Hvilke beskyttelsesmidler finnes mot eksponering for ESP? T. Elektrostatisk felt Hvilket elektrisk felt kalles elektrostatisk

Et elektrostatisk felt er en spesiell type elektrostatisk magnetfelt. Den er skapt av et sett med elektriske ladninger som er stasjonære i rommet i forhold til observatøren og konstant i tid. Med ladningen til et legeme mener vi en skalar mengde, som som regel vil vi forholde oss til et felt skapt i et homogent og isotropt medium, det vil si i en hvis elektriske egenskaper er de samme for alle punkter i feltet og ikke avhengig av retningen. Et elektrostatisk jevnt felt har evnen til å virke isotropisk på en elektrisk ladning plassert i det med en mekanisk kraft direkte proporsjonal med størrelsen på denne ladningen. Grunnlaget for definisjonen elektrisk felt dens mekaniske manifestasjon antas. Det er beskrevet av Coulombs lov.

1. Coulombs lov.

To punktladninger q 1 og q 2 i et vakuum samvirker med hverandre med en kraft F direkte proporsjonal med produktet av ladninger q 1 og q 2 og omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom dem R. Denne kraften rettes langs linje som forbinder punktladningene. Lik ladninger frastøter, og i motsetning til ladninger tiltrekker seg.

Hvor er enhetsvektoren rettet langs linjen som forbinder ladningene.

Elektrisk konstant ( )

Ved bruk av SI måles avstand R i meter, ladning i coulombs (C), og kraft i newton.

1. Elektrostatisk feltstyrke.

Ethvert felt er preget av noen grunnleggende størrelser. Hovedmengdene som karakteriserer det elektrostatiske feltet er Spenninger Og potensiell .

Den elektriske feltstyrken er numerisk lik

forholdet mellom kraften F som virker på en ladet partikkel og ladningen q og har retningen til kraften som virker på en partikkel med positiv ladning. Dermed

- dette er styrkekarakteristikken til feltet, bestemt under forutsetning av at ladningen som ble introdusert i et gitt punkt ikke forvrengte feltet som eksisterte før introduksjonen av denne ladningen. Det følger at kraften som virker på en endelig punktladning q introdusert i feltet vil være lik , og spenningen er numerisk lik kraften som virker på en ladning som er lik enhet. Hvis feltet er opprettet av flere belastninger ( ), så er intensiteten lik den geometriske summen av intensiteten fra hver av ladningene separat:

, altså med elektrisk

felt bruker overleggsmetoden.

Et elektrostatisk felt kan karakteriseres av et sett med kraft- og ekvipotensiallinjer. En kraftlinje er en linje mentalt tegnet i et felt, som starter på en positivt ladet kropp. Den utføres på en slik måte at en tangent til den på et hvilket som helst punkt gir retningen til feltstyrken Ē på det punktet. En veldig liten positiv ladning ville beveget seg langs feltlinjen hvis den hadde evnen til å bevege seg fritt i feltet og ikke hadde treghet. Dermed har kraftlinjer en begynnelse (på en positivt ladet kropp) og en slutt (på en negativt ladet kropp).

I et elektrostatisk felt er det mulig å tegne ekvipotensiale (like potensielle) overflater. En ekvipotensialflate forstås som et sett med hvilepunkter som har samme potensial. Å bevege seg langs denne overflaten endrer ikke potensialet. Ekvipotensial- og kraftlinjer skjærer hverandre i rette vinkler når som helst i hvile. Det er en sammenheng mellom elektrisk feltstyrke og potensial:

eller , hvor for q=1

Potensialet til et vilkårlig feltpunkt 1 er definert som arbeidet utført av feltkrefter for å overføre en enhets positiv ladning fra et gitt feltpunkt til et feltpunkt hvis potensial er null.

1. Vektorstrøm gjennom et overflateelement og vektorstrøm gjennom en overflate.

La i et vektorfelt (for eksempel i feltet til den elektriske feltstyrkevektoren Ē) er det et element av den elektriske feltoverflaten, hvis areal på den ene siden er numerisk lik .

La oss velge den positive retningen til normalen (vinkelrett) på overflateelementet. Vi antar at vektoren er lik arealet til overflateelementet, og retningen sammenfaller med normalens positive retning. I det generelle tilfellet bestemmes flyten av vektor Ē gjennom et overflateelement av skalarproduktet . Hvis overflaten. som vektorstrømmen bestemmes gjennom er stor, da kan vi ikke anta at Ē er ​​lik i alle punkter. I dette tilfellet er overflaten delt inn i individuelle små elementer, og den totale fluksen er lik den algebraiske summen av fluksene gjennom alle overflateelementer. Summen av strømmene skrives som en integral .

S-ikonet under integrertegnet betyr at summeringen utføres over alle elementene i overflaten. Hvis overflaten som vektorstrømmen bestemmes gjennom er lukket, plasseres en sirkel på integrertegnet:

1. Polarisering.

Polarisering forstås som en ordnet endring i arrangementet av bundne ladninger i et legeme forårsaket av et elektrisk felt. Dette viser seg i det faktum at negativt bundne ladninger i kroppen vil bevege seg mot et høyere potensial, og positive omvendt.

EN)

Produktet kalles det elektriske produktet av to ladninger av lik størrelse og motsatt i fortegn, plassert i avstand fra hverandre (dipol). I et polarisert stoff er molekyler elektriske dipoler. Under påvirkning av et eksternt elektrisk felt har dipoler en tendens til å orientere seg i rommet på en slik måte at deres elektriske moment er rettet parallelt med den elektriske feltstyrkevektoren. Det elektriske momentet til summen av dipoler som ligger i et volum av materie V, relatert til volumet V da V har en tendens til null, kalles polarisering (polarisasjonsvektor).

For de fleste dielektrike t wx:val="Cambria Math"/> s"> proporsjonal med retningen til det elektriske feltet.....

En vektor er lik summen av to vektorer: vektor , karakterisering av feltet i et vakuum, og polarisering, som karakteriserer evnen til dielektrikumet til å bli polarisert på det aktuelle punktet:

Fordi , Det

Hvor ;

Relativ dielektrisk konstant har null dimensjon; de viser hvor mange ganger den absolutte dielektriske konstanten til et stoff () er større enn den elektriske konstanten som karakteriserer egenskapene til vakuum. I SI-systemet er [D] = [P] = Cl /

1. Gauss sin teorem i integrert form.

Gauss teorem er en av de største teoremene innen elektrostatikk.

Det samsvarer med Coulombs lov og superposisjonsprinsippet. Teoremet kan formuleres og skrives på tre måter.

Strømmen av den elektriske forskyvningsvektoren gjennom enhver lukket overflate som omgir et visst volum er lik den algebraiske summen av de frie ladningene som ligger inne på denne overflaten:

Av denne formelen følger det at vektoren er en karakteristikk av feltet som, ellers likt, ikke er avhengig av de dielektriske egenskapene til mediet (av verdien).

Fordi , så kan Gauss' teorem for et homogent og isotropt medium skrives i følgende form:

det vil si at strømmen av den elektriske feltstyrkevektoren gjennom en hvilken som helst lukket overflate er lik summen av de frie ladningene som ligger inne på denne overflaten, delt på produktet. Fra denne formelen følger det at en vektor er en karakteristikk av feltet, som, i motsetning til en vektor, alt annet likt, avhenger av de dielektriske egenskapene til mediet (av verdien). Vektorfluksen bestemmes kun av summen av ladningene og er ikke avhengig av deres plassering inne i den lukkede overflaten.

Vektorstrømmen gjennom enhver lukket overflate skapes ikke bare av summen av gratis ladninger ( ), men også summen av bundne kostnader ( ), plassert inne i overflaten. Det er kjent fra et fysikkkurs at fluksen til polarisasjonsvektoren gjennom en hvilken som helst lukket overflate er lik den algebraiske summen av de bundne ladningene på denne overflaten, tatt med motsatt fortegn:

Den første versjonen av Gauss teorem kan skrives som følger:

Derfor

1. anvendelse av Gauss' teorem for å bestemme potensiell styrke i feltet til en punktladning.

Gauss sin teorem i integralform kan brukes til å finne intensiteten eller den elektriske forskyvningen på et hvilket som helst punkt i feltet dersom en lukket flate kan trekkes gjennom dette punktet på en slik måte at alle punktene vil være i samme (symmetriske) forhold mht. til ladningen som ligger inne i den lukkede overflaten. Som et eksempel på bruk av Gauss teorem, la oss finne feltstyrken som skapes av punktladninger i et punkt som ligger i en avstand R fra ladningen. For dette formålet tegner vi en sfærisk overflate med radius R fra ladningen gjennom et gitt punkt.

Overflateelementet ___ er vinkelrett på overflaten av kulen og rettet mot den ytre (i forhold til volumet inne i overflaten) overflate. I i dette tilfellet på hvert punkt faller sidene ___ og ___ sammen i retning. Vinkelen mellom dem er null.

I følge Gauss sin teorem:

Følgelig vil intensiteten skapt av en punktladning q i en avstand R fra den bli bestemt som

1. Gauss teorem i differensialform.

Gauss' teorem i integralform uttrykker forholdet mellom strømmen av en vektor gjennom en overflate som avgrenser et visst volum og den algebraiske summen av ladningene som befinner seg inne i dette volumet. Ved å bruke Gauss-teoremet i integralform er det imidlertid umulig å bestemme hvordan strømmen av linjer på et gitt punkt i feltet er relatert til tettheten av frie ladninger på samme punkt i feltet. Svaret på dette spørsmålet er gitt av differensialformen til Gauss' teorem. La oss dele begge sider i ligningen til den første metoden for å skrive Gauss' teorem i integrert form med samme skalarmengde - med volumet V som ligger inne i den lukkede overflaten S.

La oss rette volumet til null:

Ettersom volumet har en tendens til null har også en tendens til null, men forholdet mellom to uendelig små mengder og V er en konstant (endelig) størrelse. Grensen for forholdet mellom fluksen til en vektormengde gjennom en lukket overflate som begrenser et visst volum til volumet V kalles divergensen til vektoren . Ofte, i stedet for begrepet "divergens", brukes begrepet "divergens" eller "kilde" til vektoren. Fordi er den volumetriske tettheten av frie ladninger, så er Gauss' teorem i differensialform skrevet som følger (første form for skrift):

Det vil si at kilden til linjene ved et gitt punkt i feltet bestemmes av verdien av tettheten av gratis ladninger på dette punktet. Hvis volumladningstettheten ved et gitt punkt er positiv ( ), så kommer vektorlinjene ut fra et begrenset lite volum som omgir et gitt feltpunkt (kilden er positiv). Hvis på et gitt punkt i feltet , så går linjene til vektoren inn i det uendelige volumet som det gitte punktet befinner seg innenfor. Og til slutt, hvis på noe tidspunkt i feltet , så er det på et gitt punkt i feltet verken en kilde eller et dren av linjene, det vil si at ved et gitt punkt på linjene begynner eller slutter ikke vektorene.

Hvis mediet er homogent og isotropt så det . I stedet for den første formen for å skrive Gauss' teorem, skriver vi i differensialformen:

La oss finne ut verdien av differensialtegnet . Derfor

Dette uttrykket representerer den andre formen for å skrive Gauss' teorem

Den tredje formen for å skrive Gauss-ligningen i integralform er beskrevet av uttrykket

Den samme ligningen i differensialform vil bli skrevet som

Følgelig er kilden til ______ vektoren, i motsetning til kilden til ______ vektoren, ikke bare frie, men også bundne ladninger

1. Konsekvens av Gauss' teorem.

Enhver ekvipotensialflate kan erstattes av et tynt ledende uladet lag og det elektriske feltet utenfor laget vil ikke endre seg på noen måte. Det motsatte er også sant: et tynt uladet lag kan lages uten endring i feltet.

Forelesning 2.

1. Arbeid av elektriske feltkrefter.

La oss plassere litt ladning q i et elektrisk felt. En styrke vil handle på anklagen .

La ladningen q fra punkt 1 bevege seg til punkt 2 langs banen 1 – 3 – 2. Siden retningen til kraften som virker på ladningen i hvert punkt på banen kanskje ikke sammenfaller med banens element, så er arbeidet med å bevege seg. ladningen langs banen bestemmes av skalarproduktet av kraft-for-bane-elementet . Arbeidet brukt på å overføre ladning fra punkt 1 til punkt 2 langs banen 1 – 3 – 2 er definert som summen av elementære arbeider . Denne summen kan skrives som et lineært integral

Ladningen q kan være hva som helst. La oss sette den lik én. Potensialforskjellen (eller spenningen) forstås vanligvis som arbeidet som brukes av feltkrefter når en enhetsladning overføres fra startpunkt 1 til sluttpunkt 2:

Denne definisjonen er et integrert trekk ved et potensielt felt.

Hvis potensialet til endepunktet til bane 2 var lik 0, ville potensialet til punkt 1 bli bestemt som følger (med ):

det vil si at potensialet til et vilkårlig punkt i felt 1 kan defineres som arbeidet som gjøres av feltkrefter for å overføre en enhetsladning 9positiv) fra et gitt punkt i feltet til et punkt i feltet hvis potensial er null. Vanligvis i fysikkkurs er punktet med null potensial på uendelig. Derfor er definisjonen av potensial gitt som arbeidet utført av feltkrefter når en enhetsladning overføres fra et gitt punkt i feltet til uendelig:

Det antas ofte at et punkt med null potensial er plassert på jordoverflaten (jorden under elektrostatiske forhold er et ledende legeme), derfor spiller det ingen rolle hvor nøyaktig på jordoverflaten eller i dens tykkelse dette punktet er. plassert. Dermed avhenger potensialet til ethvert punkt i feltet av hvilket punkt i feltet som er gitt nullpotensial, det vil si at potensialet bestemmes nøyaktig til en konstant verdi. Dette er imidlertid ikke signifikant, siden det som er praktisk viktig ikke er potensialet til noe punkt i feltet, men potensialforskjellen og den deriverte av potensialet med hensyn til koordinater.

1. Et elektrisk felt er et potensielt felt.

La oss definere et uttrykk for potensialforskjellen i feltet til en punktladning. For dette formålet antar vi at det ved punkt m er en positiv punktladning som skaper et felt; og fra punkt 1 til punkt 2 gjennom mellompunkt 3 beveger en enhet positiv ladning q=1.

La oss betegne avstanden fra punkt m til startpunktet 1; - avstand fra punkt m til sluttpunkt 2; R er avstanden fra punkt m til et vilkårlig punkt 3 på bane 1 – 3 – 2. Retningen til feltstyrken og retningen til baneelementet ved mellompunkt 3 er i det generelle tilfellet ikke sammenfallende. Skalært produkt , hvor dR er projeksjonen av baneelementet i retning av radiusen som forbinder punktet m til punkt 3.

I henhold til definisjonen av feltstyrke . I følge Coulombs lov:

Fordi og q=1, da modulen til feltstyrken i feltet til en punktladning

Erstatter formelen for å bestemme potensialforskjellen

i stedet for verdien vi får

Vi trekker en viktig konklusjon: den potensielle forskjellen mellom de første og siste punktene på banen (punkt 1 og 2 i vårt eksempel) avhenger bare av posisjonen til disse punktene og avhenger ikke av banen som bevegelsen fra startpunktet langs. til siste punkt fant sted.

Hvis feltet er opprettet av et sett med punktladninger, er denne konklusjonen gyldig for feltet som er opprettet av hver av punktladningene separat. Og siden superposisjonsprinsippet er gyldig for det elektriske feltet i et homogent og ________________ dielektrisk, er konklusjonen om uavhengigheten av størrelsen på potensialforskjellen __________ fra banen som bevegelsen fra punkt 1 til punkt 2 fant sted langs også gyldig for det elektriske feltet skapt av et sett med punktladninger.

Hvis du går langs den lukkede sti 1 – 3 – 2 – 4 – 1, vil startpunktet til sti 1 og endepunktet til sti 2 falle sammen, og da vil venstre og høyre side av potensialforskjellsformelen være lik 0:

Sirkelen på integralikonet betyr at integralet tas over en lukket kontur.

En viktig konklusjon følger av det siste uttrykket: i et elektrostatisk felt er det lineære integralet av den elektriske feltstyrken tatt langs enhver lukket kontur lik null. Fysisk forklares dette med at når man beveger seg langs en lukket bane, utføres en viss mengde arbeid av feltkrefter og det samme arbeidet utføres av ytre krefter mot feltkreftene. Likhet (2.1) tolkes som følger: sirkulasjonen til en vektor langs enhver lukket bane er lik null. Dette forholdet uttrykker den grunnleggende egenskapen til det elektrostatiske feltet. Felt som denne typen relasjoner gjelder kalles potensial. Potensialet er ikke bare elektrostatisk, men også gravitasjonsfelt(gravitasjonskraft mellom materielle legemer)

1. Uttrykk for spenning i form av en potensiell gradient.

Gradienten til en skalarfunksjon er endringshastigheten til skalarfunksjonen, tatt i retning av dens største økning. For å bestemme gradienten, er to forhold avgjørende: 1) retningen som de to nærmeste punktene tas i, må være slik at endringshastigheten for potensialet er maksimal; 2) retningen må være slik at skalarfunksjonen i denne retningen ikke avtar.

I et elektrostatisk felt, la oss ta to tilstøtende punkter ved forskjellige ekvipotensialer. La . Deretter, i samsvar med definisjonen ovenfor, skildrer vi gradienten som en vektor vinkelrett på ekvipotensiallinjene og rettet bort fra og (i retning av økende potensial). Vi betegner med dn den perpendikulære (normale) avstanden mellom ekvivalente flater, og ved at vektoren faller sammen med retningene ; gjennom - enhetsvektor i retning , men basert på sammenligningen for å bestemme potensialforskjellen, kan vi skrive uttrykket

Hvor potensiell økning når du flytter fra punkt 1 til punkt 2. Fordi , da er økningen negativ.

Siden vektorene og sammenfaller i retning, er skalarproduktet lik produktet av modulen og modulen ( ). Dermed, . Derav feltdirektivitetsmodulen . Feltstyrkevektor

.

Derfor

(4.1)

Fra definisjonen av gradient følger det at

(4.2)

(Gradientvektoren er alltid rettet i motsatt retning av vektoren).

Ved å sammenligne (4.1) og (4.2) konkluderer vi med det

(4.3)

Dette er ligningen for sammenheng mellom spenning og potensial av en differensialtype.

Relasjon (4.3) tolkes som følger: intensiteten på ethvert punkt i feltet er lik endringshastigheten til potensialet på dette punktet, tatt med motsatt fortegn. Tegnet (-) betyr at retningen og retningen motsatte.

Det skal bemerkes at normalen i det generelle tilfellet kan lokaliseres på en slik måte at den ikke faller sammen med retningen til noen koordinatakse, og derfor kan potensialgradienten i det generelle tilfellet representeres som summen av tre projeksjoner langs koordinataksene. For eksempel, i et kartesisk koordinatsystem:

Hvor er endringshastigheten i retningen til X-aksen; - numerisk verdi (modul) av hastighet (hastighet er en vektormengde); - enhetsenhetsvektorer, henholdsvis langs X-, Y-, Z-aksene til det kartesiske systemet.

Spenningsvektor . Dermed,

To vektorer er like bare hvis deres tilsvarende projeksjoner er like med hverandre. Derfor,

(4.4)

Sammenheng (4.4) skal forstås som følger: projeksjonen av feltstyrken på X-aksen er lik projeksjonen av potensialets endringshastighet langs X-aksen, tatt omvendt.

Forelesning 3.

1. Hamiltons differensialoperatør (nabla-operatør).

For å forkorte notasjonen av ulike operasjoner på skalar- og vektormengder, brukes Hamiltons differensialoperator (nabla-operator). Den Hamiltonske differensialoperatoren forstås som summen av partielle deriverte langs tre koordinatakser, multiplisert med de tilsvarende enhetsvektorene (orts). I det kartesiske koordinatsystemet er det skrevet som:

Den kombinerer vektorielle og differensierende egenskaper og kan brukes på skalar- og vektorfunksjoner. Den du vil utføre en handling på (differensiering i henhold til dens koordinater, eller romlig differensiering) er skrevet til høyre for nabla-operatøren.

La oss bruke operatøren på potensialet. For dette formålet skriver vi ned

Hvis vi sammenligner (2.1) med
, - Det , og å tilordne en operator til venstre til en hvilken som helst skalarfunksjon (i dette tilfellet til ) betyr å ta gradienten til denne skalarfunksjonen.

1. Poisson og Lanlass ligninger.

Disse ligningene er de grunnleggende differensialligningene for elektrostatikk. De følger av Gauss teorem i differensiert form. Det er faktisk kjent det . Samtidig, ifølge Gauss sin teori (3. 2)

På den annen side, ved å erstatte uttrykket for differensialtegnet for feltstyrken i (3.2) får vi

La oss skrive ut tegnet (-) for tegnet på divergens

I stedet for La oss skrive ned tilsvarende; I stedet for div vil vi skrive (nabla).

eller (3.3)

Ligning (3.3) kalles Poissons ligning. En spesiell form for Poisson-ligningen når , kalles Laplaces ligning:

Operatør kalles Laplace-operatoren, eller Laplacian, og er noen ganger betegnet med symbolet (delta). Derfor kan du finne denne formen for å skrive Poisson-ligningen:

La oss utvide det i et kartesisk koordinatsystem. For dette formålet skriver vi produktet av to faktorer i utvidet form:

skalært produkt,

La oss utføre termin-for-term multiplikasjon og få

Dermed er Poisson-ligningen i det kartesiske koordinatsystemet skrevet som følger:

Laplaces ligning i kartesiske koordinatsystemer:

Poissons ligning uttrykker forholdet mellom andreordens partielle deriverte av ___ på et hvilket som helst punkt i feltet og den volumetriske tettheten av frie ladninger på det punktet i feltet. Samtidig avhenger potensialet på ethvert punkt i feltet av alle ladningene som skaper feltet, og ikke bare av størrelsen på den frie ladningen.

1. Teori om løsningens unikhet.

Det elektriske feltet er beskrevet av Laplace- eller Poisson-ligningene. Begge er partielle differensialligninger. Partiell differensialligning i motsetning til vanlig differensialligning differensiallikninger I det generelle tilfellet har de mange løsninger som er lineært uavhengige av hverandre. I ethvert spesifikt praktisk problem er det et enkelt bilde av feltet, det vil si en enkelt løsning. Fra settet med lineært uavhengige løsninger tillatt av Laplace–Poisson-ligningen, gjøres valget av den eneste som tilfredsstiller et spesifikt problem ved å bruke grensebetingelser. Hvis det er en viss funksjon som tilfredsstiller Laplace-Poisson-ligningen og grensebetingelsene i et gitt felt, representerer denne funksjonen den eneste løsningen på et spesifikt problem som søkes. Denne posisjonen kalles det unike løsningsteoremet.

1. Grenseforhold.

Med grenseforhold forstås de forhold feltet i grensesnittet mellom medier med ulike elektriske egenskaper er underlagt.

Ved integrering av Laplace (eller Poisson) ligningen inkluderer løsningen integrasjonskonstanter. De bestemmes ut fra randbetingelsene. Før vi går videre til en detaljert diskusjon av grenseforhold, vurderer vi spørsmålet om feltet inne i en ledende strøm under elektrostatiske forhold. I et ledende legeme plassert i et elektrostatisk felt, på grunn av fenomenet elektrostatisk induksjon, oppstår ladningsseparasjon. Negative ladninger flyttes til overflaten av kroppen som vender mot et høyere potensial, positive ladninger - i motsatt retning.

Alle punkter på kroppen vil ha det samme potensialet. Hvis det oppsto en potensiell forskjell mellom noen punkter, ville det under dens påvirkning oppstå en ordnet bevegelse av ladninger, som motsier konseptet om et elektrostatisk felt. Overflaten av kroppen er ekvipotensial. Den ytre feltstyrkevektoren når som helst på overflaten nærmer seg den i rett vinkel. Inne i et ledende legeme er feltstyrken null, siden det ytre feltet kompenseres av feltet av ladninger som ligger på overflaten av kroppen.

1. Forhold i grensesnittet mellom et ledende legeme og et dielektrikum.

På grensen mellom et ledende legeme og et dielektrikum, i fravær av strøm gjennom det ledende legeme, er to betingelser oppfylt:

1) det er ingen tangentiell (tangens til overflaten) komponent av den elektriske feltstyrken:

2) den elektriske forskyvningsvektoren på et hvilket som helst punkt av dielektrikumet direkte tilstøtende overflaten av det ledende legeme er numerisk lik ladningstettheten på overflaten av det ledende legeme på dette punktet:

La oss vurdere den første betingelsen. Alle punkter på overflaten av et ledende legeme har samme potensial. Derfor, mellom to punkter på overflaten svært nær hverandre, er den potensielle økningen , Av , derfor det er øke overflatepotensial lik null. Siden baneelementet dl mellom punkter på overflaten ikke er lik null, er det lik null.

Bevis på den andre betingelsen. For å gjøre dette, la oss mentalt velge et uendelig parallellepiped.

Dens øvre overflate er parallell med overflaten av det ledende legemet og er plassert i dielektrikumet. Den nedre kanten er plassert i den ledende kroppen. Høyden på parallellepipedet er ubetydelig liten. La oss bruke Gauss' teorem på det. På grunn av små lineære dimensjoner kan det antas at ladningstettheten på alle punkter på overflaten dS til et ledende legeme fanget inne i parallellepipedet er den samme. Den totale ladningen inne i volumet som vurderes er lik . Vektorstrøm gjennom den øvre overflaten av volumet: Det er ingen vektorstrøm gjennom sideflatene til volumet på grunn av sistnevntes litenhet og det faktum at vektoren ___ glir langs dem. Det er heller ingen strømning gjennom "bunnen" av volumet, siden inne i den ledende kroppen E = 0 og D = 0 (den ledende kroppen er en endelig verdi).

Dermed er vektorfluksen fra volumet til parallellepipedet lik eller

1. Forhold i grensesnittet mellom to dielektriske stoffer.

Ved grensesnittet mellom to dielektrikumer med forskjellige dielektriske konstanter er to betingelser oppfylt:

1) de tangentielle komponentene til feltstyrken er like

2) de normale komponentene i elektrisk induksjon er like

Indeks 1 refererer til det første dielektrikumet, indeks 2 refererer til det andre dielektrikumet.

Den første betingelsen følger av det faktum at i det potensielle feltet langs enhver lukket kontur; den andre betingelsen er en konsekvens av Gauss sin teorem.

La oss bevise gyldigheten av den første betingelsen. For dette formålet velger vi en flat lukket kontur mnpq og lager en sirkulasjon av den elektriske feltstyrkevektoren langs den.

Den øvre siden av kretsen er plassert i et dielektrikum med dielektrisk konstant, den nedre siden er plassert i et dielektrikum. La oss betegne lengden på siden mn, lik lengden på siden pq. La oss ta konturen slik at dimensjonene np og qm blir . Derfor komponentene i integralet langs de vertikale sidene på grunn av deres litenhet vil vi neglisjere. Komponent på vei er mn lik , på banen pq er lik . Tegnet (-) dukket opp fordi lengdeelementet på banen pq og tangentkomponenten til vektoren er rettet mot motsatte sider(sirkulasjon med klokken i henhold til tilstand) ( ). På denne måten eller

, som var det som måtte bevises.

Potensialtilstand .

For å bevise den andre betingelsen velger vi veldig små parallellepipeder i grensesnittet mellom to medier.

Inne i det tildelte volumet er det bundne gebyrer og derfor ingen gratis (fra Gauss sin teorem i integralform). Vektorflyt:

gjennom oversiden med området: ;

gjennom nedre kant: ;

Derfor eller

, som var det som måtte bevises.

Når du passerer gjennom grensen som skiller ett dielektrikum fra et annet, for eksempel når du beveger deg fra punkt n til p, er den normale komponenten av spenningen en endelig verdi, og veilengden . Derfor . Derfor, når potensialet passerer gjennom grensesnittet mellom to dielektriske stoffer, gjennomgår ikke potensialet hopp.

1. Speilbildemetode.

For å beregne elektrostatiske felt begrenset av enhver ledende overflate med vanlig form eller hvor det er en geometrisk riktige skjemaer grensen mellom to dielektrika, er speilbildemetoden mye brukt. Dette er en kunstig beregningsmetode der det i tillegg til de gitte avgiftene innføres tilleggsavgifter, hvis størrelse og plassering er valgt for å tilfredsstille grensebetingelsene i feltet. Geografisk plasseres ladninger der speilbilder (i geometrisk forstand) av gitte ladninger befinner seg. La oss se på et eksempel på speilbildemetoden.

Fulladet aksel, plassert i nærheten av det ledende flyet.

Den ladede aksen (ladning per lengdeenhet) er plassert i dielektrikumet parallelt med overflaten av det ledende mediet (metallvegg eller jord).

Det er nødvendig å bestemme feltets natur i det øvre halvplanet (dielektrisk).

Som et resultat av elektrisk induksjon oppstår ladninger på overflaten av en ledende kropp. Deres tetthet endres med en endring i X-koordinaten. Feltet i dielektrikumet skapes ikke bare av den ladede aksen, men også av ladningene som vises på overflaten av den ledende kroppen på grunn av elektrostatisk induksjon. Til tross for at ladningstetthetsfordelingen på overflaten av et ledende medium er ukjent, er dette problemet relativt enkelt å løse ved bruk av speilbildemetoden.

La oss plassere ved punkt m en fiktiv ladning av det motsatte tegnet (-) med hensyn til den gitte ladningen. Avstanden h fra punkt m til grensesnittplanet er den samme som avstanden fra den faktiske ladningen til grensesnittplanet. Slik sett blir et speilbilde realisert. La oss sørge for at feltstyrken fra to ladninger og - når som helst på grensesnittet bare har en komponent normal til grensen og ikke har en tangentiell komponent, siden de tangentielle komponentene fra begge ladningene har motsatte retninger og summerer seg til null når som helst på overflaten. Potensialet til hver av aksene bestemmes av formelen

Hvor c er integrasjonskonstanten

r– avstand fra akse

Potensialet fra hver av aksene tilfredsstiller Laplace-ligningen i et sylindrisk koordinatsystem

(3.6)

For å sjekke, la oss erstatte høyre side uttrykk i (3.6) og etter transformasjoner får vi:

, dvs.

Siden potensialet fra hver av aksene tilfredsstiller Laplace-ligningen og samtidig er grensebetingelsen oppfylt ( ), og basert på unikhetsteoremet er den resulterende løsningen sann.

Bildet av feltet er vist på figuren.

Kraftlinjene er vinkelrett på overflaten av ledningen og overflaten til det ledende planet. Tegn (-) på overflaten av et ledende plan betyr negative ladninger som vises på overflaten som følge av elektrisk induksjon.

1. Grunnleggende bestemmelser om riktig bilde av feltet.

Betingede typer felt kan deles inn i tre typer. Plan-parallell, plan-meridian og uniform. Et planparallelt felt har et sett med kraftekvipotensiallinjer som gjentas i alle plan vinkelrett på en hvilken som helst akse i det kartesiske koordinatsystemet. Et eksempel er feltet til to ledninger. Feltpotensialet er ikke avhengig av z-koordinaten rettet langs aksen til en av ledningene.

Et plan meridialfelt har et mønster som gjentas i alle meridialplan, det vil si at feltmønsteret ikke er avhengig av koordinaten ___ til det sylindriske eller sfæriske koordinatsystemet.

Et enhetlig felt har samme intensitet på alle punkter i feltet, det vil si at verdien ikke avhenger av koordinatene til punktet. Et jevnt felt dannes mellom kondensatorplatene.

1. Grafisk representasjon av et planparallellt feltmønster.

Analytisk beregning av felt møter ofte vanskeligheter, for eksempel når overflaten har en kompleks form. I dette tilfellet er bildet av feltet konstruert grafisk. For dette formålet finner de først ut om feltet som studeres har symmetri. Hvis det er tilgjengelig, er feltbildet kun konstruert for ett av symmetriområdene.

La oss vurdere feltmønsteret dannet av to innbyrdes vinkelrette relativt ledende tynne plater. Siden dette feltet har symmetri, konstruerer vi et bilde for det øvre halvplanet. I det nedre halvplanet gjentas bildet. Når de bygger, blir de styrt av følgende regler:

1) kraftledningene må nærme seg overflaten av elektrodene vinkelrett;

2) felt- og ekvipotensiallinjene må være innbyrdes perpendikulære og danne like feltceller (kurvilineære rektangler), for hvilke forholdet mellom den gjennomsnittlige cellelengden og den gjennomsnittlige bredden til denne cellen skal være omtrent den samme, dvs.

Hvis antall celler i kraftrøret er betegnet med n, og antall rør med m (i vårt eksempel, n=4 og m=2 x 6), så, i henhold til reglene ovenfor, vil potensiell forskjell mellom tilstøtende ekvipotensialer vil være like og like , hvor U er spenningen mellom elektrodene Foreløpig vil vektoren i hvert kraftrør være den samme som i naborøret.

Vektorfluksen i hvert kraftrør vil være den samme som i naborøret.

En elektrisk ladning plassert på et bestemt punkt i rommet endrer egenskapene til det rommet. Det vil si at ladningen genererer et elektrisk felt rundt seg selv. Et elektrostatisk felt er en spesiell type materie.

Det elektrostatiske feltet som eksisterer rundt stasjonære ladede legemer virker på ladningen med en viss kraft nær ladningen den er sterkere.
Det elektrostatiske feltet endres ikke over tid.
Styrken som karakteriserer det elektriske feltet er intensiteten

Den elektriske feltstyrken ved et gitt punkt kalles vektoren fysisk mengde, numerisk lik kraften som virker på en enhets positiv ladning plassert på et gitt punkt i feltet.

Hvis en prøveladning påvirkes av krefter fra flere ladninger, er disse kreftene uavhengige i henhold til prinsippet om superposisjon av krefter, og resultanten av disse kreftene er lik vektorsummen av kreftene. Prinsippet for superposisjon (pålegging) av elektriske felt: Den elektriske feltstyrken til et system av ladninger ved et gitt punkt i rommet er lik vektorsummen av de elektriske feltstyrkene som skapes ved et gitt punkt i rommet av hver ladning i systemet hver for seg:

eller

Det er praktisk å representere det elektriske feltet grafisk ved å bruke kraftlinjer.

Kraftlinjer (linjer med elektrisk feltintensitet) er linjer hvis tangenter i hvert punkt av feltet faller sammen med retningen til intensitetsvektoren i et gitt punkt.

Kraftlinjer starter ved en positiv ladning og slutter ved en negativ ladning (Feltlinjer med elektrostatiske felt av punktladninger.).

Tettheten til strekklinjene karakteriserer feltstyrken (jo tettere linjene er, jo sterkere er feltet).

Det elektrostatiske feltet til en punktladning er ujevnt (feltet er sterkere nærmere ladningen).

Kraftlinjer for elektrostatiske felt i uendelige jevnt ladede plan.
Det elektrostatiske feltet til uendelig jevnt ladede plan er ensartet. Et elektrisk felt hvis styrke er lik på alle punkter kalles uniform.

Feltlinjer med elektrostatiske felt med topunktladninger.

Potensial er energikarakteristikken til det elektriske feltet.

Potensiell- en skalar fysisk størrelse lik forholdet mellom den potensielle energien som en elektrisk ladning besitter ved et gitt punkt i det elektriske feltet og størrelsen på denne ladningen.
Potensial viser hvilken potensiell energi en enhet positiv ladning plassert på et gitt punkt i det elektriske feltet vil ha. φ = W/q
der φ er potensialet ved et gitt punkt i feltet, W- potensiell energi lade på et gitt punkt i feltet.
Måleenheten for potensial i SI-systemet er [φ] = B(1V = 1J/C)
En potensialenhet regnes for å være potensialet ved et punkt som for å bevege seg fra uendelig en elektrisk ladning på 1 C krever arbeid lik 1 J.
Med tanke på det elektriske feltet som skapes av et system av ladninger, bør man bruke superposisjonsprinsipp:
Det elektriske feltpotensialet til et system av ladninger ved et gitt punkt i rommet er lik den algebraiske summen av potensialene til de elektriske feltene som skapes ved et gitt punkt i rommet av hver ladning i systemet separat:
En tenkt overflate på alle punkter som potensialet tar samme verdier, kalt ekvipotensial overflate. Når en elektrisk ladning beveger seg fra punkt til punkt langs en ekvipotensialflate, endres ikke energien. Et uendelig antall ekvipotensialflater for et gitt elektrostatisk felt kan konstrueres.
Intensitetsvektoren ved hvert feltpunkt er alltid vinkelrett på ekvipotensialflaten trukket gjennom et gitt feltpunkt.

Elektromagnetiske felt gjennomsyrer hele det omkringliggende rommet.

Det er naturlige og menneskeskapte kilder til elektromagnetiske felt.

Naturlig elektromagnetiske feltkilder:

• atmosfærisk elektrisitet;
• radioutslipp fra sola og galakser (reliktstråling, jevnt fordelt over hele universet);
• elektriske og magnetiske felt på jorden.

Kilder menneskeskapt elektromagnetiske felt er forskjellig sendeutstyr, brytere, høyfrekvente isolasjonsfiltre, antennesystemer, industrielle installasjoner utstyrt med høyfrekvente (HF), ultrahøyfrekvente (UHF) og ultrahøyfrekvente (mikrobølge) generatorer.

Kilder til elektromagnetiske felt i produksjon

Kilder til EMF i produksjon inkluderer to store grupper av kilder:

Følgende kan ha en farlig innvirkning på arbeidstakere:

• EMF-radiofrekvenser (60 kHz - 300 GHz),
• elektriske og magnetiske felt med industriell frekvens (50 Hz);
• elektrostatiske felt.

Kilder til radiofrekvensbølger er primært radio- og fjernsynsstasjoner. Klassifiseringen av radiofrekvenser er gitt i tabell. 1. Effekten av radiobølger avhenger i stor grad av egenskapene til deres forplantning. Det er påvirket av arten av relieff og dekning av jordens overflate, store gjenstander og bygninger som ligger på stien, etc. Skoger og ujevnt terreng absorberer og sprer radiobølger.

Tabell 1. Radiofrekvensområde

Elektrostatiske felt er opprettet i kraftverk og i elektriske prosesser. Avhengig av kildene til dannelsen, kan de eksistere i form av et elektrostatisk felt i seg selv (et felt med stasjonære ladninger). I industrien er elektrostatiske felt mye brukt til elektrogassrensing, elektrostatisk separasjon av malm og materialer, og elektrostatisk påføring av maling og polymermaterialer. Statisk elektrisitet genereres under produksjon, testing, transport og lagring av halvlederenheter og integrerte kretser, sliping og polering av kabinetter til radio- og TV-mottakere, i lokalene til datasentre, i områder med dupliseringsutstyr, så vel som i en rekke av andre prosesser der dielektriske materialer brukes. Elektrostatiske ladninger og de elektrostatiske feltene de skaper kan oppstå når dielektriske væsker og noen bulkmaterialer beveger seg gjennom rørledninger, når dielektriske væsker helles, eller når film eller papir rulles.

Magnetiske felt er laget av elektromagneter, solenoider, kondensatorinstallasjoner, støpte og cermetmagneter og andre enheter.

Kilder til elektriske felt

Ethvert elektromagnetisk fenomen, betraktet som en helhet, er preget av to sider - elektrisk og magnetisk, mellom hvilke det er en nær forbindelse. Det elektromagnetiske feltet har også alltid to sammenkoblede sider – det elektriske feltet og det magnetiske feltet.

Kilde til elektriske felt med industriell frekvens er strømførende deler av eksisterende elektriske installasjoner (kraftledninger, induktorer, kondensatorer til termiske installasjoner, mateledninger, generatorer, transformatorer, elektromagneter, solenoider, halvbølge- eller kondensator-pulsenheter, støpte og cermetmagneter, etc.). Langvarig eksponering for et elektrisk felt på menneskekroppen kan forårsake forstyrrelse av funksjonstilstanden til nerve- og kardiovaskulærsystemet, som kommer til uttrykk i økt tretthet, redusert kvalitet på arbeidsoperasjoner, smerter i hjertet, endringer i blodtrykk og puls .

For et elektrisk felt med industriell frekvens, i samsvar med GOST 12.1.002-84, er det maksimalt tillatte nivået av elektrisk feltstyrke, som ikke er tillatt å forbli inne uten bruk av spesielt verneutstyr gjennom hele arbeidsdagen, 5 kV /m. I området fra over 5 kV/m til og med 20 kV/m er den tillatte oppholdstiden T (h) bestemt av formelen T = 50/E - 2, hvor E er styrken til det virkefeltet i det kontrollerte området , kV/m. Ved feltstyrker over 20 kV/m til 25 kV/m bør tiden personell opphold i feltet ikke overstige 10 minutter. Maksimal tillatt verdi for den elektriske feltstyrken er satt til 25 kV/m.

Hvis det er nødvendig å bestemme maksimalt tillatt elektrisk feltstyrke for en gitt oppholdstid i den, beregnes intensitetsnivået i kV/m ved hjelp av formelen E - 50/(T + 2), der T er oppholdstiden i det elektriske feltet, timer.

Hovedtypene for kollektiv beskyttelse mot påvirkning av det elektriske feltet til industrielle frekvensstrømmer er skjermingsenheter - komponent elektrisk installasjon, designet for å beskytte personell i åpne koblingsanlegg og luftledninger (fig. 1).

En skjermingsanordning er nødvendig ved inspeksjon av utstyr og under driftsveksling, overvåking av arbeidsfremdriften. Strukturelt er skjermingsanordninger utformet i form av baldakiner, baldakiner eller skillevegger laget av metalltau. stenger, masker. Skjermingsinnretninger skal ha et anti-korrosjonsbelegg og være jordet.

Ris. 1. Skjermtak over passasjen inn i bygget

For å beskytte mot påvirkning av det elektriske feltet til industrielle frekvensstrømmer, brukes også skjermingsdrakter, som er laget av spesialstoff med metalliserte tråder.

Kilder til elektrostatiske felt

Bedrifter bruker og produserer mye stoffer og materialer som har dielektriske egenskaper, noe som bidrar til generering av statiske elektrisitetsladninger.

Statisk elektrisitet produseres ved friksjon (kontakt eller separasjon) av to dielektrika mot hverandre eller dielektriske mot metaller. I dette tilfellet kan det samle seg elektriske ladninger på gnidestoffene, som lett strømmer ned i bakken hvis kroppen er en elektrisk leder og den er jordet. Elektriske ladninger beholdes på dielektrikum i lang tid, og det er derfor de kalles statisk elektrisitet.

Prosessen med fremveksten og akkumulering av elektriske ladninger i stoffer kalles elektrifisering.

Fenomenet statisk elektrifisering observeres i følgende hovedtilfeller:

• i flyt og sprut av væsker;
• i en strøm av gass eller damp;
• ved kontakt og påfølgende fjerning av to faste stoffer
• ulik kropp (kontaktelektrifisering).

En utladning av statisk elektrisitet oppstår når den elektrostatiske feltstyrken over overflaten til et dielektrikum eller en leder, på grunn av akkumulering av ladninger på dem, når en kritisk (sammenbrudd) verdi. For luft er gjennomslagsspenningen 30 kV/cm.

Personer som jobber i områder utsatt for elektrostatiske felt opplever en rekke lidelser: irritabilitet, hodepine, søvnforstyrrelser, nedsatt appetitt, etc.

Tillatte nivåer av elektrostatisk feltstyrke er etablert av GOST 12.1.045-84 "Elektrostatiske felt. Tillatte nivåer på arbeidsplasser og krav til overvåking” og Sanitære og hygieniske standarder for tillatt elektrostatisk feltstyrke (GN 1757-77).

Disse regulatoriske rettsaktene gjelder for elektrostatiske felt skapt under drift av høyspent DC elektriske installasjoner og elektrifisering av dielektriske materialer, og etablerer tillatte nivåer styrken til elektrostatiske felt på personalarbeidsplasser, samt Generelle Krav til kontroll og beskyttelsesmidler.

Tillatte nivåer av elektrostatisk feltstyrke fastsettes avhengig av tiden som brukes på arbeidsplassen. Maksimalt tillatt nivå for elektrostatisk feltstyrke er 60 kV/m i 1 time.

Når den elektrostatiske feltstyrken er mindre enn 20 kV/m, er tiden brukt i elektrostatiske felt ikke regulert.

I spenningsområdet fra 20 til 60 kV/m avhenger den tillatte tiden for personell til å oppholde seg i et elektrostatisk felt uten verneutstyr av det spesifikke spenningsnivået på arbeidsplassen.

Tiltak for å beskytte mot statisk elektrisitet er rettet mot å forhindre forekomst og akkumulering av statiske elektrisitetsladninger, skape forhold for spredning av ladninger og eliminere faren for dem skadelige effekter. Grunnleggende beskyttelsestiltak:

• forhindre akkumulering av ladninger på elektrisk ledende deler av utstyret, som oppnås ved å jorde utstyr og kommunikasjon som ladninger kan vises på (enheter, tanker, rørledninger, transportører, dreneringsenheter, overganger, etc.);
• redusere den elektriske motstanden til bearbeidede stoffer;
• bruken av statisk elektrisitetsnøytralisatorer som skaper positive og negative ioner nær elektrifiserte overflater. Ioner som bærer en ladning motsatt overflateladningen tiltrekkes til den og nøytraliserer ladningen. Basert på deres driftsprinsipp er nøytralisatorer delt inn i følgende typer: koronautslipp(induksjon og høyspenning), radioisotop, hvis handling er basert på ionisering av luft ved alfastråling av plutonium-239 og betastråling av promethium-147, aerodynamisk, som er et ekspanderkammer hvori ved hjelp av ioniserende stråling eller en koronautladning, genereres ioner, som deretter tilføres av en luftstrøm til stedet hvor statiske elektrisitetsladninger dannes;
• redusere intensiteten av statiske elektrisitetsladninger. Det oppnås ved passende valg av bevegelseshastigheten til stoffer, unntatt sprut, knusing og atomisering av stoffer, fjerning av elektrostatisk ladning, valg av friksjonsoverflater, rensing av brennbare gasser og væsker fra urenheter;
• fjerning av statiske elektrisitetsladninger som samler seg på mennesker. Dette oppnås ved å gi arbeidere ledende sko og antistatiske kjoler, installere elektrisk ledende gulv eller jordede soner, plattformer og arbeidsplattformer. jording av dørhåndtak, trappehåndtak, instrumenthåndtak, maskiner og apparater.

Magnetiske feltkilder

Magnetiske felt (MF) med industriell frekvens oppstår rundt alle elektriske installasjoner og ledere med industriell frekvens. Jo større strømmen er, desto høyere intensitet har magnetfeltet.

Magnetiske felt kan være konstante, pulserte, infra-lav frekvens (med en frekvens på opptil 50 Hz), variable. Handlingen til MP kan være kontinuerlig eller intermitterende.

Graden av påvirkning av magnetfeltet avhenger av dets maksimale intensitet i arbeidsområdet til den magnetiske enheten eller i påvirkningssonen til den kunstige magneten. Dosen som mottas av en person avhenger av plasseringen av arbeidsplassen i forhold til MP og arbeidsregimet. Konstant MP forårsaker ingen subjektive effekter. Ved eksponering for variable MF observeres karakteristiske visuelle sensasjoner, såkalte fosfener, som forsvinner når effekten opphører.

Ved konstant arbeid under forhold med eksponering for MF som overskrider maksimalt tillatte nivåer, funksjonssvikt i nervesystemet, kardiovaskulær og luftveiene, fordøyelseskanalen, endringer i blodsammensetningen. Med overveiende lokal eksponering kan vegetative og trofiske forstyrrelser forekomme, vanligvis i det området av kroppen som er under direkte påvirkning av MP (oftest hendene). De manifesteres av en følelse av kløe, blekhet eller blåaktig hud, hevelse og fortykkelse av huden, i noen tilfeller utvikler hyperkeratose (keratinisering).

MF-spenningen på arbeidsplassen bør ikke overstige 8 kA/m. MF-spenningen til en kraftoverføringslinje med spenninger opp til 750 kV overstiger vanligvis ikke 20-25 A/m, noe som ikke utgjør noen fare for mennesker.

Kilder til elektromagnetisk stråling

Kilder elektromagnetisk stråling i et bredt spekter av frekvenser (mikro- og lavfrekvente, radiofrekvenser, infrarøde, synlige, ultrafiolette, røntgenstråler - Tabell 2) er kraftige radiostasjoner, antenner, mikrobølgegeneratorer, induksjons- og dielektriske varmeinstallasjoner, radarer, lasere, måle- og kontrollenheter, forskningsinstallasjoner, medisinske høyfrekvente instrumenter og enheter, personlige elektroniske datamaskiner (PCer), videodisplayterminaler på katodestrålerør, brukt både i industrien, Vitenskapelig forskning, og i hverdagen.

Kilder til økt fare med tanke på elektromagnetisk stråling er også mikrobølgeovner, fjernsyn, mobiltelefoner og radiotelefoner.

Tabell 2. Spektrum av elektromagnetisk stråling

Lavfrekvente utslipp

Kilder til lavfrekvent stråling er produksjonssystemer. overføring og distribusjon av elektrisitet (kraftverk, transformatorstasjoner, kraftoverføringssystemer og linjer), elektriske nettverk av bolig- og administrative bygninger, transport drevet av elektriske stasjoner og dens infrastruktur.

Ved langvarig eksponering for lavfrekvent stråling kan det oppstå hodepine, endringer i blodtrykk, tretthet, hårtap, sprø negler, vekttap og en vedvarende reduksjon i ytelse.

For å beskytte mot lavfrekvent stråling skjermes enten strålekilder (fig. 2) eller områder hvor en person kan befinne seg.

Ris. 2. Skjerming: a - induktor; b - kondensator

RF-kilder

Kildene til radiofrekvens-EMF er:

• i området 60 kHz - 3 MHz - uskjermede elementer av utstyr for induksjonsbehandling av metall (pumping, gløding, smelting, lodding, sveising, etc.) og andre materialer, samt utstyr og instrumenter som brukes i radiokommunikasjon og kringkasting;
• i området 3 MHz - 300 MHz - uskjermede elementer av utstyr og enheter som brukes i radiokommunikasjon, radiokringkasting, TV, medisin, samt utstyr for oppvarming av dielektrikum;
• i området 300 MHz - 300 GHz - uskjermede elementer av utstyr og instrumenter som brukes i radar, radioastronomi, radiospektroskopi, fysioterapi, etc. Langvarig eksponering for radiobølger på ulike systemer i menneskekroppen forårsaker ulike konsekvenser.

De mest karakteristiske avvikene i det menneskelige sentralnervesystemet og det kardiovaskulære systemet når de utsettes for radiobølger i alle områder er. Subjektive plager - hyppig hodepine, døsighet eller søvnløshet, tretthet, svakhet, økt svette, hukommelsestap, forvirring, svimmelhet, mørkere øyne, årsaksløse følelser av angst, frykt, etc.

Påvirkningen av et elektromagnetisk felt i mellombølgeområdet med langvarig eksponering manifesteres i eksitatoriske prosesser og forstyrrelse av positive reflekser. Endringer i blodet er notert, inkludert leukocytose. Leverdysfunksjon og dystrofiske endringer i hjernen, indre organer og reproduksjonssystem er etablert.

Det elektromagnetiske feltet i kortbølgeområdet provoserer endringer i binyrebarken, det kardiovaskulære systemet og de bioelektriske prosessene i hjernebarken.

VHF EMF forårsaker funksjonelle endringer i nerve-, kardiovaskulære, endokrine og andre systemer i kroppen.

Graden av fare for eksponering for mikrobølgestråling til en person avhenger av kraften til kilden til elektromagnetisk stråling, driftsmodusen til emitterne, designfunksjonene til emitterende enheten, EMF-parametere, energiflukstetthet, feltstyrke, eksponeringstid , størrelsen på den bestrålte overflaten, individuelle egenskaper til en person, plassering av arbeidsplasser og effektive beskyttelsestiltak.

Det er termiske og biologiske effekter av mikrobølgestråling.

Termiske effekter er en konsekvens av absorpsjon av energi fra EMF-mikrobølgestråling. Jo høyere feltstyrke og lengre eksponeringstid, desto sterkere er termisk effekt. Når energiflukstettheten W er 10 W/m2, takler ikke kroppen varmefjerning, kroppstemperaturen stiger og irreversible prosesser starter.

Biologiske (spesifikke) effekter manifesterer seg i en svekkelse av den biologiske aktiviteten til proteinstrukturer, forstyrrelse av det kardiovaskulære systemet og metabolisme. Denne effekten oppstår når EMF-intensiteten er mindre enn den termiske terskelen, som er 10 W/m2.

Eksponering for EMF-mikrobølgestråling er spesielt skadelig for vev med et underutviklet karsystem eller utilstrekkelig blodsirkulasjon (øyne, hjerne, nyrer, mage, galleblære og blære). Eksponering for øynene kan forårsake uklarhet av linsen (grå stær) og brannskader på hornhinnen.

For å ivareta sikkerhet ved arbeid med kilder elektromagnetiske bølger produsert systematisk kontroll faktiske standardiserte parametere på arbeidsplasser og på steder hvor personell kan befinne seg. Kontroll utføres ved å måle den elektriske og magnetiske feltstyrken, samt å måle energiflukstettheten.

Beskyttelse av personell mot eksponering for radiobølger brukes til alle typer arbeid dersom arbeidsforholdene ikke oppfyller kravene i standardene. Denne beskyttelsen utføres på følgende måter:

• tilpassede belastninger og kraftabsorbere som reduserer styrken og tettheten til det elektromagnetiske bølgeenergistrømningsfeltet;
• skjerming av arbeidsplassen og strålingskilden;
• rasjonell plassering av utstyr i arbeidsrommet;
• valg av rasjonelle driftsformer for utstyr og arbeidsformer for personell.

Den mest effektive bruken av tilpassede belastninger og kraftabsorbere (antenneekvivalenter) er i produksjon, konfigurasjon og testing av individuelle enheter og utstyrskomplekser.

Et effektivt middel for beskyttelse mot eksponering for elektromagnetisk stråling er å skjerme strålekilder og arbeidsplassen ved hjelp av skjermer som absorberer eller reflekterer elektromagnetisk energi. Valget av skjermdesign avhenger av arten av den teknologiske prosessen, kildekraft og bølgeområde.

Reflekterende skjermer er laget av materialer med høy elektrisk ledningsevne, for eksempel metaller (i form av solide vegger) eller bomullsstoffer med metallbakside. Solide metallskjermer er de mest effektive og gir allerede ved en tykkelse på 0,01 mm demping av det elektromagnetiske feltet med omtrent 50 dB (100 000 ganger).

For fremstilling av absorberende skjermer brukes materialer med dårlig elektrisk ledningsevne. Absorberende skjermer er laget i form av pressede ark av gummi av en spesiell sammensetning med koniske faste eller hule pigger, samt i form av plater av porøs gummi fylt med karbonyljern, med et presset metallnett. Disse materialene er limt til rammen eller overflaten av strålingsutstyret.

Et viktig forebyggende tiltak for beskyttelse mot elektromagnetisk stråling er overholdelse av kravene til plassering av utstyr og for etablering av lokaler der kilder til elektromagnetisk stråling er plassert.

Beskyttelse av personell mot overeksponering kan oppnås ved å plassere HF-, UHF- og mikrobølgegeneratorer, samt radiosendere i spesialdesignede rom.

Skjermer av strålekilder og arbeidsplasser er blokkert med frakoblingsanordninger, noe som gjør det mulig å forhindre drift av emitterende utstyr når skjermen er åpen.

Tillatte nivåer av eksponering for arbeidere og krav til overvåking på arbeidsplasser for elektromagnetiske felt av radiofrekvenser er angitt i GOST 12.1.006-84.

Coulombs lov bestemmer styrken til interaksjonen mellom elektriske ladninger, men forklarer ikke hvordan denne interaksjonen overføres over en avstand fra en kropp til en annen.

Eksperimenter viser at denne interaksjonen også observeres når elektrifiserte kropper er i et vakuum. Dette betyr at elektrisk interaksjon ikke krever et medium. I følge teorien utviklet av M. Faraday og J. Maxwell, i rommet der den elektriske ladningen befinner seg, er det et elektrisk felt.

Elektrostatisk felt- en spesiell type materie, dens kilde er ladninger som er stasjonære i forhold til den treghetsreferanseramme (IFR) som vurderes, gjennom hvilken deres interaksjon utføres.

Dermed er det elektrostatiske feltet materiale. Den er kontinuerlig i rommet. Basert moderne ideer, en stasjonær ladet partikkel er en kilde til et elektrostatisk felt, og tilstedeværelsen av et felt er et tegn på eksistensen av selve den ladede partikkelen. Samspillet mellom elektriske ladninger kommer ned til følgende: ladningsfelt q 1 handler på sikt q 2, og ladefeltet q 2 handlinger på sikt q 1 . Disse interaksjonene overføres ikke umiddelbart, men med en begrenset hastighet, lik hastighet Sveta Med= 300 000 km/s. Det elektriske feltet som skapes av stasjonære elektriske ladninger i forhold til ISO-en som vurderes kalles elektrostatisk.

Vi kan ikke direkte oppfatte det elektrostatiske feltet med sansene våre. Vi kan bedømme eksistensen av et elektrostatisk felt etter dets handlinger. Det elektrostatiske feltet til en ladning virker med en viss kraft på enhver annen ladning som er i feltet til en gitt ladning.

Kraften som det elektrostatiske feltet virker på den elektriske ladningen som innføres i det kalles elektrisk kraft.

Effekten av et elektrostatisk felt på en ladning avhenger av plasseringen av ladningen i dette feltet.

Hvis det er flere ladede legemer lokalisert på forskjellige punkter i rommet, vil den kombinerte virkningen av alle ladninger på ethvert punkt i dette rommet manifestere seg, dvs. elektrostatisk felt skapt av alle disse ladede kroppene.

Litteratur

Aksenovich L. A. Fysikk i videregående skole: Teori. Oppgaver. Prøver: Lærebok. stønad til institusjoner som tilbyr allmennutdanning. miljø, utdanning / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S. 214-215.

Elektrostatisk felt akkurat som det elektriske feltet, er det en spesiell form for materie som omgir kropper som har en elektrisk ladning. Men i motsetning til sistnevnte, skapes et elektrostatisk felt bare rundt stasjonære ladede legemer, det vil si når det ikke er betingelser for å skape en elektrisk strøm.

Et elektrostatisk felt er preget av egenskaper som skiller det fra andre typer felt generert i elektriske kretser.

Hovedforskjellen er at kraftlinjene aldri krysser eller berører hverandre. Hvis et elektrostatisk felt skapes av en positiv ladning, begynner kraftlinjene med ladningen og slutter et sted i det uendelige. Hvis vi har å gjøre med en negativ ladning, begynner kraftlinjene til dets elektrostatiske felt, tvert imot, et sted i det uendelige og slutter ved selve ladningen. Det vil si at de er rettet fra en positiv ladning eller mot en negativ.

Forresten, jo større ladning, jo sterkere felt skaper den og jo større tetthet på feltlinjene. Riktignok er feltlinjer snarere et grafisk (imaginært) bilde av det, akseptert i fysikk og elektronikk. Faktisk skaper ingen av feltene klare, tegnede linjer.

Hovedkarakteristikken som elektrisk og fysiske egenskaper elektrostatisk felt er dets intensitet. Den viser kraften som feltet virker med på elektriske ladninger.