ელექტრომაგნიტური ველის ვიკი. ელექტრომაგნიტური ველების (EMF, EMI) განმარტება და SanPiN სტანდარტები

ელექტრომაგნიტური ველი, მატერიის განსაკუთრებული ფორმა. ელექტროს საშუალებით მაგნიტური ველიურთიერთქმედება დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ხდება.

ელექტრომაგნიტური ველის ქცევას სწავლობს კლასიკური ელექტროდინამიკი. ელექტრომაგნიტური ველი აღწერილია მაქსველის განტოლებებით, რომლებიც აკავშირებს ველს მის წყაროებთან, ანუ სივრცეში განაწილებულ მუხტებთან და დენებთან. სტაციონარული ან ერთნაირად მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების ელექტრომაგნიტური ველი განუყოფლად არის დაკავშირებული ამ ნაწილაკებთან; ზე სწრაფი მოძრაობანაწილაკებს, ელექტრომაგნიტური ველი „იშორებს“ მათ და დამოუკიდებლად არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით.

მაქსველის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ალტერნატიული ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, ხოლო ალტერნატიული მაგნიტური ველი წარმოქმნის ელექტრულს, ამიტომ ელექტრომაგნიტური ველი შეიძლება არსებობდეს მუხტების არარსებობის შემთხვევაშიც კი. ელექტრომაგნიტური ველის წარმოქმნა ალტერნატიული მაგნიტური ველის და მაგნიტური ველის მონაცვლეობით ელექტრული ველით იწვევს იმ ფაქტს, რომ ელექტრული და მაგნიტური ველები არ არსებობს ცალ-ცალკე, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. მაშასადამე, ელექტრომაგნიტური ველი არის მატერიის ტიპი, რომელიც განისაზღვრება ყველა წერტილში ორი ვექტორული რაოდენობით, რომელიც ახასიათებს მის ორ კომპონენტს - "ელექტრული ველი" და "მაგნიტური ველი" და ახორციელებს ძალას დამუხტულ ნაწილაკებზე, მათი სიჩქარისა და სიდიდის მიხედვით. მათი ბრალდებით.

ელექტრომაგნიტური ველი ვაკუუმში, ანუ თავისუფალ მდგომარეობაში, რომელიც არ არის დაკავშირებული მატერიის ნაწილაკებთან, არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით და ვრცელდება ვაკუუმში ძალიან ძლიერი გრავიტაციული ველების არარსებობის შემთხვევაში სიჩქარით. თანაბარი სიჩქარესვეტა გ= 2.998. 10 8 მ/წმ. ეს სფერო ხასიათდება დაძაბულობით ელექტრული ველი ედა მაგნიტური ველის ინდუქცია AT. გარემოში ელექტრომაგნიტური ველის აღსაწერად ასევე გამოიყენება ელექტრული ინდუქციის რაოდენობები დდა მაგნიტური ველის სიძლიერე ჰ. მატერიაში, ისევე როგორც ძალიან ძლიერი გრავიტაციული ველების არსებობისას, ანუ ძალიან ახლოს დიდი მასებინივთიერებები, ელექტრომაგნიტური ველის გავრცელების სიჩქარე მნიშვნელობაზე ნაკლებია გ.

ელექტრომაგნიტური ველის დამახასიათებელი ვექტორების კომპონენტები ფარდობითობის თეორიის მიხედვით ქმნიან ერთ ფიზიკურ სიდიდეს - ელექტრომაგნიტური ველის ტენსორს, რომლის კომპონენტები გარდაიქმნება ერთიდან გადასვლისას. ინერციული სისტემასხვაზე მითითება ლორენცის გარდაქმნების შესაბამისად.

ელექტრომაგნიტურ ველს აქვს ენერგია და იმპულსი. ელექტრომაგნიტური ველის პულსის არსებობა პირველად ექსპერიმენტულად აღმოაჩინეს პ.ნ. ლებედევის ექსპერიმენტებში სინათლის წნევის გაზომვაზე 1899 წელს. ელექტრომაგნიტურ ველს ყოველთვის აქვს ენერგია. ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივე = 1/2 (ED+HH).

ელექტრომაგნიტური ველი ვრცელდება სივრცეში. ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე განისაზღვრება პოინტინგის ვექტორით S=, ერთეული ვ/მ 2 . პოინტინგის ვექტორის მიმართულება პერპენდიკულურია ედა ჰდა ემთხვევა გამრავლების მიმართულებას ელექტრომაგნიტური ენერგია. მისი მნიშვნელობა უდრის პერპენდიკულარულ ერთეულ ფართობზე გადაცემულ ენერგიას სდროის ერთეულზე. ველის იმპულსის სიმკვრივე ვაკუუმში K \u003d S / s 2 \u003d / s 2.

ელექტრომაგნიტური ველის მაღალ სიხშირეებზე მისი კვანტური თვისებები მნიშვნელოვანი ხდება და ელექტრომაგნიტური ველი შეიძლება ჩაითვალოს ველის კვანტების - ფოტონების ნაკადად. ამ შემთხვევაში აღწერილია ელექტრომაგნიტური ველი

ინსტრუქცია

აიღეთ ორი ბატარეა და შეაერთეთ ისინი ელექტრო ლენტით. შეაერთეთ ბატარეები ისე, რომ მათი ბოლოები განსხვავებული იყოს, ანუ პლიუსი არის მინუსის საპირისპირო და პირიქით. გამოიყენეთ ქაღალდის სამაგრები მავთულის დასამაგრებლად თითოეული ბატარეის ბოლოს. შემდეგი, მოათავსეთ ერთ-ერთი ქაღალდის სამაგრი ბატარეების თავზე. თუ ქაღალდის სამაგრი არ აღწევს თითოეულის ცენტრს, შეიძლება დაგჭირდეთ მისი გასწორება სასურველ სიგრძემდე. დაამაგრეთ დიზაინი ლენტით. დარწმუნდით, რომ მავთულის ბოლოები თავისუფალია და ქაღალდის სამაგრის კიდეები აღწევს თითოეული ბატარეის ცენტრს. შეაერთეთ ბატარეები ზემოდან, იგივე გააკეთეთ მეორე მხარეს.

აიღეთ სპილენძის მავთული. მავთულის დაახლოებით 15 სანტიმეტრი პირდაპირ დატოვეთ და შემდეგ დაიწყეთ მისი შემოხვევა მინაზე. გააკეთეთ დაახლოებით 10 ბრუნი. პირდაპირ დატოვეთ კიდევ 15 სანტიმეტრი. შეაერთეთ ერთ-ერთი მავთული ელექტრომომარაგებიდან მიღებული სპილენძის კოჭის ერთ-ერთ თავისუფალ ბოლოზე. დარწმუნდით, რომ მავთულები კარგად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. როდესაც დაკავშირებულია, წრე იძლევა მაგნიტურს ველი. შეაერთეთ კვების წყაროს მეორე მავთული სპილენძის მავთულთან.

ამასთან, როდესაც დენი მიედინება ხვეულში, შიგნით მოთავსებული იქნება მაგნიტიზებული. ქაღალდის სამაგრები ერთმანეთში იკვრება, ასევე კოვზის ან ჩანგლის ნაწილები, ხრახნები მაგნიტიზდება და იზიდავს სხვა მეტალის ობიექტებს, სანამ დენი მიეწოდება ხვეულს.

შენიშვნა

კოჭა შეიძლება იყოს ცხელი. დარწმუნდით, რომ ახლოს არ არის აალებადი ნივთიერებები და ფრთხილად იყავით, რომ კანი არ დაწვათ.

სასარგებლო რჩევა

ყველაზე ადვილად მაგნიტირებადი ლითონი არის რკინა. ველის შემოწმებისას არ აირჩიოთ ალუმინი ან სპილენძი.

ელექტრომაგნიტური ველის შესაქმნელად საჭიროა მისი წყაროს გამოსხივება. ამავდროულად, მან უნდა წარმოქმნას ორი ველის კომბინაცია, ელექტრული და მაგნიტური, რომლებსაც შეუძლიათ სივრცეში გავრცელება და ერთმანეთის წარმოქმნა. ელექტრომაგნიტური ველი შეიძლება გავრცელდეს სივრცეში ელექტრომაგნიტური ტალღის სახით.

დაგჭირდებათ

- იზოლირებული მავთული;
- ფრჩხილი;
- ორი დირიჟორი;
- რუმკორფის ხვეული.

ინსტრუქცია

აიღეთ იზოლირებული მავთული დაბალი წინააღმდეგობით, საუკეთესოა სპილენძი. შემოახვიეთ ფოლადის ბირთვზე, გამოდგება ჩვეულებრივი ლურსმანი 100 მმ სიგრძით (ქსოვა). შეაერთეთ მავთული დენის წყაროსთან, ჩვეულებრივი ბატარეა გააკეთებს. იქნება ელექტრო ველი, რომელიც წარმოქმნის მასში ელექტრო დენს.

დამუხტული (ელექტრული დენის) მიმართული მოძრაობა თავის მხრივ წარმოქმნის მაგნიტს ველი, რომელიც კონცენტრირებული იქნება ფოლადის ბირთვი, გარშემო მავთულის ჭრილობით. ბირთვი ბრუნავს და თავისკენ იზიდავს ფერომაგნიტებით (ნიკელი, კობალტი და ა.შ.). შედეგად მიღებული ველიშეიძლება ეწოდოს ელექტრომაგნიტური, რადგან ელექტრო ველიმაგნიტური.

კლასიკური ელექტრომაგნიტური ველის მისაღებად აუცილებელია როგორც ელექტრული, ასევე მაგნიტური ველიშეიცვალა დროთა განმავლობაში, შემდეგ ელექტრო ველიგამოიმუშავებს მაგნიტურ და პირიქით. ამისთვის აუცილებელია მოძრავი მუხტების აჩქარება. ამის გაკეთების ყველაზე მარტივი გზაა მათი რხევა. ამიტომ, ელექტრომაგნიტური ველის მისაღებად, საკმარისია აიღოთ გამტარი და შეაერთოთ იგი ჩვეულებრივ საყოფაცხოვრებო ქსელში. მაგრამ ის იმდენად მცირე იქნება, რომ მისი ინსტრუმენტებით გაზომვა შეუძლებელი იქნება.

საკმარისად ძლიერი მაგნიტური ველის მისაღებად, გააკეთეთ ჰერცის ვიბრატორი. ამისათვის აიღეთ ორი სწორი იდენტური დირიჟორი, დააფიქსირეთ ისინი ისე, რომ მათ შორის უფსკრული იყოს 7 მმ. ღია იქნება რხევითი წრე, დაბალი და ელექტრო ტევადობით. დაამაგრეთ თითოეული გამტარი რუმკორფის დამჭერებზე (ის საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მაღალი ძაბვის იმპულსები). შეაერთეთ წრე ბატარეასთან. გამონადენი დაიწყება გამტარებს შორის ნაპერწკალ უფსკრულიდან და თავად ვიბრატორი გახდება ელექტრომაგნიტური ველის წყარო.

Მსგავსი ვიდეოები

ახალი ტექნოლოგიების დანერგვამ და ელექტროენერგიის ფართო გამოყენებამ გამოიწვია ხელოვნური ელექტრომაგნიტური ველების გაჩენა, რომლებიც ყველაზე ხშირად მავნე ზემოქმედებას ახდენს ადამიანებზე და გარემო. ეს ფიზიკური ველები წარმოიქმნება იქ, სადაც არის მოძრავი მუხტები.

ელექტრომაგნიტური ველის ბუნება

ელექტრომაგნიტური ველი არის განსაკუთრებული სახისმატერია. ეს ხდება დირიჟორების გარშემო, რომლებზეც მოძრაობენ ელექტრული მუხტები. ძალის ველი შედგება ორი დამოუკიდებელი ველისგან - მაგნიტური და ელექტრული, რომლებიც ერთმანეთისგან იზოლირებულად ვერ იარსებებს. ელექტრული ველი, როდესაც ის წარმოიქმნება და იცვლება, უცვლელად წარმოქმნის მაგნიტურ ველს.

ცვლადი ველების ერთ-ერთი პირველი ბუნება მეცხრამეტე შუა რიცხვებისაუკუნეში დაიწყო ჯეიმს მაქსველის შესწავლა, რომელსაც ეკუთვნის ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის შექმნის დამსახურება. მეცნიერმა აჩვენა, რომ ელექტრული მუხტები, რომლებიც აჩქარებით მოძრაობენ, ქმნიან ელექტრულ ველს. მისი შეცვლა წარმოქმნის მაგნიტური ძალების ველს.

ალტერნატიული მაგნიტური ველის წყარო შეიძლება იყოს მაგნიტი, თუ მას მოძრაობაში აყენებთ, ასევე ელექტრული მუხტი, რომელიც რხევა ან მოძრაობს აჩქარებით. თუ მუხტი გადადის მუდმივი სიჩქარე, შემდეგ გამტარში გადის პირდაპირი დენი, რომელიც ხასიათდება მუდმივი მაგნიტური ველით. სივრცეში გავრცელებით, ელექტრომაგნიტური ველი ატარებს ენერგიას, რაც დამოკიდებულია გამტარში დენის სიდიდეზე და გამოსხივებული ტალღების სიხშირეზე.

ელექტრომაგნიტური ველის გავლენა ადამიანზე

ყველა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების დონე, რომელიც შექმნილია ადამიანის მიერ შექმნილი ტექნიკური სისტემებით, ბევრჯერ აღემატება პლანეტის ბუნებრივ გამოსხივებას. ეს არის თერმული ეფექტი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს სხეულის ქსოვილების გადახურება და შეუქცევადი შედეგები. მაგალითად, მობილური ტელეფონის ხანგრძლივმა გამოყენებამ, რომელიც გამოსხივების წყაროა, შეიძლება გამოიწვიოს ტვინისა და თვალის ლინზის ტემპერატურის მომატება.

საყოფაცხოვრებო ტექნიკის გამოყენებით წარმოქმნილმა ელექტრომაგნიტურმა ველებმა შეიძლება გამოიწვიოს ავთვისებიანი ნეოპლაზმები. კერძოდ, ეს ეხება ბავშვთა სხეულს. ელექტრომაგნიტური ტალღების წყაროსთან პირის ხანგრძლივი ყოფნა ამცირებს იმუნური სისტემის ეფექტურობას, იწვევს გულის და სისხლძარღვების დაავადებებს.

რა თქმა უნდა, მთლიანად შეწყვიტეთ გამოყენება ტექნიკური საშუალებები, რომლებიც ელექტრომაგნიტური ველის წყაროა, შეუძლებელია. მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ უმარტივესი პროფილაქტიკური ზომები, მაგალითად, გამოიყენეთ ტელეფონი მხოლოდ ყურსასმენით, არ დატოვოთ მოწყობილობის კაბელები ელექტრო განყოფილებებში მოწყობილობის გამოყენების შემდეგ. ყოველდღიურ ცხოვრებაში რეკომენდირებულია გაფართოების სადენებისა და კაბელების გამოყენება დამცავი ფარით.

1. შესავალი. შესწავლის საგანი ვალეოლოგიაში.

3. ელექტრომაგნიტური ველის ძირითადი წყაროები.

5. ელექტრომაგნიტური ზემოქმედებისგან ადამიანების ჯანმრთელობის დაცვის მეთოდები.

6. გამოყენებული მასალებისა და ლიტერატურის ჩამონათვალი.

1. შესავალი. შესწავლის საგანი ვალეოლოგიაში.

1.1 შესავალი.

ვალეოლოგია - ლათ. "valeo" - "გამარჯობა" - სამეცნიერო დისციპლინარომელიც სწავლობს ჯანმრთელი ადამიანის ინდივიდუალურ ჯანმრთელობას. ფუნდამენტური განსხვავება ვალეოლოგიასა და სხვა დისციპლინებს შორის (კერძოდ, პრაქტიკული მედიცინისგან) მდგომარეობს ზუსტად თითოეული კონკრეტული საგნის ჯანმრთელობის შეფასების ინდივიდუალურ მიდგომაში (ზოგადი და საშუალო მონაცემების გათვალისწინების გარეშე ნებისმიერი ჯგუფისთვის).

პირველად ვალეოლოგია, როგორც სამეცნიერო დისციპლინა, ოფიციალურად დარეგისტრირდა 1980 წელს. მისი დამფუძნებელი იყო რუსი მეცნიერი I.I. Brekhman, რომელიც მუშაობდა ვლადივოსტოკის სახელმწიფო უნივერსიტეტში.

ამჟამად ახალი დისციპლინა აქტიურად ვითარდება, გროვდება სამეცნიერო ნაშრომები, აქტიურად მიმდინარეობს პრაქტიკული კვლევები. თანდათან ხდება მეცნიერული დისციპლინის სტატუსიდან დამოუკიდებელი მეცნიერების სტატუსზე გადასვლა.

1.2 შესწავლის საგანი ვალეოლოგიაში.

ვალეოლოგიაში შესწავლის საგანია ჯანმრთელი ადამიანის ინდივიდუალური ჯანმრთელობა და მასზე მოქმედი ფაქტორები. ასევე, ვალეოლოგია ეწევა ჯანსაღი ცხოვრების წესის სისტემატიზაციას, კონკრეტული საგნის ინდივიდუალობის გათვალისწინებით.

"ჯანმრთელობის" ცნების ყველაზე გავრცელებული განმარტება ამჟამად არის მსოფლიო ჯანდაცვის ორგანიზაციის (WHO) ექსპერტების მიერ შემოთავაზებული განმარტება:

ჯანმრთელობა არის ფიზიკური, გონებრივი და სოციალური კეთილდღეობის მდგომარეობა.

თანამედროვე ვალეოლოგია განსაზღვრავს ინდივიდუალური ჯანმრთელობის შემდეგ ძირითად მახასიათებლებს:

1. სიცოცხლე მატერიის არსებობის ყველაზე რთული გამოვლინებაა, რომელიც სირთულით აღემატება სხვადასხვა ფიზიკოქიმიურ და ბიორეაქციას.

2. ჰომეოსტაზი - სიცოცხლის ფორმების კვაზი-სტატიკური მდგომარეობა, რომელიც ხასიათდება ცვალებადობით შედარებით ხანგრძლივ პერიოდებში და პრაქტიკული სტატიკურობით - მოკლე პერიოდში.

3. ადაპტაცია - სიცოცხლის ფორმების თვისება ყოფნის ცვალებად პირობებთან და გადატვირთვასთან ადაპტაციისთვის. ადაპტაციის დარღვევით ან პირობების ძალიან მკვეთრი და რადიკალური ცვლილებებით, ხდება არასწორი ადაპტაცია - სტრესი.

4. ფენოტიპი - გარემო ფაქტორების ერთობლიობა, რომელიც მოქმედებს ცოცხალი ორგანიზმის განვითარებაზე. ასევე, ტერმინი „ფენოტიპი“ ახასიათებს ორგანიზმის განვითარების თავისებურებებისა და ფიზიოლოგიის მთლიანობას.

5. გენოტიპი - ცოცხალი ორგანიზმის განვითარებაზე მოქმედი მემკვიდრეობითი ფაქტორების ერთობლიობა, რომელიც წარმოადგენს მშობლების გენეტიკური მასალის ერთობლიობას. დეფორმირებული გენების მშობლებისგან გადაცემისას წარმოიქმნება მემკვიდრეობითი პათოლოგიები.

6. ცხოვრების წესი - ქცევითი სტერეოტიპებისა და ნორმების ერთობლიობა, რომელიც ახასიათებს კონკრეტულ ორგანიზმს.

ჯანმრთელობა (როგორც განსაზღვრულია ჯანმო-ს მიერ).

2. ელექტრომაგნიტური ველი, მისი ტიპები, მახასიათებლები და კლასიფიკაცია.

2.1 ძირითადი განმარტებები. ელექტრომაგნიტური ველის სახეები.

ელექტრომაგნიტური ველი არის მატერიის სპეციალური ფორმა, რომლის მეშვეობითაც ხდება ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება.

ელექტრული ველი - შექმნილი ელექტრული მუხტებითა და დამუხტული ნაწილაკებით სივრცეში. სურათზე ნაჩვენებია სურათი ძალის ხაზები(წარმოსახვითი ხაზები, რომლებიც გამოიყენება ველების ვიზუალიზაციისთვის) ელექტრული ველის ორი დამუხტული ნაწილაკისთვის დასვენების მდგომარეობაში:

მაგნიტური ველი - იქმნება მოძრაობისას ელექტრული მუხტებიდირიჟორის მიერ. ერთი დირიჟორის საველე ხაზების ნიმუში ნაჩვენებია სურათზე:

ელექტრომაგნიტური ველის არსებობის ფიზიკური მიზეზი არის ის, რომ დროში ცვალებადი ელექტრული ველი აღაგზნებს მაგნიტურ ველს, ხოლო ცვალებადი მაგნიტური ველი აღაგზნებს მორევის ელექტრულ ველს. განუწყვეტლივ იცვლება, ორივე კომპონენტი მხარს უჭერს ელექტრომაგნიტური ველის არსებობას. სტაციონარული ან ერთნაირად მოძრავი ნაწილაკების ველი განუყოფლად არის დაკავშირებული მატარებელთან (დამუხტულ ნაწილაკთან).

ამასთან, მატარებლების დაჩქარებული მოძრაობით, ელექტრომაგნიტური ველი "იშორებს" მათ და არსებობს გარემოში დამოუკიდებლად, ელექტრომაგნიტური ტალღის სახით, მატარებლის მოცილებით გაქრობის გარეშე (მაგალითად, რადიოტალღები არ ქრება. როდესაც დენი ქრება (მატარებლების მოძრაობა - ელექტრონები) მათ გამომცემელ ანტენაში).

2.2 ელექტრომაგნიტური ველის ძირითადი მახასიათებლები.

ელექტრული ველი ხასიათდება ელექტრული ველის სიძლიერით (აღნიშვნა "E", SI ერთეული - V/m, ვექტორი). მაგნიტური ველი ხასიათდება მაგნიტური ველის სიძლიერით (აღნიშვნა "H", SI განზომილება - A/m, ვექტორი). ვექტორის მოდული (სიგრძე) ჩვეულებრივ იზომება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები ხასიათდება ტალღის სიგრძით (აღნიშვნა "(", SI განზომილება - m), მათ გამომცემელი წყარო - სიხშირე (აღნიშვნა - "(", SI განზომილება - Hz). ფიგურაში E არის ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი, H არის მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი.

3 - 300 ჰც სიხშირეზე, მაგნიტური ინდუქციის კონცეფცია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მაგნიტური ველის მახასიათებელი (აღნიშვნა "B", SI ერთეული - T).

2.3 ელექტრომაგნიტური ველების კლასიფიკაცია.

ყველაზე მეტად გამოიყენება ელექტრომაგნიტური ველების ეგრეთ წოდებული „ზონალური“ კლასიფიკაცია წყაროდან/მატარებლისგან დაშორების ხარისხის მიხედვით.

ამ კლასიფიკაციის მიხედვით, ელექტრომაგნიტური ველი იყოფა "ახლო" და "შორეულ" ზონებად. „ახლო“ ზონა (ზოგჯერ ინდუქციურ ზონას უწოდებენ) ვრცელდება წყაროდან 0-3 (, de (- ველის მიერ წარმოქმნილი ელექტრომაგნიტური ტალღის სიგრძე. ამ შემთხვევაში, ველის სიძლიერე სწრაფად მცირდება. (წყარომდე მანძილის კვადრატის ან კუბის პროპორციულად) ამ ზონაში წარმოქმნილი ელექტრომაგნიტური ტალღა ჯერ კიდევ ბოლომდე არ არის ჩამოყალიბებული.

"შორეული" ზონა არის წარმოქმნილი ელექტრომაგნიტური ტალღის ზონა. აქ ველის სიძლიერე საპირისპიროდ მცირდება წყარომდე მანძილით. ამ ზონაში მოქმედებს ექსპერიმენტულად განსაზღვრული კავშირი ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერეს შორის:

სადაც 377 არის მუდმივი, ვაკუუმური წინაღობა, Ohm.

ელექტრომაგნიტური ტალღები ჩვეულებრივ კლასიფიცირდება სიხშირეების მიხედვით:

| უკიდურესად დაბალი, | | ჰც | დეკამეგამეტრი | მმ |

| ულტრა დაბალი, VLF | | ჰც | მეგამეტრი | მმ |

Infralow, INC | KHz | ჰექტოკილომეტრი | |

| ძალიან დაბალი, VLF | KHz | მირიამეტრი | კმ |

|დაბალი სიხშირეები, LF| KHz|კილომეტრი | კმ |

|საშუალო, MF | | MHz |ჰექტომეტრიული | კმ |

| მაღალი, HF | | MHz | დეკამეტრი | მ |

|ძალიან მაღალი, VHF| MHz|მეტრი | მ |

|ულტრა მაღალი, UHF| გჰც | დეციმეტრი | მ |

| ულტრა მაღალი, მიკროტალღური | | გჰც | სანტიმეტრი | სმ |

| უკიდურესად მაღალი, | | გჰც | მილიმეტრი | მმ |

ჩვეულებრივ, იზომება მხოლოდ ელექტრული ველის სიძლიერე E. 300 MHz-ზე ზევით სიხშირეებზე ზოგჯერ იზომება ტალღის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე ან პოინტინგის ვექტორი (აღნიშვნა "S", SI ერთეული არის W/m2).

3. ელექტრომაგნიტური ველის ძირითადი წყაროები.

ელექტრომაგნიტური ველის ძირითადი წყაროებია:

Ელექტრო სადენები.

გაყვანილობა (შენობებისა და ნაგებობების შიგნით).

საყოფაცხოვრებო ელექტრო ტექნიკა.

პერსონალური კომპიუტერები.

ტელე და რადიო გადამცემი სადგურები.

სატელიტი და ფიჭური(მოწყობილობები, გამეორებები).

ელექტრო ტრანსპორტი.

რადარის დანადგარები.

3.1 ელექტროგადამცემი ხაზები (TL).

სამუშაო ელექტროგადამცემი ხაზის მავთულები ქმნიან სამრეწველო სიხშირის ელექტრომაგნიტურ ველს (50 ჰც) მიმდებარე სივრცეში (მავთულიდან ათობით მეტრის დაშორებით). უფრო მეტიც, ხაზის მახლობლად ველის სიძლიერე შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო დიაპაზონში, მისი ელექტრული დატვირთვის მიხედვით. სტანდარტები ადგენს სანიტარული დაცვის ზონების საზღვრებს ელექტროგადამცემი ხაზების მახლობლად (SN 2971-84 მიხედვით):

|სამუშაო ძაბვა | 330 და ქვემოთ | 500 | 750 | 1150 |

| ზომა | 20 | 30 | 40 | 55 |

(ფაქტობრივად, სანიტარული დაცვის ზონის საზღვრები დადგენილია მაქსიმალური ელექტრული ველის სიძლიერის სასაზღვრო ხაზის გასწვრივ, რომელიც ყველაზე დაშორებულია მავთულხლართებიდან, უდრის 1 კვ/მ).

3.2 გაყვანილობა.

ელექტრული გაყვანილობა მოიცავს: ელექტროგადამცემი კაბელები სიცოცხლის მხარდაჭერის სისტემებისთვის, ელექტროგადამცემი მავთულები, ასევე განშტოების დაფები, დენის ყუთები და ტრანსფორმატორები. ელექტრო გაყვანილობა არის საწარმოო სიხშირის ელექტრომაგნიტური ველის მთავარი წყარო საცხოვრებელ შენობებში. ამ შემთხვევაში, წყაროს მიერ გამოსხივებული ელექტრული ველის სიძლიერის დონე ხშირად შედარებით დაბალია (500 ვ/მ-ს არ აღემატება).

3.3 საყოფაცხოვრებო ელექტრო ტექნიკა.

ელექტრომაგნიტური ველის ყველა წყარო არის ტექნიკაგამოყენებით მუშაობა ელექტრო დენი. ამავდროულად, რადიაციის დონე მერყეობს ყველაზე ფართო დიაპაზონში, რაც დამოკიდებულია მოდელზე, მოწყობილობის მოწყობილობაზე და მუშაობის სპეციფიკურ რეჟიმზე. ასევე, გამოსხივების დონე ძლიერ არის დამოკიდებული მოწყობილობის ენერგიის მოხმარებაზე - რაც უფრო მაღალია სიმძლავრე, მით უფრო მაღალია ელექტრომაგნიტური ველის დონე მოწყობილობის მუშაობის დროს. საყოფაცხოვრებო ტექნიკის მახლობლად ელექტრული ველის სიძლიერე არ აღემატება ათეულ ვ/მ-ს.

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს მაგნიტური ინდუქციის მაქსიმალურ დასაშვებ დონეებს საყოფაცხოვრებო ელექტრო მოწყობილობებს შორის ყველაზე ძლიერი მაგნიტური ველის წყაროებისთვის:

| მოწყობილობა | ლიმიტის ინტერვალი | |

| | მაგნიტური ინდუქციის მნიშვნელობები, μT |

|ყავის მადუღარა | |

|სარეცხი მანქანა | |

|რკინა | |

|მტვერსასრუტი | |

|ელექტრო ღუმელი | |

| ნათურა "ფლუორესცენტური სინათლე" (ფლუორესცენტური ნათურები LTB, | | |

| ელექტრო საბურღი (ძრავი | |

| სიმძლავრე W) | | |

| ელექტრო მიქსერი (ელექტრო ძრავა | |

| ვ) | |

| ტელევიზორი | |

მიკროტალღური ღუმელი (ინდუქციური, მიკროტალღური) | | |

3.4 პერსონალური კომპიუტერები.

კომპიუტერის მომხმარებლისთვის ჯანმრთელობის მავნე ზემოქმედების პირველადი წყარო არის მონიტორის ჩვენების მოწყობილობა (VOD). თანამედროვე მონიტორების უმეტესობაში CBO არის კათოდური სხივის მილი. ცხრილში მოცემულია SVR-ის ძირითადი ზემოქმედება ჯანმრთელობაზე:

|ერგონომიული |ელექტრომაგნიტური გავლენის ფაქტორები | |

| | საველე კათოდური მილი | |

| კონტრასტის მნიშვნელოვანი შემცირება | ელექტრომაგნიტური ველი სიხშირეში | |

| რეპროდუცირებული გამოსახულება პირობებში | MHz დიაპაზონი. |

|ეკრანის გარე განათება პირდაპირი სხივებით | | |

| სინათლე | | |

|სარკის ანარეკლისინათლის სხივები | ელექტროსტატიკური მუხტი ზედაპირზე |

|ეკრანის ზედაპირი (განათება). | მონიტორის ეკრანი | |

| მულტფილმის პერსონაჟი | ულტრაიისფერი გამოსხივება (დიაპაზონი |

გამოსახულების რეპროდუქცია | ტალღის სიგრძე ნმ). |

| (მაღალი სიხშირის უწყვეტი განახლება | |

| გამოსახულების დისკრეტული ბუნება | ინფრაწითელი და რენტგენი |

| (ქვედაყოფა პუნქტებად). მაიონებელი გამოსხივება. |

სამომავლოდ განვიხილავთ მხოლოდ კათოდური მილის ელექტრომაგნიტური ველის გავლენის ფაქტორებს, როგორც SVR-ის ჯანმრთელობაზე გავლენის ძირითად ფაქტორებს.

მონიტორისა და სისტემური ერთეულის გარდა, პერსონალურ კომპიუტერში შეიძლება ასევე იყოს სხვა მოწყობილობების დიდი რაოდენობა (როგორიცაა პრინტერები, სკანერები, ქსელის ფილტრები და ა.შ.). ყველა ეს მოწყობილობა მუშაობს ელექტრული დენის გამოყენებით, რაც ნიშნავს, რომ ისინი ელექტრომაგნიტური ველის წყაროა. შემდეგი ცხრილი აჩვენებს ელექტრომაგნიტურ გარემოს კომპიუტერის ირგვლივ (მონიტორის წვლილი არ არის გათვალისწინებული ამ ცხრილში, როგორც ეს ადრე იყო განხილული):

| წყარო | გენერირებული სიხშირის დიაპაზონი | |

| ელექტრომაგნიტური ველი |

სისტემის ერთეულის აწყობა | |. |

| შეყვან-გამომავალი მოწყობილობები (პრინტერები, | ჰც. |

| სკანერები, დისკები და ა.შ.). | |

უწყვეტი კვების წყაროები, |. |

ქსელის ფილტრები და სტაბილიზატორები | | |

პერსონალური კომპიუტერების ელექტრომაგნიტურ ველს აქვს ყველაზე რთული ტალღა და სპექტრული შემადგენლობადა რთული გასაზომი და რაოდენობრივი. მას აქვს მაგნიტური, ელექტროსტატიკური და რადიაციული კომპონენტები (კერძოდ, მონიტორის წინ მჯდომი ადამიანის ელექტროსტატიკური პოტენციალი შეიძლება იყოს -3-დან +5 ვ-მდე). იმის გათვალისწინებით, რომ პერსონალური კომპიუტერები ახლა აქტიურად გამოიყენება ადამიანის საქმიანობის ყველა დარგში, მათი გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე ექვემდებარება ფრთხილად შესწავლას და კონტროლს.

3.5 სატელევიზიო და რადიო გადამცემი სადგურები.

რუსეთის ტერიტორიაზე ამჟამად განთავსებულია რადიომაუწყებლობის მნიშვნელოვანი რაოდენობა და სხვადასხვა კუთვნილების ცენტრები.

გადამცემი სადგურები და ცენტრები განლაგებულია მათთვის სპეციალურად გამოყოფილ ზონებში და შეუძლიათ დაიკავონ საკმაოდ დიდი ტერიტორიები (1000 ჰა-მდე). მათი სტრუქტურით, ისინი მოიცავს ერთ ან მეტ ტექნიკურ შენობას, სადაც განთავსებულია რადიო გადამცემები და ანტენის ველები, რომლებზედაც განლაგებულია რამდენიმე ათეულამდე ანტენა-მიმწოდებლის სისტემა (AFS). თითოეული სისტემა მოიცავს რადიაციულ ანტენას და მიმწოდებლის ხაზს, რომელიც მოაქვს სამაუწყებლო სიგნალს.

რადიომაუწყებლობის ცენტრების ანტენების მიერ გამოსხივებულ ელექტრომაგნიტურ ველს აქვს რთული სპექტრული შემადგენლობა და სიძლიერის ინდივიდუალური განაწილება, რაც დამოკიდებულია ანტენების კონფიგურაციაზე, რელიეფზე და მიმდებარე შენობების არქიტექტურაზე. ზოგიერთი საშუალო მონაცემი სხვადასხვა ტიპის რადიომაუწყებლობის ცენტრებისთვის წარმოდგენილია ცხრილში:

| |ველი, ვ/მ. ა/მ. | |

| DV - რადიო | 630 | 1.2 | უმაღლესი დაძაბულობა |

| kHz, | | | 1 სიგრძეზე ნაკლები მანძილი | |

გადამცემები 300 -| | ანტენები | |

|500 კვტ). | | | |

|გადამცემები 50 - | | ელექტრული ველი. |

|200 კვტ). | | | |

| HF - რადიო | 44 | 0.12 | გადამცემი შეიძლება იყოს | |

|მჰც, | | | მჭიდროდ აშენებული | |

გადამცემები 10 - | | |საცხოვრებელი შენობების სახურავები. |

|100 კვტ). | | | |

ტელევიზია | 15 |<нет данных>გადამცემები ჩვეულებრივ | |

| MHz, | | შენობის დონე | |

3.6 სატელიტური და ფიჭური კომუნიკაცია.

3.6.1 სატელიტური კომუნიკაციები.

სატელიტური საკომუნიკაციო სისტემები შედგება დედამიწაზე გადამცემი სადგურისგან და ორბიტაზე მყოფი მოგზაურებისგან. გადამცემი სატელიტური საკომუნიკაციო სადგურები ასხივებენ ვიწრო მიმართულ ტალღის სხივს, ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე, რომელშიც ასობით ვტ/მ-ს აღწევს. სატელიტური საკომუნიკაციო სისტემები ქმნიან მაღალი ელექტრომაგნიტური ველის სიძლიერეს ანტენებისგან მნიშვნელოვან მანძილზე. მაგალითად, სადგური, რომლის სიმძლავრეა 225 კვტ, რომელიც მუშაობს 2,38 გჰც სიხშირეზე, ქმნის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივეს 2,8 ვტ/მ2 100 კმ მანძილზე. ენერგიის გაფანტვა მთავარ სხივთან შედარებით ძალიან მცირეა და ყველაზე მეტად ხდება ანტენის პირდაპირი განლაგების არეალში.

3.6.2 ფიჭური კომუნიკაცია.

ფიჭური რადიოტელეფონია დღეს ერთ-ერთი ყველაზე ინტენსიურად განვითარებადი სატელეკომუნიკაციო სისტემაა. ფიჭური საკომუნიკაციო სისტემის ძირითადი ელემენტებია საბაზო სადგურები და მობილური რადიოტელეფონები. საბაზო სადგურები ინარჩუნებენ რადიოკავშირს მობილურ მოწყობილობებთან, რის შედეგადაც ისინი ელექტრომაგნიტური ველის წყაროა. სისტემა იყენებს დაფარვის ზონის ზონებად, ანუ ე.წ „უჯრედებად“ დაყოფის პრინციპს კმ რადიუსით. შემდეგი ცხრილი წარმოგიდგენთ რუსეთში მოქმედი ფიჭური საკომუნიკაციო სისტემების ძირითად მახასიათებლებს:

| | | | | სამ. | კმ. |

|NMT450. | |

| ანალოგი. |5] |5] | | | |

|ამფს. |||100 |0.6 | |

|DAMPS (IS – |||50 |0.2 | |

|136). | | | | | |

|CDMA. |||100 |0.6 | |

|GSM - 900. |||40 |0.25 | |

|GSM - 1800. | |

|ციფრული. |0] |5] | | | |

რადიაციის ინტენსივობა საბაზო სადგურიგანისაზღვრება დატვირთვით, ანუ მობილური ტელეფონის მფლობელების ყოფნა კონკრეტული საბაზო სადგურის მომსახურების ზონაში და მათი სურვილი, გამოიყენონ ტელეფონი საუბრისთვის, რაც, თავის მხრივ, ფუნდამენტურად დამოკიდებულია დღის დროზე, სადგურის მდებარეობა, კვირის დღე და სხვა ფაქტორები. ღამით სადგურების დატვირთვა თითქმის ნულის ტოლია. მობილური მოწყობილობების გამოსხივების ინტენსივობა დიდწილად დამოკიდებულია საკომუნიკაციო არხის მდგომარეობაზე "მობილური რადიოტელეფონი - საბაზო სადგური" (რაც უფრო დიდია მანძილი საბაზო სადგურიდან, მით უფრო მაღალია მოწყობილობის გამოსხივების ინტენსივობა).

3.7 ელექტრო ტრანსპორტი.

ელექტრო ტრანსპორტი (ტროლეიბუსები, ტრამვაი, მეტრო მატარებლები და ა.შ.) არის ელექტრომაგნიტური ველის ძლიერი წყარო ჰც სიხშირის დიაპაზონში. ამავდროულად, უმეტეს შემთხვევაში, წევის ელექტროძრავა მოქმედებს როგორც მთავარი ემიტერი (ტროლეიბუსებისა და ტრამვაისთვის ჰაერის დენის კოლექტორები კონკურენციას უწევენ ელექტროძრავას გამოსხივებული ელექტრული ველის სიძლიერის თვალსაზრისით). ცხრილში მოცემულია მონაცემები მაგნიტური ინდუქციის გაზომილი მნიშვნელობის შესახებ ელექტრული ტრანსპორტის ზოგიერთი ტიპისთვის:

საგარეუბნო მატარებლები | 20 | 75 |

|ელექტროტრანსპორტით | 29 | 110 |

| ამოძრავებს პირდაპირი დენი | | |

(ელექტრომობილები და ა.შ.). | | |

3.8 რადარის დანადგარები.

სარადარო და სარადარო დანადგარები, როგორც წესი, აქვთ რეფლექტორული ტიპის ანტენები („კერძები“) და ასხივებენ ვიწრო მიმართულ რადიო სხივს.

ანტენის პერიოდული მოძრაობა სივრცეში იწვევს რადიაციის სივრცულ შეწყვეტას. ასევე არსებობს გამოსხივების დროებითი შეწყვეტა რადარის ციკლური მუშაობის გამო რადიაციისთვის. ისინი მუშაობენ 500 MHz-დან 15 GHz-მდე სიხშირეზე, მაგრამ ზოგიერთ სპეციალურ ინსტალაციას შეუძლია იმუშაოს 100 გჰც-მდე ან მეტი სიხშირეზე. Იმის გამო განსაკუთრებული ხასიათირადიაცია, მათ შეუძლიათ შექმნან ზონები ადგილზე მაღალი სიმკვრივისენერგიის ნაკადი (100 ვტ/მ2 ან მეტი).

4. ელექტრომაგნიტური ველის გავლენა ადამიანის ინდივიდუალურ ჯანმრთელობაზე.

ადამიანის სხეული ყოველთვის რეაგირებს გარე ელექტრომაგნიტურ ველზე. ტალღის განსხვავებული შემადგენლობისა და სხვა ფაქტორების გამო, სხვადასხვა წყაროს ელექტრომაგნიტური ველი სხვადასხვანაირად მოქმედებს ადამიანის ჯანმრთელობაზე. შედეგად, ში ამ განყოფილებასცალ-ცალკე განხილული იქნება სხვადასხვა წყაროს გავლენა ჯანმრთელობაზე. თუმცა, ველი მკვეთრად დისონანსია ბუნებრივ ელექტრომაგნიტურ ფონთან ხელოვნური წყაროებითითქმის ყველა შემთხვევაში ის უარყოფითად აისახება მისი გავლენის ზონაში მყოფი ადამიანების ჯანმრთელობაზე.

ჩვენს ქვეყანაში 60-იან წლებში დაიწყო ჯანმრთელობაზე ელექტრომაგნიტური ველების გავლენის ფართო შესწავლა. დადგინდა, რომ ადამიანის ნერვული სისტემა მგრძნობიარეა ელექტრომაგნიტური ეფექტების მიმართ და რომ ველს აქვს ეგრეთ წოდებული საინფორმაციო ეფექტი, როდესაც ექვემდებარება ადამიანს ზღვრულ მნიშვნელობაზე დაბალი ინტენსივობით. თერმული ეფექტი(ველის სიძლიერის სიდიდე, რომლითაც იწყება მისი თერმული ეფექტის გამოვლენა).

ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია ყველაზე გავრცელებული ჩივილები იმ ადამიანების ჯანმრთელობის გაუარესების შესახებ, რომლებიც იმყოფებიან სხვადასხვა წყაროს სფეროს გავლენის ზონაში. ცხრილის წყაროების თანმიმდევრობა და ნუმერაცია შეესაბამება მათ თანმიმდევრობას და ნუმერაციას, რომელიც მიღებულ იქნა მე-3 ნაწილში:

| წყარო | ყველაზე გავრცელებული საჩივრები. |

ელექტრომაგნიტური | |

|1. ხაზები | მოკლევადიანი ექსპოზიცია (რამდენიმე წუთის რიგის) შეუძლია |

|ელექტრო ხაზები (ელექტრო ხაზები) | | გამოიწვიოს უარყოფითი რეაქცია მხოლოდ განსაკუთრებით მგრძნობიარე | |

| | ადამიანები ან პაციენტები გარკვეული ტიპის ალერგიული | |

| გულ-სისხლძარღვთა სხვადასხვა პათოლოგიები და ნერვული სისტემები |

| | (ქვესისტემის დისბალანსის გამო ნერვული რეგულირება). როდის |

| | ულტრა ხანგრძლივი (დაახლოებით 10-20 წელი) უწყვეტი ექსპოზიცია | |

| | შესაძლოა (გადაუმოწმებელი მონაცემებით) ზოგიერთი | |

| ონკოლოგიური დაავადებები | |

|2. შიდა | დღემდე, მონაცემები გაუარესების შესახებ საჩივრების შესახებ | |

|შენობების ელექტროგაყვანილობა | ჯანმრთელობა, უშუალოდ დაკავშირებული შიდა | |

და სტრუქტურები | ელექტროენერგია მიუწვდომელია | |

|3. საყოფაცხოვრებო | არსებობს დაუზუსტებელი მონაცემები კანის ჩივილების შესახებ, |

ელექტრო ტექნიკა | | გულ-სისხლძარღვთა და ნერვული პათოლოგია გრძელვადიან პერიოდში | |

| მიკროტალღური ღუმელების სისტემატური გამოყენება ძველი | |

| | განაცხადის მონაცემები მიკროტალღური ღუმელებიყველა |

| | მოდელები საწარმოო გარემოში (მაგალითად, გასათბობად | |

| | საკვები კაფეში). გარდა მიკროტალღური ღუმელებისა, არის ინფორმაცია |

| |უარყოფითი გავლენატელევიზორის მქონე ადამიანების ჯანმრთელობაზე |

| როგორც გამოსახულების მოწყობილობა კათოდური სხივის მილის |

შმელევი V.E., Sbitnev S.A.

"ელექტროტექნიკის თეორიული საფუძვლები"

"ელექტრომაგნიტური ველის თეორია"

თავი 1. ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის ძირითადი ცნებები

§ 1.1. ელექტრომაგნიტური ველის და მისი ფიზიკური სიდიდეების განსაზღვრა.
ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის მათემატიკური აპარატურა

ელექტრომაგნიტური ველი(EMF) არის მატერიის სახეობა, რომელსაც აქვს ძალის ეფექტი დამუხტულ ნაწილაკებზე და ყველა წერტილში განისაზღვრება ვექტორული სიდიდის ორი წყვილით, რომლებიც ახასიათებს მის ორ მხარეს - ელექტრულ და მაგნიტურ ველებს.

Ელექტრული ველი- ეს არის EMF-ის კომპონენტი, რომელიც ხასიათდება ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკზე ზემოქმედებით ნაწილაკების მუხტის პროპორციული ძალით და მისი სიჩქარისგან დამოუკიდებელი.

მაგნიტური ველი- ეს არის EMF-ის კომპონენტი, რომელიც ხასიათდება მოძრავ ნაწილაკზე ზემოქმედებით ნაწილაკების მუხტისა და მისი სიჩქარის პროპორციული ძალით.

კურსზე ისწავლა თეორიული საფუძვლებიელექტროტექნიკა, EMF-ის გამოთვლის ძირითადი თვისებები და მეთოდები გულისხმობს ხარისხობრივ და რაოდენობრივი კვლევა EMF გვხვდება ელექტრო, ელექტრონულ და ბიოსამედიცინო მოწყობილობებში. ამისათვის ყველაზე შესაფერისია ელექტროდინამიკის განტოლებები ინტეგრალურ და დიფერენციალურ ფორმებში.

ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის (TEMF) მათემატიკური აპარატურა ეფუძნება სკალარული ველის თეორიას, ვექტორულ და ტენსორის ანალიზს, ასევე დიფერენციალურ და ინტეგრალურ კალკულუსს.

ტესტის კითხვები

1. რა არის ელექტრომაგნიტური ველი?

2. რას ჰქვია ელექტრული და მაგნიტური ველი?

3. რას ეფუძნება ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის მათემატიკური აპარატი?

§ 1.2. EMF-ის დამახასიათებელი ფიზიკური რაოდენობები

ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორიწერტილში ქეწოდება იმ ძალის ვექტორს, რომელიც მოქმედებს წერტილში მოთავსებულ ელექტრულად დამუხტულ სტაციონარულ ნაწილაკზე ქთუ ამ ნაწილაკს აქვს ერთეული დადებითი მუხტი.

ამ განსაზღვრების მიხედვით ელექტრული ძალამოქმედებენ პუნქტურ მუხტზე ქუდრის:

სადაც ე იზომება ვ/მ-ში.

მაგნიტური ველი ხასიათდება მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი. მაგნიტური ინდუქცია სადამკვირვებლო წერტილში ქარის ვექტორული სიდიდე, რომლის მოდული უდრის წერტილში მდებარე დამუხტულ ნაწილაკზე მოქმედი მაგნიტური ძალის ქ, რომელსაც აქვს ერთეული მუხტი და მოძრაობს ერთეული სიჩქარით და ძალის, სიჩქარის, მაგნიტური ინდუქციის ვექტორები და ასევე ნაწილაკების მუხტი აკმაყოფილებს პირობას

მაგნიტური ძალა, რომელიც მოქმედებს მრუდი დირიჟორზე დენით, შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით

სწორ გამტარზე, თუ ის ერთგვაროვან ველშია, მოქმედებს შემდეგი მაგნიტური ძალა

ყველა უახლეს ფორმულაში ბ - მაგნიტური ინდუქცია, რომელიც იზომება ტესლაში (Tl).

1 T არის მაგნიტური ინდუქცია, რომლის დროსაც მაგნიტური ძალა 1N-ის ტოლი მოქმედებს 1A დენის მქონე სწორ გამტარზე, თუ მაგნიტური ინდუქციის ხაზები მიმართულია დირიჟორზე პერპენდიკულურად დენით, და თუ გამტარის სიგრძეა 1 მ. .

ელექტრული ველის სიძლიერისა და მაგნიტური ინდუქციის გარდა, ელექტრომაგნიტური ველის თეორია ითვალისწინებს შემდეგს ვექტორული რაოდენობები:

1) ელექტრო ინდუქცია დ (ელექტრული გადაადგილება), რომელიც იზომება C/m 2-ში,

EMF ვექტორები არის სივრცისა და დროის ფუნქციები:

სადაც ქ- დაკვირვების წერტილი, ტ- დროის მომენტი.

თუ დაკვირვების წერტილი ქარის ვაკუუმში, მაშინ ვექტორული სიდიდეების შესაბამის წყვილებს შორის მოქმედებს შემდეგი მიმართებები

სადაც არის აბსოლუტური დიელექტრიკული მუდმივივაკუუმი (ძირითადი ელექტრული მუდმივი), \u003d 8.85419 * 10 -12;

ვაკუუმის აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობა (ძირითადი მაგნიტური მუდმივი); \u003d 4π * 10 -7.

ტესტის კითხვები

1. რა არის ელექტრული ველის სიძლიერე?

2. რას ჰქვია მაგნიტური ინდუქცია?

3. რა არის მაგნიტური ძალა, რომელიც მოქმედებს მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკზე?

4. რა არის მაგნიტური ძალა, რომელიც მოქმედებს დირიჟორზე დენით?

5. რა ვექტორული სიდიდეები ახასიათებს ელექტრულ ველს?

6. რა ვექტორული სიდიდეები ახასიათებს მაგნიტურ ველს?

§ 1.3. ელექტრომაგნიტური ველის წყაროები

EMF-ის წყაროა ელექტრული მუხტები, ელექტრული დიპოლები, მოძრავი ელექტრული მუხტები, ელექტრული დენები, მაგნიტური დიპოლები.

ელექტრული მუხტისა და ელექტრული დენის ცნებები მოცემულია ფიზიკის კურსში. ელექტრული დენები სამი ტიპისაა:

1. გამტარობის დენები.

2. გადაადგილების დენები.

3. გადაცემის დენები.

გამტარობის დენი- ელექტრული გამტარი სხეულის მობილური მუხტების გავლის სიჩქარე გარკვეულ ზედაპირზე.

მიკერძოებული დენი- ელექტრული გადაადგილების ვექტორის ნაკადის ცვლილების სიჩქარე გარკვეულ ზედაპირზე.

გადაცემის დენიახასიათებს შემდეგი გამოთქმა

სადაც ვ - სხეულების ზედაპირზე გადაცემის სიჩქარე ს; ნ - ზედაპირის ნორმალური ერთეულის ვექტორი; - სხეულების წრფივი მუხტის სიმკვრივე, რომლებიც დაფრინავენ ზედაპირზე ნორმალური მიმართულებით; ρ- მოცულობითი წონაელექტრული მუხტი; გვ ვ - გადაცემის დენის სიმკვრივე.

ელექტრო დიპოლიდაუძახა წყვილს ქულების გადასახადი +ქდა - ქმანძილზე მდებარეობს ლერთმანეთისგან (სურ. 1).

წერტილი ელექტრო დიპოლს ახასიათებს ელექტრული ვექტორი დიპოლური მომენტი:

მაგნიტური დიპოლიელექტრული დენით ბრტყელ წრედს უწოდებენ ᲛᲔ.მაგნიტური დიპოლისთვის დამახასიათებელია მაგნიტური დიპოლური მომენტის ვექტორი

სადაც ს არის წრეზე გადაჭიმული ბრტყელი ზედაპირის ფართობის ვექტორი დენით. ვექტორი ს მიმართულია ამ ბრტყელ ზედაპირზე პერპენდიკულარულად, უფრო მეტიც, თუ დანახულია ვექტორის ბოლოდან ს , მაშინ მოძრაობა კონტურის გასწვრივ იმ მიმართულებით, რომელიც ემთხვევა დენის მიმართულებას, მოხდება საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. ეს ნიშნავს, რომ დიპოლური ვექტორის მიმართულება მაგნიტური მომენტიდაკავშირებულია დენის მიმართულებასთან მარჯვენა ხრახნის წესის მიხედვით.

მატერიის ატომები და მოლეკულები არის ელექტრული და მაგნიტური დიპოლები, ამიტომ EMF-ში რეალური ტიპის თითოეული წერტილი შეიძლება ხასიათდებოდეს ელექტრული და მაგნიტური დიპოლური მომენტის მოცულობითი სიმკვრივით:

პ - ნივთიერების ელექტრული პოლარიზაცია:

მ - ნივთიერების მაგნიტიზაცია:

მატერიის ელექტრული პოლარიზაციაარის ვექტორული სიდიდე, რომელიც ტოლია ელექტრული დიპოლური მომენტის სიმკვრივის რეალური სხეულის რაღაც წერტილში.

მატერიის მაგნიტიზაციაარის ვექტორული სიდიდე, რომელიც ტოლია მაგნიტური დიპოლური მომენტის სიმკვრივის რეალური სხეულის რაღაც წერტილში.

ელექტრული გადაადგილებაარის ვექტორული სიდიდე, რომელიც დაკვირვების ნებისმიერი წერტილისთვის, მიუხედავად იმისა, ვაკუუმშია თუ მატერიაში, განისაზღვრება მიმართებიდან:

(ვაკუუმისთვის ან მატერიისთვის),

(მხოლოდ ვაკუუმისთვის).

მაგნიტური ველის სიძლიერე- ვექტორული სიდიდე, რომელიც დაკვირვების ნებისმიერი წერტილისთვის, მიუხედავად იმისა, ვაკუუმშია თუ ნივთიერებაში, განისაზღვრება მიმართებიდან:

სადაც მაგნიტური ველის სიძლიერე იზომება A/m-ში.

პოლარიზაციისა და მაგნიტიზაციის გარდა, არსებობს სხვა მოცულობით განაწილებული EMF წყაროები:

- ნაყარი ელექტრული მუხტის სიმკვრივე ; ,

სადაც ელექტრული მუხტის მოცულობითი სიმკვრივე იზომება C/m 3-ში;

- ელექტრული დენის სიმკვრივის ვექტორი, რომლის ნორმალური კომპონენტი უდრის

უფრო მეტში ზოგადი შემთხვევადენი გადის ღია ზედაპირზე ს, უდრის დენის სიმკვრივის ვექტორის ნაკადს ამ ზედაპირზე:

სადაც ელექტრული დენის სიმკვრივის ვექტორი იზომება A/m 2-ში.

ტესტის კითხვები

1. რა არის ელექტრომაგნიტური ველის წყაროები?

2. რა არის გამტარობის დენი?

3. რა არის მიკერძოებული მიმდინარეობა?

4. რა არის გადაცემის დენი?

5. რა არის ელექტრული დიპოლი და ელექტრული დიპოლური მომენტი?

6. რა არის მაგნიტური დიპოლი და მაგნიტური დიპოლური მომენტი?

7. რას ეწოდება ნივთიერების ელექტრული პოლარიზაცია და მაგნიტიზაცია?

8. რას ჰქვია ელექტრული გადაადგილება?

9. რას უწოდებენ მაგნიტური ველის სიძლიერეს?

10. რა არის მოცულობითი ელექტრული მუხტის სიმკვრივე და დენის სიმკვრივე?

MATLAB აპლიკაციის მაგალითი

დავალება.

მოცემული: ჩართვა ელექტრული დენით მესივრცეში არის სამკუთხედის პერიმეტრი, რომლის წვეროების დეკარტის კოორდინატები მოცემულია: x 1 , x 2 , x 3 , წ 1 , წ 2 , წ 3 , ზ 1 , ზ 2 , ზ 3 . აქ ხელმოწერები არის წვეროების რიცხვები. წვეროები დანომრილია ელექტრული დენის დინების მიმართულებით.

საჭიროშეადგინეთ MATLAB ფუნქცია, რომელიც ითვლის მარყუჟის დიპოლური მაგნიტური მომენტის ვექტორს. m-ფაილის შედგენისას შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სივრცითი კოორდინატები იზომება მეტრებში, ხოლო დენი - ამპერებში. დასაშვებია შეყვანისა და გამომავალი პარამეტრების თვითნებური ორგანიზება.

გადაწყვეტილება

% m_dip_moment - სამკუთხა წრედის მაგნიტური დიპოლური მომენტის გამოთვლა სივრცეში დენით

%pm = m_dip_moment(tok,nodes)

% შეყვანის პარამეტრები

% დენი - დენი წრეში;

% კვანძები - კვადრატული მატრიცაფორმის ." , რომლის თითოეული ხაზი შეიცავს შესაბამისი წვერის კოორდინატებს.

% OUTPUT PARAMETER

% pm არის მაგნიტური დიპოლური მომენტის ვექტორის დეკარტის კომპონენტების მწკრივი მატრიცა.

ფუნქცია pm = m_dip_moment(tok,nodes);

pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;

% ბოლო დებულებაში სამკუთხედის ფართობის ვექტორი მრავლდება დენზე

>> კვანძები=10*რანდი(3)

9.5013 4.8598 4.5647

2.3114 8.913 0.18504

6.0684 7.621 8.2141

>> pm=m_dip_moment (1, კვანძი)

13.442 20.637 -2.9692

AT ამ საქმესმოხდა პ M = (13.442* 1 x + 20.637*1 წ - 2.9692*1 ზ) A * m 2 თუ დენი წრეში არის 1 ა.

§ 1.4. სივრცითი დიფერენციალური ოპერატორები ელექტრომაგნიტური ველის თეორიაში

გრადიენტისკალარული ველი Φ( ქ) = Φ( x, y, z) ეწოდება ვექტორულ ველს, რომელიც განისაზღვრება ფორმულით:

სადაც ვ 1 - წერტილის შემცველი ტერიტორია ქ; ს 1 - დახურული ზედაპირის შეზღუდვის ზონა ვ 1 , ქ 1 - წერტილი, ზედაპირი სერთი ; δ - წერტილიდან ყველაზე დიდი მანძილი ქზედაპირზე წერტილებზე ს 1 (მაქს | QQ 1 |).

დივერგენციავექტორული ველი ფ (ქ)=ფ (x, y, z) ეწოდება სკალარული ველი, რომელიც განისაზღვრება ფორმულით:

როტორი(მორევი) ვექტორული ველი ფ (ქ)=ფ (x, y, z) არის ვექტორული ველი, რომელიც განისაზღვრება ფორმულით:

ლპობა ფ =

ნაბლა ოპერატორიარის ვექტორული დიფერენციალური ოპერატორი, რომელიც ში დეკარტის კოორდინატებიგანისაზღვრება ფორმულით:

მოდით წარმოვადგინოთ grad, div და rot nabla ოპერატორის მეშვეობით:

ჩვენ ვწერთ ამ ოპერატორებს დეკარტის კოორდინატებში:

; ;

ლაპლასის ოპერატორი დეკარტის კოორდინატებში განისაზღვრება ფორმულით:

მეორე რიგის დიფერენციალური ოპერატორები:

ინტეგრალური თეორემები

გრადიენტის თეორემა ;

დივერგენციის თეორემა

როტორის თეორემა

EMF-ის თეორიაში ასევე გამოიყენება კიდევ ერთი ინტეგრალური თეორემა:

ტესტის კითხვები

1. რას ეწოდება სკალარული ველის გრადიენტი?

2. რას ჰქვია ვექტორული ველის დივერგენცია?

3. რას ჰქვია ვექტორული ველის როტორი?

4. რა არის ნაბლა ოპერატორი და როგორ გამოიხატება პირველი რიგის დიფერენციალური ოპერატორები მის მიხედვით?

5. რა ინტეგრალური თეორემებიმოქმედებს სკალარული და ვექტორული ველებისთვის?

MATLAB აპლიკაციის მაგალითი

დავალება.

მოცემული: ტეტრაედრის მოცულობაში სკალარული და ვექტორული ველები იცვლება წრფივი კანონის მიხედვით. ტეტრაედრის წვეროების კოორდინატები მოცემულია ფორმის მატრიცით [ x 1 , წ 1 , ზ 1 ; x 2 , წ 2 , ზ 2 ; x 3 , წ 3 , ზ 3 ; x 4 , წ 4 , ზ 4]. სკალარული ველის მნიშვნელობები წვეროებზე მოცემულია მატრიცით [Ф 1; F 2; F 3; F 4]. წვეროებზე ვექტორული ველის დეკარტიული კომპონენტები მოცემულია მატრიცით [ ფ 1 x, ფ 1წ, ფ 1ზ; ფ 2x, ფ 2წ, ფ 2ზ; ფ 3x, ფ 3წ, ფ 3ზ; ფ 4x, ფ 4წ, ფ 4ზ].

განსაზღვრეთტეტრაედრის მოცულობაში, სკალარული ველის გრადიენტი, ასევე ვექტორული ველის დივერგენცია და დახვევა. ამისათვის დაწერეთ MATLAB ფუნქცია.

გადაწყვეტილება. ქვემოთ მოცემულია m-ფუნქციის ტექსტი.

% grad_div_rot - გამოთვალეთ გრადიენტი, დივერგენცია და დახვევა... ტეტრაედრის მოცულობაში

%=grad_div_rot (კვანძები, სკალარი, ვექტორი)

% შეყვანის პარამეტრები

% კვანძები - ტეტრაედრული წვეროს კოორდინატების მატრიცა:

% ხაზები შეესაბამება წვეროებს, სვეტები - კოორდინატებს;

% სკალარი - სკალარული ველის მნიშვნელობების სვეტოვანი მატრიცა წვეროებზე;

% ვექტორი - ვექტორული ველის კომპონენტების მატრიცა წვეროებზე:

% OUTPUT PARAMERS

% grad - სკალარული ველის დეკარტიული გრადიენტური კომპონენტების მწკრივის მატრიცა;

% div - ვექტორული ველის დივერგენციის მნიშვნელობა ტეტრაედრის მოცულობაში;

% rot - ვექტორული ველის როტორის დეკარტიული კომპონენტების მწკრივის მატრიცა.

% გამოთვლებში, ვარაუდობენ, რომ ტეტრაედრის მოცულობაში

% ვექტორული და სკალარული ველები იცვლება სივრცეში წრფივი კანონის მიხედვით.

ფუნქცია =grad_div_rot(კვანძები,სკალარი,ვექტორი);

a=inv(); % კოეფიციენტის მატრიცა წრფივი ინტერპოლაცია

grad=(a(2:ბოლო,:)*სკალარი)."; % სკალარული ველის გრადიენტის კომპონენტები

div=*ვექტორი(:); % ვექტორული ველის განსხვავება

rot=sum(cross(a(2:ბოლო,:),ვექტორი."),2).";

განვითარებული m-ფუნქციის გაშვების მაგალითი:

>> კვანძები=10*რანდი(4,3)

3.5287 2.0277 1.9881

8.1317 1.9872 0.15274

0.098613 6.0379 7.4679

1.3889 2.7219 4.451

>> სკალარი=რანდი(4,1)

>>ვექტორი=rand(4,3)

0.52515 0.01964 0.50281

0.20265 0.68128 0.70947

0.67214 0.37948 0.42889

0.83812 0.8318 0.30462

>> =grad_div_rot (კვანძები, სკალარი, ვექტორი)

0.16983 -0.03922 -0.17125

0.91808 0.20057 0.78844

თუ ვივარაუდებთ, რომ სივრცითი კოორდინატები იზომება მეტრებში, ხოლო ვექტორული და სკალარული ველები განზომილებიანია, მაშინ ამ მაგალითში აღმოჩნდა:

გრადი Ф = (-0.16983* 1 x - 0.03922*1 წ - 0.17125*1 ზ) მ -1;

დივ ფ = -1,0112 მ -1;

ლპობა ფ = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 წ + 0.78844*1 ზ) მ -1 .

§ 1.5. ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის ძირითადი კანონები

EMF განტოლებები in ინტეგრალური ფორმა

სრული მოქმედი კანონი:

ან

მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორის ცირკულაცია კონტურის გასწვრივ ლუდრის მთლიანი ელექტრული დენის გადინებას ზედაპირზე ს, გადაჭიმულია კონტურზე ლ, თუ დენის მიმართულება ქმნის მარჯვენა სისტემას წრედის გვერდის ავლით.

Კანონი ელექტრომაგნიტური ინდუქცია:

სადაც ე c არის გარე ელექტრული ველის სიძლიერე.

EMF ელექტრომაგნიტურიინდუქცია ედა წრეში ლცვლილების სიჩქარის ტოლი მაგნიტური ნაკადიზედაპირის გავლით ს, გადაჭიმულია კონტურზე ლდა მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარის მიმართულება ყალიბდება მიმართულებასთან ერთად ედა მარცხენა სისტემა.

გაუსის თეორემა ინტეგრალური ფორმით:

ელექტრული გადაადგილების ვექტორი მიედინება დახურულ ზედაპირზე ს ჯამის ტოლიათავისუფალი ელექტრული მუხტები ზედაპირით შემოსაზღვრულ მოცულობაში ს.

მაგნიტური ინდუქციის ხაზების უწყვეტობის კანონი:

მაგნიტური ნაკადი ნებისმიერ დახურულ ზედაპირზე არის ნული.

განტოლებების პირდაპირი გამოყენება ინტეგრალური ფორმით შესაძლებელს ხდის გამოთვალოს უმარტივესი ელექტრომაგნიტური ველები. ელექტრომაგნიტური ველების გამოთვლა რთული ფორმაგამოიყენეთ განტოლებები დიფერენციალური ფორმით. ამ განტოლებებს მაქსველის განტოლებებს უწოდებენ.

მაქსველის განტოლებები უძრავი გარემო

ეს განტოლებები პირდაპირ გამომდინარეობს შესაბამისი განტოლებიდან ინტეგრალური ფორმით და დან მათემატიკური განმარტებებისივრცითი დიფერენციალური ოპერატორები.

სულ მიმდინარე კანონი დიფერენციალური ფორმით:

ელექტრული დენის მთლიანი სიმკვრივე,

გარე ელექტრული დენის სიმკვრივე,

სიმკვრივე გამტარობის დენი,

გადაადგილების დენის სიმკვრივე: ,

გადაცემის დენის სიმკვრივე: .

ეს ნიშნავს, რომ ელექტრული დენი არის მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორული ველის მორევის წყარო.

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი დიფერენციალური ფორმით:

ეს ნიშნავს, რომ ალტერნატიული მაგნიტური ველი არის მორევის წყარო სივრცითი განაწილებაელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი.

მაგნიტური ინდუქციის ხაზების უწყვეტობის განტოლება:

ეს ნიშნავს, რომ მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ველს არ აქვს წყაროები, ე.ი. ბუნებაში არ არსებობს მაგნიტური მუხტები(მაგნიტური მონოპოლები).

გაუსის თეორემა დიფერენციალური ფორმით:

ეს ნიშნავს, რომ ელექტრული გადაადგილების ვექტორული ველის წყაროა ელექტრული მუხტები.

EMF ანალიზის პრობლემის ამოხსნის უნიკალურობის უზრუნველსაყოფად, აუცილებელია მაქსველის განტოლებების შევსება განტოლებებით. მატერიალური კავშირივექტორებს შორის ე და დ , ისევე, როგორც ბ და ჰ .

კავშირი ველის ვექტორებსა და გარემოს ელექტროფიზიკურ თვისებებს შორის

ცნობილია, რომ

(1)

ყველა დიელექტრიკი პოლარიზებულია ელექტრული ველით. ყველა მაგნიტი მაგნიტიზებულია მაგნიტური ველით. ნივთიერების სტატიკური დიელექტრიკული თვისებები შეიძლება სრულად იყოს აღწერილი პოლარიზაციის ვექტორის ფუნქციური დამოკიდებულებით. პ ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორიდან ე (პ =პ (ე )). ნივთიერების სტატიკური მაგნიტური თვისებები შეიძლება სრულად იყოს აღწერილი მაგნიტიზაციის ვექტორის ფუნქციური დამოკიდებულებით მ მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორიდან ჰ (მ =მ (ჰ )). ზოგადად, ასეთი დამოკიდებულებები ბუნებით ორაზროვანია (ჰისტერეზი). ეს ნიშნავს, რომ პოლარიზაციის ან მაგნიტიზაციის ვექტორი წერტილში ქგანისაზღვრება არა მხოლოდ ვექტორის მნიშვნელობით ე ან ჰ ამ ეტაპზე, არამედ ვექტორის ცვლილების ისტორიაც ე ან ჰ ამ ეტაპზე. უკიდურესად რთულია ამ დამოკიდებულებების ექსპერიმენტული გამოკვლევა და მოდელირება. ამიტომ, პრაქტიკაში ხშირად ვარაუდობენ, რომ ვექტორები პ და ე , ისევე, როგორც მ და ჰ კოლინარული და ელექტროფიზიკური თვისებებინივთიერებები აღწერილია სკალარული ჰისტერეზის ფუნქციებით (| პ |=|პ |(|ე |), |მ |=|მ |(|ჰ |). თუ ზემოთ ჩამოთვლილი ფუნქციების ჰისტერეზის მახასიათებლების უგულებელყოფა შესაძლებელია, მაშინ ელექტრული თვისებები აღწერილია ერთმნიშვნელოვანი ფუნქციებით. პ=პ(ე), მ=მ(ჰ).

ხშირ შემთხვევაში, ეს ფუნქციები შეიძლება ჩაითვალოს დაახლოებით წრფივი, ე.ი.

შემდეგ, (1) მიმართების გათვალისწინებით, შეგვიძლია დავწეროთ შემდეგი

(4)

შესაბამისად, ნივთიერების ფარდობითი დიელექტრიკული და მაგნიტური გამტარიანობა:

ნივთიერების აბსოლუტური ნებართვა:

ნივთიერების აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობა:

მიმართებები (2), (3), (4) ახასიათებს ნივთიერების დიელექტრიკულ და მაგნიტურ თვისებებს. ნივთიერების ელექტრული გამტარობის თვისებები შეიძლება აღწერილი იყოს ოჰმის კანონით დიფერენციალური ფორმით

სადაც - კონკრეტული ელექტრო გამტარობისნივთიერებები, გაზომილი S/m.

უფრო ზოგად შემთხვევაში, დამოკიდებულებას გამტარობის დენის სიმკვრივესა და ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორს შორის აქვს არაწრფივი ვექტორულ-ჰისტერეზის ხასიათი.

ელექტრომაგნიტური ველის ენერგია

ელექტრული ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივეა

სადაც ვ e იზომება J/m3-ში.

მაგნიტური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივეა

სადაც ვ m იზომება J/m3-ში.

ელექტრომაგნიტური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე ტოლია

ხაზოვანი ელექტრო და მაგნიტური თვისებებიმატერია, EMF-ის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე უდრის

ეს გამოხატულება მოქმედებს კონკრეტული ენერგიის და EMF ვექტორების მყისიერი მნიშვნელობებისთვის.

სითბოს დანაკარგების სპეციფიკური სიმძლავრე გამტარ დენებისაგან

მესამე მხარის წყაროების სპეციფიკური ძალა

ტესტის კითხვები

1. როგორ არის ჩამოყალიბებული მთლიანი მოქმედი კანონი ინტეგრალური სახით?

2. როგორ არის ჩამოყალიბებული ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი ინტეგრალური სახით?

3. როგორ არის ჩამოყალიბებული გაუსის თეორემა და მაგნიტური ნაკადის უწყვეტობის კანონი ინტეგრალური სახით?

4. როგორ არის ფორმულირებული დიფერენციალური სახით ჯამური დენის კანონი?

5. როგორ ყალიბდება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი დიფერენციალური ფორმით?

6. როგორ არის ჩამოყალიბებული გაუსის თეორემა და მაგნიტური ინდუქციის ხაზების უწყვეტობის კანონი ინტეგრალური სახით?

7. რა მიმართებები აღწერს მატერიის ელექტრულ თვისებებს?

8. როგორ გამოიხატება ელექტრომაგნიტური ველის ენერგია მის განმსაზღვრელ ვექტორულ სიდიდეებში?

9. როგორ განისაზღვრება სიმძლავრის სიმკვრივესითბოს დანაკარგები და მესამე მხარის წყაროების სპეციფიკური სიმძლავრე?

MATLAB აპლიკაციის მაგალითები

დავალება 1.

მოცემული: ტეტრაედრის მოცულობის შიგნით ნივთიერების მაგნიტური ინდუქცია და მაგნიტიზაცია იცვლება წრფივი კანონის მიხედვით. მოცემულია ტეტრაედრის წვეროების კოორდინატები, ასევე მოცემულია მაგნიტური ინდუქციის ვექტორების მნიშვნელობები და ნივთიერების მაგნიტიზაცია წვეროებზე.

გამოთვალეთელექტრული დენის სიმკვრივე ტეტრაედრის მოცულობაში, წინა აბზაცში ამოცანის ამოხსნისას შედგენილი m ფუნქციის გამოყენებით. შეასრულეთ გამოთვლა MATLAB-ის ბრძანების ფანჯარაში, იმ ვარაუდით, რომ სივრცითი კოორდინატები იზომება მილიმეტრებში, მაგნიტური ინდუქცია არის ტესლაში, მაგნიტური ველის სიძლიერე და მაგნიტიზაცია kA/m-ში.

გადაწყვეტილება.

მოდით დავაყენოთ წყაროს მონაცემები grad_div_rot m-ფუნქციასთან თავსებად ფორმატში:

>> კვანძები=5*რანდი(4,3)

0.94827 2.7084 4.3001

0.96716 0.75436 4.2683

3.4111 3.4895 2.9678

1.5138 1.8919 2.4828

>> B=rand(4,3)*2.6-1.3

1.0394 0.41659 0.088605

0.83624 -0.41088 0.59049

0.37677 -0.54671 -0.49585

0.82673 -0.4129 0.88009

>> mu0=4e-4*pi % აბსოლუტური ვაკუუმური მაგნიტური გამტარიანობა, μH/მმ

>> M=rand(4,3)*1800-900

122.53 -99.216 822.32

233.26 350.22 40.663

364.93 218.36 684.26

83.828 530.68 -588.68

>> =grad_div_rot(კვანძები,ერთები(4,1),B/mu0-M)

0 -3.0358e-017 0

914.2 527.76 -340.67

ამ მაგალითში, მთლიანი დენის სიმკვრივის ვექტორი განხილულ მოცულობაში აღმოჩნდა ტოლი (-914.2* 1 x + 527.76*1 წ - 340.67*1 ზ) ა/მმ 2 . დენის სიმკვრივის მოდულის დასადგენად, შეასრულეთ შემდეგი განცხადება:

>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")

დენის სიმკვრივის გამოთვლილი მნიშვნელობა ვერ მიიღება მაღალ მაგნიტიზებულ მედიაში რეალურ ტექნიკურ მოწყობილობებში. ეს მაგალითი წმინდა საგანმანათლებლოა. ახლა კი შევამოწმოთ ტეტრაედრის მოცულობაში მაგნიტური ინდუქციის განაწილების დაყენების სისწორე. ამისათვის შეასრულეთ შემდეგი განცხადება:

>> =grad_div_rot(კვანძები,ერთები(4,1),B)

0 -3.0358e-017 0

0.38115 0.37114 -0.55567

აქ მივიღეთ div მნიშვნელობა ბ \u003d -0,34415 ტ / მმ, რომელიც არ შეიძლება შეესაბამებოდეს მაგნიტური ინდუქციის ხაზების უწყვეტობის კანონს დიფერენციალური ფორმით. აქედან გამომდინარეობს, რომ მაგნიტური ინდუქციის განაწილება ტეტრაედრის მოცულობაში არასწორად არის დაყენებული.

დავალება 2.

ტეტრაედონი, რომლის წვერის კოორდინატები მოცემულია, იყოს ჰაერში (საზომი ერთეულები არის მეტრი). მოყვანილი იყოს ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის მნიშვნელობები მის წვეროებზე (საზომი ერთეულები - კვ/მ).

საჭიროგამოთვალეთ მოცულობითი ელექტრული მუხტის სიმკვრივე ტეტრაედრის შიგნით.

გადაწყვეტილებაშეიძლება გაკეთდეს ანალოგიურად:

>> კვანძები=3*რანდი(4,3)

2.9392 2.2119 0.59741

0.81434 0.40956 0.89617

0.75699 0.03527 1.9843

2.6272 2.6817 0.85323

>> eps0=8.854e-3 % აბსოლუტური ვაკუუმ-ნებადართულობა, nF/m

>> E=20*რანდი(4,3)

9.3845 8.4699 4.519

1.2956 10.31 11.596

19.767 6.679 15.207

11.656 8.6581 10.596

>> =grad_div_rot(კვანძები,ერთები(4,1),E*eps0)

0.076467 0.21709 -0.015323

ამ მაგალითში მოცულობითი მუხტის სიმკვრივე აღმოჩნდა 0,10685 μC/მ 3.

§ 1.6. EMF ვექტორების სასაზღვრო პირობები.
მუხტის შენარჩუნების კანონი. უმოვ-პოინტინგის თეორემა

ან

აქ აღნიშნულია: ჰ 1 - მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი მედიის ინტერფეისზე No1 გარემოში; ჰ 2 - იგივე No2 გარემოში; ჰ 1ტ- მედიის ინტერფეისზე მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორის ტანგენციალური (ტანგენციალური) კომპონენტი No1 საშუალო; ჰ 2ტ- იგივე No2 გარემოში; ე 1 არის მთლიანი ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი მედიის ინტერფეისზე No1 საშუალოში; ე 2 - იგივე No2 გარემოში; ე 1 c - ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის მესამე მხარის კომპონენტი მედიის ინტერფეისზე No1 საშუალოში; ე 2c - იგივე No2 გარემოში; ე 1ტ- ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის ტანგენციალური კომპონენტი მედიის ინტერფეისზე No1 საშუალოში; ე 2ტ- იგივე No2 გარემოში; ე 1წ ტ- ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის ტანგენციალური მესამე მხარის კომპონენტი მედიის ინტერფეისზე No1 საშუალოზე; ე 2ტ- იგივე No2 გარემოში; ბ 1 - მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი მედიებს შორის შუალედში No1 საშუალო; ბ 2 - იგივე No2 გარემოში; ბ 1ნ- მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ნორმალური კომპონენტი No1 საშუალო მედიას შორის ინტერფეისზე; ბ 2ნ- იგივე No2 გარემოში; დ 1 - ელექტრული გადაადგილების ვექტორი მედიის ინტერფეისზე საშუალო No1; დ 2 - იგივე No2 გარემოში; დ 1ნ- ელექტრული გადაადგილების ვექტორის ნორმალური კომპონენტი მედიის ინტერფეისზე No1 საშუალოში; დ 2ნ- იგივე No2 გარემოში; σ არის ელექტრული მუხტის ზედაპირული სიმკვრივე მედიასაშუალებებს შორის, რომელიც იზომება C/m 2-ში.

მუხტის შენარჩუნების კანონი

თუ არ არსებობს მესამე მხარის მიმდინარე წყაროები, მაშინ

და ზოგად შემთხვევაში, ანუ მთლიანი დენის სიმკვრივის ვექტორს არ აქვს წყაროები, ანუ მთლიანი დენის ხაზები ყოველთვის დახურულია

უმოვ-პოინტინგის თეორემა

მოხმარებული სიმძლავრის მოცულობითი სიმკვრივე მატერიალური წერტილი EMF-ში უდრის

ვინაობის მიხედვით (1)

ეს არის სიმძლავრის ბალანსის განტოლება მოცულობისთვის ვ. ზოგადად, ტოლობის (3) შესაბამისად, მოცულობის შიგნით არსებული წყაროების მიერ წარმოქმნილი ელექტრომაგნიტური სიმძლავრე ვ, მიდის სითბოს დაკარგვა EMF ენერგიის დაგროვებაზე და მიმდებარე სივრცეში გამოსხივებაზე დახურული ზედაპირის მეშვეობით, რომელიც ზღუდავს ამ მოცულობას.

ინტეგრანდს (2) ინტეგრალში ეწოდება პოინტინგის ვექტორი:

სადაც პიზომება ვტ/მ 2-ში.

ეს ვექტორი სიმკვრივის ტოლიელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაკადი დაკვირვების გარკვეულ წერტილში. თანასწორობა (3) - დიახ მათემატიკური გამოხატულებაუმოვ-პოინტინგის თეორემა.

ტერიტორიის მიერ გამოსხივებული ელექტრომაგნიტური ძალა ვმიმდებარე სივრცეში უდრის პოინტინგის ვექტორის ნაკადს დახურულ ზედაპირზე ს, შემოსაზღვრული ტერიტორია ვ.

ტესტის კითხვები

1. რა გამონათქვამები აღწერს ელექტრომაგნიტური ველის ვექტორების სასაზღვრო პირობებს მედია ინტერფეისებზე?

2. როგორ არის ჩამოყალიბებული მუხტის შენარჩუნების კანონი დიფერენციალური ფორმით?

3. როგორ არის ჩამოყალიბებული მუხტის შენარჩუნების კანონი ინტეგრალური სახით?

4. რა გამონათქვამები აღწერს დენის სიმკვრივის სასაზღვრო პირობებს მედია ინტერფეისებზე?

5. როგორია ელექტრომაგნიტური ველის მატერიალური წერტილის მიერ მოხმარებული სიმძლავრის მოცულობის სიმკვრივე?

6. როგორ იწერება ელექტრომაგნიტური სიმძლავრის ბალანსის განტოლება გარკვეულ მოცულობაზე?

7. რა არის პოინტინგის ვექტორი?

8. როგორ არის ჩამოყალიბებული უმოვ-პოინტინგის თეორემა?

MATLAB აპლიკაციის მაგალითი

დავალება.

მოცემული: სივრცეში არის სამკუთხა ზედაპირი. წვერის კოორდინატები დაყენებულია. ასევე მოცემულია ელექტრული და მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორების მნიშვნელობები წვეროებზე. ელექტრული ველის სიძლიერის მესამე მხარის კომპონენტი ნულია.

საჭიროგამოთვალეთ ელექტრომაგნიტური სიმძლავრე, რომელიც გადის მასში სამკუთხა ზედაპირი. შეადგინეთ MATLAB ფუნქცია, რომელიც ასრულებს ამ გამოთვლას. გამოთვლისას ჩათვალეთ, რომ დადებითი ნორმალური ვექტორი არის მიმართული ისე, რომ თუ მის ბოლოდან გადავხედავთ, წვერო რიცხვების აღმავალი წესით მოძრაობა მოხდება საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.

გადაწყვეტილება. ქვემოთ მოცემულია m-ფუნქციის ტექსტი.

% em_power_tri - ელექტრომაგნიტური სიმძლავრის გაანგარიშება

% სამკუთხა ზედაპირი სივრცეში

%P=em_power_tri(კვანძები,E,H)

% შეყვანის პარამეტრები

% კვანძები - კვადრატული მატრიცა, როგორიცაა ." ,

% რომლის თითოეულ სტრიქონში იწერება შესაბამისი წვერის კოორდინატები.

% E - ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის კომპონენტების მატრიცა წვეროებზე:

% სტრიქონები შეესაბამება წვეროებს, სვეტები შეესაბამება დეკარტის კომპონენტებს.

% H - მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორის კომპონენტების მატრიცა წვეროებზე.

% OUTPUT PARAMETER

%P - ელექტრომაგნიტური ძალა, რომელიც გადის სამკუთხედში

% გამოთვლები ვარაუდობენ, რომ სამკუთხედზე

% ველის სიძლიერის ვექტორები იცვლება სივრცეში წრფივი კანონის მიხედვით.

ფუნქცია P=em_power_tri(კვანძები,E,H);

% ვექტორის გამოთვლა ორმაგი კვადრატისამკუთხედი

S=)]) det()]) det()])];

P=sum(ჯვარი(E,(ones(3,3)+eye(3))*H,2))*S."/24;

განვითარებული m-ფუნქციის გაშვების მაგალითი:

>> კვანძები=2*რანდი(3,3)

0.90151 0.5462 0.4647

1.4318 0.50954 1.6097

1.7857 1.7312 1.8168

>> E=2*რანდი(3,3)

0.46379 0.15677 1.6877

0.47863 1.2816 0.3478

0.099509 0.38177 0.34159

>> H=2*რანდი(3,3)

1.9886 0.62843 1.1831

0.87958 0.73016 0.23949

0.6801 0.78648 0.076258

>> P=em_power_tri(კვანძები,E,H)

თუ ვივარაუდებთ, რომ სივრცითი კოორდინატები იზომება მეტრებში, ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი არის ვოლტებში მეტრზე, მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი არის ამპერებში მეტრზე, მაშინ ამ მაგალითში, სამკუთხედში გამავალი ელექტრომაგნიტური ძალა აღმოჩნდა. 0.18221 ვ.

ელექტრომაგნიტური ველი არის მონაცვლეობითი ელექტრული და მაგნიტური ველი, რომელიც წარმოქმნის ერთმანეთს.
ელექტრომაგნიტური ველის თეორია შექმნა ჯეიმს მაქსველმა 1865 წელს.

მან თეორიულად დაამტკიცა, რომ:
დროთა განმავლობაში ნებისმიერი ცვლილება მაგნიტურ ველში იწვევს ელექტრული ველის ცვლილებას, ხოლო დროთა განმავლობაში ელექტრული ველის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მაგნიტურ ველს.
თუ ელექტრული მუხტები მოძრაობენ აჩქარებით, მაშინ მათ მიერ შექმნილი ელექტრული ველი პერიოდულად იცვლება და თავად ქმნის სივრცეში მონაცვლეობით მაგნიტურ ველს და ა.შ.

ელექტრომაგნიტური ველის წყაროები შეიძლება იყოს:
- მოძრავი მაგნიტი;
- ელექტრული მუხტი, რომელიც მოძრაობს აჩქარებით ან რხევით (მუდმივი სიჩქარით მოძრავი მუხტისგან განსხვავებით, მაგალითად, გამტარში პირდაპირი დენის შემთხვევაში, აქ იქმნება მუდმივი მაგნიტური ველი).

ელექტრული ველი ყოველთვის არსებობს ელექტრული მუხტის ირგვლივ, ნებისმიერ მითითების სისტემაში, მაგნიტური ველი არსებობს მასში, რომლის მიმართაც მოძრაობს ელექტრული მუხტები.
ელექტრომაგნიტური ველი არსებობს მითითების ჩარჩოში, რომლის მიმართაც ელექტრული მუხტები მოძრაობენ აჩქარებით.

სცადეთ გადაწყვეტა

ქარვის ნაჭერი ტილოზე შეიზილეს და სტატიკური ელექტროენერგიით დამუხტავდნენ. რა ველი შეიძლება აღმოჩნდეს უძრავი ქარვის გარშემო? გადაადგილების გარშემო?

დამუხტული სხეული დედამიწის ზედაპირთან შედარებით ისვენებს. მანქანა დედამიწის ზედაპირთან შედარებით თანაბრად და სწორხაზოვნად მოძრაობს. შესაძლებელია თუ არა მუდმივი მაგნიტური ველის აღმოჩენა მანქანასთან დაკავშირებულ საცნობარო ჩარჩოში?

რა ველი წარმოიქმნება ელექტრონის გარშემო, თუ ის: მოსვენებულ მდგომარეობაშია; მუდმივი სიჩქარით მოძრაობა; მოძრაობს აჩქარებით?

კინესკოპი ქმნის თანაბრად მოძრავი ელექტრონების ნაკადს. შესაძლებელია თუ არა მაგნიტური ველის აღმოჩენა საცნობარო სისტემაში, რომელიც დაკავშირებულია ერთ-ერთ მოძრავ ელექტრონთან?

ელექტრომაგნიტური ტალღები

ელექტრომაგნიტური ტალღები არის ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც ვრცელდება სივრცეში საბოლოო სიჩქარე, დამოკიდებულია საშუალების თვისებებზე

ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები:
- გამრავლება არა მხოლოდ მატერიაში, არამედ ვაკუუმშიც;
- ვაკუუმში გავრცელება სინათლის სიჩქარით (С = 300000 კმ/წმ);
- ეს განივი ტალღები;
- ეს არის მოძრავი ტალღები (გადაცემის ენერგია).

ელექტრომაგნიტური ტალღების წყარო არის სწრაფად მოძრავი ელექტრული მუხტები.
ელექტრული მუხტების რხევებს თან ახლავს ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომელსაც აქვს მუხტის რხევების სიხშირის ტოლი სიხშირე.

ელექტრომაგნიტური ტალღების მასშტაბი

ჩვენს ირგვლივ მთელი სივრცე გაჟღენთილია ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით. მზე, ჩვენს ირგვლივ მყოფი სხეულები, გადამცემის ანტენები ასხივებენ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, რომლებსაც რხევის სიხშირიდან გამომდინარე, სხვადასხვა სახელები აქვთ.

რადიოტალღები არის ელექტრომაგნიტური ტალღები (ტალღის სიგრძით 10,000 მ-დან 0,005 მ-მდე), რომლებიც გამოიყენება სიგნალების (ინფორმაციის) გადასაცემად სადენების გარეშე მანძილზე.
რადიო კომუნიკაციებში, რადიო ტალღები იქმნება ანტენაში მაღალი სიხშირის დენებისაგან.
რადიო ტალღები სხვადასხვა სიგრძისგანსხვავებულად ნაწილდებიან.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ტალღის სიგრძით 0,005 მ-ზე ნაკლები, მაგრამ 770 ნმ-ზე მეტი, ანუ დევს რადიოტალღის დიაპაზონსა და დიაპაზონს შორის. ხილული სინათლე, უწოდებენ ინფრაწითელ გამოსხივებას (IR).
ინფრაწითელი გამოსხივებაგამოყოფს ნებისმიერ გაცხელებულ სხეულს. ინფრაწითელი გამოსხივების წყაროა ღუმელები, წყლის გამაცხელებლები, ელექტრო ნათურებიინკანდესენტური. სპეციალური მოწყობილობების დახმარებით ინფრაწითელი გამოსხივება შეიძლება გარდაიქმნას ხილულ შუქად და გახურებული ობიექტების გამოსახულების მიღება შესაძლებელია სრული სიბნელე. ინფრაწითელი გამოსხივება გამოიყენება შეღებილი პროდუქტების, შენობის კედლების, ხის გასაშრობად.

ხილული სინათლე მოიცავს გამოსხივებას, რომლის ტალღის სიგრძეა დაახლოებით 770 ნმ-დან 380 ნმ-მდე, წითელიდან იისფერ შუქამდე. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სპექტრის ამ მონაკვეთის მნიშვნელობები ადამიანის ცხოვრებაში განსაკუთრებით დიდია, რადგან თითქმის ყველა ინფორმაცია ადამიანის გარშემო სამყაროს შესახებ ხედვის საშუალებით იღებს. სინათლე მწვანე მცენარეების განვითარების წინაპირობაა და ამიტომ აუცილებელი პირობადედამიწაზე სიცოცხლის არსებობისთვის.

თვალისთვის უხილავი ელექტრომაგნიტური რადიაციაიისფერზე მოკლე ტალღის სიგრძით ეწოდება ულტრაიისფერი გამოსხივება (UV).ულტრაიისფერ გამოსხივებას შეუძლია მოკლას პათოგენური ბაქტერიები, ამიტომ იგი ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში. მოყვება ულტრაიისფერი გამოსხივება მზის სინათლემიზეზები ბიოლოგიური პროცესებიიწვევს ადამიანის კანის გამუქებას - მზის დამწვრობას. როგორც წყაროები ულტრაიისფერი გამოსხივებამედიცინაში გამოიყენება გამონადენი ნათურები. ასეთი ნათურების მილები დამზადებულია კვარცისგან, გამჭვირვალე ულტრაიისფერი სხივები; ამიტომ ამ ნათურებს კვარცის ნათურებს უწოდებენ.

რენტგენის სხივები (Ri) უხილავია ატომისთვის. ისინი გადიან მნიშვნელოვანი შთანთქმის გარეშე მასალის მნიშვნელოვან ფენებში, რომლებიც გაუმჭვირვალეა ხილული სინათლისთვის. რენტგენის სხივები გამოვლენილია მათი უნარით, გამოიწვიონ გარკვეული კრისტალების გარკვეული ბზინვარება და იმოქმედონ ფოტოსურათზე. რენტგენის სხივების უნარი შეაღწიოს ნივთიერებების სქელ ფენებში, გამოიყენება ადამიანის შინაგანი ორგანოების დაავადებების დიაგნოსტიკისთვის.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი

ელექტრომაგნიტური ველის ბუნება

ელექტრომაგნიტური ველის გავლენა ადამიანზე

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ