Site Loader

Содержание

Электромагнетизм — это… Что такое Электромагнетизм?

Электродина́мика — раздел физики, изучающий электромагнитное поле в наиболее общем случае (то есть, рассматриваются переменные поля, зависящие от времени) и его взаимодействие с телами, имеющими электрический заряд (электромагнитное взаимодействие). Предмет электродинамики включает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитное излучение (в разных условиях, как свободное, так и в разнообразных случаях взаимодействии с веществом), электрический ток (вообще говоря, переменный) и его взаимодействие с электромагнитным полем (электрический ток может быть рассмотрен при этом как совокупность движущихся заряженных частиц). Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как осуществляющееся через посредство электромагнитного поля, и, следовательно, также является предметом электродинамики.

Чаще всего под термином электродинамика по умолчанию понимается классическая (не затрагивающая квантовых эффектов) электродинамика; для обозначения современной квантовой теории электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами обычно используется устойчивый термин квантовая электродинамика.

Основным содержанием классической электродинамики является описание свойств электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными телами (заряженные тела «порождают» электромагнитное поле, являются его «источниками», а электромагнитное поле в свою очередь действует на заряженные тела, создавая электромагнитные силы). Это описание, кроме определения основных объектов и величин, таких как электрический заряд, электрическое поле, магнитное поле, электромагнитный потенциал, сводится к уравнениям Максвелла в той или иной форме и формуле силы Лоренца, а также затрагивает некоторые смежные вопросы (относящиеся к математической физике, приложениям, вспомогательным величинам и вспомогательным формулам, важным для приложений, как например вектор плотности тока или эмпирический закона Ома). Также это описание включает вопросы сохранения и переноса энергии, импульса, момента импульса электромагнитным полем, включая формулы для плотности энергии, вектора Пойнтинга и т.п.

Иногда под электродинамическими эффектами (в противоположность электростатике) понимают те существенные отличия общего случая поведения электромагнитного поля (например, динамическую взаимосвязь между меняющимися электрическим и магнитным полем) от статического случая, которые делают частный статический случай гораздо более простым для описания, понимания и расчетов.

Свойства статического (не меняющегося со временем или меняющегося достаточно медленно, чтобы «электродинамическими эффектами» в описанном выше смысле можно было пренебречь) электрического поля и его взаимодействия с электрически заряженными телами (электрическими зарядами) описывает отдельный раздел физики — электростатика, хотя являющийся в принципе частным разделом электродинамики, но имеющий самостоятельное значение из-за сильного упрощения всех расчётов в этом случае.

Еще одним сходным частным случаем электродинамики является магнитостатика, исследующая постоянные токи и постоянные магнитные поля (поля не меняются во времени или меняются настолько медленно, что быстротой этих изменений в расчете можно пренебречь).

Электродинамика лежит в основе физической оптики, физики распространения радиоволн, а также пронизывает практически всю физику, так как почти во всех разделах физики приходится иметь дело с электрическими полями и зарядами, а часто и с их нетривиальными быстрыми изменениями и движениями. Кроме того, электродинамика является образцовой физической теорией (и в классическом и в квантовом своем варианте), сочетающей очень большую точность расчетов и предсказаний с влиянием теоретических идей, родившихся в ее области, на другие области теоретической физики.

Электродинамика имеет огромное значение в технике и лежит в основе: радиотехники, электротехники, различных отраслей связи и радио.

История

В 1832 году английский физик Майкл Фарадей теоретически предсказал существование электромагнитного излучения.

В 1864 году Дж. К. Максвелл впервые опубликовал полную основных уравнений «классической электродинамики», описывающие эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

В ? году Лоренц завершил построение классической электродинамики, описав взаимодействие электромагнитного поля с (движущимися) точечными заряженными частицами.

В середине XX века была создана квантовая электродинамика — одна из наиболее точных физических теорий.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Электромагнетизм — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

См. также[править]

Начальный вариант статьи, взят из Большого энциклопедического словаря Брокгауза Ф.А., Ефрона И.А. http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/007/121/[править]

Электромагнетизм*

— Начало учению об электромагнитных явлениях положено открытием Эрстеда. В 1820 г. Эрстед показал, что проволока, по которой течет электрический ток, вызывает отклонение магнитной стрелки. Он подробно исследовал это отклонение с качественной стороны, но не дал общего правила, по которому можно было бы определять направление отклонения в каждом отдельном случае. Вслед за Эрстедом открытия пошли одно за другим. Ампер (1820) опубликовал свои работы о действии тока на ток или тока на магнит. Амперу принадлежит общее правило для действия тока на магнитную стрелку: если вообразить себя расположенным в проводнике лицом к магнитной стрелке и притом так, чтобы ток имел направление от ног к голове, то северный полюс отклоняется влево. Далее мы увидим, что Ампер свел явления электромагнитные к явлениям электродинамическим (1823). К 1820 г. относятся также работы Араго, который заметил, что проволока, по которой течет электрический ток, притягивает к себе железные опилки. Он же намагнитил впервые железные и стальные проволоки, помещая их внутрь катушки медных проволок, по которым проходил ток. Ему же удалось намагнитить иглу, поместив ее в катушку и разрядив лейденскую банку через катушку. Независимо от Араго намагничивание стали и железа током было открыто Дэви.

Первые количественные определения действия тока на магнит точно так же относятся к 1820 г. и принадлежат Био и Савару. Эти ученые из своих опытов вывели следующее:



Если укрепить маленькую магнитную стрелку sn вблизи длинного вертикального проводника AB и астазировать земное поле магнитом NS (фиг. 1), то можно обнаружить следующее:

1. При прохождении тока через проводник магнитная стрелка устанавливается своей длиной под прямым углом к перпендикуляру, опущенному из центра стрелки на проводник.

2. Сила, действующая на тот или другой полюс n и s перпендикулярна к плоскости, проведенной через проводник и данный полюс

3. Сила, с которой действует на магнитную стрелку данный ток, проходящий по очень длинному прямолинейному проводнику, обратно пропорциональна расстоянию от проводника до магнитной стрелки.

Все эти наблюдения и другие могут быть выведены из следующего элементарного количественного закона, известного под именем закона Лапласа-Био-Савара:

dF = k(imSin θ ds)/r2, (1),

где dF — действие элемента тока на магнитный полюс; i — сила тока; m — количество магнетизма, θ — угол, составляемый направлением тока в элементе с линией, соединяющей полюс с элементом тока; ds — длина элемента тока; r -расстояние рассматриваемого элемента от полюса;

k — коэффициент пропорциональности.

На основании закона действие равно противодействию, Ампер заключил, что магнитный полюс должен действовать на элемент тока с такой же силой

= k(imSin θ ds)/r2, (2)

прямо противоположной по направлению силе dF, точно также действующей по направлению, составляющему прямой угол с плоскостью, проходящей через полюс и данный элемент. Хотя выражения (1) и (2) хорошо согласуются с опытами, тем не менее на них приходится смотреть не как на закон природы, а как на удобное средство описывать количественную сторону процессов. Главная причина этого в том, что мы не знаем никаких токов, кроме замкнутых, и, следовательно, допущение элемента тока в сущности неправильно. Далее, если мы прибавим к выражениям (1) и (2) какие-нибудь функции, ограниченные только условием, что интеграл их по замкнутому контуру равен нулю, то согласие с опытами будет не менее полное.

Все факты вышеуказанные приводят к выводу, что электрический ток вызывает вокруг себя магнитное поле. Для магнитной силы этого поля должны быть справедливы все законы, справедливые для магнитного поля вообще. В частности, вполне уместно введением понятия о силовых линиях магнитного поля, вызываемого электрическим током. Направление силовых линий в этом случае может быть обнаружено обычным способом при посредстве железных опилок. Если пропустить вертикальную проволоку с током через горизонтальный лист картона и насыпать на картон опилок, то при легком постукивании опилки расположатся концентрическими кругами, если только проводник достаточно длинен. Если проводник имеет форму замкнутого вертикального круга, то на горизонтальном сечении опилки расположатся приблизительно так, как показано на фиг. 2.



Так как силовые линии вокруг проволоки замыкаются и так как силовая линия определяет путь, по которому двигалась бы единица магнетизма в данном поле, то ясно, что можно вызвать вращение магнитного полюса вокруг тока. Первый прибор, в котором подобное вращение было осуществлено, был построен Фарадеем. Очевидно, что по силе магнитного поля можно судить о силе тока. К этому вопросу мы сейчас и подойдем.

Рассматривая магнитный потенциал очень длинного прямолинейного тока, мы легко можем доказать, что этот потенциал многозначен. В данной точке он может иметь бесконечно большое число различных значений, разнящихся одно от другого на 4 kmi π , где k — коэффициент, остальные буквы известны. Этим и объясняется возможность непрерывного вращения магнитного полюса вокруг тока. 4 kmi π и есть работа, совершаемая при одном обороте полюса; она берется за счет энергии источника тока. Особый интерес представляет случай замкнутого тока. Замкнутый ток мы можем себе представить в виде петли, сделанной на проволоке, по которой течет ток. Петля имеет произвольную форму. Два конца петли свернуты в жгут (шнур) и идут к далеко поставленному элементу. Опыт показывает, что жгут, составленный из двух проводников, по которым ток течет в противоположных направлениях и которые навиты один на другой, не производит магнитного поля. Элемент предполагается далеко расположенным. Следовательно, остается только петля, которую можно рассматривать, как замкнутый ток. Рассматривая магнитный потенциал такого замкнутого тока в какой-нибудь точке P и сравнивая его с потенциалом в той же точке двойного магнитного слоя, ограниченного тем же контуром, что и наш ток, мы придем к такому выводу (как известно, двойным магнитным слоем называется бесконечно тонкий листок, ограниченный данным контуром и намагниченный перпендикулярно к своей поверхности; произведение σε — поверхностной плотности намагничивания на толщину слоя — называется магнитной силой листка; обозначим ее через ф).

Если сила двойного магнитного слоя численно равна ki и если двойной магнитный слой расположен на поверхности S (фиг. 3) таким образом, что его положительная сторона (сев. магнетизм) приходится с той стороны, откуда ток представляется идущим обратно часовой стрелке, то потенциал в каких-либо точках P и Р’ от двойного магнитного слоя и от замкнутого тока отличается только на величину постоянную, т. е. не зависящую от координат.



Обозначим потенциалы от замкнутого тока через Ω и Ω’, а от двойного магнитного слоя через V и V’; телесный угол, под которым из точек P и P’ виден контур, обозначим через ω и ω ‘.

Тогда мы будем иметь

Ω = ki ω + С, Ω ‘ = ki ω ‘ + C, (3)

V = фω, W’ = фω

Итак, силы, с которыми действуют на данное количество магнетизма замкнутый ток и двойной магнитный слой, ограниченный тем же контуром, что и ток, и удовлетворяющий указанным выше двум условиям, равны и по величине и по направлению. Следовательно, любой замкнутый ток можно заменить эквивалентным ему двойным магнитным слоем. Такой способ рассмотрения замкнутых токов приводит к установлению электромагнитной единицы силы тока.

Условие эквивалентности есть ф = ki приняв k = 1, получим i = 1, если ф = 1. Это и есть электромагнитная единица. Словами эта теорема может быть выражена так.

Электромагнитная единица силы тока есть сила такого тока, которые, проходя по замкнутому контуру, оказывает на данное внешнее количество магнетизма то же действие, что и двойной магнитный слой, ограниченный тем же контуром и обладающий силой ф = 1. Отсюда сейчас получаются измерения электромагнитной единицы силы тока.

[i] = [ ф ] = [m] ε / S = [L3/2M ½T1] / [L] = [L½M ½T1] (4)

Рассматривая работу, совершаемую при передвижении единицы количества северного магнетизма в магнитном поле замкнутого тока по замкнутой кривой из данной точки снова в первоначальное положение, можно убедиться в том, что эта работа равна 0, когда кривая движения единицы магнетизма не охватывает собой линии тока (фиг. 4, кривые РР 1P2 Р , РР 1 Р 2 ‘Р ) и равна ± 4 π i, когда кривая движения охватывает собой линию тока (кривая QQ’Q2Q1Q).



Это происходит от того, что, переходя через двойной магнитный слой, потенциал меняется не непрерывно, а скачком на ± 4 π i. Следовательно, если единица количества магнетизма n раз обернется вокруг тока, то работа будет ± 4π ni. Мы видим, что и потенциал замкнутого тока есть функция многозначная с периодом ± 4 π i . Общее выражением для потенциала замкнутого тока, т. е. для величины работы, необходимой для переведения единицы северного магнетизма из бесконечности в данную точку, равно

Ω = ± i ω + п4π i. (5)

Прежде, чем пойти дальше в рассмотрении электромагнитных явлений, нам надо установить понятие о магнитном потоке.

Пусть H есть нормальная к элементу поверхности dS слагающая магнитной силы поля. Тогда через элемент поверхности dS проходит, как говорят, магнитный силовой поток HdS.

Выражение это требует введения еще одного множителя, если мы примем во внимание магнитную проницаемость среды и если нам надо обобщить вывод на случай нескольких сред. В таком случае его пишут так: μ HdS, и называют потоком магнитной индукции, или просто магнитным потоком через элемент поверхности. Если мы от элемента поверхности перейдем к определенной площади, то надо взять двойной интеграл от выражения μ HdS. Условимся говорить, что из данной поверхности исходит одна силовая трубка, если

∫∫ μ HdS = 1.

Тогда вообще μ HdS = dN

и

∫∫ μ HdS = N (6)

прямо дают число силовых трубок N, проходящих через данную поверхность. Выражение μ HdS не теряет свойства непрерывности при переходе из одной среды в другую.

Далее, в данном магнитном потоке для любого сечения S справедливо соотношение ∫∫ μ HndS = const, где Hn — нормальная производящая магнитной силы. Это свойство уподобляет магнитный поток потоку несжимаемой жидкости. О силовых трубках магнитного потока прежде всего предполагают, что они не начинаются у одного полюса и кончаются у другого; а что они внутри магнита идут от второго полюса к первому и, следовательно, замкнуты сами на себя (фиг. 5). Следовательно, мы имеем замкнутую магнитную цепь.



Рассмотрим одну силовую трубку этой цепи. Пусть её сечение dq. Возьмем элемент силовой линии dl в этой трубке. Работа необходимая, чтобы обвести вокруг по этой силовой линии единицу количества магнетизма пусть будет равна А. Она называется магнитодвижущей силой.

Очевидно,

А = Hdl. (7)

С другой стороны, магнитный поток равняется

N = μ Hdq или H = N/ μ dq, (8)

отсюда

A = N∫(dl/ μ dq),

или

N = А/(∫dl/μ dq) = [∫Hdl] /[ ∫(1/ μ )(dl/ dq)]. (9)

Формула полученная весьма похожа на формулу Ома. Магнитный поток играет роль силы тока ∫ Hdl — магнитодвижущая сила, аналогичная электродвижущей силе в формуле Ома ∫(1/μ)(dl/ dq), играет роль магнитного сопротивления. Оно, подобно электрическому, прямо пропорционально длине и обратно пропорционально поперечному сечению. 1/μ — удельное магнитное сопротивление.

Хевисайд предложил называть величину ∫(1/μ)(dl/ dq) магнитной неподатливостью. Обозначая ее одной буквой W, мы получаем известное соотношение A = NW,т. е. магнитодвижущая сила равна произведению магнитного потока на магнитное сопротивление.

Перейдем теперь снова к Э. Определим магнитную силу внутри соленоида. Вообразим себе тонкостенную трубку сечения q и длины l; q предполагается малым сравнительно с l. В стенках течет ток; направление токовых линий перпендикулярно к направлению оси трубки. Осуществить этот случай можно, свив проволоку в спираль и пропуская через нее ток (соленоид, фиг. 6).



Если у соленоида на длину l приходится n витков и по нему течет ток i, то это равносильно тому, как если бы обороты соленоида не были изолированы один от другого и если бы в образованной при этом сплошной металлической трубке протекал ток равный ni. Внутри соленоида магнитные силовые линии будут параллельны оси соленоида. Применим к магнитному потоку соленоида только что полученное выражение для магнитной цепи. Мы видели, что если провести единицу магнетизма по замкнутой кривой вокруг проволоки с током i, то производится работа 4π i. Следовательно, магнитодвижущая сила соленоида из n оборотов и с силой тока i будет равна 4π ni.

Что касается сопротивления магнитной цепи, то трубки магнитной индукции, выйдя из соленоида, где они параллельны оси соленоида, замкнутся через внешнее пространство. При этом сечение сильно возрастет и, следовательно, сопротивление будет мало по сравнению с сопротивлением внутри соленоида. Мы можем пренебречь первым сравнительно со вторым. Тогда выражение для магнитного потока напишется так: N = A/W, A = 4 π ni,

W = l/q, N = 4 π niq/l.

Магнитная сила внутри соленоида

H = N/q = 4 π ni/l. (10)

Если оба конца соленоида свести и устроить замкнутый соленоид, то силовые линии вовсе не выйдут наружу, и вышенаписанные формулы становятся строго верными. Внешнего действия такой соленоид не обнаружит, так как для каждой внешней замкнутой кривой магнитодвижущая сила = 0.

Если оба конца свободны, то соленоид должен действовать как магниты. Количество магнетизма полюса может быть измерено таким образом m = N/4 π = niq/l.

Эти формулы есть следствие формулы (2). Число силовых линий значительно возрастет, если ввести в соленоид железный сердечник, так как тогда уменьшится сопротивление магнитной цепи.



Соответственно этому получатся и более мощные магниты. На этом основано устройство электромагнитов. Внутри катушки из изолированной проволоки (соленоида) помещается сердечник из мягкого железа.



Число линий сил внутри соленоида будет

4 π ni /(1/ μ) (l/q). (11)

Заметим, что только что написанная формула в несколько более общем виде

N = (Σ 4 π ni)/ [ Σ (1/ μ) (l /q)] играет большую роль в электротехнике. Она известна под именем формулы Каппа и братьев Гопкинсонов. Итак, соленоид с железным сердечником есть электромагнит. Э. придается самая разнообразная форма. Фиг. 7 изображает прямой электромагнит, фиг. 8 обыкновенный большой подковообразный магнит; на таблице Электромагнит, фиг. 5 представлен горизонтальный электромагнит Румкорфа, особенно удобный для исследования магнитооптических явлений; фиг. 9 — электромагнит Джоуля, очень большой подъемной силы, так как в нем сердечник очень широкий и очень короткий, т. е. очень малого сопротивления.



Электромагниты значительно превосходят все другие магниты по силе, и только благодаря им и стало возможно исследование многих свойств и явлений в магнитном поле, напр., магнитных свойств всех тел (пара- и диамагнетизм), магнитного вращения плоскости поляризации, магнитострикция, явления Керра, Зеемана, Холля, гистерезис etc.

Магнитные свойства соленоида привели Ампера к выводу, что все электромагнитные явления в сущности суть электродинамические и что всякий магнит есть соленоид. Именно Ампер предположил, что можно каждый кусок железа или стали представлять себе состоящим из маленьких молекулярных магнитов, которые суть не что иное как частицы того же железа или стали, но вокруг которых течет ток в определенном направлении. Явление намагничивания и состоит в ориентировке всех этих магнитиков параллельно друг другу. Тогда внутри магнита токи никакого действия не окажут, так как рядом с каждым током, текущим справа налево, непременно будет ток обратного направления. Токи же на поверхности сложатся в один соленоидальный. Следовательно, магнит есть соленоид. Многие, хотя не все, явления магнетизма хорошо объясняются теорией Ампера. Однако мы видели, что удобен и вполне возможен и обратный путь, когда замкнутые токи рассматриваются как двойные магнитные слои, следовательно, явления электродинамические сводятся к электромагнитным. Таким образом, можно выяснить все явления электромагнетизма, не прибегая к действию на расстояние. Выводится и правило Ампера и его же закон элементарного действия магнитного поля на элемент тока. В заключение укажу на выражение потенциальной энергии двойного магнитного слоя или замкнутого тока.

P = — фN для двойного магнитного слоя.

P = — iN для замкнутого тока. Именно из этого выражения исходя и выводится увеличение параметра тока в магнитном поле и элементарный закон действия магнитного ноля на ток.

К. Баумгарт.

ЕЩЁ РАЗ ПОДРОБНО О ТОМ, ОТКУДА БЕРЁТСЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ Текст научной статьи по специальности «Философия, этика, религиоведение»

Engineering sciences

УДК 37

РС! 10.21661/Г-474797 Л.Б. Вельгас, Л.Л. Яволинская

Ещё раз подробно о том, откуда берётся солнечная энергия

Аннотация

В концепции, представленной в данной статье, авторы пытаются доказать, что все планеты вращаются вокруг своих осей из-за воздействия своих спутников. Вращение Совместной Силы Тяготения аналогично для всех планет и для Солнца. Солнце и каждая Планета могут иметь несколько спутников. Совместная Сила Тяготения каждой пары — спутника планеты и самой планеты, спутника Солнца и самого Солнца, если она, Совместная Сила Тяготения, — перемещается из-за движения спутника по орбите, вращает планету или Солнце. В работе напоминается, что Совместная Сила Тяготения Луны и Земли держит Луну так, чтобы сторона Луны с большей массой была расположена в направлении на Землю. Все спутники (а их более 150) находятся в жёстком устойчивом положении — в зависимости от своих планет. И все планеты-спутники в Солнечной системе во вращении вокруг своих осей зависят от своих спутников. Земля и Луна в этом вопросе не оригинальны. Исследователи приводят доказательства отсутствия термоядерной реакции на звёздах и доказывают, что энергия солнечного излучения — это электрическая энергия, не термоядерная. Авторы напоминают, что Термоядерная Реакция на Солнце не идёт, так как Р Девис доказал: нет, очень мало, недостаточно солнечных нейтрино для существования Термоядерной реакции. А это значит, скорее всего, существует другой источник Солнечной энергии. И он действительно есть. В статье объясняется механизм метода Ф. Араго.

| Ключевые слова: Солнечная система, Совместная Сила Тяготения, Ф. Араго, магнетизм, электромагнетизм, планета-спутник.

L.B. Velgas, L.L. lavolinskaia

Once again in detail about where does solar energy come from

Abstract

In the concept presented in this article, the authors try to prove that all the planets revolve around their axes due to the impact of their satellites. The rotation of the Joint Force is similar for all planets and for the Sun. The sun and each planet can have several satellites. Joint Force of Graviation each pair — the satellite of the planet and the planet itself, the satellite of the Sun and the Sun itself, if it is, the Joint Force of Graviation, moves because of the satellite’s orbit, rotates the planet or the Sun. The work recalls that the Joint Force of the Moon and the Earth holds the Moon so that the side of the moon with a larger mass is located in the direction of the Earth. All satellites (there are more than 150 of them) are in a rigid stable position — depending on their planets. And all planets-satellites in the solar system in rotation around their axes depend on their satellites. Earth and the Moon in this matter are not original. Researchers provide evidence of the absence of a thermonuclear reaction on the stars and argue that the energy of so-lar radiation is electrical energy, not thermonuclear. The authors remind that the Thermonuclear Reaction to the Sun does not go, as R. Davis proved: there is no, a very few, not enough for the existence of a Thermonuclear reaction solar neutrinos. And this means, most likely, there is another source of solar energy. And he really is. The article explains the mechanism of the method of F. Arago.

| Keywords: Solar system, Joint Force of Graviation, F. Arago, magnetism, electromagnetism, satellite planet.

1. Оппоненты, рецензенты, специалисты

Уважаемые, мы посылаем Вам новую оригинальную теорию. Для того, чтобы понять её, не нужно обладать специальными знаниями — достаточно нормального образования и нормального же здравого смысла.

Мы, как раз, считаем, что нашими рецензентами и арбитрами в споре со специалистами должны быть обыкновенные образованные люди. И мы надеемся, что Вы из их числа. Пусть они, специалисты, попробуют объяснить нам, обычным людям, со здравым смыслом.

Технические науки

Следующие факты:

Почему, во-первых, ВСЕ небесные тела, имеющие спутников, интенсивно вращаются вокруг своих осей, а тяжёлые, массивные, даже быстрее, чем лёгкие. Специалисты, вращение вокруг оси объясняют, что это вращение по инерции. Кто-то когда-то закрутил. А, тела, не имеющие спутников, не вращаются вокруг своих осей. Этот «крутитель, кто-то» ими почему-то пренебрёг.

Во-вторых, почему все интенсивно вращающиеся небесные тела обладают магнетизмом и теплом. Неужели тоже по инерции? А магнетизм и тепло, это очень важные характеристики.

В-третьих, с какой стати, все спутники планет уставились одной стороной на свои планеты. Причём все спутники одной планеты с той же стати «оказались» в одной плоскости вращения этой планеты. Можно, конечно, их обозвать «синхронизированными». Но вообще-то, если подумать, то не нужно, даже нельзя! стоячие тела нельзя, даже называть «синхронизированными». Спутники планет в Солнечной Системе — стоячие тела, относительно самих себя. Они не вращаются вокруг своей оси. У них, даже нет этой своей оси! А все спутники Солнца, тоже, как ни странно, «оказались» в одной плоскости вращения. Они, спутники планет, обращаются вокруг своей планеты, вокруг её оси, и перемещаются вместе со своей планетой по её орбите.

Мы в своей статье «Предполагаемая концепция: вращение — метод существования вселенной» [3] логично объясняем эти явления природы. И, новые, недавно открытые, факты: на Юпитере, На Уране, тоже легко, без зазора укладываются в эту концепцию.

2. Причина вращения земли вокруг своей оси и доказательства

А знаете ли Вы почему Земля вращается вокруг своей оси? Примеры ответов: «Все знают» — часть знает, что все небесные тела: Солнце, планеты, спутники вращаются вокруг своей оси, потому что все небесные тела вращаются. Другая часть считает, что все тела вращаются вокруг своей оси по инерции. Кто-то, когда-то крутанул, и теперь все тела вращаются по инерции.

Так вот — это неправда. Это глубокое заблуждение.

Во-первых, не все небесные тела вращаются вокруг своих осей. Солнце — да! Вращается вокруг своей оси. Планеты — да! Вращаются вокруг своих осей. А вот спутники планет в Солнечной Системе — нет! Не вращаются! вокруг своих осей. Чтобы получилось, что «все вращаются» придумали такое хитрое вращение для спутников планет, будто за время одного обращения вокруг своей планеты, они, спутники, делают точный один оборот вокруг своей оси. Теория вероятности категорически против возможности такой точности.

Во-вторых, никакие тела не могут длительно вращаться по инерции. Так сказал И. Ньютон. По инерции можно длительно двигаться только прямолинейно. Первый Закон И. Ньютона. И действительно, никто не вращается вокруг своей оси по инерции, ни Солнце, ни планеты. Некоторые тела, как например: сырое яйцо, которое вообще не желает вращаться по инерции, два-

три оборота по инерции вокруг своей оси, и останавливается. (Между прочим, Земля — сырое яйцо) [4].

Из этого жёсткий вывод, что, раз тела вращаются не по инерции, то это значит, что есть сила, не инерционная, которая творит, создаёт и поддерживает вращение вокруг своей оси.

У Луны и Земли имеется совместная Сила тяготения.

F = к (т1 х т2) /ЯЛ2 где Е — общая сила и Луны, и Земли, т1 — масса Земли, т2 — масса Луны, Я — расстояние между массами.

Сила всегда что-то творит, делает. В данном случае: Совместная Сила Тяготения Луны и Земли перемещается по земле, потому что Луна перемещается по орбите вокруг Земли. Наибольшая Совместная перемещающаяся Сила Тяготения на поверхности Земли, ближайшей к Луне. (так как в этом месте R — наименьшее) [1].

Скорость перемещения планеты вокруг своей оси зависит от скорости, (скоростей) спутника, (спутников) по своим орбитам вокруг планеты.

Всё это аналогично для всех планет и их спутников.

Воздействие на Луну Совместной Силы Тяготения Луны и Земли, из-за которой Луна всегда обращена к Земле одной стороной

Луна природное тело. Вокруг Луны никто не вращается.

Ничья Совместная Сила Тяготения не перемещается по Луне.

Но у Луны, поэтому, именно, что Луна природное тело, у неё есть сторона с большей массой. Природное тело не может быть абсолютно симметричным.

Совместная Сила Тяготения Луны и Земли держит Луну так, чтобы сторона с большей массой была расположена в направлении на Землю.

При сильном ударе метеоритом, болидом по касательной Луна может повернуться на какой-то угол, но возвращается на место.

Всё вышесказанное — это аналогично для всех, их ~ 170 спутников Солнечной Системы.

3. Энергия солнечного излучения -это электрическая энергия, не термоядерная

И сейчас наша Теория — это работающий механизм, агрегат, работающая система. На основании этой теории объясняется ряд фактов, которые не объяснимы с точки зрения существующих теорий. Меняется взгляд на некоторые вопросы в астрономии, в философии. Теория очень похожа на кусочек истины,

Из этого вытекает и, если это так! (Напоминаем, что Термоядерная Реакция на Солнце не идёт, так как Р. Де-вис доказал, что нет, очень мало, недостаточно солнечных нейтрино для существования Термоядерной Реакции). И значит, скорее всего, существует другой источник Солнечной Энергии. И он действительно есть.

Ф. Араго в 1825 году показал, что от вращения образуется магнетизм. Араго его так и назвал «Магнетизм Вращения». Но Араго показал, а мы доказываем, что на самом деле — это не магнетизм, а электромагнетизм от вращения. Потому что, он, электромагнетизм, образуется от враще-

22

Интерактивная наука | 1 (35) • 2019

Engineering sciences

ния в металлическом диске. В металлическом диске всегда присутствуют свободные электроны. Араго, даже подчеркнул, что диск может быть не обязательно медным [5]. От вращения Солнца также возникает упорядоченное движение свободных электронов — это электрический ток.

А электромагнетизм появляется всегда при наличии электрического тока. Вот наличие тока — это тепло, свет и Электромагнетизм.

Это электромагнетизм на Солнце и на планетах, имеющих спутники, потому что он пропадает, выключается при отсутствии вращения, и включается при наличии вращения. Так доказал Ф. Араго, и это главное отличие магнетизма от электромагнетизма.

А наличие электромагнетизма означает, что имеется, протекает по проводнику Электрический Ток, которому всегда сопутствует электромагнетизм.

Основное доказательство того, откуда берётся энергия для расплава металла — это не само наличие у планет сильного магнетизма. Магнетизм планеты, Звезды — индикатор наличия тока — доступная наблюдению и измерению характеристика изучаемого объекта, позволяющая судить о других его характеристиках, недоступных непосредственному исследованию.

И это показал Ф. Араго в 1825 году. Кроме того, Электрический же Ток вообще, и у вращающегося тела

в частности — источник тепла Q = 1Л2 х Я х / Q — количество тепла в калориях, I — ток в амперах, R — сопротивление, t — время. Источник тепла может разогреть до свечения небесное тело. Так как, на Солнце, металлический материал расплавлен. В расплавленном металлическом материале связи ослаблены, в этом случае ток протекает легко, почти не встречая сопротивления. И поэтому величина тока очень большая. Обратим внимание: величина тока в формуле тепла в квадрате.

Солнце, Звёзды, не костры — не термоядерные костры — это, скорее, большие электролампы. Как в электролампах спираль, нить накаливания не горит, она просто током накалена, так и, соответственно на Солнце, Звёздах, почти, ничего не сгорает.

А ту часть, всё-таки утрачиваемого вещества, пополняют метеориты, астероиды. НО ледяные метеориты (кислородно-водородные) вероятно до Солнца не долетают, если долетают, то в весьма ограниченном количестве. Они прекращают своё существование далеко от поверхности Светила.

Справка: Считается, что метеоритов на Землю падает 2 тысячи тонн в год. Солнце в 300 тысяч раз массивнее Земли. Прикиньте: сколько же метеоритов падает на Солнце! [6].

Литература

1. 2. 3.

4.

5.

6.

Гравитация: Википедия [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://m.wikipedia.org/wiki/Гравшация Поймать невидимку [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/218/ Вельгас Л.Б. Предполагаемая концепция: вращение — метод существования Вселенной / Л.Б. Вельгас, Л.Л. Яво-линская // Интерактивная наука. — 2018. — Вып. 7 (29) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://mteractive-stience.media/ru/artide/472588/discussюn_platfoIm

Земля планета. Строение Земли: Википедия [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/ wiki/%C7%E5%EC%EB%FF

Араго Ф. Магнетизм вращения [Электронный ресурс]. — Режим до-ступа: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=73336 Метеориты: Википедия [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5 %D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82.

References

1. Gravitatsiia. Retrieved from https://ru.wikipedia.org/wiki/Gravitatsiia

2. Poimat’ nevidimku. Retrieved from http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/218/

3. Vel’gas, L. B., & Iavolinskaia, L. L. (2018). Predpolagaemaia kontseptsiia: vrashchenie — metod sushchestvovaniia Vselennoi. Interaktivnaia nauka, Vyp. 7 (29). Retrieved from https://interactive-science.media/ru/article/472588/ discussion_platform

4. Zemlia planeta. Stroenie Zemli. Retrieved from http://ru.wikipedia.org/wiki/%C7%E5%EC%EB%FF

5. Arago, F. Magnetizm vrashcheniia. Retrieved from https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=73336

6. Meteority. Retrieved from https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%8 0%D0%B8%D1%82

Multitran dictionary

English-Russian forum   EnglishGermanFrenchSpanishItalianDutchEstonianLatvianAfrikaansEsperantoKalmyk ⚡ Forum rules
✎ New thread | Private message Name Date
3 114  нужен перевод «shiping name»  IWtFtL  16.11.2021  19:34
717 12906  Ошибки в словаре  | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 all 4uzhoj  23.02.2021  13:36
3 82  Open Test Of Fluency  aksa  18.11.2021  19:47
19 1194  OFF: ищем фрилансеров на английский  bookworm  8.11.2021  15:05
35  According to alternative embodiments/ according to the invention  amateur-1  18.11.2021  19:44
5 136  Glow / Glow up в чем разница?  jeam  18.11.2021  9:41
22 452  Мы постараемся сбежать, если будет опасность для нашей жизни  Wlastas  6.11.2021  12:10
2 100  Помогите, пожалуйста, расшифровать слово Sedit  Елена9364  18.11.2021  8:22
2 92  Волновые редукторы  lokilaufeyson  17.11.2021  19:20
8 222  Трудности, возникшие в переводе текста на газовую тематику  nooojoookie  17.11.2021  18:44
19 3316  OFF: ИП Бутыгин / компания Advertic  Ronny  22.10.2018  9:26
3 125  Материал Cast Duct  4sol  11.11.2021  15:30
1 58  BC  oniko  18.11.2021  5:59
9 202  ОФФ. Неподтвержденные сегменты в Smartcat  Inquisitive Interpreter  17.11.2021  17:32
2 92  Материал Meeh.A  4sol  17.11.2021  16:26
30 601  Транскрипция  | 1 2 all aksa  12.11.2021  23:21
4 89  angle to be offset from one another  Svetozar  17.11.2021  10:54
71 1422  Off: Цена за страницу худ. перевод  | 1 2 all qp  2.11.2021  23:04
6 178  Строительство, чертежи  Olga_Shestakova  16.11.2021  18:09
61  Right in the punctuation marks.  Shumadan  17.11.2021  10:35
28 461  «Хотя нет» по-английски  Alex1888  15.11.2021  20:28
9 172  Conceiçao  adelaida  15.11.2021  22:57
3 174  сокращения на португальском  sergey ivanov  10.11.2021  14:36
14 457  помогите, пож-та, с фразой  AnstaAnsta  11.11.2021  14:03
2 77  predetermined degree of stability  amateur-1  15.11.2021  20:56
13 328  Affect vs effect  Jerk  13.11.2021  19:54

Электромагнетизм

Электромагнетизм — это раздел физики, связанный с изучением электромагнитной силы , типа физического взаимодействия, которое происходит между электрически заряженными частицами. Электромагнитная сила переносится электромагнитными полями, состоящими из электрических полей и магнитных полей , и отвечает за электромагнитное излучение, такое как свет . Это одно из четырех фундаментальных взаимодействий (обычно называемых силами) в природе , наряду с сильным взаимодействием , слабым взаимодействием., и гравитация . [1] При высокой энергии слабая сила и электромагнитная сила объединяются в одну электрослабую силу .

Электромагнитные явления определяются в терминах электромагнитной силы, иногда называемой силой Лоренца , которая включает электричество и магнетизм как разные проявления одного и того же явления. Электромагнитная сила играет важную роль в определении внутренних свойств большинства предметов, встречающихся в повседневной жизни. Электромагнитное притяжение между атомными ядрами и их орбитальными электронами удерживает атомы вместе. Электромагнитные силы отвечают за химические связи между атомами, которые создают молекулы , и межмолекулярные силы.. Электромагнитная сила управляет всеми химическими процессами, которые возникают в результате взаимодействия электронов соседних атомов. Электромагнетизм очень широко используется в современной технике, а теория электромагнетизма лежит в основе электроэнергетики и электроники, в том числе цифровых технологий.

Существует множество математических описаний электромагнитного поля . Наиболее заметно, что уравнения Максвелла описывают, как электрические и магнитные поля генерируются и изменяются друг другом, а также зарядами и токами.

Теоретические последствия электромагнетизма, в частности , установление скорости света на основе свойств «среды распространения» ( проницаемость и диэлектрическую проницаемость ), привели к разработке специальной теории относительности с помощью Альберта Эйнштейна в 1905 году.

Первоначально электричество и магнетизм считались двумя отдельными силами. Это мнение изменилось с публикацией « Трактата об электричестве и магнетизме» Джеймса Клерка Максвелла 1873 года, в котором было показано, что взаимодействия положительных и отрицательных зарядов опосредуются одной силой. Эти взаимодействия приводят к четырем основным эффектам, которые были четко продемонстрированы экспериментами:

В апреле 1820 года Ганс Кристиан Эрстед заметил, что электрический ток в проводе заставил соседнюю стрелку компаса двигаться. Во время открытия Эрстед не предлагал удовлетворительного объяснения этого явления и не пытался представить это явление в математической структуре. Однако через три месяца он начал более интенсивное расследование. Вскоре после этого он опубликовал свои выводы, доказав, что электрический ток создает магнитное поле, протекая по проводу. CGS единица магнитной индукции ( Эрстеды ) назван в честь его вклада в области электромагнетизма.


Электромагнетизм | Психология вики | Фэндом

Оценка | Биопсихология | Сравнительный | Познавательная | Развивающий | Язык | Индивидуальные различия | Личность | Философия | Социальные |
Методы | Статистика | Клиническая | Образовательная | Промышленное | Профессиональные товары | Мировая психология |

Биологический: Поведенческая генетика · Эволюционная психология · Нейроанатомия · Нейрохимия · Нейроэндокринология · Неврология · Психонейроиммунология · Физиологическая психология · Психофармакология (Указатель, Схема)


Электромагнетизм — физика электромагнитного поля; поле, охватывающее все пространство, которое оказывает силу на частицы, обладающие свойством электрического заряда, и на которое, в свою очередь, влияет присутствие и движение этих частиц.

Магнитное поле создается движением электрических зарядов, то есть электрическим током. Магнитное поле вызывает магнитную силу, связанную с магнитами.

Термин «электромагнетизм» происходит от того факта, что электрические и магнитные силы действуют одновременно. Изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле (это явление электромагнитной индукции, которое обеспечивает работу электрических генераторов, асинхронных двигателей и трансформаторов).Точно так же изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле. Из-за этой взаимозависимости электрического и магнитного полей имеет смысл рассматривать их как единое связное целое — электромагнитное поле.

Это объединение, завершенное Джеймсом Клерком Максвеллом и сформулированное Оливером Хевисайдом, является одним из триумфов физики XIX века. Это имело далеко идущие последствия, одним из которых было понимание природы света. Оказывается, то, что называют «светом», на самом деле является распространяющимся колебательным возмущением в электромагнитном поле, т.е.е., электромагнитная волна. Различные частоты колебаний порождают различные формы электромагнитного излучения: от радиоволн на самых низких частотах до видимого света на промежуточных частотах и ​​до гамма-лучей на самых высоких частотах.

Теоретические последствия электромагнетизма привели к развитию специальной теории относительности Альбертом Эйнштейном в 1905 году.

Электромагнитная сила

Основная статья: электромагнитная сила

Сила, которую электромагнитное поле оказывает на электрически заряженные частицы, называемая электромагнитной силой , является одной из четырех фундаментальных сил.Другими фундаментальными силами являются сильное ядерное взаимодействие (которое удерживает атомные ядра вместе), слабое ядерное взаимодействие (которое вызывает определенные формы радиоактивного распада) и гравитационное взаимодействие. Все остальные силы в конечном итоге происходят из этих фундаментальных сил.

Оказывается, электромагнитная сила ответственна практически за все явления, встречающиеся в повседневной жизни, за исключением гравитации. Грубо говоря, все силы, участвующие во взаимодействии между атомами, можно отнести к электромагнитной силе, действующей на электрически заряженные протоны и электроны внутри атомов.Сюда входят силы, которые мы испытываем при «толкании» или «притяжении» обычных материальных объектов, которые возникают из-за межмолекулярных сил между отдельными молекулами в наших телах и молекулами в объектах. Он также включает все формы химических явлений, которые возникают в результате взаимодействия между электронными орбиталями.

Согласно современной электромагнитной теории, электромагнитные силы опосредуются передачей виртуальных фотонов.

Истоки теории электромагнетизма

Ученый Уильям Гилберт в своей книге De Magnete (1600) предположил, что электричество и магнетизм, хотя и способны вызывать притяжение и отталкивание объектов, являются различными эффектами.Моряки заметили, что удары молнии могут повредить стрелку компаса, но связь между молнией и электричеством не была подтверждена до экспериментов, предложенных Бенджамином Франклином в 1752 году. Один из первых, кто обнаружил и опубликовал связь между созданным человеком электрическим током и Магнетизмом был Ромагнози, который в 1802 году заметил, что соединение провода через вольтовскую груду отклоняет находящуюся рядом стрелку компаса. Однако этот эффект не стал широко известен до 1820 года, когда Эрстед провел аналогичный эксперимент.Работа Эрстеда повлияла на Ампера, чтобы создать теорию электромагнетизма, которая поставила предмет на математическую основу.

Точная теория электромагнетизма, известная как классический электромагнетизм, была разработана различными физиками в течение 19 века, кульминацией которой стала работа Джеймса Клерка Максвелла, который объединил предыдущие разработки в единую теорию и открыл электромагнитную природу свет. В классическом электромагнетизме электромагнитное поле подчиняется системе уравнений, известных как уравнения Максвелла, а электромагнитная сила задается законом силы Лоренца.

Одна из особенностей классического электромагнетизма состоит в том, что его трудно согласовать с классической механикой, но он совместим со специальной теорией относительности. Согласно уравнениям Максвелла, скорость света — универсальная постоянная, зависящая только от электрической и магнитной проницаемости вакуума. Это нарушает галилееву инвариантность, давнюю краеугольный камень классической механики. Один из способов примирить две теории — предположить существование светоносного эфира, через который распространяется свет.Однако последующие экспериментальные усилия не смогли обнаружить присутствие эфира. В 1905 году Альберт Эйнштейн решил проблему, введя специальную теорию относительности, которая заменяет классическую кинематику новой теорией кинематики, совместимой с классическим электромагнетизмом.

Кроме того, теория относительности показывает, что в движущихся системах отсчета магнитное поле трансформируется в поле с ненулевой электрической составляющей и наоборот; тем самым твердо показывая, что это две стороны одной медали, и отсюда и термин «электромагнетизм».магниты могут отталкиваться и притягиваться к северному и южному полюсам. Мелисса Морли, очень образованная, провела эксперименты с компасом.

Неисправности классического электромагнетизма

В другой статье, опубликованной в том же году, Эйнштейн подорвал сами основы классического электромагнетизма. Его теория фотоэлектрического эффекта (за которую он получил Нобелевскую премию по физике) утверждала, что свет может существовать в дискретных количествах, подобных частицам, которые позже стали известны как фотоны.Теория фотоэлектрического эффекта Эйнштейна расширила идеи, которые проявились в решении проблемы ультрафиолетовой катастрофы, представленной Максом Планком в 1900 году. В своей работе Планк показал, что горячие объекты испускают электромагнитное излучение дискретными пакетами, что приводит к конечной полной энергии, излучаемой как излучение черного тела. Оба этих результата прямо противоречили классическому взгляду на свет как на непрерывную волну. Теории Планка и Эйнштейна были прародителями квантовой механики, которая, когда была сформулирована в 1925 году, потребовала создания квантовой теории электромагнетизма.Эта теория, завершенная в 1940-х годах, известна как квантовая электродинамика (или «КЭД») и является одной из самых точных теорий, известных физике.

Понятия, связанные с данным

Термин электродинамика иногда используется для обозначения комбинации электромагнетизма с механикой и имеет дело с эффектами электромагнитного поля на динамическое поведение электрически заряженных частиц.

Единицы измерения СИ

См. Также

  • Сила Абрахама-Лоренца
  • Эксперимент с двумя щелями
  • Электричество
  • Электромагнит
  • Электромагнитное моделирование
  • Уравнение электромагнитной волны
  • Электромеханика
  • Электростатика
  • Формулировка уравнений Максвелла в специальной теории относительности
  • Гамма-излучение
  • Сила Лоренца
  • Магнетизм
  • Уравнения Максвелла в искривленном пространстве-времени
  • Микроволновая печь
  • Оптика
  • Поляризация фотона
  • Плазма (физика)
  • Поляризация
  • Радиоволна
  • Волновод
  • Рентгеновский снимок

Список литературы

  • Типлер, Пол (1998). Физика для ученых и инженеров: Vol. 2: Свет, электричество и магнетизм , 4-е изд., У. Х. Фриман. ISBN 1-57259-492-6.
  • Гриффитс, Дэвид Дж. (1998). Введение в электродинамику , 3-е изд., Прентис Холл. ISBN 0-13-805326-X.
  • Джексон, Джон Д. (1998). Классическая электродинамика , 3-е изд., Wiley. ISBN 0-471-30932-X.
  • Rothwell, Edward J .; Клауд, Майкл Дж. (2001). Электромагнетизм , CRC Press.ISBN 0-8493-1397-X.

Внешние ссылки

Четыре фундаментальных взаимодействия физики

Сильное взаимодействие · Электромагнетизм · Слабое взаимодействие · Гравитация

Электромагнетизм | ClearlyExplained.com

Электромагнетизм — это раздел физики, связанный с изучением электромагнитной силы, типа физического взаимодействия, которое происходит между электрически заряженными частицами.

Иллюстрация электрического поля, окружающего положительный (красный) и отрицательный (синий) заряд. изображение: Geek3 / wikipedia

Электромагнитная сила обычно проявляет электромагнитные поля, такие как электрические поля, магнитные поля и свет, и является одним из четырех фундаментальных взаимодействий (обычно называемых силами) в природе. Три других фундаментальных взаимодействия — это сильное взаимодействие (сила), слабое взаимодействие и гравитация.

Представление вектора электрического поля волны циркулярно поляризованного электромагнитного излучения. изображение: Dave3457 / wikipedia

Происхождение слова

Слово электромагнетизм представляет собой сложную форму двух греческих терминов λεκτρον ēlektron, «янтарь», и μαγνῆτις λίθος magnētis lithos, что означает «магнезийский камень», разновидность железной руды.Электромагнитные явления определяются в терминах электромагнитной силы, иногда называемой силой Лоренца, которая включает электричество и магнетизм как разные проявления одного и того же явления.

Ежедневные применения электромагнетизма

Электромагнитная сила играет важную роль в определении внутренних свойств большинства предметов, встречающихся в повседневной жизни. Обычная материя принимает свою форму в результате межмолекулярных сил между отдельными атомами и молекулами вещества и является проявлением электромагнитной силы.Электроны связаны электромагнитной силой с атомными ядрами, а их орбитальные формы и их влияние на соседние атомы с их электронами описываются квантовой механикой. Электромагнитная сила управляет всеми химическими процессами, которые возникают в результате взаимодействия электронов соседних атомов.

Теоретико-математические аспекты электромагнетизма

Существует множество математических описаний электромагнитного поля. В классической электродинамике электрические поля описываются как электрический потенциал и электрический ток.В законе Фарадея магнитные поля связаны с электромагнитной индукцией и магнетизмом, а уравнения Максвелла описывают, как электрические и магнитные поля генерируются и изменяются друг другом, а также зарядами и токами.

Теоретические последствия электромагнетизма, в частности, установление скорости света на основе свойств «среды» распространения (проницаемость и диэлектрическая проницаемость), привели к развитию специальной теории относительности Альбертом Эйнштейном в 1905 году.

Электромагнитная сила — одна из четырех фундаментальных сил природы. При высокой энергии слабая сила и электромагнитная сила объединяются в одну электрослабую силу. В истории Вселенной в эпоху кварков объединенная сила распалась на две отдельные силы, когда Вселенная остыла.

Источник адаптирован из : авторы Википедии. (2018, 11 сентября). Электромагнетизм. В Википедии, Свободной энциклопедии. Получено в 22:01, 23 сентября 2018 г., с https: // en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electromagnetism&oldid=8592

уравнений Максвелла | Блестящая вики по математике и науке

Закон Лоренца, где qqq и v \ mathbf {v} v — электрический заряд и скорость частицы соответственно, определяет электрическое поле E \ mathbf {E} E и магнитное поле B \ mathbf {B} B, задавая общая электромагнитная сила F \ mathbf {F} F как

F = qE + qv × B. \ mathbf {F} = q \ mathbf {E} + q \ mathbf {v} \ times \ mathbf {B}.F = qE + qv × B.

По сути, часть электромагнитной силы, возникающей при взаимодействии с движущимся зарядом (qv q \ mathbf {v} qv), принимается как магнитное поле, а другая часть — как электрическое поле.

Закон Гаусса: Самым ранним из четырех уравнений Максвелла, которые были открыты (в эквивалентной форме закона Кулона), был закон Гаусса. В своей интегральной форме в единицах СИ он заявляет, что общий заряд, содержащийся внутри замкнутой поверхности, пропорционален общему электрическому потоку (сумме нормальной составляющей поля) через поверхность:

∫SE⋅da = 1ϵ0∫ρ dV, \ int_S \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {a} = \ frac {1} {\ epsilon_0} \ int \ rho \, dV, ∫S E⋅da = ϵ0 1 ρdV,

, где коэффициент пропорциональности равен 1 / ϵ0, 1 / \ epsilon_0, 1 / ϵ0, обратной величине электрической постоянной.Полный заряд выражается как плотность заряда ρ \ rho ρ, проинтегрированная по области.

Закон Гаусса для магнетизма: Хотя магнитные диполи могут создавать аналогичный магнитный поток, который имеет аналогичную математическую форму, не существует эквивалентных магнитных монополей, и поэтому общий «магнитный заряд» во всем пространстве должен в сумме равняться нулю. Следовательно, закон Гаусса для магнетизма читается просто

∫SB⋅da = 0. \ int_S \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {a} = 0. ∫S B⋅da = 0.

Закон Фарадея: Электрическое и магнитное поля переплетаются, когда поля претерпевают временную эволюцию.В 1820-х годах Фарадей обнаружил, что изменение магнитного потока создает электрическое поле по замкнутому контуру. Это соотношение теперь называется законом Фарадея:

∫loopE⋅ds = −ddt∫SB⋅da. \ int_ \ text {loop} \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {s} = — \ frac {d} {dt} \ int_S \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {a}. ∫loop E⋅ds = −dtd ∫S B⋅da.

При ориентации петли, определенной в соответствии с правилом правой руки, отрицательный знак отражает закон Ленца.

Закон Ампера: Наконец, закон Ампера предполагает, что постоянный ток через поверхность приводит к возникновению магнитного поля (выраженного через поток).Вдобавок Максвелл определил, что быстрые изменения электрического потока (d / dt) E⋅da (d / dt) \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {a} (d / dt) E⋅da также могут приводить к к изменениям магнитного потока. В целом закон Ампера с поправкой Максвелла утверждает, что

∫loopB⋅ds = μ0∫SJ⋅da + μ0ϵ0ddt∫SE⋅da. \ int _ {\ text {loop}} \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {s} = \ mu_0 \ int_S \ mathbf {J} \ cdot d \ mathbf {a} + \ mu_0 \ epsilon_0 \ frac {d} {dt} \ int_S \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {a}. ∫loop B⋅ds = μ0 ∫S J⋅da + μ0 ϵ0 dtd ∫S E⋅da.

Таким образом,

  • Закон Гаусса: ∫SE⋅da = 1ϵ0∫ρ dV \ int_S \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {a} = \ frac {1} {\ epsilon_0} \ int \ rho \, dV ∫ S E⋅da = ϵ0 1 ρdV
  • Закон Гаусса для магнетизма: SB⋅da = 0 \ int_S \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {a} = 0 ∫S B⋅da = 0
  • Закон Фарадея: ∫loopE⋅ds = −ddt∫SB⋅da \ int_ \ text {loop} \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {s} = — \ frac {d} {dt} \ int_S \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {a} ∫loop E⋅ds = −dtd ∫S B⋅da
  • Закон Ампера: ∫loopB⋅ds = μ0∫SJ⋅da + ϵ0μ0ddt∫SE⋅da.\ int _ {\ text {loop}} \ mathbf {B} \ cdot d \ mathbf {s} = \ mu_0 \ int_S \ mathbf {J} \ cdot d \ mathbf {a} + \ epsilon_0 \ mu_0 \ frac {d} {dt} \ int_S \ mathbf {E} \ cdot d \ mathbf {a}. ∫loop B⋅ds = μ0 ∫S J⋅da + ϵ0 μ0 dtd ∫S E⋅da.

В своей интегральной форме уравнения Максвелла могут использоваться для формулировки утверждений об области заряда или тока.

Исторические тенденции и изменения прогнозов

Современные технологии стали источником повсеместного электромагнитного загрязнения из-за генерируемых электромагнитных полей и возникающего в результате электромагнитного излучения.Во многих случаях это загрязнение намного сильнее, чем любые естественные источники электромагнитных полей или излучения. Вред, причиненный этим загрязнением, все еще остается под вопросом, поскольку нет четких и окончательных доказательств его негативного воздействия на людей. И это несмотря на то, что электромагнитные поля крайне низкой частоты были классифицированы как потенциально канцерогенные. По этим причинам в последние десятилетия наблюдается значительный рост научных исследований, направленных на понимание влияния электромагнитного излучения на живые организмы.Однако для этого типа исследований большое значение имеет соответствующий выбор соответствующих модельных организмов. Здесь следует отметить, что подавляющее большинство научных работ, опубликованных в этой области, касалось различных тестов, проводимых на млекопитающих, практически без учета низших организмов. В этом контексте целью данной статьи является систематизация наших знаний в этой области, в которой исследовалось влияние электромагнитного излучения на низшие организмы, включая бактерии, E.coli и B. subtilis , нематода Caenorhabditis elegans , наземная улитка Helix pomatia , обыкновенная плодовая муха Drosophila melanogaster и когтистая лягушка Xenopus laevis .

1. Введение

Современные технологии стали источником повсеместного электромагнитного загрязнения из-за генерируемых электромагнитных полей и возникающего в результате электромагнитного излучения. Во многих случаях это загрязнение намного сильнее, чем любые естественные источники электромагнитных полей или излучения.Беспроводная и радиосвязь, передача энергии или повседневные устройства, такие как смартфоны, планшеты и портативные компьютеры, каждый день подвергают людей электромагнитному загрязнению. Вред, причиненный этим загрязнением, все еще остается под вопросом, поскольку нет четких и окончательных доказательств его негативного воздействия на людей. И это несмотря на то, что электромагнитные поля крайне низкой частоты были классифицированы как потенциально канцерогенные. По этим причинам в последние десятилетия наблюдается значительный рост научных исследований влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы.

Электромагнитные поля и / или электромагнитное излучение, как электромагнитное загрязнение, влияют на различные элементы окружающей среды. Среди элементов этой среды все живые организмы должны быть поставлены на первое место. Поэтому очень важно надлежащим образом определить природу и связанные с ним побочные эффекты электромагнитного загрязнения и его воздействия на живые организмы. Ежедневно живые организмы подвергаются различным видам электромагнитного загрязнения. Однако все они могут быть хорошо охарактеризованы своими физическими параметрами, такими как тип (электрический, магнитный, электромагнитный), частота и интенсивность / мощность.Электронные устройства, такие как смартфоны, планшеты, микроволновые печи, радио и телевизоры, излучают низкоинтенсивное электромагнитное излучение на частотах от 300 МГц до 300 ГГц, которое может быть связано с микроволнами. С другой стороны, линии электропередачи и электрические устройства являются сильными источниками электромагнитных полей (в первую очередь электрических для линий электропередачи, в первую очередь магнитных для трансформаторов или электромагнитных для антенн) и излучения гораздо более низких частот, но гораздо большей интенсивности.

Согласно Европейской комиссии источники неионизирующего электромагнитного излучения можно классифицировать как [1]: (i) радиочастотные поля (RF-поля), (ii) поля промежуточной частоты (IF-поля), (iii) чрезвычайно низкочастотные поля. (Поля ELF), (iv) статические поля.

Чтобы количественно проиллюстрировать изложенные выше соображения авторов, наиболее типичные источники электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения, которые влияют на живые организмы, перечислены и описаны в таблице 1.

Экраны с естественным резонансом и другие диагностические изображения научное оборудование, электролизные и сварочные аппараты

Тип Частота Источник

Статическое *

ELF Ниже 300 Гц Линии электропередачи, домашняя проводка, автомобильные электродвигатели, электропоезда и трамваи, сварочные аппараты

IM 300 Гц ÷ 100 кГц Видеоэкраны, противоугонные устройства, используемые в автомобилях, домах и магазинах, считыватели карт, металлодетекторы, магнитно-резонансная томография и сварочные аппараты

RF 100 кГц ÷ 300 ГГц Радио, телевидение, смартфоны, планшеты, микроволновая печь нс, радары и радиопередатчики, магнитно-резонансная томография

* Статические электромагнитные поля не существуют и должны пониматься как статические электрические или магнитные поля.

Следует понимать, что разные типы электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения ответственны за разные типы явлений, которые могут наблюдаться в результате радиационного воздействия.

Например, микроволновое излучение высокой энергии на частотах от 300 МГц до 300 ГГц может быть канцерогенным и вызывать тепловые эффекты, повышая температуру подвергшихся воздействию организмов. С другой стороны, тот же тип микроволнового излучения на более низких частотах от 100 кГц до 300 МГц не имеет такого эффекта.Очень важно отметить, что источники электромагнитного излучения, характеризующиеся частотами поля ниже 300 ГГц, могут быть отнесены к неионизирующему типу излучения [2].

С другой стороны, низкочастотные электромагнитные поля являются источником другого типа электромагнитного излучения, как в случае линий электропередачи или трансформаторов (под действием процессов и устройств, присутствующих в энергосистеме [3]). Такие электромагнитные поля, которые характеризуются частотами поля 50 Гц или 60 Гц, являются квазистационарными, и их две компоненты поля (электрическая и магнитная) можно рассматривать как отдельные [2].

Мнения исследователей о влиянии электромагнитного загрязнения на живые организмы разделились. Это связано с тем, что более ранние исследования очень неоднозначно указывали на отрицательное или положительное, а иногда и нейтральное влияние электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения. Масштаб этой проблемы можно проиллюстрировать тем фактом, что с 1980 по 2002 год было опубликовано более 200 эпидемиологических исследований о влиянии электромагнитных полей, генерируемых линиями электропередачи, на людей.Около 60% из них указали на отсутствие отрицательного воздействия этих полей, тогда как оставшиеся 40% сообщили о некоторых меньших или более значительных отрицательных эффектах [2, 4].

По этим причинам в последние десятилетия наблюдается значительный рост научных исследований, направленных на понимание влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы. Тревожные сообщения о потенциально вредных последствиях электромагнитного загрязнения привлекли внимание Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), которая в 2007 году представила сводный отчет международной исследовательской программы под названием «Электромагнитные поля» [5].По этой программе было изучено более 1100 различных научных публикаций и исследовательских отчетов. В разделе отчета, посвященном воздействию низкочастотных магнитных полей 50 Гц и 60 Гц, указывалось, что нет веских оснований для ужесточения ограничений по току для длительного воздействия этих полей; однако рекомендуется соблюдать осторожность [5]. В мае 2011 года в Лионе, Франция, Международное агентство по изучению рака (IARC) и ВОЗ квалифицировали электромагнитные поля радиочастот как потенциально повышающие риск развития злокачественного рака головного мозга, глиомы , который в основном связан с использование мобильных телефонов [6].

Проблемы, описанные выше, до сих пор остаются без ответа и приводят к значительному росту интереса ко всем аспектам электромагнитного загрязнения и особенно его влияния на живые организмы. Это утверждение может быть также подтверждено рисунком 1, на котором представлено ежегодное количество исследовательских работ, опубликованных после 1995 г. и полностью посвященных этой проблеме, на основе базы данных научных публикаций Science Direct. Для поиска связанных публикаций использовался следующий список ключевых слов: влияние, электромагнитное излучение, магнитное поле, электрическое поле и жизнь.Результаты поиска включают как эпидемиологические, так и экспериментальные исследования.


2. Методы и материалы

В целом исследования влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы, о которых сообщается в доступной литературе, могут быть эпидемиологическими (подробно описано в разделе 3.1) или экспериментальными (описанными подробно в разделе 3.2).

Эпидемиологические исследования касались наблюдения за людьми, которые подвергались повышенному электромагнитному излучению в течение более длительных периодов времени, например за железнодорожниками или людьми, живущими по соседству с линиями электропередачи.С другой стороны, экспериментальные исследования касались конкретных отобранных модельных организмов и, как таковые, проводились значительно чаще, чем эпидемиологические исследования. В отличие от эпидемиологических исследований, в экспериментальных исследованиях правильный выбор модельных организмов всегда имеет первостепенное значение и должен быть завершен до начала любой экспериментальной фазы, а также основан на характере исследования и ожидаемых результатах.

В этом документе представлены и обсуждаются результаты исследований, представленных в доступной литературе и посвященные конкретным и текущим исследованиям, касающимся модельных организмов.В этом контексте документ может рассматриваться как предлагающий определенные руководящие принципы для тех, кто хочет начать исследования в области электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения и их влияния на живые организмы.

Обзор, проведенный авторами в этой статье, основан на важных исследовательских работах и ​​отчетах, доступных в базах данных IEEE Xplore Digital Library , ScienceDirect , PubMed, и Google Scholar . Для разграничения учитываемых результатов использовались два критерия: эпидемиологический и экспериментальный.При этом три основные тематические группы можно легко выделить на основе тщательного анализа отобранных статей и отчетов; см. рис. 2. (a) Группа исследовательских работ и отчетов о влиянии электромагнитных полей на млекопитающих, включая людей: это также самая большая группа, которая включает результаты исследований эпидемиологического и экспериментального характера, а также обзорные статьи. Однако обзорные статьи не являются предметом анализа нынешних авторов. (B) Группа исследовательских работ и отчетов о влиянии электромагнитных полей на низшие организмы, такие как бактерии, нематоды, моллюски, членистоногие и земноводные: в этой группе многочисленные статьи и отчеты посвящены нескольким конкретным модельным организмам, а именно видам бактерий Escherichia coli и Bacillus subtilis , нематоде Caenorhabditis elegans , наземной улитке Helix pomatia , обыкновенной плодовой мухе Drosophila melanogaster, и когтистая лягушка Xenopus laevis .Обширные результаты исследований, связанных с влиянием электромагнитных полей на только что упомянутые модельные организмы, до сегодняшнего дня не были предметом единого и тщательного обзорного анализа. Это основная цель нынешнего анализа автора. (C) Группа исследовательских работ и отчетов о влиянии электромагнитных полей на нарушения ритма и функционирование различных систем (в основном иммунных) у разных видов животных, особенно грызунов, птицы или млекопитающие: влияние электромагнитного излучения на функционирование шишковидной железы исследовалось как эпидемиологически [7–11], так и экспериментально [12–35].В рамках этой группы большинство работ и отчетов касались влияния электромагнитных полей на птиц и были выполнены на цыплятах Gallus gallus subsp . domesticus и японских перепелов Coturnix coturnix subsp . japonica [34–39]. Следует отметить, что оба вида кур имеют практически такое же количество генов, что и люди, которое составляет от 20 000 до 23 000 для кур и от 20 000 до 25 000 для человека. Более того, прочные позиции кур в научных исследованиях имеют экономические основания, поскольку мировое потребление и производство куриного мяса и яиц постоянно увеличивается [40].Также влияние электромагнитных полей на иммунную систему крыс и человека исследовалось и сообщалось в [37, 41–43]. Как и прежде, эти типы проблем не являются предметом анализа нынешних авторов, поскольку они были подробно и систематически проанализированы авторами в их другой обзорной статье, опубликованной в 2014 г. [44].


3. Влияние поля на живые организмы
3.1. Эпидемиологические исследования: исторический обзор

Исторически 19 век был золотым веком электричества и магнетизма и временем их быстрого развития как научных отраслей.Более того, в то время очень распространенным было мнение о положительном влиянии электричества и магнетизма на человеческое тело, которое можно было найти во многих медицинских учебниках [2]. Однако в 50-60-е годы ХХ века это положительное мнение начало постепенно развиваться и меняться в ответ на новые открытия, последовавшие за развитием соответствующих областей современной науки. Многие ученые, пытавшиеся описать механизмы наблюдаемых явлений, чаще склонялись к мнению о нейтральном действии электричества и магнетизма на живые организмы [2].

Одним из первых сообщений об их потенциально вредном воздействии на живые организмы был отчет об эпидемиологических исследованиях, опубликованный в 1979 г. Вертхаймером и Липером [45]. Они обследовали здоровье детей из Денвера (Колорадо, США), которые жили в домах, подверженных воздействию магнитных полей высокой интенсивности. Рассматриваемые напряженности магнитных полей оценивались на основе общего количества линий электропередачи вблизи обнаженных домов и на основе общего количества других линий, передающих электрическую энергию в исследуемой области [45].Авторы заявили, что дети, подвергшиеся воздействию магнитных полей более высокой интенсивности, имели несколько более высокий риск развития лейкемии, чем дети, не подвергавшиеся воздействию. Авторы также визуально разработали собственную методику оценки уровня воздействия на основе общего количества всех линий электропередачи в районе проживания. Опубликованные результаты вызвали много споров, главным образом из-за методологии, использованной авторами, которая не учитывала и не учитывала многие другие важные эффекты.Тем не менее они вызвали повышенный интерес ученых к этой области исследований.

Следует также сказать, что более поздние испытания подтвердили обоснованность обвинений против отчета Вертхаймера и Липера. Медицинское обследование детей в Род-Айленде [46] исключило связь между влиянием магнитных полей и повышенным уровнем заболеваемости раком. Однако в то же время разные результаты были получены и опубликованы исследователями из Швеции [47], которые обнаружили, что заболеваемость лейкемией может снижаться, в отличие от заболеваемости опухолями головного мозга, которая может увеличиваться в случае людей, подвергающихся более высокому воздействию. напряженность магнитных полей [47].

Национальный институт наук об окружающей среде Соединенных Штатов Америки [48] предложил новую методологию для использования в такого рода исследованиях. В то время как Вертхаймер и Липер [45] в своем отчете использовали информацию из свидетельств о смерти детей, новая методика должна была основываться на информации из детских медицинских карт. Несмотря на это, отрицательное влияние более интенсивных магнитных полей на здоровье детей подтвердить не удалось. Однако в то же время некоторые тревожные результаты были опубликованы теми же исследователями из Швеции [49], которые изучали всех детей в возрасте до 16 лет, которые жили в течение 25 лет с 1960 по 1985 год не ближе 300 метров от 220 ЛЭП кВ или 400 кВ [49].Авторы отметили, что заболеваемость диагностированным лейкозом в этой группе детей была в 2,4 раза выше, чем среди их сверстников. Совершенно разные результаты были получены исследователями из Дании [50] и Финляндии [51], которые не смогли сформулировать никаких подобных выводов в аналогичных условиях испытаний и не обнаружили влияния прямого магнитного поля на здоровье детей.

Значительный вклад в выяснение влияния электромагнитных полей на живые организмы, основанный на обширном анализе существующих результатов исследований, был внесен независимо двумя исследовательскими группами: Ahlbom et al.[52] из Стокгольма и Neutra et al. [53] из Лос-Анджелеса. Использование метаанализа для анализа данных из предыдущих исследовательских работ и отчетов позволило двум группам получить достаточно большой и репрезентативный исследовательский материал. В результате их независимых и параллельных исследований были получены очень похожие выводы, которые позволили им оценить безопасный уровень напряженности магнитного поля равным 0,33 А · м −1 . Ahlbom et al. [52] и Neutra et al. [53] предположили, что магнитные поля более высокой интенсивности, чем безопасный уровень 0.33 А · м −1 повышают риск развития лейкемии в два раза. Однако результаты их исследований [52, 53] не подтвердили какого-либо повышенного риска развития других раковых заболеваний, включая глиобластому. Следует подчеркнуть, что этот безопасный предел является оценочным значением и как таковой не подтвержден какими-либо строгими расчетами.

Другой очень тщательный и всесторонний анализ влияния магнитных полей, создаваемых высоковольтными линиями электропередачи, на риск развития рака у детей был проведен Draper et al.[54]. Сами авторы были очень удивлены полученными результатами, хотя позже они были подтверждены другими исследователями из Ирана [55], Тасмании [53] и Норвегии [56]. Draper et al. [54] обследовали детей из Англии и Уэльса, которые при рождении жили в пределах 200 м от высоковольтных линий электропередачи, поэтому у них был более высокий риск развития рака легких. Также учитывались дети, заболевшие лейкемией, живущие на расстоянии от 200 метров до 600 метров от источников поля, где типичная напряженность магнитного поля была ниже нуля.08 А · м −1 [54]. Следует понимать, что такие напряженности магнитных полей значительно ниже, чем напряженности полей, создаваемых электрическими устройствами при повседневном использовании, такими как холодильники, стиральные машины, радио и телевизоры, что ставит под сомнение основную гипотезу исследования. Подобные несоответствия можно найти в первом отчете об эпидемиологическом исследовании Wertheimer и Leeper [45], а также в опубликованных отчетах [54–57]. Однако на основании результатов, представленных в [52–54], новый безопасный уровень напряженности магнитного поля для детей был установлен равным 0.15 А · м −1 . И снова это значение является лишь приблизительной границей, которая не подтверждается в достаточной степени какими-либо строгими расчетами.

Основная проблема, которую можно сформулировать в этом виде исследования, — это определение прямого источника поля, действию которого подвергаются исследуемые объекты. Авторы вышеупомянутых статей и отчетов молчаливо предполагали, что основными источниками электромагнитных полей всегда были высоковольтные линии электропередачи, в то время как вклад низковольтных частей электрической системы не учитывался.Низковольтный вклад может иметь свои источники в самих зданиях или в их окрестностях, например, они могут генерироваться работающими бытовыми приборами, такими как стиральные машины, холодильники, радио или телевизоры. Все эти факторы делают точное и однозначное определение любого предела интенсивности электромагнитных полей практически невозможным, несмотря на то, что такой предел настоятельно требуется почти во всей эпидемиологической литературе. Следует также сказать, что, несмотря на их определенные недостатки, все уже упомянутые статьи и отчеты составляют основу современного взгляда на влияние электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы.

Другая и очень важная область исследования касалась всех групп профессиональных рабочих, подвергающихся длительному воздействию магнитных полей высокой интенсивности. Однако результаты исследований, полученные в этом случае, также оказались неубедительными. По этой причине в Дании было обследовано более 2,8 миллиона взрослых граждан с целью выявления групп, подвергшихся воздействию магнитных полей с напряженностью более 0,24 А · м −1 [50]. В общей сложности 154 000 человек были классифицированы как временно подвергшиеся воздействию таких интенсивных магнитных полей, а 18 000 — как постоянно подвергающиеся [50].В ходе обследования подтверждено 39 случаев лейкемии, что свидетельствует о повышении риска рака системы кровообращения в 1,6 раза по сравнению с 24 случаями, отмеченными в контрольной группе. Однако случаев злокачественных новообразований не наблюдалось [50]. Между тем совершенно иные результаты были получены в Норвегии, где обследовались железнодорожники, активно работавшие во второй половине ХХ века. Сравнение состояния здоровья обслуживающего персонала и машинистов паровозов и электропоездов показало отсутствие негативного влияния магнитных полей, в то же время количество диагностированных онкологических заболеваний оказалось меньшим [2].С другой стороны, в Соединенных Штатах было проведено всестороннее обследование 134 000 рабочих, занятых в секторе производства электроэнергии. Результаты обследования подтвердили 4833 случая рака [58]. van Wijngaarden et al. обследовали когорту из 138 905 мужчин, работающих в сфере электроэнергетики, из пяти американских компаний [59]. Они обнаружили, что уровень смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и рака был выше среди тех рабочих, которые работали вблизи электрических полей, по сравнению с административным персоналом в тех же компаниях [59].

Другие результаты обследований, представленные и опубликованные в литературе, были проведены среди швейцарских железнодорожников и во многих случаях свидетельствовали о нарушениях эндокринной системы. Побочные эффекты наблюдались после 5-дневного воздействия магнитных полей, частота которых составляла 16,7 Гц [7]. Уменьшение экскреции родственных мелатонину соединений с мочой также наблюдалось у тех рабочих, которые подвергались воздействию магнитных полей с частотой 60 Гц [8]. Эти изменения наблюдались после второго дня их рабочей недели.

Чтобы прояснить все вышеизложенные соображения, в таблице 2 представлена ​​сводная информация.


Полевой источник Обследованная группа Местоположение, годы Наблюдение и результат Литература

1 ПЧ от линий электропередачи Дети Денвер, США, 1979 Повышенный риск лейкемии, возражения против отсутствия точности [45] 2 MF Дети Род-Айленд Нет случаев рака [46]
3 MF Различный Швеция Швеция Снижение 928 случаев опухоли головного мозга [47]
4 MF от 220 кВ и 400 кВ po Расстояние между линиями электропередачи <300 м Дети <16 Швеция, 1960–1985 гг. Число случаев лейкемии увеличилось 2.4 раза [49]
5 MF Дети Дания Случаев злокачественной опухоли нет
Случаи лейкемии увеличились в 1,6 раза
[50]
MF Взрослые Финляндия Ни происшествий, ни вреда [51]
7 MF Дети Stockholm, Los Anglels Напряженность поля ниже 0.33 А · м −1 снизить риск лейкемии в 2 раза [52, 53]
8 МП от высоковольтных линий электропередачи на расстоянии> 200 м и 200 м ÷ 600 м Дети Англия , Уэльс, Иран, Норвегия, Тасмания Безопасная сила поля для детей, равная 0,15 А · м −1 — возражение Недостаточная точность [52–57]
9 МП от линий электропередачи Железнодорожники Норвегия Снижение заболеваемости раком [2]
10 МП от линий электропередач и устройств Работники энергетического сектора США Заболеваемость раком увеличилась 1.2 раза
3,6% подтвержденных случаев рака при напряженности поля более 3,44 А · м −1
[58, 59]
11 МП 16,7 Гц и 60 Гц Железнодорожники Швейцария, США Нарушения системы кроветворения [7, 8]

3.2. Экспериментальные исследования
3.2.1. Выбор модельных организмов

Из доступной литературы можно отметить, что исследование влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы требует более тщательных исследований.В этом типе исследований очень большое значение имеет соответствующий отбор соответствующих модельных организмов.

Большой вклад в исследование влияния электромагнитных полей на животных внесли японские ученые, которые провели серию испытаний в четырех независимых исследовательских центрах Японии в течение 6 лет с 1993 по 1999 год [2]. В ходе испытаний животных сначала подвергали воздействию постоянного магнитного поля с напряженностью от 400 А · м -1 до 4000 А · м -1 , а затем обследовали на наличие рака.Полученные отрицательные результаты были позже подтверждены учеными из США и Германии и ясно доказали, что сильные магнитные поля низкой частоты не вызывают постоянных физиологических проблем, а также не вызывают изменений генетических структур [2].

В январе 2013 г. был опубликован очень обширный отчет Института наук об окружающей среде и Национального института общественного здравоохранения Нидерландов [36]. Авторы этого отчета провели очень тщательный обзор всех опубликованных результатов, касающихся воздействия на окружающую среду электромагнитных полей от RF до EMF в диапазоне частот от 10 МГц до 3.6 ГГц. Всего было отобрано 113 оригинальных научных работ, в основном посвященных птицам (эмбрионам и яйцам), мицелию и растениям. Авторы пришли к выводу, что в 65% всех случаев (50% для животных и 75% для растений) определенные влияния электромагнитных полей наблюдались при больших и малых дозах радиации. Авторы [36] разделили выбранные исследовательские работы на разделы, тщательно оценив вклад каждого раздела, в котором участвовали птицы, другие позвоночные, насекомые, растения и другие организмы.Последняя группа включала, среди прочего, бактерии Escherichia coli , нематоду Caenorhabditis elegans, и наземную улитку Helix pomatia . Авторы также подчеркнули, что электромагнитное излучение оказало значительное влияние на эти организмы; однако они пришли к выводу, что полученные результаты не могут быть напрямую переданы и связаны с людьми, не только из-за отсутствия процедур стандартизации, но прежде всего из-за ограниченного количества образцов для наблюдений [36].Более того, после тщательного анализа самых последних результатов, имеющихся в литературе, они подчеркнули необходимость распространения такого рода исследований на большее количество и более широкий круг образцов [36].

Основная информация о модельных организмах, найденная в соответствующей литературе и обсуждаемая в следующих частях этой статьи (бактерии E. coli и B. subtilis , нематода Caenorhabditis elegans , наземная улитка Helix pomatia , обыкновенная плодовая муха Drosophila melanogaster и когтистая лягушка Xenopus laevis ) собраны и представлены в таблице 3.Как ясно видно, информация, включенная в таблицу, убедительно подтверждает необходимость дальнейших научных исследований, направленных на определение влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на упомянутые выше живые организмы.

90 10286 Bacillus subtilis клетка

Организм Описание Литература

(положительный результат) ) Палочковидная, около 0.8 µ м в диаметре и 3 µ м в длину
(iii) Эндоспоры, устойчивые к высокой температуре (10% живы после 1-часовой ванны в кипящей горячей воде, 1% после 2-часовой ванны), высокому давлению ( 2 ГПа в течение 45 минут), космический вакуум (в течение 24 часов)
(iv) Ответственный за вязкость хлеба
(v) Производит пептидные антибиотики ( полимиксин , субтилизин и т. Д.) И ферменты ( амилаза , протеаза и т. Д.)
(vi) Немногочисленные литературные источники, документирующие влияние ЭМП
[120]

Escherichia coli (i) Грамотрицательные бактерии, деление клеток каждые 20 минут
(ii) Палочковидный, около 0.8 µ м в диаметре и 3 µ м в длину
(iii) Элемент бактериальной флоры кишечника человека и теплокровных животных, участвующий в пищеварительных процессах и производстве витаминов группы B и K
(iv) Патогенный, приводящий к заболеваниям пищеварительной или мочеполовой систем человека
(v) Вымирает при температуре 60 ° C через 20 минут, в благоприятных условиях (например, в фекалиях) может сохраняться в течение 1 года
(vi) Используется для производства человеческий гормон, инсулин
(vii) Немногочисленные литературные источники, документирующие влияние ЭМП
[120, 121]

Caenorhabditis elegans (i) Прозрачное тело гермафродитов вокруг нематод 0.2% от всего населения), длиной около 1 мм
(ii) Продолжительность жизни 2 или 3 недели при комнатной температуре, жизненный цикл около 56 часов
(iii) Тело, состоящее из 959 соматических клеток, включая 302 нейрона, внутренние органы, состоящие из постоянное количество клеток
(iv) Отсутствие негативных эффектов криоконсервации
(v) Единственный организм с полностью картированным коннектомом и геномом (в 1998 г.)
(vi) Многочисленные процессы в организме, аналогичные человеческим, 40% общих генов с человеческими
( vii) Несколько литературных источников, документирующих влияние ЭМП
[121, 122]

Helixpomatia (i) Обычный вид наземной легочной улитки
(ii) Обитает на юго-востоке и в США. Центральная Европа
(iii) Раковина диаметром 5 см
(iv) Клетки тела содержат 54 хромосомы
(v) Вылупление молодых улиток через 3 или 5 недель
(vi) Считается модельным организмом из-за простоты реакции нервной системы Investi gations
(vii) Немногочисленные литературные источники, документирующие влияние ЭМП
[89, 123]

Drosophila melanogaster (i) Стандартный модельный организм, рассматриваемый как основной
(ii) ) Не требует специальных лабораторных условий
(iii) Высокая плодовитость: самки откладывают до 100 яиц в день и около 2000 в течение своей жизни
(iv) Короткая продолжительность жизни около 10 дней при комнатной температуре
(v) Клетки тела содержат 4 пары хромосом
(vi) Имеет половой диморфизм: самок около 2.5 мм, самцы около 2 мм
(vii) Около 75% известных генов болезней человека можно сопоставить с геномом плодовых мух
(viii) Около 50% белковых последовательностей имеют гомологи млекопитающих
(ix) Умеренное количество литературы источники, документирующие влияние ЭМП
[121, 124]

Xenopus laevis (i) Модельный организм более 50 лет
(ii) Легко разводится в неволе, не требует особые лабораторные условия
(iii) Инвазивные виды, способные пережить засуху, скрытые в иле на дне водоемов
(iv) Самцы размером около 8 см, самки размером около 13 см
(v) Продолжительность жизни колеблется от 5 до 15 лет
(vi) Самки, чувствительные к хорионическому гонадотропину человека и в прошлом используемые в качестве естественного теста на беременность
(vii) Самки откладывают большие яйца с большими эмбрионами, которыми легко манипулировать и тестировать
(viii) Прозрачные головастики позволяют проводить наблюдения n последующих стадий их развития
(ix) Умеренное количество литературных источников, документирующих влияние ЭМП
[110]

3.2.2. Бактерии
E. coli и B. subtilis

Влияние электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на бактерии Escherichia coli и Bacillus subtilis исследовалось многими исследователями в течение многих лет. Существенную информацию об обеих бактериях можно найти в [60]. Эти два типа бактерий в настоящее время признаны грамотрицательными и грамположительными модельными организмами в основном из-за их хорошо идентифицированного и задокументированного метаболизма, структуры и наследственности.Выращивание E. coli и B. subtilis относительно просто и связанные с этим затраты невелики, в то же время деление клеток длится около десятков минут, а процесс идентификации возникающих мутаций не вызывает затруднений [61]. Из двух бактерий эндоспоры B. subtilis не только очень легко идентифицировать, но также значительно более устойчивы к неблагоприятным условиям окружающей среды [62].

Между 1944 и 2013 годами было опубликовано большое количество научных работ, обобщающих результаты исследований влияния электромагнитных полей на E.coli и B. subtilis в области здравоохранения, защиты пищевых продуктов и животноводства. В одной из первых работ Флеминг [63] подвергал бактерии E. coli электромагнитным излучением различных частот в диапазоне от 11 МГц до 350 МГц. Полученные результаты указывают на возможность инактивировать клетки бактерий электромагнитным излучением без локального повышения температуры. Однако впоследствии эти результаты не смогли воспроизвести Браун и Моррисон [64]. Кроме того, о локальном повышении температуры из-за электромагнитного излучения сообщали Бердникова и др.[65]. С другой стороны, в [66] не сообщалось о влиянии электромагнитного излучения в диапазоне частот от 10 МГц до 20 МГц на жизнеспособность бактерий, и инактивация клеток не могла быть повторена на частоте 60 МГц [67]. По сравнению с этими усилиями, значительный успех в инактивации бактерий B. subtilis был достигнут в случае электростатических полей напряженностью 15 кВ · см -1 Bu et al. [68]. Следует добавить, что невозможность успешно инактивировать бактерии E.coli с помощью микроволн было недавно подтверждено Hamoud-Agha et al. [69].

В 1967 году Голдблит и Ван [70] сообщили, что электромагнитное излучение высоких частот 2,45 ГГц может взаимодействовать с обоими типами бактерий. По их мнению, процесс дезактивации бактерий возможен и аналогичен обычно используемым температурным обработкам [70, 71], в то время как в [72] сходство между динамикой тепловых и микроволновых обработок описано более подробно. В 1968 году Уэбб и Доддс [73] опубликовали еще одну исследовательскую работу о влиянии высокочастотного электромагнитного излучения на бактерии, в которой E.Метаболизм coli исследовали в условиях электромагнитного излучения с частотой 136 ГГц. В ходе их исследования наблюдалось замедление деления клеток и приостановка некоторых метаболических процессов. Годом позже было обнаружено, что поглощение электромагнитного излучения определенных частот различными клеточными стенками может приводить к изменению важных метаболических процессов [71]. Более поздние результаты, опубликованные в литературе, показывают, что наблюдаемые нарушения у бактерий E.coli может происходить в результате электромагнитного излучения частот в диапазоне от 70,6 ГГц до 73 ГГц [74].

Повышенная секреция бета-галактозидазы в результате электромагнитного излучения описана в [71, 75], что авторы связывают с небольшими колебаниями температуры на клеточном уровне. Кроме того, в работе [76] энергия электромагнитного излучения КНЧ была охарактеризована как фактор, усиливающий изменения в метаболизме E. coli , вызванные повышением температуры.В то же время бактерии были описаны как обладающие высокой устойчивостью к электромагнитному излучению из-за механизмов ауторегуляции многочисленных биологических процессов. В [77] эти отношения также были доказаны; однако это было только в случае магнитных полей. Более того, ускорение метаболизма бактерий E. coli наблюдали и описывали немецкие исследователи в 1995 г. [78]. Они предполагают, что наблюдаемое увеличение произошло в результате применения электромагнитных полей высокой интенсивности выше 1.6 кВ · м −1 , при этом никакой разницы между различными частотами поля не отмечено. В заключение было заявлено, что небольшие перепады температуры на клеточном уровне ответственны за ускорение метаболизма бактерий. Синтетическая информация по результатам исследования бактерий E. coli и B. subtilis собрана и представлена ​​в таблице 4.

50 90
(iv) Заболевания E.coli в результате ЭМП 70,6 ГГц и 73 ГГц
(v) Повышенная секреция бета-галактозидазы
(vi) Высокая устойчивость к ЭМП и МП из-за ауторегуляции многочисленных биологических процессов
(vii) Нет разницы между различными частотами поля ( возможно, из-за незначительных изменений температуры на клеточном уровне)

Тип Параметры Результаты Литература

EMF 11 МГц ÷ 350 МГц (i) Возможность инактивации
(ii) Отсутствие локального повышения температуры (неподтверждено)
[63, 64]

ЭМП 10 МГц ÷ 20 МГц, 60 МГц (i) Локальное повышение температуры
(ii) Отсутствие влияния на жизнеспособность
(iii) Без инактивации
[64–67]

EF 15 кВ · см −1 (i) Значительная инактивация в случае Bacillus subtilis [68]
[69–71, 73–78]

3.2.3. Нематода
Caenorhabditis elegans

Более тридцати лет назад Сидней Бреннер точно охарактеризовал нематоду Caenorhabditis elegans , что позволило ученым и исследователям использовать ее в качестве модельного организма.Более подробную информацию о Caenorhabditis elegans можно найти в [79].

С того времени было опубликовано более 7000 публикаций и отчетов, охватывающих все возможные аспекты функционирования его организма, начиная от социального поведения и заканчивая нейротрансмиссией [80], а в 1998 году был секвенирован весь геном Caenorhabditis elegans [81] . Также было обнаружено, что около 40% из генов Caenorhabditis elegans являются общими с генами человека, а также со многими клеточными процессами [82].Были предприняты большие научные усилия для понимания регуляции, взаимодействия и экспрессии всего набора генов в геноме Caenorhabditis elegans [83]. В результате стали доступны новые генетические и молекулярные инструменты для исследования всех соответствующих предметов.

Кроме того, следует сказать, что Caenorhabditis elegans как модельный организм характеризуется простой многоклеточной структурой, состоящей ровно из 959 клеток, включающих различные ткани, такие как мышцы и нервы.При комнатной температуре нематода имеет относительно короткую продолжительность жизни, около 3,5 дней, в течение которой она способна откладывать от 300 до 1000 яиц [80]. Большим преимуществом Caenorhabditis elegans является его половой диморфизм, который позволяет легко наблюдать обе мутации в процессах самооплодотворения, а также гибридизацию в случае спаривания с партнером-мужчиной [80]. Стоит отметить, что Caenorhabditis elegans прозрачен на всех этапах своей жизни, что позволяет легко исследовать и наблюдать за всеми явлениями, происходящими в его организме, такими как митоз и цитокинез.Более того, вся линия каждой клетки Caenorhabditis elegans во время его эмбрионального развития и постэмбриона также была подробно описана Sulston [75, 84]. Этот факт позволяет продолжить исследования и наблюдения фенотипа мутировавших нематод на одноклеточном уровне [80]. Возможная криоконсервация и длительное хранение нематоды для дальнейшего изучения также имеет большое значение.

Все вышеупомянутые факторы привели к высокому научному интересу к нематоде Caenorhabditis elegans как к объекту исследования, направленного на объяснение различных биологических проблем [80], включая, прежде всего, влияние электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы.

В самых ранних статьях, опубликованных в литературе по Caenorhabditis elegans , сообщалось о влиянии длительного слабого электромагнитного излучения на микроволновых частотах в диапазоне от 750 МГц до 1 ГГц и мощностью 0,5 Вт. Их авторы утверждали, что при температуре окружающей среды При температуре 25 ° C такое электромагнитное излучение может приводить к эффектам теплового шока [85] у трансгенных нематод. Более того, чтобы добиться подобной тепловой реакции без влияния электромагнитного излучения, требовалась более высокая температура 28 ° C.Этот факт позволил de Pomerai et al. [85] утверждают, что прямым результатом микроволнового излучения нематод является тепловой удар. Такого рода исследования продолжили ученые из Ноттингема [86], изучавшие влияние микроволнового излучения тех же параметров на личинок Caenorhabditis elegans . Чтобы правильно описать наблюдаемые изменения, они определили ряд дополнительных факторов, таких как скорость роста (GR), размер отложенных яиц и пропорция созревания (MP) [86].В результате облучения они наблюдали увеличение скорости роста (GR) от 8% до 11%, а также увеличение доли созревания (MP) на 28-40%. Однако они также обнаружили 10% -ное снижение скорости роста (GR) в случае контрольной популяции, которая подвергалась только температурным модуляциям; нематоды нагревали до 28 ° C, как указано в [85], при этом пропорция созревания (MP) не изменилась.

Наблюдаемые изменения указывают на то, что микроволновое электромагнитное излучение оказывает прямое влияние на Caenorhabditis elegans , а также косвенное влияние в результате повышенной температуры из-за активных микроволн [66].Аналогичные исследования касались электромагнитного излучения более низких частот в диапазоне от 300 МГц до 750 МГц. Было замечено, что микроволновое излучение таких характеристик, в частности 750 МГц, увеличивает уровень гормона стресса [87]. Очень похожие результаты были получены немецкими исследователями [88], которые наблюдали те же эффекты, что и при воздействии микроволнового электромагнитного излучения с частотой 50 МГц [88]. Синтетическая информация по результатам исследования нематоды Caenorhabditis elegans собрана и представлена ​​в таблице 5.

GHz

Тип Параметры Результаты Литература

RF 950 -143 подверженность (i) Температурный шок
(ii) Увеличение скорости роста от 8% до 11%
(iii) Увеличение доли созревания от 28% до 40%
[66, 85, 86]

RF 50 МГц, 300 МГц, 750 МГц
Длительное воздействие
(i) Повышение уровня гормона стресса [87, 88]

3.2.4. Наземная улитка
Helix pomatia

Относительная простота исследования реакции нервной системы наземных улиток, а также низкая стоимость их размножения [89] приводят к тому, что наземных улиток обычно считают модельными организмами. В прошлом было исследовано множество различных видов улиток, чтобы определить их устойчивость к электромагнитным полям и / или электромагнитному излучению [89–93]. В случае Helix pomatia особый интерес представляют результаты исследований, касающихся потенциала покоя его нервных клеток при воздействии магнитных полей и электромагнитного излучения [91].В обоих случаях авторы исследовали влияние маломощного магнитного поля с напряженностью 98,5 А · м −1 , а также маломощных электромагнитных полей с интенсивностью в диапазоне от 55,6 мА · м −1 до 2,701. А · м −1 и низкие частоты в диапазоне от 8,3 Гц до 217 Гц. Учитывались только те эффекты, которые не связаны с локальными изменениями температуры. Было обнаружено, что гиперполяризация нервных клеток приводит к изменению потенциала покоя; однако этот эффект наблюдался только в случае электромагнитных полей.Этот факт привел к выводу, что высвобождение кальция из цитоплазмы клетки наблюдалось только при наличии электрических составляющих электромагнитных полей [91].

В случае других видов наземных улиток, документы Regoli et al. [92] и Ossenkopp et al. [93] предоставляют много очень ценной информации. Regoli et al. [92] исследовали влияние электромагнитных полей частотой 50 Гц, которые могут быть связаны с линиями электропередачи, в качестве прооксиданта в случае улитки Helix aspersa .Программа исследований включала двухмесячную экспозицию исследуемой улитки в полевых условиях, и в течение этого времени были протестированы два различных значения напряженности поля: 0,596 А · м −1 и 2,288 А · м −1 . В результате были выявлены значительные нарушения окисления на клеточном уровне, повреждение мембран лизосом и потеря целостности ДНК. Ossenkopp et al. [93] исследовали улитку Cepaea nemoralis при разном времени воздействия в диапазоне от 0,5 до 120 часов и напряженности магнитного поля 79.43 А · м −1 . Было обнаружено линейное увеличение смертности улиток в зависимости от времени воздействия. Кроме того, были отмечены небольшие различия между дневной и ночной экспозицией. Синтетическая информация по результатам исследования наземной улитки Helix pomatia собрана и представлена ​​в Таблице 6.

39

Тип Параметры Результаты Литература
МФ, ВЛМ 98.5 А · м −1
55,6 мА · м −1 ÷ 2,701 А · м −1
8,3 Гц ÷ 217 Гц
Гиперполяризация нервных клеток под действием электромагнитных полей [91, 92]

ELM 50 Гц,
0,596 А · м −1 и 2,288 А · м −1
Воздействие в течение 2 месяцев
Значительные нарушения окисления на клеточном уровне
Повреждение мембран лизосом
ДНК потеря целостности
[93]

EF, ELM 79.43 А · м −1
Воздействие 0,5 ч ÷ 120 ч
Линейное увеличение смертности
Незначительные различия между дневным и ночным воздействиями
[93]

3,2,5 . Обыкновенная плодовая муха
Drosophila melanogaster

Обыкновенная плодовая муха Drosophila melanogaster стала одним из наиболее широко используемых модельных организмов. Причина его высокого положения среди других модельных организмов проистекает из некоторых его характеристик как вида [94].Основные принципы его наследственности известны в настоящее время благодаря новаторским исследованиям, проведенным Томасом Морганом [94], а различные характеристики Drosophila melanogaster как модельного организма описаны в [95–97].

Благодаря признакам Drosophila melanogaster , можно проводить интенсивные исследования влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы. Однако опубликованные результаты очень часто приводили к несколько неоднозначным выводам.

В 1985 г. группа, возглавляемая Хамнериусом, не наблюдала ни воздействия высокочастотных электромагнитных полей на изменения пигментации глаз, ни генетических изменений, влияющих на смертность Drosophila melanogaster [98]. С другой стороны, в 1988 г. Шима и Томура наблюдали определенные изменения генов, которые повлияли на форму крыла [99], тогда как в 1992 г. группа ученых под руководством Ho et al. сообщили, что слабые статические поля влияют на Drosophila melanogaster во время эмбриогенеза, вызывая изменения в его кровеносной системе [100].В 1995 году Коана и др. описали влияние магнитных полей на рост частот митотической рекомбинации [101]. Однако исследование, проведенное в 1993 г. Kikuchi et al. не сообщили об изменениях в результате воздействия электромагнитных полей крайне низкой частоты [102], тогда как группа Нгуена в 1995 г. не обнаружила тератологических изменений в эмбриональных клетках Drosophila melanogaster [103]. Однако в том же исследовании они сообщили, что воздействие эмбрионов Drosophila melanogaster на те же поля приводит к аномальному развитию эмбрионов.

В 2002 году Мираболгасеми и Азарния исследовали влияние воздействия на яйца и последующие личиночные стадии Drosophila melanogaster магнитных полей силой 8,738 кА · м −1 и частотой 50 Гц при времени воздействия от 2 часов. до 8 часов, по физической форме взрослой мухи [98]. Изучение морфологических характеристик взрослых особей, таких как голова или брюшко, позволило исследователям заявить, что патологические морфологические изменения коснулись только взрослых мух, подвергшихся воздействию магнитных полей на стадии личинки, тогда как воздействие поля на стадии яйца не привело к патологическим изменениям. изменения.Изменения касались разницы в размерах отдельных элементов корпуса, деформации крыла или даже полного их недоразвития. Стоит отметить, что наблюдаемые патологические изменения присутствовали и в контрольных группах, но в меньшей степени. Кроме того, было отмечено, что количество патологических случаев прямо пропорционально времени воздействия; однако не наблюдалось никаких существенных различий в смертности или половом распределении Drosophila melanogaster .

В 2001 году группа Стаменковича-Радака провела аналогичное исследование в статических магнитных полях [104].В их исследованиях второе и шестое поколения Drosophila melanogaster подвергались воздействию статического магнитного поля напряженностью 27,8 кА · м -1 . Измеряя некоторые морфологические параметры взрослых мух, исследователи обнаружили, что в более поздних поколениях размер крыла варьировался для обоих полов, хотя не было отмечено увеличения скорости асимметрии крыльев по сравнению с контрольными группами. Они также указали, что гены, ответственные за размер различных частей тела Drosophila melanogaster или за развитие крыльев, могут иметь, возможно, разную чувствительность к магнитным полям.

В эпоху современных технологий люди постоянно подвергаются воздействию электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения, например, связанного с передачей GSM. Поэтому неудивительно, что потенциальные угрозы, создаваемые этим типом электромагнитного излучения для живых организмов, вызывают очень большой интерес.

В 2003 году группа ученых во главе с Вейсбротом исследовала эффекты электромагнитного излучения, связанного с передачей GSM, на Drosophila melanogaster на частотах передачи мобильных телефонов 900 МГц и 1900 МГц [105].Отдельные группы насекомых подвергались воздействию электромагнитного излучения ежедневно в течение 2 часов в течение 10 дней. Это включало все стадии развития Drosophila melanogaster от яйца через последующие личиночные стадии до взрослой мухи. В результате наблюдалось значительное увеличение уровней белка hsp70, связывания SRE и фосфорилирования ELK-1 в случае подвергшихся воздействию личинок. Наблюдается увеличение количества половозрелых особей до 50%. Исследователи отметили, что причина этого эффекта может быть найдена на уровне хромосом, поскольку хромосомы слюнных желез Drosophila melanogaster показали повышенную транскрипционную активность 73 из 200 транскрипционно активных областей.

Аналогичное исследование было проведено Panagopoulos et al. [106] с участием группы Drosophila melanogaster , подвергшейся воздействию переменных магнитных полей, генерируемых мобильным телефоном GSM, передающим в режиме 900 МГц. В ходе эксперимента телефон использовался в дежурном и активном режимах (немодулированная экспозиция), а также при приеме и отправке текстовых сообщений (модулированная экспозиция). Измеренные значения напряженности магнитного поля находились в диапазоне 7,943 ± 4,766 мА · м -1 , для модулированной экспозиции и 2.383 ± 0,238 мА · м -1 , для немодулированного воздействия, и оба значения считались безопасными. В результате было выявлено снижение воспроизводства на 50-60% для взрослых мух, подвергшихся воздействию модулированного поля, и от 15% до 20% для взрослых мух, подвергшихся воздействию немодулированных полей, по сравнению с контрольной группой. Авторы пришли к выводу, что воздействие снижает скорость клеточных процессов, происходящих во время образования и развития гонад. Похоже, что это результат изменений скорости пролиферации клеток, а также скорости синтеза ДНК, РНК или белка.

В 2000 г. группа под руководством Кохани провела исследование влияния электромагнитных полей на 10 000 личинок Drosophila melanogaster и более 7 000 взрослых мух [12]. Отобранные группы подвергались воздействию электромагнитных полей с частотами 5, 7,3 и 9,38 МГц и мощностью около 1 мкм Вт. Время воздействия варьировалось от 4 часов до полной продолжительности жизни мух. В отличие от ранее описанных тестов использовалась клетка Фарадея, в которой исследуемые и контрольные группы отбирались от любых мешающих полей, а также от полей, использованных в эксперименте.В результате отмечено сокращение срока личиночной стадии на 10% по сравнению с контрольной группой. Другим наблюдением было увеличение отношения аденозин-5′-трифосфата (АТФ) к аденозин-5′-дифосфату (АДФ). В случае контрольной группы соотношение АТФ / АДФ было на 30% ниже, чем в случае тестовой группы. Морфологических повреждений или изменения продолжительности жизни взрослых мух не наблюдалось.

В 1995 году Коана и др. исследовали влияние магнитных полей на ДНК [101].Они исследовали группы из личинок Drosophila melanogaster , подвергнутых в течение 24 часов статическому магнитному полю напряженностью 476,6 кА · м -1 . Один групповой генотип был намеренно мутирован. Было замечено, что количество взрослых мух с измененным генотипом было на 8% меньше в группе, подвергшейся воздействию, но сам генотип остался неизменным. На основании полученных результатов они констатировали, что код ДНК личинок был поврежден полевым воздействием. В результате воздействия соматические клетки не могли продолжать деление клеток, не имея нормальных механизмов коррекции кода, что привело к повышенной смертности.Однако авторы предположили, что обстоятельства, при которых магнитные поля действуют непосредственно на молекулы ДНК, вызывая их повреждение, маловероятны из-за количества энергии, необходимого для разрыва химических связей.

Более раннее исследование [107], проведенное Giorgi et al. Доказано, что Drosophila melanogaster , подвергнутые воздействию статического магнитного поля с напряженностью от 10 до 12 раз превышающей напряженность поля Земли, заметно увеличили размер своего тела. Интересно отметить, что увеличенный размер сохранялся в последующих поколениях, даже если они никогда не подвергались никакому влиянию магнитного поля.Также было обнаружено, что увеличение было связано с количеством клеток тела, что позволило авторам сделать вывод о том, что статические магнитные поля влияют на гены, ответственные за их пролиферацию.

Takashima et al. аналогичное исследование провели в 2004 г. [108]. Группы Drosophila melanogaster , подлежащие исследованию, были модифицированы мутацией mei-41D5, ингибирующей репарацию, и мутацией mei-9A, улучшающей процесс восстановления. Авторы обнаружили, что воздействие магнитного поля напряженностью 1.986 МА · м -1 и 11,12 МА · м -1 и время воздействия 24 часа привели к статистически значимому увеличению частоты соматической рекомбинации у лиц после репликации с нарушенным процессом восстановления. Более того, у остальных особей частота не изменилась. Эти находки предполагают, что воздействие статических магнитных полей высокой плотности индуцирует соматическую рекомбинацию у Drosophila melanogaster и что эта связь нелинейна.

В 2000 году Graham et al. изучили влияние низкочастотных магнитных полей на Drosophila melanogaster [109], уделяя особое внимание морфологическим изменениям. Они заметили, что магнитные поля с частотой 60 Гц и интенсивностью 1,191 А · м -1 и 63,55 А · м -1 вызвали значительное уменьшение массы Drosophila melanogaster . Кроме того, люди, которые были подвергнуты воздействию поля с более высокой интенсивностью 63,55 А · м -1 , показали более низкую стабильность, чем те, которые подвергались воздействию 1.191 А · м −1 или по сравнению с контрольной группой. Было удивительно отметить, что люди, подвергшиеся воздействию поля интенсивностью 1,191 А · м -1 , демонстрируют более высокую стабильность, чем люди из контрольной группы. Это позволило авторам сделать вывод, что магнитные поля не всегда оказывают отрицательное влияние. Синтетическая информация по результатам исследований плодовой мухи обыкновенной Drosophila melanogaster собрана и представлена ​​в Таблице 7.


Тип Параметры Результаты Литература
МФ 27.8 кА · м −1 (i) Изменение размера крыла в последующих поколениях
(ii) Незатронутая асимметрия крыла
(iii) Различная чувствительность генов, ответственных за размер различных частей тела (развитие крыльев)
[104]

MF 476,6 кА · м −1
24-часовое воздействие
(i) Уменьшено на 8% количество взрослых особей с измененной группой генотипа
(ii) Повышенная смертность личинок, вероятно, из-за влияния MF на их код ДНК
[101]

MF 397.2 А · м −1 ÷ 476,6 А · м −1 (i) Заметное увеличение размера тела (сохраняется в последующих поколениях без воздействия поля)
(ii) Постоянное воздействие влияет на гены, ответственные за распространение
[107]

MF 1,986 МА · м −1 ÷ 11,12 МА · м −1
24-часовое воздействие
(i) Статистически значимое увеличение частоты соматического рекомбинация у лиц после репликации с процессом восстановления с ограниченными возможностями
(ii) Нелинейная связь между соматической рекомбинацией и полевым воздействием
[108]

EMF 3–30 Гц (i) Без изменений в эмбриональных клетках
(ii) Без тератологических изменений
(iii) Аномальное развитие эмбрионов
[98]

ЭМП 60 Гц
1.191 А · м −1 и 63,55 А · м −1
(i) Значительное уменьшение массы
(ii) Более низкая стабильность, чем в контрольной группе, а также в группе, подвергшейся воздействию 1,191 А · м −1
(iii) Возможное положительное влияние поля
[109]

ЭДС 8,738 кА · м −1
50 Гц
Воздействие 2 часа ÷ 8 часов
(i) Патологические изменения в экспонирование на стадии личинки (различия в размерах элементов тела, деформации крыла, полное недоразвитие)
(ii) Патологические изменения также в контрольных группах, но с меньшей частотой
(iii) Количество патологических случаев прямо пропорционально времени воздействия
[98]

EMF 900 МГц ÷ 1900 МГц
2 часа в день в течение 10 дней
(i) Значительное повышение уровня белка hsp70 , связывания SRE и фосфорилирования ELK-1 подвергшихся воздействию личинок 900 03 (ii) Увеличено на 50% количество взрослых особей
(iii) Воздействие поля может повлиять на хромосомы, такие как слюнная железа, повышенная транскрипционная активность 73 из 200 транскрипционно активных областей
[105]

ЭДС 7.943 ± 4,766 мА · м −1
(модулированное воздействие)
2,383 ± 0,238 мА · м −1 (немодулированное воздействие)
900 МГц
(i) Снижение репродуктивной способности отдельных лиц на 50-60% воздействие модулированных полей
(ii) Снижение репродуктивной функции на 15-20% для лиц, подвергшихся воздействию немодулированных полей
(iii) Воздействие поля влияет на женщин больше, чем на мужчин
(iv) Снижение скорости клеточных процессов, происходящих во время формирования и развития гонад
(v) Изменения скорости пролиферации клеток, скорости синтеза ДНК, РНК или белков
[106]

3.2.6. Когтистая лягушка
Xenopus laevis

Африканская лягушка Xenopus laevis использовалась учеными в качестве модельного организма более 50 лет [110]. Несмотря на относительно долгий срок службы, который может представлять трудности при лабораторных исследованиях, основные преимущества Xenopus laevis включают следующее: (i) простота разведения в неволе, (ii) отсутствие особых требований к лабораторным условиям, (iii) высокие показатели врожденная устойчивость к заболеваниям, (iv) большое количество отложенных яиц, (v) большой размер ооцитов и эмбрионов, позволяющий легко манипулировать и тестировать.

Годы исследований Xenopus laevis привели к многочисленным открытиям многих интересных явлений, наблюдаемых на микробиологическом и генетическом уровнях. Это, в свою очередь, привело к разработке новых методов микроманипуляции, которые позволили наблюдать микробиологические изменения. Точное картирование судеб, гормональная регуляция, изучение генетических механизмов и точная идентификация механизмов трансгенеза позволили провести точные манипуляции на микробиологическом уровне, что привело не только к более быстрой, но и более точной интерпретации результатов наблюдений, а также их анализу.

Xenopus laevis помог в многочисленных попытках исследовать влияние электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы. В 2010 году Severini et al. провели исследования влияния слабых электромагнитных полей на способность развития Xenopus laevis [111]. В эксперименте на головастиков воздействовали электромагнитным полем частотой 50 Гц и интенсивностью от 50,76 А · м −1 до 60,69 А · м −1 в течение 60 суток.В результате было замечено, что средняя скорость роста подвергшихся воздействию людей снизилась по сравнению с контрольной группой. Кроме того, было отмечено, что воздействие электромагнитного поля также ускоряет среднее время метаморфоза головастиков на 2,4 дня.

В 2005 г. Mietchen et al. [112] исследовали влияние сильных статических магнитных полей на кору головного мозга Xenopus laevis . Они отметили, что некоторые из наблюдаемых изменений могут быть связаны с процедурой удаления скорлупы яйца, которая проводится до различных последующих научных мероприятий.Чтобы проверить, оказывает ли удаление яичной скорлупы важное влияние, они провели свои собственные эксперименты, исследуя как обработанные, так и необработанные яйца в статическом магнитном поле напряженностью 7,467 МА · м -1 . Результаты теста выявили изменения пигментации коры головного мозга только у особей, вылупившихся из обработанных яиц, в то время как сама пигментация, по-видимому, зависела от времени воздействия. Они пришли к выводу, что патологические изменения пигментации возникают в результате удаления скорлупы яйца, которая, по-видимому, поддерживает формирование цитоскелетной системы в качестве своей первоначальной цели.

Представление о том, что электромагнитные поля не оказывают значительного влияния на развитие Xenopus laevis , также было подтверждено исследованием, проведенным в 1995 году группой под руководством Ueno et al. [113]. В ходе исследования яйца подвергались воздействию статического магнитного поля силой 5,036 МА · м −1 в течение различных интервалов времени. Результаты их экспериментов показали, что яйца при непрерывном 6-часовом воздействии не показали значительных патологических изменений в делении клеток после перехода к головастикам.Более того, тот же результат наблюдался для увеличенного 18-часового времени воздействия, но при пониженном уровне интенсивности 3,574 МА · м -1 . К аналогичным выводам пришли Kay et al. [114], которые исследовали влияние электромагнитного излучения, сопровождающего процедуры магнитно-резонансной томографии (МРТ). Их результаты доказали отсутствие морфологических и функциональных изменений. Синтетическая информация по результатам исследования когтистой лягушки Xenopus laevis собрана и представлена ​​в таблице 8.


Тип Параметры Результаты Литература

EMF A 90 −1 м ÷ 60,76 м
50 Гц,
дня воздействия
(i) Снижение средней скорости роста по сравнению с контрольной группой, снижение с 0,48 шага / день до 0,43 шага / день
(ii) Среднее время метаморфоза головастиков ускорено на 2.4 дня
[111]

MF 7,467 МА · м −1 (i) Изменения пигментации коры головного мозга при удаленной яичной скорлупе
(ii) Пигментация в зависимости от времени воздействия
(iii) Патологические изменения пигментации
[112]

MF 5,036 МА · м −1
различные периоды воздействия
(i) Никаких патологических изменений после непрерывного 6-часового воздействия на яйца при делении клеток после перехода на головастиков
(ii) Аналогичные наблюдения для 18-часового воздействия на менее интенсивное поле из 3-х.574 MA · m −1
(iii) Отсутствие морфологических, функциональных изменений и нарушений сроков развития у исследованных лиц
[113, 114]

4. Выводы

На основании обзора результатов исследований, опубликованных в доступной литературе и касающихся влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы, можно сделать следующие критические выводы.(1) В доступной литературе представлена ​​разрозненная и неоднозначная информация о безопасности электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения. (2) Влияние электромагнитного загрязнения на живые организмы остается неопределенным. влияние электромагнитного загрязнения, особенно в случае экспериментальных исследований, проводимых на животных.

Вследствие вышеизложенного область научных исследований, связанных с влиянием электромагнитного загрязнения на живые организмы, пользуется большой популярностью среди ученых всего мира.

Одной из ключевых проблем такого рода исследований является устранение вторичных источников излучения, что оказывается сложной задачей; поэтому все эпидемиологические исследования должны сопровождаться экспериментальными. Что еще более важно, несмотря на обширность имеющихся результатов исследований, до сих пор не было дано четких ответов на вопрос о том, оказывает ли электромагнитное загрязнение плохое влияние на живые организмы. Также пока не получен ответ на противоположный вопрос, могут ли электромагнитные поля и / или электромагнитное излучение быть полезными для живых организмов в определенных случаях.

Следует отметить, что все соответствующие модельные организмы обладают определенными характеристиками, полезными для проведения биологических исследований. Они включают сходство с другими живыми организмами, что позволяет рассматривать модельные организмы как заменители других организмов, включая человека.

В этой статье особое внимание было уделено модельным организмам, отличным от млекопитающих, включая бактерии E. coli и B. subtilis , нематоду Caenorhabditis elegans , наземную улитку Helix pomatia , обыкновенную плодовую муху Drosophila melanogaster и когтистая лягушка Xenopus laevis .Однако авторами было обнаружено, что из-за ограниченности исследуемых частотных спектров, а также из-за интенсивности источников электромагнитного поля, а также из-за природы наблюдаемых явлений, рассмотренные авторами результаты нельзя считать полными и не подлежат рассмотрению. экстраполированы на людей.

Пока исследования, проводимые в области влияния электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения на живые организмы, не носят комплексного характера, поэтому невозможно сформулировать какие-либо связи между характеристиками электромагнитного поля и влиянием поля.Несмотря на отсутствие достаточных ресурсов эмпирических данных, в литературе было предложено несколько интересных гипотез, согласно которым электромагнитные поля влияют на шишковидную железу и ее гормон мелатонин, вмешиваясь в ее физиологические механизмы, приводя к нарушениям сна, снижению настроения, снижению концентрации внимания, депрессии и т. Д. и развитие некоторых видов рака [115–119]. Эти гипотезы, не подкрепленные достаточными научными данными, прямо отражают важность шишковидной железы в исследованиях связанных механизмов вредного воздействия электромагнитных полей и / или электромагнитного излучения, опубликованных в журналах, учебниках и даже в Интернете.Однако, исходя из текущих знаний, эти утверждения остаются необоснованными и требуют систематической научной проверки.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Применения электромагнетизма

Раздел физики имеет дело с электрическим током или полями и магнитными полями, и их взаимодействие с веществом или материей называется электромагнетизмом. Электромагнетизм произвел большую революцию в области инженерных приложений.Кроме того, это оказало большое влияние на различные области, такие как медицина, промышленность, космос и т. Д.

Мы можем найти огромное практическое применение электромагнетизму в повседневной жизни — от бытовых приборов до исследовательских приложений.

В бытовых применениях мы можем наблюдать явления в осветительных, отопительных и кухонных приборах, в системах связи они присутствуют во всем телекоммуникационном оборудовании и сетях связи, в промышленных системах это может применяться в двигателях, генераторах, сенсорных и исполнительных устройствах и т. Д.

Если токопроводящий проводник, намотанный на сердечник с высокой магнитной проницаемостью (или железный сердечник), создает электромагнит. Если этот электромагнит возбуждается источником питания, создается магнитное поле. Сила магнитного потока зависит от тока, протекающего через электромагнит, и количества витков, намотанных на нем.

Хотя все проводники с током создают магнитные поля, электромагнит сконструирован специально для увеличения силы магнитного поля для определенной функции.

Магнитные поля, создаваемые электромагнитами, используются для специального функционирования устройств. К таким устройствам относятся трансформаторы, реле, двигатели и т. Д. В трансформаторе создаваемое магнитное поле вызывает появление ЭДС во вторичной обмотке, так что передача напряжения осуществляется между двумя цепями с магнитной связью.

В случае реле создаваемое магнитное поле вызывает движение плунжера, так что контакты замыкаются или размыкаются, а в двигателях это поле заставляет двигатель вращаться в определенном направлении.Поэтому использование электромагнетизма широко и повсеместно. Итак, давайте обсудим некоторые области применения, в которых используется электромагнетизм.

Бытовая техника

Электромагнетизм служит основным принципом работы многих бытовых приборов. Эти приложения включают освещение, кухонные приборы, системы кондиционирования воздуха и т. Д.

  • Наиболее распространенное использование электроэнергии в домах, а также в коммерческих зданиях — это системы освещения.В этих системах освещения использовались многочисленные люминесцентные осветительные приборы. Балласты, используемые в люминесцентных лампах, используют принцип электромагнетизма, так что во время включения света он производит высокое напряжение.

Люминесцентные светильники

  • В электровентиляторах, нагнетателях и других системах охлаждения используются электродвигатели. Эти двигатели работают по принципу электромагнитной индукции, которая является ветвью электромагнетизма. В любом электрическом приборе электродвигатель приводится в движение магнитным полем, создаваемым электрическим током, в соответствии с принципом силы Лоренца.Эти двигатели различаются по размеру, номинальной мощности и стоимости в зависимости от области применения.
Электрический вентилятор
  • Кухонные приборы, такие как индукционные плиты, микроволновые печи, электрические миксеры и кофемолки, тостеры для хлеба и т. Д., Используют в своей работе электромагнетизм.
  • В системах сигнализации используются электрические звонки, работающие по электромагнитному принципу. В этих колокольчиках звук производится электромагнитными катушками, которые перемещают ударник по колоколу. Пока катушка находится под напряжением, железный ударник притягивается к ней, следовательно, он ударяет в колокол.
  • Электромагниты будут размагничены, когда ударник войдет в контакт с колоколом и за счет натяжения пружины ударник вернется в свое исходное положение, и снова электрический контакт будет установлен снова. Этот процесс повторяется до тех пор, пока переключатель не откроется. Электрический звонок
  • Системы безопасности используют системы запирания дверей, которые обычно являются магнитными системами запирания. Эти системы разблокируются либо считыванием магнитной карты, либо кодом безопасности.
  • Считыватель магнитных карт на дверях считывает количество ключей, хранящихся на магнитной ленте карты.Когда ключ, хранящийся в памяти, совпадает с данными на карте, дверь открывается.
Системы безопасности
  • В развлекательных системах, таких как телевидение, радио или стереосистемы, используется громкоговоритель. Это устройство состоит из электромагнита, который прикреплен к мембране или конусу и окружен магнитным потоком, создаваемым постоянным магнитом.
  • При изменении тока через электромагнит электромагнит и мембрана динамика перемещаются вперед и назад. Если ток изменяется на тех же частотах звуковых волн, возникает вибрация динамика, которая в дальнейшем будет создавать звуковые волны.

Электрический динамик

Промышленное применение

Почти все инструменты и устройства, используемые в промышленности, основаны на электромагнетизме. Материалы, используемые при создании таких устройств, включают железо, кобальт, никель и т. Д., Которые естественным образом реагируют на магнитные поля.

Электромагнетизм используется, по крайней мере, на одном этапе их работы, начиная с небольших устройств управления и заканчивая оборудованием большой мощности.

  • Генераторы и двигатели преобладают в большинстве отраслей промышленности, которые являются основным источником энергии и приводными системами соответственно.Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.
  • Генераторы поставляют электроэнергию во время отключения электроэнергии, и в большинстве случаев они приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания. Есть разные классы двигателей, которые используются в промышленности. Они используются для кранов, подъемников, подъемников, конвейерных систем и т. Д.
Промышленные машины
  • Различные датчики и исполнительные устройства работают на основе электромагнетизма.Электромагнитные датчики включают датчики на эффекте Холла, магниторезистивные датчики, феррозонды и т. Д. Эти датчики преобразуют физические величины, такие как расход, давление, уровень, близость и т. Д., В электрический сигнал.
  • Приводы — это конечные элементы управления, которые приводят в движение нагрузку в определенных условиях. Эти исполнительные устройства включают электромагнитные клапаны, реле, двигатели и т. Д., И все они работают по принципу электромагнетизма.
Датчики и исполнительные механизмы

Поезда на магнитной левитации

Это современные технологии транспортных систем, использующие понятие электромагнетизма.Они называются высокоскоростными поездами, в которых используются мощные электромагниты для развития скорости.

Эти поезда будут плыть по направляющей, используя основные принципы работы магнитов, такие как электромагнитная подвеска (EMS) и электродинамическая подвеска (EDS). В EMS электромагниты, установленные на корпусе поезда, притягиваются к железным рельсам.

Эти магниты охватывают направляющие рельсы, и сила притяжения между направляющими и магнитами поднимает поезд вверх. В EDS поезд левитирует за счет силы отталкивания в проводящих направляющих индуцированных токов.

Направляющая — это не что иное, как набор специально разработанных магнитных катушек и дорожек через равные промежутки времени. Вдоль этой направляющей поезд на магнитной подвеске подвешен под действием магнитной левитации без каких-либо опор, кроме магнитных полей.

Поезда с магнитной левитацией

На приведенном выше рисунке показана система магнитной левитации EMS, в которой электромагниты прикреплены к корпусу поезда и питаются от аккумуляторных батарей в поезде. Направляющая состоит из электромагнитных катушек, построенных на поверхности пути.

Эти катушки состоят из материала сердечника и обмоток катушек. Когда электромагниты находятся под напряжением, поезд будет левитировать силой притяжения между электромагнитами и катушками.

Следовательно, для систем этого типа требуется большой источник электроэнергии, электромагнитные катушки, выстилающие направляющие, и направляющие магниты, прикрепленные к нижней части поезда.

Система связи

Это процесс передачи информации от источника к получателю.Эта передача энергии на большие расстояния осуществляется посредством электромагнитных волн высоких частот. Эти волны также называют микроволнами или высокочастотными радиоволнами.

Предположим, что в случае мобильных телефонов звуковая энергия преобразуется в электромагнитную энергию. При использовании радиопередатчиков эта электромагнитная энергия передается на приемник. В приемнике эти электромагнитные волны снова преобразуются в звуковую энергию.

Система связи

В зависимости от характера сигнала основной полосы частот системы связи могут быть аналоговыми или цифровыми.В зависимости от характера передаваемого сигнала эта система классифицируется как системы связи основной полосы частот и системы связи несущей.

Электромагнитные поля, создаваемые изменяющимися во времени источниками, распространяются по волноводу или линии передачи. Излучение электромагнитной волны образуется, когда эти электромагнитные поля распространяются от источников без какой-либо связи или проводящей среды с источниками.

Электромагнитный спектр состоит из различных диапазонов всех возможных длин волн или частот электромагнитного излучения.Эти частотные диапазоны включают низкую частоту, сверхнизкую частоту, среднюю частоту, высокую частоту, сверхвысокую частоту, сверхвысокую частоту и т. Д.

Медицинская система

В настоящее время электромагнитные поля играют ключевую роль в передовом медицинском оборудовании, таком как гипертермия для лечения рака, имплантаты и магнитно-резонансная томография (МРТ).

Частоты диапазона

RF в основном используются в медицинских приложениях. При сканировании МРТ сложное оборудование, работающее на основе электромагнетизма, может сканировать мельчайшие детали человеческого тела.

Медицинская система

Электромагнитная терапия — это альтернативная форма медицины, которая утверждает, что лечит болезнь путем воздействия на тело импульсных электромагнитных полей или электромагнитного излучения. Этот вид лечения используется при большом количестве заболеваний, таких как нервные расстройства, диабет, травмы спинного мозга, язвы, астма и т. Д.

Многие виды медицинского оборудования, такие как сканеры, рентгеновские аппараты и другое оборудование, работают по принципу электромагнетизма.

От электричества к информации — McCann Tech

Начиная с левой стороны, мы видим низкоэнергетические волны, которые мы называем радио.Мнения расходятся, но я придерживаюсь определения Википедии, согласно которому радиоволны охватывают диапазон от 30 Гц до 300 ГГц. По сравнению с остальным спектром, радиоволны имеют большую длину, медленную частоту и низкую энергию. Двигаясь вверх по энергии радиоволн, мы получаем микроволны.

Микроволны относятся к более широкой категории радиоволн и имеют диапазон от 300 МГц до 300 ГГц. Как минимум, микроволны покрывают диапазон от 3 до 30 ГГц. Конкретный диапазон зависит от того, кого вы спрашиваете, но обычно вы можете думать о микроволнах как о высокоэнергетических радиоволнах. [4 ] Микроволны используются в микроволновых печах, Bluetooth, Wi-Fi, соединениях 4G или 5G вашего мобильного телефона и многих других беспроводных передачах данных. Их более высокая энергия, более короткая длина волны и другие свойства делают их лучше для передачи с высокой пропускной способностью, чем традиционные радиоволны с меньшей мощностью.

Все волны можно модулировать путем изменения амплитуды (силы), частоты или фазы волны. Это то, что позволяет Wi-Fi и любой другой беспроводной технологии кодировать данные в беспроводной сигнал.

Передача по проводной сети

Прежде чем мы рассмотрим, как работает беспроводная передача данных, нам нужно понять, как работает проводная передача данных. В проводных сетях Ethernet мы используем медные кабели внутри Ethernet для передачи электрических сигналов. Проводящая медь передает электрический ток, приложенный с одного конца, через провод к другой стороне.

Типичным примером может служить ПК, подключенный к коммутатору Ethernet. Если ПК хочет передать информацию, он преобразует двоичные цифры в электрические импульсы.Вкл., Выкл., Вкл., Выкл. Он отправляет по проводу определенный шаблон из единиц и нулей, который принимается на другом конце. Ethernet — это районная улица сетевого мира. Он отлично подходит для передвижения по окрестностям, но вам придется прыгать по шоссе, если вы хотите ехать дальше.

Магистраль сетевого мира — оптоволоконные кабели. Точно так же, как Ethernet передает электрический ток, мы можем делать то же самое с лазерами и оптоволоконными кабелями. Волоконно-оптические кабели изготовлены из гибкого стекла и обеспечивают путь для передачи света.Поскольку для волоконной оптики требуются лазеры, на каждом конце требуются специальные приемопередатчики. По сравнению с Ethernet, волоконно-оптические кабели обладают преимуществом большей дальности действия и, как правило, большей пропускной способности.

Оптоволоконные кабели переносят большую часть глобального интернет-трафика. У нас есть широкий спектр оптоволоконных кабелей по суше и по морю. Эти связи позволяют вам общаться с кем-то на другом конце страны или на другом конце света. Это возможно, потому что эти передачи происходят со скоростью света.

Вот где развлекаются . Точно так же, как Ethernet и оптоволоконные кабели принимают электрический импульс или луч света от точки A к точке B, мы можем делать то же самое с радио, антеннами и радиоволнами.

Радио, антенны и беспроводные сети

Теперь, когда у нас есть общее представление об электромагнитных волнах и проводной передаче данных, как мы можем передавать данные по беспроводной сети? Ключ — антенна. Антенны преобразуют электричество в радиоволны, а радиоволны в электричество.Базовая антенна состоит из двух металлических стержней, соединенных с приемником или передатчиком.

При передаче радио подает на антенну переменный электрический ток, а антенна излучает энергию в виде электромагнитных волн. При приеме антенна меняет этот процесс. Он перехватывает часть мощности радиоволны, чтобы произвести электрический ток, который подается на приемник и усиливается. Приемные антенны захватывают часть исходного сигнала, поэтому расстояние, конструкция антенны и усиление важны для успешной беспроводной передачи.

Если у вас есть правильно настроенная мощная антенна, вы можете послать сигнал за тысячи километров или даже в космос. Это не просто Wi-Fi, это то, что заставляет работать спутники, радары, радио и широковещательные телепередачи. Довольно круто, правда?

Как работает Wi-Fi: от электричества к информации

  • Сложный узор из электронов, представляющий поток компьютерных данных в ваш маршрутизатор Wi-Fi или точку беспроводного доступа.
  • Точка доступа отправляет этот набор электронов на антенну, генерируя электромагнитную волну.
    • Путем чередования положительного и отрицательного заряда провод внутри антенны создает колеблющееся электрическое и магнитное поле. Эти колеблющиеся поля распространяются в космос в виде электромагнитных волн и могут быть приняты кем угодно в пределах досягаемости.
    • Типичные точки доступа Wi-Fi имеют всенаправленные антенны, которые заставляют волну распространяться во всех горизонтальных направлениях.
  • Эта волна распространяется по воздуху и попадает на приемную антенну, которая меняет процесс, преобразуя лучистую энергию радиоволны обратно в электричество.
    • Электрическое поле приходящей волны толкает электроны в антенне вперед и назад, создавая чередующийся положительный и отрицательный заряд. Колеблющееся поле индуцирует напряжение и ток, которые протекают к приемнику.
  • Сигнал усиливается и принимается либо на клиентское устройство, либо на соединение Ethernet для дальнейшей маршрутизации.
    • Большая часть энергии волны теряется по пути.
    • Если передача прошла успешно, электрические импульсы должны быть точной копией того, что было отправлено.
    • Если передача не была успешной, данные отправляются повторно.
  • Когда информация получена на другом конце, она обрабатывается так же, как и любые другие данные в сети.

Интересные факты о Wi-Fi

  • Wi-Fi имеет встроенное резервирование. Если вы хотите отправить «Привет», ваша точка доступа не будет отправлять H, E, L, L и O. Она отправляет несколько символов для каждого из них, как если бы вы делали это на радио или телефоне со статическим заполнением. вызов.Он будет использовать свой эквивалент фонетического алфавита для отправки «Отель», «Эхо», «Лима», «Лима», «Оскар».
    • Таким образом, даже если вы не слышали всю передачу, вы все равно можете узнать, что было отправлено «Привет». Уровень резервирования зависит от мощности сигнала и помех на канале.
  • Если уровень сигнала высокий, точка доступа и приемник могут использовать сложную схему модуляции и кодировать большой объем данных.
    • Если вы думаете о нашей предыдущей аналогии со скакалкой, а не только слева и справа, она может делиться на 1/4, 1/8 или больше.Он также может сочетать направление модуляции с силой или фазой модуляции.
    • Самая сложная модуляция в Wi-Fi 6 — это 1024-QAM, которая имеет 1024 уникальных сочетания амплитуды и фазы. Это обеспечивает высокую пропускную способность, но для эффективной работы требуется очень сильный беспроводной сигнал и минимальные помехи.
    • По мере ослабления беспроводного сигнала сложная модуляция становится непонятной. Оба устройства перейдут на менее сложную схему модуляции. Вот почему Wi-Fi тормозит по мере удаления от точки доступа.

Первый в серии: Wi-Fi 101

Почему теоретическая физика | Perimeter Institute

Perimeter Institute — крупный центр исследований в области теоретической физики, привлекающий разнообразное сообщество постоянных и приезжих ученых со всего мира. Движимые любопытством, они создают новые идеи о пространстве, времени, материи и конечной природе нашей Вселенной, стремясь раскрыть ее самые глубокие секреты.

Девять областей исследований

Perimeter были выбраны стратегически, чтобы объединить наши самые важные идеи об основных законах, управляющих Вселенной — от субатомных масштабов до настольных шкал систем конденсированного состояния до описания всего космоса.Наш упор на амбициозные, неограниченные научные исследования привел к появлению активного и растущего исследовательского сообщества.

Технологии, основанные на теоретической физике

Теоретическая физика, пожалуй, самая эффективная и недорогая область фундаментальных исследований. Эта область продвигает наше фундаментальное понимание Вселенной и засевает технологии завтрашнего дня. Солнечные элементы, компьютеры, беспроводные технологии и диагностическая визуализация — все они основаны на открытиях, сделанных физиками-теоретиками.Причина проста: технология полагается на законы природы, поэтому лучшее понимание этих законов позволяет нам создавать более мощные технологии.

Примеров предостаточно. Электромагнетизм был открыт теоретиком Джеймсом Клерком Максвеллом, основываясь в значительной степени на экспериментальной работе Майкла Фарадея. Единая, более глубокая теория Максвелла сделала возможными электродвигатели, генераторы и безопасную электросеть. Беспроводная передача сообщений возникла, когда Гульельмо Маркони применил электромагнетизм Максвелла, что в конечном итоге привело к появлению Wi-Fi, сотовой и спутниковой связи.

Получив более глубокое понимание гравитации, Альберт Эйнштейн предоставил ноу-хау, необходимое для GPS.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *