Розрахункова робота № 7. Розрахунок ГДР електромагнітних полів

Мета роботи: розрахувати гранично допустимі рівні електромагнітних полів (ЕМП), які створюють телевізійні радіостанції.

Теоретичні відомості

Електромагнітне поле - це особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється вплив між електричними зарядженими частинками. Фізичні причини існування електромагнітного поля пов'язані з тим, що змінюється в часі електричне поле Е породжує магнітне поле Н, а змінюється Н - вихровий електричне поле: обидві компоненти Е і Н, безперервно змінюючись, збуджують один одного. ЕМП нерухомих або рівномірно рухомих заряджених частинок нерозривно пов'язане з цими частками. При прискореному русі заряджених частинок, ЕМП "відривається" від них і існує незалежно у вигляді електромагнітних хвиль, не зникаючи з усуненням джерела (наприклад, радіохвилі не зникають і за відсутності струму в випромінювання їх антени).

Експериментальні дані як вітчизняних, так і зарубіжних дослідників свідчать про високу біологічну активність ЕМП у всіх частотних діапазонах. При відносно високих рівнях облучающего ЕМП сучасна теорія визнає теплової механізм впливу. При відносно низькому рівні ЕМП (наприклад, для радіочастот вище 300 МГц це менше 1 мВт/см²) говорити про нетепловом або інформаційному характері впливу на організм.

Біологічний ефект ЕМП в умовах тривалого багаторічного впливу накопичується, в результаті можливий розвиток віддалених наслідків, включаючи дегенеративні процеси центральної нервової системи, рак крові (лейкози), пухлини мозку, гормональні захворювання. Особливо небезпечні ЕМП можуть бути для дітей, вагітних (ембріон), людей із захворюваннями центральної нервової, гормональної, серцево-судинної системи, алергіків, людей з ослабленим імунітетом.

До організаційних заходів із захисту від дії ЕМП належать: вибір режимів роботи випромінює устаткування, що забезпечує рівень випромінювання, що не перевищує гранично допустимий, обмеження місця і часу перебування в зоні дії ЕМП (захист відстанню і часом), позначення і огородження зон з підвищеним рівнем ЕМП.

Хід роботи

Гранично допустимі рівні (ГДР) ЕМП, які створюють телевізійні радіостанції, для двох крайніх частот канального діапазону визначаються за формулою:

 

Е_ГДР=21f ^-0,37 ,

де Е_ГДР – гранично допустимий рівень напруженості ЕМП (електричної складової ЕМП), В/м; f - несуча частота оцінюваного каналу (каналу зображення або звукового супроводу), МГц (задана в табл. 1).

 

Таблиця 1. Довжина хвиль і частота електромагнітних коливань, що генеруються радіопередавальними телевізійними станціями на відповідних каналах

№ варіанта	Номер каналу зображення	Довжина хвилі l, м	Частота коливань f, МГц
		5,72	48,5...56,5
		4,84	58...66
		3,75	76...84
		3,41	84...92
		3,13	92...100
		1,68	174...182
		1,61	182...190
		1,55	190...198
		1,48	198...206
		1,43	206...214
		1,37	214...222
		1,32	222...230
		0,632	470...478
		0,622	478...486
		0,612	486...494
		0,602	494...502
		0,593	502...510
		0,584	510...518
		0,574	518...526
		0,566	526...534
		0,558	534...542
		0,549	542...550
		0,541	550...558
		0,534	558...566
		0,526	566...574
		0,519	574...582
		0,512	582...590
		0,505	590...598
		0,498	598...606
		0,492	606...614
		0,485	614...622
		0,479	622...630
		1,32	222...230
		3,13	92...100

 

Визначення гранично допустимих рівнів(ГДР) ЕМП, які створюють телевізійні радіостанції, проводиться окремо для кожної з двох крайніх частот канального діапазону, наведених у табл. 1.

 

Завдання:

1. Визначити гранично допустимі рівні (ГДР) ЕМП, які створюють телевізійні радіостанції, для двох крайніх частот канального діапазону

2. Засоби і заходи, які застосовуються для захисту від негативного впливу електромагнітних випромінювань.

Контрольні запитання:

1. Електричне та магнітне поле.

2. Природні й антропогенні електромагнітні поля.

3. Довжина хвилі, частота коливань, швидкість розповсюдження хвиль.

4. Інфрачервоне та ультрафіолетове електромагнітні випромінювання.

5. В яких одиницях вимірюються довжина хвилі, частота електромагнітних коливань, напруженість поля, поверхнева густина потоку енергії та їх похідні.

Література: [1-5, 7]

Розрахункова робота № 8. Небезпека електричного струму

 

Мета роботи: розрахувати тепло, що виділяється в тканинах тіла людини при проходженні через нього електричного струму. Зазначити ефекти, які можуть викликатись вказаним теплом залежно від сили струму та часу проходження струму через організм людини

Теоретичні відомості

Електричний струм – це упорядкований (спрямований) рух електрично заряджених часток.

Струм у металах зумовлений наявністю вільних електронів, у електролітах – іонів. Звичайно силою, яка викликає такий рух, є сила з боку електричного поля усередині провідника, яке визначається електричною напругою на кінцях провідника.

Наявність електричного струму в провідниках призводить до їх нагрівання, зміни хімічного складу, створення магнітного поля.

Електричні прилади, установки, обладнання, з якими людина має справу, становлять для неї велику небезпеку, яка посилюється тим, що органи чуття людини не можуть на відстані виявити наявність електричної напруги, як, наприклад, теплову, світлову чи механічну енергію. Тому захисна реакція організму виявляється тільки після безпосереднього потрапляння під дію електричного струму.

Другою особливістю дії електричного струму на організм людини є те, що струм, проходячи через людину, діє не тільки в місцях контактів і на шляху протікання через організм, а й викликає рефлекторні порушення нормальної діяльності окремих органів (серцево-судинної системи, системи дихання). Третя особливість – це можливість одержання електротравм без безпосереднього контакту із струмопровідними частинами – при переміщенні по землі поблизу ушкодженої електроустановки (у випадку замикання на землю), ураження через електричну дугу.

Електричний струм, проходячи через тіло людини, зумовлює перетворення поглинутої організмом електричної енергії в інші види і спричиняє термічну, електролітичну, механічну і біологічну дію. Найбільш складною є біологічна дія, яка притаманна тільки живим організмам. Термічний і електролітичний вплив властиві будь-яким провідникам.

Хід роботи

Тепло, що виділяється в тканинах тіла людини при проходженні через нього електричного струму розраховується за формулою:

 

Q = I_л² * R_л * t,

де Q - тепло, що виділяється в тканинах тіла людини при проходженні через нього електричного струму, Дж; I_л – струм, який проходить через тіло людини, А (табл. 1); R_л – опір тіла людини, Ом (при розрахунках приймають за 1 кОм); t – час проходження струму, с (табл. 1).

Таблиця 1. Сила струму, який проходить через тіло людини та час його проходження

№ варіанта	Струм, що проходить через тіло людини, І (мА, А)	Час проходження струму через тіло людини, t (с)
Змінний	Постійний
	1,1 мА	-	1,5
	1,5 мА	-	2,0
	-	3,0 мА	3,0
	200,0 мА	-	2,3
	3,0 А	-	4,0
	-	3,0 мА	6,0
	-	7,0 мА	3,5
	-	10,0 мА	5,0
	6,0 мА	-	2,5
	9,0 мА	-	7,0
	-	20,0 мА	3,3
	1,9 А	-	8,0
	30,0 мА	-	22,0
	-	24,0 мА	7,3
	23,0 мА	-	4,5
	-	76,0 мА	10,0
	57,0 мА	-	3,7
	69,0 мА	-	4,9
	156,0 мА	-	9,0
	4,0 А	-	6,2
	10,0 А	-	4,6
	300,0 мА	-	5,1
	-	85,0	12,0
	-	93,0	11,0
	-	151,0	8,5
	5,0 А	-	25,0
	77,0 мА	-	34,0
	0,5 мА	-	3,0
	-	3,8 мА	26,0
	-	7,8 мА	34,0
	20,0 А	-	12,0
	320,0 мА	-	2,4
	12,0 А	-	6,7
	-	120,0 мА	5,9

 

Враховуючи характер струму, його величину, час проходження через тіло, зробити висновок про можливі ураження людини (електричний удар, місцеві електричні травми, зупинка дихання та серця, фібриляція серця, смерть, тощо). При цьому слід використовувати дані табл. 1 і 2.

 

Таблиця 2. Вплив постійного і змінного струму на тіло людини

Значення струму, що проходить через людину, мА	Характер впливу
Змінний струм, 50-60 Гц	Постійний струм
1) 0,5 – 1,5	Початок відчуття, легке тремтіння пальців руки	Не відчувається
2) 2,0 – 3,0	Сильне тремтіння пальців рук. Відчуття доходить до зап’ястя	Не відчувається
3) 5,0 – 7,0	Легкі судороги в руках. Больові відчуття в руках	Зуд. Відчуття нагрівання
4) 8,0 – 10,0	Руки важко, але ще можна відірвати від електродів. Сильні болі в пальцях, долонях рук і передпліччях	Підсилення відчуття нагрівання
5) 20,0 – 25,0	Параліч рук, відірвати їх від електродів неможливо. Дуже сильні болі. Дихати важко.	Ще більше підсилення нагріву. Незначне скорочення м’язів рук.
6) 50,0 – 80,0	Припинення дихання. Початок фібриляції серця.	Сильне відчуття нагріву. Скорочення м’язів рук. Судороги, важко дихати. Припинення дихання.
7) 90,0 – 100,0	Припинення дихання. При тривалості 3с і більше зупинка серця.	Припинення дихання.

 

Завдання:

1. Розрахувати тепло, що виділяється в тканинах тіла людини при проходженні через нього електричного струму

2. Визначити величини струму й напруги, які можуть призвести до певних негативних наслідків у організмі людини.

3. Зробити висновокпро можливі ураження людини, які можуть реалізовуватись при проходженні певного струму за встановлений час

Контрольні запитання:

1. Поняття електрика

2. Електричний струм

3. Термічний вплив струму

4. Електролітична дія

5. Біологічна та механічна дія струму.

6. Перша медична допомога при ураженні струмом.

Література: [1-5, 8]