Защита человека от воздействия электромагнитных полей

Технические средства, позволяющие ограничить интенсивность ЭМП в диапазоне от единиц герц до гигагерц, основаны на очень простых принципах. В области низких частот (или при условии, что размеры устройства или защищаемой зоны существенно мень­ше длины волны) — это принцип индуцирования электрического заряда или тока; в области повышенных частот — свойство зату­хания электромагнитного поля в проводящей среде. Рассмотрим эти принципы подробнее.

Применительно к задаче снижения напряженности электри­ческого поля низкой (например, промышленной) частоты исполь­зуется принцип электростатического экранирования. Он заключа­ется в следующем. Над землей подвешивается (закрепляется) не­кая система проводников, которые электрически соединяются с землей (заземляются). При наличии внешнего электрического поля на проводниках наводится (индуцируется) электрический заряд, знак которого обеспечивает уменьшение напряженности поля под проводниками. Как правило, такие системы, или экраны, выпол­няются в виде ряда параллельных земле проволок, или так назы­ваемых козырьков. Степень экранирования зависит от размеров
экрана, точнее, от отношения ширины экрана к его высоте. При­ведем некоторые характерные цифры. Пусть, например, экран выполнен из семи проволок, расстояние между которыми равно 0,5 м, а высота подвеса равна 3 м. На высоте 0,5 м напряженность поля составит в середине сетки 0,31 %, а на краю — 0,42 % напря­женности внешнего поля. При уменьшении расстояния между проволоками степень экранирования увеличивается. Примерно такая же степень экранирования, как в предыдущем примере, может быть достигнута, если использовать экран в виде диска ра­диусом 1,5 м, расположенного на высоте 3 м. Хорошо известный термин «клетка Фарадея» означает замкнутую проводящую обо­лочку. Напряженность поля в ней (при условии, что внутри обо­лочки нет электрических зарядов) равна нулю. Практическим при­мером использования такого экрана является защитный костюм, используемый при работах в электрических полях с напряженно­стью больше 25 кВ/м. Костюм выполняется из ткани, в которую вплетены тонкие проволоки. Таким образом образуется частая сет­ка, создающая высокую степень экранирования электрического поля. Современные костюмы обеспечивают снижение напряженности внешнего поля более чем в 100 раз.

Принцип электромагнитной индукции, согласно которому в замкнутом контуре наводится ток (индуцируется), может исполь­зоваться для уменьшения напряженности магнитного поля в ог­раниченной области. Направление индуцированного тока таково, что напряженность магнитного поля в части пространства снижа­ется. Такие экраны носят название «пассивные». С их помощью возможно уменьшение напряженности в 2 —3 раза. Наряду с пас­сивными используются и активные экраны, ток в которых созда­ется специальным источником. В частности, такие экраны исполь­зуются в курортологии для компенсации .магнитных полей во вре­мя магнитных бурь.

При экранировании ЭМП используется также известный прин­цип скин-эффекта. Плоская электромагнитная волна, падающая на поверхность проводника, затухает в нем по экспоненциально­му закону. Глубина скин-слоя 6, или расстояние, на котором ин­тенсивность поля уменьшится в е раз (е = 2,72 — основание нату­ральных логарифмов), определяется выражением

где w — круговая частота; б — проводимость материала; ц — маг­нитная проницаемость материала.

Следовательно, глубина скин-слоя уменьшается с ростом час­тоты, проводимости и магнитной проницаемости материала. Если волна пройдет в материале расстояние, равное 4ст, то ее амплиту­да уменьшится примерно в 50 раз. Металлические экраны, распо­ложенные вокруг экранируемых объемов, позволяют уменьшить напряженность ЭМП до необходимого уровня.

На низких частотах обычно применяются экраны из материа­лов с большой магнитной проницаемостью (пермаллой, электро­техническая сталь). В области высоких частот эффективны экраны из меди.

Кроме специальных средств, снижающих интенсивность поля в определенном объеме, возможно использование таких простых средств, как удаление от источника поля. Еще одним таким же простым средством является уменьшение времени нахождения в ЭМП.