабочем месте и без. Используется энергосберегающая лампа. Лампы накаливания в наличии нет.
| E1, В/м | E2, В/м | B1, нТл | B2, нТл |
| Настольная лампа не работает, но включена в электрическую сеть | |||
| 139 | 0.39 | 10 | 1 |
| 122 | 0.4 | 10 | 3 |
| 133 | 0.38 | 10 | 3 |
| Настольная лампа работает (увеличение показаний связано с «разогревом» люминисцентной лампы после включения) | |||
| 66 | 8. 9 |
10 | 3 |
| 79 | 11.4 | 10 | 4 |
| 86 | 12.9 | 10 | 4 |
| Лампа отключена от сети. Показания работающего монитора | |||
| 4 | 0.02 | 10 | 1 |
Пример 4
Есть такие беспроводные мышки, более того без питания. Так называемая индукционная мышь. Она работает с помощью специального индукционного коврика, и питаются индукционным способом. При замере я можно сказать офигел, потому что никогда не видел таких показаний по магнитной составляющей. Превышение в 15 раз. Отключаем мышь, т.е. коврик и показания в норме. Если не ошибаюсь, многие графические планшеты работают на том же принципе.Излучение от телефона
Несколько слов про это. Прибор: Измеритель уровней электромагнитных излучений «ПЗ-31».Делали измерения чисто для себя.
В момент соединения базовой станции с телефоном, телефон в этот момент ещё не подаёт признаков звонка, идёт сильное превышение, далее через несколько секунд излучение приходит в норму. Вывод один, при наборе номера, в первые секунды не стоит держать телефон у головы. Да, время воздействия достаточно мало, но лично мне теперь боязно сразу же после набора номера прислонять телефон к уху.Итог
Я привёл наиболее частые и интересные примеры. Часто встречается такой вариант, есть заземляющий контур, но компьютеры подключены через обычный удлинитель без земли, соответственно присутствуют превышения. Меняем на удлинитель с землёй и всё приходит в норму. Не могу высказать никаких предпочтений по поводу качественных удлинителей с землёй, все они в той или иной мере справляются со своими задачами. Как видите, существуют проблемы с источниками бесперебойного питания и с настольными лампами. Даже звуковые колонки не вносят таких помех как настольные лампы. Тут тоже не выскажу ни каких рекомендаций, так как каждый образец нужно исследовать отдельно.
По поводу ЖК мониторов и с ЭЛТ. Если заземление имеется, то неважно, какой тип монитора, показатели должны быть в норме. Без заземления у мониторов с ЭЛТ показатели несколько выше ЖК мониторов.
Специально для трудящихся из поста, которые подкинули идею написать эту статью, померил розетку, куда подключены свитч и роутер. Конечно, применение ПДН для мониторов чисто условно. Сделал только по одному замеру, чтобы хотя бы оценить величину.
| E1, В/м | E2, В/м | B1, нТл | B2, нТл |
| Включены роутер и свитч | |||
| 36 | 0.15 | 1330 | 8 |
| Включён только роутер | |||
| 23 | 0.01 | 520 | 2 |
| Отключены оба | |||
| 1 | 0.01 | 10 | 1 |
Что делать? Помимо того, что я не физик, я ещё и не радио-техник)). Видимо каким-то образом нужно экранировать трансформаторы.PS Ввиду того, что сами медики не могут определиться какой же вред наносит ЭМП. Поэтому в том же СанПиНе рекомендуется при активной работе за компьютером после каждого часа делать 5-15 минут перерыва.
По поводу мифа, что кактус уменьшает излучение. Хочу вас расстроить, но это не так.
UPD: исправлено на электромагнитные поля, так будет правильно.
источников электрического поля | Физика Фургон
Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе
Подкатегория
ПоискЗадайте вопрос
Последний ответ: 11.03.2010
Вопрос:
Существует два типа электрического поля: одно из-за зарядов, а другое из-за изменяющегося магнитного поля.
Мой вопрос заключается в том, почему мы не называем поле, создаваемое из-за изменения магнитного поля, новым полем, скажем, Т-полем, почему мы называем общее поле электрическим полем.
Еще одна вещь, которая беспокоила меня в течение длительного времени: почему это поле T бездивергентно (его ротор равен -dB/dt ) и если рассматривать все это как электрическое поле, то останутся ли формулы, полученные для поля E с использованием закона Кулона. действительный. Пример: формула для энергии, запасенной в электрическом поле.
Спасибо, что прочитали этот длинный материал.
— дипендра (19 лет)
Индия
A:
Последняя часть вашего вопроса действительно содержит ответ на первую часть. Воздействие электрического поля на заряженную частицу не зависит от того, является ли источник статическим зарядом или изменяющимся магнитным полем. Либо вызывает одинаковое ускорение. Плотность энергии электрического поля также не зависит от источника. Вы должны сложить поля из всех источников, а затем возвести результат в квадрат, чтобы получить плотность энергии.
Было бы просто сложно называть поле двумя именами. Плотность энергии будет состоять из трех частей: по одной от каждого поля плюс еще одна от их произведения.Mike W.
(опубликовано 11.03.2010)
Дополнение №1: Дивергенция в неконсервативных электрических полях
Вопрос:
безродный?
— анкеш (21 год)
дели
A:
Привет, Анкеш- Я думаю, вы указываете, что E можно разбить на две части, E C и E N , где завиток E C равен нулю (поэтому он консервативен), а расхождение E N равен нулю. Как это работает? Посмотрите на расхождение E. Вы можете получить поле E C с точно таким же расхождением из распределения статического заряда, пропорционального расхождению. Однако любое поле, создаваемое распределением статического заряда, просто определяется минусом градиента потенциала. Это консервативно, т.е. завиток градиента равен нулю. Теперь пусть E — E C = E N .
Поскольку завиток E C = 0, завиток E N = завиток E. Однако расхождение E N = расхождение E -расхождение E C =0. Таким образом, мы разбили E на консервативную часть E C без завитка и неконсервативную часть E N без дивергенции.
Бекка +mbw
(опубликовано 12.03.2010)
Дополнение к этому ответу
Связанные вопросы
магнитные силы на проводниках
происхождение магнетизма
токи размагничивания
индукционные и вихревые токи
микроволновые магниты
индуктивность встречно-намотанной катушки
синусоидальны ли электромагнитные волны?
свет и сила
Какая частица является посредником в электростатической силе?
вращающиеся заряды
Все еще интересно?
Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях
- Электромагнетизм
Обнаружение электрических полей в источниках ионов
Краткий обзор
• Physics 16, s59
Распределение электрического поля в облаке холодных ионов было охарактеризовано с использованием ридберговских атомов, встроенных в облако, — подход, который можно использовать для оптимизации источников ионного пучка.
А. Дуспаев/Университет Мичигана
А. Дуспаев/Университет Мичигана
× Сфокусированные ионные пучки (ФИП) — это мощные инструменты для визуализации и подготовки материалов, полупроводниковых схем и биологических образцов. Важный класс источников FIB производит ионы из холодных, захваченных нейтральных атомов — подход, который обеспечивает высокую яркость и универсальность доставляемых ионных частиц. Электрические поля, создаваемые заряженными ионами, могут ухудшить качество и яркость пучка, но определение характеристик этих полей и управление ими оказалось сложной задачей. Новый метод, продемонстрированный Алишером Дуспаевым и Георгом Райтелем из Мичиганского университета в Анн-Арборе, обещает решить эту проблему [1].
Метод, основанный на внедрении ридберговских атомов в ионное облако, предлагает неинвазивный и универсальный способ исследования распределения электрического поля в облаке в широком диапазоне условий.
Идея использует ярко выраженную чувствительность ридберговских атомов к электрическому полю, у которых внешний электрон возбужден на высоколежащий энергетический уровень, где он слабо связан. Эти атомы проявляют сильный так называемый эффект Штарка, при котором электрическое поле вызывает большие сдвиги атомных спектральных линий. Дюспаев и Райтель используют лазерные лучи для создания ионов и ридберговских атомов из атомов рубидия, захваченных в полости. Затем они характеризуют спектры Ридберга с помощью высокоточной спектроскопии. Анализируя такие спектры, они реконструируют электрическое поле, создаваемое ионами внутри ионного источника. Важно отметить, что дуэт показывает, что, используя два набора ридберговских состояний рубидия с разными энергиями электронов и угловыми моментами, схема может исследовать широкий диапазон напряженностей и распределений электрического поля, испытываемого ридберговскими атомами.
