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电磁辐射

电磁辐射

中文名 电磁辐射
英文名 electronmagnetic.radiation
名词解释

电磁辐射是由同向振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递动量和能量,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电场与磁场的交互变化产生电磁波,电磁波向空中发射或传播形成电磁辐射。

电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成,而该能量是由电荷移动所产生。例如,正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷,便会产生电磁能量。

电磁“频谱”包括各种的电磁辐射,从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁频谱中射频部分的一般定义,是指频率约由3千赫至300吉赫的辐射。有些电磁辐射对人体有一定的影响。

产生机理

电场和磁场的交互变化产生的电磁波,电磁波向空中发射或泄露的现象,叫电磁辐射。电磁辐射是一种看不见、摸不着的场。人类生存的地球本身就是一个大磁场,它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射,太阳及其他星球也从外层空间源源不断地产生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。电磁辐射是物质内部原子、分子处于运动状态的一种外在表现形式。

电磁辐射的形式为在真空中或物质中的自传播波。任何一种交流电路都会向周围空间辐射电磁能量,形成有电力和磁力作用的空间,这种电力和磁力同时存在的空间定义为电磁场。若某一空间区域有变化的电场或变化的磁场,则在附近的区域内将产生相应变化的磁场或电场,而这个新产生的变化磁场或电场,又使较远的区域产生变化的电场或变化的磁场,变化的电场与变化的磁场交替产生,又由近及远以定的速度在空间传播,形成电磁波,电磁场能量以电磁波的形式向外发射的过程即形成电磁辐射。

产生条件

1、必须存在时变源。时变源可以是时变的电荷源、时变的电流源或时变的电磁场,时变源的频率应足够高,才有可能产生明显的辐射效应。

2、源路必须开放。波源电路必须开放,源电路的结构方式对辐射强弱有极大的影响,封闭的电路结构,如谐振腔是不会产生电磁辐射的。

类型

电磁辐射有一个电场和磁场分量的振荡,分别在两个相互垂直的方向传播能量。电磁辐射根据频率或波长分为不同类型,这些类型包括(按序增加频率):电力,无线电波,微波,太赫兹辐射,红外辐射,可见光,紫外线,X射线和伽玛射线。其中,无线电波的波长最长而伽玛射线的波长最短。X射线和伽玛射线电离能力很强,其他电磁辐射电离能力相对较弱,而更低频的没有电离能力。

衍生能量

电磁辐射所衍生的能量,取决于频率的高低和强度的大小。一般而言,频率愈高,强度越大,能量就愈大。高频率(短波长)电磁波的光子会比低频率(长波长)电磁波的光子携带更多的能量。一些电磁波的每个光子携带的能量可以大到拥有破坏分子间化学键的能力。频率极高的X光和伽玛射线可产生较大的能量,能够破坏构成人体组织的分子。事实上,X光和伽玛射线的能量之巨,足以令原子和分子电离化,故被列为“电离”辐射。这两种射线虽具医学用途,但照射过量将会损害健康。X光和伽玛射线所产生的电磁能量,有别于射频发射装置所产生的电磁能量。射频装置的电磁能量属于频谱中频率较低的那一端,不能破解把分子紧扣一起的化学键,光子的能量不足以破坏分子化学键,故被列为“非电离”辐射。组成我们现代生活重要部分的一些电磁场的人造来源,像电力(输变电、家用电器等)、微波(微波炉、微波信号发射塔等)、无线电波(手机移动通信、广播电视发射塔等),在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端,它们的光子没有能力破坏化学键。因此,此类电磁波为非电离性电磁场,对人体影响为即时性,类似声波影响,而电离对人体影响为累积性。

电磁辐射分两个级别,工频段辐射、射频电磁波。工频段国家标准电场强度为4000v/m,磁感应强度为0。1mT;射频电磁波的单位是μW/㎝2,国家标准限值为40,对于一般公众环评取值为其20%。

污染来源

影响人类生活环境的电磁辐射根据其污染源大致可分为两大类:天然电磁辐射污染源和人为电磁辐射污染源。 

天然电磁污染源

天然的电磁辐射污染主要来自地球的热辐射、太阳热辐射、宇宙射线、雷电等,它是由自然界的某些自然现象所引起的,在天然电磁辐射中,以雷电所产生的电磁辐射最为突出。由于自然界发生某些变化,常常在大气层中引起电荷的电离,发生电荷的蓄积,当达到—定程度时就会引起火花放电,火花放电的频率极宽,造成的影响可能也会较大。另外,如火山爆发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等也都会产生电磁干扰。除了对电器设备、飞机、建筑物等直接造成危害外,天然的电磁辐射对短波通讯的干扰特别严重,这也是电磁辐射污染的危害之一。

人为电磁污染源

人为电磁辐射污染源主要产生于人工制造的若干系统,如:电子设备,电气装置等。人为电磁场源按频率的不同又可分为工频场源和射频场源。工频场源频率从数十到数百赫兹不等,主要以大功率输电线路所产生的电磁污染为主,同时也包括了若干种放电型场源;射频电磁辐射从0.1N 3000MHz,主要是由无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备工作过程中所产生的电磁感应与电磁辐射,它的频率范围宽广,影响区域也较大,能危害近场区的工作人员。目前,射频电磁辐射已经成为电磁污染环境的主要因素。

就目前而言,环境中的电磁辐射主要来源于人为的电磁辐射污染源,天然电磁辐射污染源相比之下几乎可以忽略。

相关危害

人体危害

1.热效应

人体的70%以上都是水,水分子内部的正负电荷中心不重合,是一种极性分子,而这种极性的水分子在接受电磁辐射后,会随着电磁场极性的变化做快速重新排列,从而导致分子间剧烈撞击、摩擦而产生巨大的热量,使机体升温。当电磁辐射的强度超过定限度时,将使人体体温或局部组织温度急剧升高,破坏热平衡而有害人体健康。随着电磁辐射强度的不断提高,呈现出对人体的不良影响也逐渐突出。

2.非热效应

人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到外界低频电磁辐射的长期影响,处于平衡状态的微弱电磁场即会遭到破坏。低频电磁辐射作用于人体后,体温并不会明显提高,但会干扰人体的固有微弱电磁场,使血液、淋巴和细胞原生质发生改变,造成细胞内的脱氧核糖核酸受损和遗传基因发生突变,进而诱发白血病和肿瘤,还会引起胚胎染色体改变,并导致婴儿的畸形或孕妇的自然流产。

3.累积效应

热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前(通常所说的人体承受力—内抗力),再次受到电磁辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态,甚至有可能危及生命。对于长期接触电磁辐射的群体,即使受到的电磁辐射强度较小,但是由于接触的时间很长,所以也可能会诱发各种病变,应引起警惕。

其他危害

1.影响通信信号

当飞机在空中飞行时,如果通信和导航系统受到电磁干扰,就会同基地失去联系,可能造成飞行事故;当舰船上使用的通信、导航或遇险呼救频率受到电磁干扰,就会影响航海安全;有的电磁波还会对有线电设施产生干扰而引起铁路信号的失误动作、交通指挥灯的失控、电脑的差错和自动化工厂操作的失灵等。 

2.破坏建筑物和电气设备

在高压线网、电视发射台、转播台等附近的家庭,不仅电视信号被严重干扰,而且居民因常受电磁辐射而可能感到身体不适。

3.影响植物的生存

在长期存在电磁辐射的区域,如微波发射站所面向的山坡,有可能会造成植物的大面积死亡。

4.泄露计算机秘密

电脑的电磁辐射会把电脑中的信息带出去。虽然电脑的生产厂家为防止外泄的电磁辐射干扰其他电子设备,为电脑制订了电磁辐射的限制标准,但外泄的电磁辐射仍具有不容忽视的强度如电脑显示器的阴极射线管辐射出的电磁波,其频率一般在6.5MHz以下。对这种电磁波,在有效距离内,可用普通电视机或相同型号的电脑直接接收。接收或解读电脑辐射的电磁波,现在已成为国外情报部门的一项常用窃密技术,并已达到较高水平。据国外试验,在1000m以外能接收和还原电脑显示终端的信息,而且看得很清晰。

环境控制限值

2015年1月1日,我国环保部与国家质检总局联合发布的《电磁环境控制限值》取代了原有的《电磁辐射防护规定》和《环境电磁波卫生标准》,在全国范围内正式实施。 

该标准主要针对交流输变电设施、通信、雷达及导航设施、广播电视设施等,从电场强度、磁场强度、磁感应强度和功率密度4个方面规定了环境中电磁场的控制指标。该标准还增加了对使用1Hz~0.1MHz频率的设备的限制,这部分频段主要适用于交流输变电设施,如高压电线和变压器。而对于无线通信终端、家用电器等使用时的电磁环境限值,由电气产品标准进行控制。

新标准还从电磁环境保护管理角度,对一部分射频发射设备进行豁免。频率为0.1MHz~300GHz的设备,只要不超过标准规定的等效辐射功率,就可以免于管理。豁免的典型设备有移动通信微蜂窝天线、WLAN无线路由器、交通测速雷达、部分业余无线电台等。


注:本名词内容引自百度百科


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