¿Qué es el campo electromagnético?

Campo electromagnético es la unidad y término general para los campos eléctricos y magnéticos que están intrínsecamente relacionados e interdependientes. El campo eléctrico que cambia con el tiempo produce un campo magnético, y el campo magnético que cambia con el tiempo produce un campo eléctrico. Los dos se causan y se afectan entre sí para formar un campo electromagnético. Los campos electromagnéticos pueden ser causados ​​por partículas cargadas que se mueven a velocidades variables o por corrientes eléctricas que cambian de intensidad. Independientemente de la causa, los campos electromagnéticos siempre se propagan a la velocidad de la luz, formando ondas electromagnéticas. El campo electromagnético es el mediador de la acción electromagnética, tiene energía e impulso y es una forma de existencia material. La naturaleza, las características y las leyes de cambio del campo electromagnético están determinadas por las ecuaciones de Maxwell.

Campos electromagnéticos y ondas electromagnéticas:

El campo electromagnético se propaga de cerca a lejos para formar ondas electromagnéticas.

Un campo electromagnético que cambia con el tiempo. El campo electromagnético variable en el tiempo es significativamente diferente del campo eléctrico estático y del campo magnético, y aparecen algunos efectos debidos a la variación del tiempo. Estos efectos tienen importantes aplicaciones y promueven el desarrollo de la tecnología eléctrica.

La ley de inducción electromagnética propuesta por M. Faraday muestra que los cambios en el campo magnético producen un campo eléctrico. Este campo eléctrico es diferente del campo eléctrico derivado de la ley de Coulomb. Puede hacer que la corriente fluya en un circuito conductor cerrado, es decir, su integral de circuito puede ser distinta de cero y convertirse en una fuerza electromotriz inducida. Una gran cantidad de equipos eléctricos modernos, generadores, transformadores, etc. están estrechamente relacionados con la inducción electromagnética. Por este efecto. Se producirán corrientes parásitas y efectos cutáneos en grandes conductores en campos variables en el tiempo. El calentamiento por inducción, el enfriamiento de superficies, el blindaje electromagnético, etc. en electricistas son aplicaciones directas de estos fenómenos.

Siguiendo la ley de inducción electromagnética de Faraday, J.C. Maxwell propuso el concepto de corriente de desplazamiento. El desplazamiento eléctrico se origina en la fuerza del campo eléctrico ejercida por partículas cargadas en el medio dieléctrico en el campo eléctrico. Aunque estas partículas cargadas no pueden fluir libremente, sufren pequeños desplazamientos a escala atómica. Maxwell extendió este término al campo eléctrico en el vacío y creía que el cambio del desplazamiento eléctrico con el tiempo también produciría un campo magnético, por lo que la tasa de cambio del flujo eléctrico en un área en el tiempo se llama corriente de desplazamiento, y el tiempo La derivada del vector de desplazamiento eléctrico D (es decir, дD/дt) es la densidad de corriente de desplazamiento. En la ley del bucle de Ampere, complementa el papel de la corriente de desplazamiento además de la corriente de conducción, resumiendo así un conjunto completo de ecuaciones electromagnéticas, las famosas ecuaciones de Maxwell, que describen la distribución y las leyes de cambio del campo electromagnético.

Radiación electromagnética Las ecuaciones de Maxwell muestran que no sólo los cambios en el campo magnético producen un campo eléctrico, sino que los cambios en el campo eléctrico también producen un campo magnético. Bajo esta interacción, el campo variable en el tiempo produce radiación electromagnética, que son ondas electromagnéticas. Este tipo de onda electromagnética se propaga desde la fuente del campo a los alrededores a la velocidad de la luz, y hay un desfase de tiempo correspondiente en todas partes del espacio según la distancia desde la fuente del campo. Otra característica importante de las ondas electromagnéticas es que su vector de campo tiene una componente inversamente proporcional a la distancia entre la fuente del campo y el punto de observación. La atenuación de estos componentes cuando se propagan en el espacio es mucho menor que la de un campo constante. Según el teorema de Poynting, las ondas electromagnéticas transportan energía durante la propagación y pueden utilizarse como portadoras de información. Esto abre el camino a las comunicaciones por radio, la radio, la televisión, la teledetección y otras tecnologías.

Campo electromagnético cuasi estacionario La importancia de algunos de los fenómenos mencionados anteriormente en el campo variable en el tiempo que es diferente del campo estático está estrechamente relacionada con la frecuencia y el tamaño del equipo. Según las necesidades reales, dentro del rango de aproximación permitido, parte del proceso del campo variable en el tiempo puede tratarse como un campo constante, que se denomina campo electromagnético cuasi estable o campo cuasiestático. Este método simplifica enormemente el trabajo de análisis, es un método eficaz en tecnología eléctrica y ha sido ampliamente adoptado por la gente.

Campo electromagnético alterno y campo electromagnético transitorio El campo electromagnético variable en el tiempo se puede dividir a su vez en campo electromagnético alterno periódico y campo electromagnético transitorio cambiante no periódico. La investigación sobre ellos tiene algunas características respectivas en términos de propósito y método. Bajo el cambio sinusoidal de una sola frecuencia, el campo electromagnético alterno se puede representar mediante números complejos para simplificar los cálculos. Se usa ampliamente en tecnología energética y análisis de ondas continuas. Los campos electromagnéticos transitorios, también conocidos como campos electromagnéticos pulsados, cubren una amplia gama de frecuencias. El medio o sistema de transmisión presenta características de dispersión, que a menudo requieren métodos de análisis en el dominio de la frecuencia o en series de tiempo.

Un nuevo estudio encuentra que el "smog electrónico" (es decir, campos electromagnéticos, radiación electromagnética) producido por computadoras, impresoras y otros equipos de oficina puede exponer a los empleados a entornos laborales con niveles más altos de contaminantes y bacterias.

El nuevo estudio, realizado por el Imperial College de Londres, Reino Unido, examinó a empleados que desarrollaron problemas de salud como dolores de cabeza debido al uso prolongado de dispositivos electrónicos en el trabajo. A pesar del desdén de los jefes, una nueva investigación sugiere que estos campos electromagnéticos pueden dañar la salud.

La gente lleva mucho tiempo preocupada por los posibles riesgos para la salud que supone el "smog electrónico". El año pasado, el Centro de Investigación del Cáncer Infantil de Oxford, Reino Unido, informó que los niños que vivían a menos de 200 metros de líneas eléctricas de alto voltaje tenían un riesgo 69% mayor de desarrollar leucemia que aquellos que vivían a más de 600 metros de distancia de líneas eléctricas de alto voltaje. pauta. El bajo voltaje generado por los electrodomésticos y equipos de oficina puede tener el mismo efecto.

Keith Jameson, del Imperial College de Londres, trazó un mapa de los campos electromagnéticos en una oficina típica. Dijo: "Los campos electromagnéticos tienen un gran impacto en el aire, y la piel y los pulmones de las personas también se verán afectados por los campos electromagnéticos. Los campos electromagnéticos aumentarán la cantidad de toxinas en el cuerpo humano, y el peligro de los contaminantes y el riesgo de infección. aumentará."

Desde una perspectiva científica, las ondas electromagnéticas son un tipo de energía. Cualquier objeto que pueda liberar energía liberará ondas electromagnéticas.

Se puede decir que la electricidad y el magnetismo son dos caras de la misma moneda. Cambiar la electricidad producirá magnetismo, y cambiar el magnetismo producirá electricidad. Los cambios electromagnéticos son como la suave brisa que sopla sobre la superficie del agua para producir ondas de agua, por eso se llaman ondas electromagnéticas y el número de cambios por segundo es la frecuencia. Cuando la frecuencia de las ondas electromagnéticas es baja, se puede transmitir principalmente a través de conductores tangibles; cuando la frecuencia aumenta gradualmente, las ondas electromagnéticas se desbordarán fuera del conductor y la energía se puede transmitir hacia afuera sin un medio. Por ejemplo, la distancia entre el sol y la tierra es muy grande, pero cuando estamos al aire libre, todavía podemos sentir la luz y el calor del sol. Esto es como el principio de "la radiación electromagnética transmite energía a través de fenómenos de radiación".

La radiación electromagnética es una forma de transferir energía. Existen tres tipos de radiación:

Radiación ionizante

Radiación no ionizante con efectos térmicos

Radiación no ionizante sin efecto térmico

La onda electromagnética de la estación base definitivamente no es una onda de radiación ionizante

Del mismo modo que la gente vive en el aire pero no puede ver. El aire con los ojos, las personas también. Las omnipresentes ondas electromagnéticas no se pueden ver. Las ondas electromagnéticas son un "amigo" que los humanos nunca han conocido. Las ondas electromagnéticas son una forma de movimiento de campos electromagnéticos. En el caso de las oscilaciones electromagnéticas de alta frecuencia, parte de la energía se propaga fuera del espacio en forma de radiación. El nombre general de las ondas de radio y las ondas magnéticas formadas se denomina "ondas electromagnéticas". En las oscilaciones eléctricas de baja frecuencia, los cambios mutuos entre el magnetismo y la electricidad son relativamente lentos y casi toda la energía regresa al circuito original sin que se irradie energía. Sin embargo, en las oscilaciones eléctricas de alta frecuencia, la magnetoelectricidad cambia muy rápidamente y es imposible que toda la energía regrese al circuito de oscilación original. Por lo tanto, la energía eléctrica y la energía magnética se propagan hacia el espacio en forma de ondas electromagnéticas. con los cambios periódicos de los campos eléctrico y magnético. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales. El campo magnético, el campo eléctrico y la dirección de viaje de las ondas electromagnéticas son perpendiculares entre sí. La propagación de ondas electromagnéticas incluye ondas terrestres que se propagan a lo largo del suelo y ondas aéreas que se propagan desde el aire. Las ondas terrestres con longitudes de onda más largas tienen menos atenuación. Cuanto mayor sea la longitud de onda de las ondas electromagnéticas, más fácil será sortear obstáculos y continuar propagándose. Las ondas aéreas, como las ondas medias o las ondas cortas, se propagan a través de reflexiones repetidas entre la ionosfera que rodea la Tierra y el suelo (la ionosfera se encuentra entre 50 y 400 kilómetros sobre el suelo). La amplitud cambia periódicamente a lo largo de la dirección vertical de la dirección de propagación y su intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. La onda misma conduce energía y la potencia energética en cualquier posición es proporcional al cuadrado de la amplitud. Su velocidad es igual a la velocidad de la luz (3×1010 centímetros por segundo). Las ondas de luz son ondas electromagnéticas y las ondas de radio también tienen las mismas características que las ondas de luz. Por ejemplo, cuando pasan por diferentes medios, también sufrirán refracción, reflexión, difracción, dispersión, absorción, etc. Para las ondas electromagnéticas que se propagan en el espacio, la distancia entre los dos puntos más cercanos con la misma intensidad de campo eléctrico (campo magnético) y magnitud máxima es la longitud de onda de la onda electromagnética.

La frecuencia γ de las ondas electromagnéticas es la frecuencia de la corriente de oscilación eléctrica. La unidad utilizada en la transmisión de radio es kilohercios y la velocidad es c. Según λγ=c, encuentre λ=c/γ.

Electricidad. puede generar magnetismo. El magnetismo también puede generar electricidad. El campo eléctrico cambiante y el campo magnético cambiante constituyen un campo unificado inseparable, que es el campo electromagnético. La propagación del campo electromagnético cambiante en el espacio forma ondas electromagnéticas, por lo que a menudo se las llama ondas electromagnéticas. ondas de radio. En 1864, el científico británico Maxwell estableció una teoría completa de las ondas electromagnéticas basada en resumir estudios previos de fenómenos electromagnéticos. Concluyó que las ondas electromagnéticas existen y dedujo que las ondas electromagnéticas y la luz tienen la misma velocidad de propagación. En 1887, el físico alemán Hertz confirmó experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas. Después de eso, la gente realizó muchos experimentos, que no solo demostraron que la luz es un tipo de onda electromagnética, sino que también descubrieron más formas de ondas electromagnéticas. Su esencia es exactamente la misma, pero la longitud de onda y la frecuencia son muy diferentes. La disposición de estas ondas electromagnéticas en orden de longitud de onda o frecuencia es el espectro electromagnético. Si las frecuencias de cada banda se ordenan de menor a mayor, son ondas electromagnéticas de frecuencia industrial, ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos r.

La longitud de onda utilizada está entre 10 y 3000 metros, que se divide en onda larga, onda media, onda media corta, onda corta etcétera. La longitud de onda que utiliza el fax (TV) es de 3 a 6 metros; la longitud de onda que utiliza el radar es más corta, de 3 metros a unos pocos centímetros. Las ondas electromagnéticas incluyen rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X, rayos gamma, etc. Todo tipo de luz y rayos son también ondas electromagnéticas con diferentes longitudes de onda. Entre ellos, la radio tiene la longitud de onda más larga y los rayos cósmicos tienen la longitud de onda más corta.

Ondas de radio 3000 metros ~ 0,3 mm.

Infrarrojos 0,3 mm ~ 0,75 micras.

Luz visible 0,7 micras ~ 0,4 micras.

Ultravioleta 0,4 micras ~ 10 nanómetros

Rayos X 10 nanómetros ~ 0,1 nanómetros

Rayos γ 0,1 nanómetros ~ 0,001 nanómetros

Cósmico los rayos tienen menos de 0,001 nanómetros

Radiación electromagnética

La radiación electromagnética ampliamente definida generalmente se refiere al espectro electromagnético. La radiación electromagnética en sentido estricto se refiere a las ondas de radiación generadas por equipos eléctricos, generalmente la parte debajo de los rayos infrarrojos.

Los daños causados ​​por las radiaciones electromagnéticas al cuerpo humano

Los principales mecanismos de las radiaciones electromagnéticas que dañan el cuerpo humano son los efectos térmicos, los efectos no térmicos y los efectos de acumulación.

Efecto térmico: Más del 70% del cuerpo humano es agua. Las moléculas de agua rozan entre sí tras ser irradiadas por ondas electromagnéticas, provocando que el cuerpo se caliente, afectando así al funcionamiento normal de otros órganos. el cuerpo.

Efectos no térmicos: hay campos electromagnéticos débiles en los órganos y tejidos del cuerpo humano. Son estables y ordenados una vez perturbados por ondas electromagnéticas externas, los campos electromagnéticos débiles estarán en un estado de equilibrio. Destruido y la circulación normal del cuerpo humano será destruida. Las funciones se verán dañadas.

Efecto acumulativo: después de que los efectos térmicos y no térmicos actúan sobre el cuerpo humano, si el cuerpo humano se expone nuevamente a la radiación electromagnética antes de que tenga tiempo de repararse, el grado de daño se acumulará y con el tiempo se convertirá en una enfermedad permanente o en peligro de vida.

Para los grupos que han estado expuestos a la radiación de ondas electromagnéticas durante mucho tiempo, incluso si la potencia es muy pequeña y la frecuencia es muy baja, inducirá cambios patológicos inesperados, por lo que debemos estar atentos.

Científicos de varios países han demostrado mediante investigaciones a largo plazo que la exposición prolongada a la radiación electromagnética puede causar inmunidad reducida, trastornos metabólicos, pérdida de memoria, envejecimiento prematuro, arritmias, disminución de la visión, presión arterial anormal y acné y piel áspera. Puede incluso provocar varios tipos de cáncer; la capacidad reproductiva de hombres y mujeres se reduce, y las mujeres son susceptibles a trastornos menstruales, abortos espontáneos, teratogénesis y otras enfermedades.