Магнитните полета могат да бъдат постоянни от изкуствени магнитни материали и системи, импулсни, инфра-нискочестотни (с честота до 50 Hz), променливи.

Въздействието на ЕМП с индустриална честота е свързано с електропроводи с високо напрежение, източници на постоянни магнитни полета, използвани в промишлените предприятия.

Източници на постоянни магнитни полета са постоянни магнити, електромагнити, електролизни вани (електролизатори), преносни линии за постоянен ток, шинни канали и други електрически устройства, които използват постоянен ток. Важен фактор в производствената среда при производството, контрола на качеството, монтажа на магнитни системи е постоянното магнитно поле.

Магнитният импулс и електрохидравличните инсталации са източници на нискочестотен импулс магнитно поле.

Постоянното и нискочестотно магнитно поле бързо намалява с разстоянието от източника.

Магнитното поле се характеризира с две величини – индукция и интензитет. Индукция B е силата, действаща в дадено поле върху проводник с единица дължина с единица ток, измерена в тесла (T). Интензитетът H е стойност, която характеризира магнитното поле, независимо от свойствата на средата. Векторът на интензитета съвпада с вектора на индукция. Единицата за напрежение е ампер на метър (A/m).

Електромагнитните полета (EMF) с индустриална честота включват електропроводи с напрежение до 1150 kV, отворени разпределителни уредби, комутационни устройства, устройства за защита и автоматизация, измервателни уреди.

Въздушни електропроводи (50 Hz). Въздействието на ЕМП с индустриална честота е свързано с електропроводи с високо напрежение (VL), източници на постоянни магнитни полета, използвани в промишлените предприятия.

Интензитетът на ЕМП от въздушни електропроводи (50 Hz) до голяма степен зависи от напрежението на мрежата (110, 220, 330 kV и по-високо). Средни стойности на работните места на електротехниците: E \u003d 5 ... 15 kV / m, Η \u003d 1 ... 5 A / m; на обходни маршрути на обслужващия персонал: E = 5..30 kV/m, H = 2...10 A/m. В жилищни сгради, разположени в близост до линии с високо напрежение, силата на електрическото поле, като правило, не надвишава 200 ... 300 V / m, а магнитното поле 0,2 ... 2 A / m (V = 0,25 ... 2,5 mT).

Магнитното поле в близост до електропроводи (TL) с напрежение 765 kV е 5 µT директно под електропровода и 1 µT на разстояние 50 m от електропровода. Картината на разпределението на електромагнитното поле в зависимост от разстоянието до електропровода е показана на фиг. 5.6.

ЕМП на индустриалната честота се абсорбира главно от почвата, следователно на кратко разстояние (50 ... 100 m) от електропроводите електрическо напрежениеполето пада от десетки хиляди волта на метър до стандартни стойности. Значителна опасност представляват магнитните полета, които възникват в райони в близост до електропроводи (електропроводи) на промишлени честотни токове и в райони в близост до електрифицирани железопътни линии. Магнитни полета с висок интензитет се срещат и в сгради, разположени в непосредствена близост до тези зони.

Ориз. 5.6. Електрическо и магнитно поле под електропроводи с напрежение 765 kV (60 Hz) при ток 426 A в зависимост от разстоянието до електропровода (височина на линията 15 m)

Железопътен електротранспорт. Най-силните магнитни полета върху големи площи в гъсто населени градски среди и работни места се генерират от обществени железопътни електрически превозни средства. Теоретично изчислената картина на магнитното поле, генерирано от типичните токове от железопътна линия, показано на фиг. 5.7. Експерименталните измервания, извършени на разстояние 100 m от релсовия път, дават стойност на магнитното поле от 1 μT.

Нивото на транспортните магнитни полета може да надвиши съответното ниво от електропроводи с 10 ... 100 пъти; то е сравнимо и често превишава магнитното поле на Земята (35...65 µT).

Електрически мрежи на жилищни сгради и битови нискочестотни уреди. В ежедневието източници на ЕМП и радиация са телевизори, дисплеи, микровълнови печки и други устройства. Електростатични полетапри условия на ниска влажност (по-малко от 70%) те създават дрехи и предмети от бита (тъкани, килими, пелерини, завеси и др.). Търговските микровълнови фурни не са опасни, но повредата на техните защитни екрани може значително да увеличи изтичането на електромагнитно излъчване. Телевизионните екрани и дисплеите като източници на електромагнитно излъчване в ежедневието не представляват голяма опасност дори при продължително излагане на човек, ако разстоянието от екрана надвишава 30 см.

Ориз. 5.7. Конфигурация на магнитно поле от електрифицирана железопътна линия

Доста силни магнитни полета могат да бъдат намерени с честота от 50 Hz в близост до домакински уреди. И така, хладилникът създава поле от 1 µT, кафеварката - 10 µT, микровълновата фурна - 100 µT. Подобни магнитни полета в много по-голяма степен (от 3...5 до 10 μT) могат да се наблюдават в работните зони на производството на стомана при използване на електрически пещи.

Напрегнатостта на електрическото поле в близост до удължени проводници, свързани към мрежата 220 V, е 0,7 ... 2 kV / m, в близост до домакински уреди с метални кутии (прахосмукачки, хладилници) - 1 ... 4 kV / m.

В табл. 5.6 показва стойностите на магнитната индукция в близост до някои домакински уреди.

В по-голямата част от случаите в жилищни сградиизползва се мрежа с един нулев (нулев работен) проводник, мрежи с нулеви работни и защитни проводници са доста редки. В тази ситуация рискът от щети се увеличава токов ударкогато фазовият проводник е късо към металния корпус или шасито на устройството; металните корпуси, шасита и кутии на устройствата не са заземени и са източник на електрически полета (когато устройството е изключено с щепсел в контакта) или електрически и магнитни полета с индустриална честота (когато устройството е включено).

Таблица 5.6. Стойности на магнитната индукция B в близост до домакински уреди, μT

	Разстояния от устройства, cm
			По-малко от 0,01...0,3
електрически самобръсначки			По-малко от 0,01...0,3
Прахосмукачки
Електрически инсталации
Преносими нагреватели
телевизори			По-малко от 0,01...0,15
Перални машини			По-малко от 0,01...0,15
електрически ютии
Фенове
Хладилници

Електрическото поле на човек съществува на повърхността на тялото и извън него.

Електрическото поле извън човешкото тяло се дължи главно на трибозаряди, т.е. заряди, възникващи на повърхността на тялото поради триене върху дрехи или всеки диелектричен предмет, докато върху тялото се създава електрически потенциал от порядъка на няколко волта. Електрическото поле се променя непрекъснато във времето: първо се неутрализират трибозарядите - те се стичат от повърхността на кожата с високо съпротивление с характерни времена - 100 - 1000 s; второ, промени в геометрията на тялото поради дихателни движения, сърдечни удари и т.н. водят до модулация на постоянно електрическо поле извън тялото.

Друг източник на електрическо поле извън човешкото тяло е електрическото поле на сърцето. Чрез доближаване на два електрода до повърхността на тялото е възможно да се запише същата кардиограма безконтактно и дистанционно, както при традиционния контактен метод (вижте глава 5). Имайте предвид, че този сигнал е многократно по-малък от полето на трибозарядите.

В медицината безконтактен методизмерване на електрически полета, свързани с човешкото тяло, намери своето приложение за измерване на нискочестотни движения на гръдния кош.

В този случай към тялото на пациента се прилага променливо електрическо напрежение с честота 10 MHz и няколко антенни електрода се довеждат до гърдите на разстояние 2-5 см. Антената и тялото са две кондензаторни пластини. Движението на гърдите променя разстоянието между плочите, тоест капацитетът на този кондензатор и, следователно, капацитивният ток, измерен от всяка антена. Въз основа на измерванията на тези токове е възможно да се изгради карта на движенията на гръдния кош по време на дихателния цикъл. Обикновено тя трябва да е симетрична по отношение на гръдната кост. Ако симетрията е нарушена и от една страна обхватът на движение е малък, тогава това може да означава, например, скрита фрактура на реброто, при което се блокира свиването на мускулите от съответната страна на гръдния кош.

Контактни измерванияелектрическите полета в момента са най-широко използвани в медицината: в кардиографията и електроенцефалографията.

Магнитно полечовешкото тяло е създадено от токове, генерирани от клетките на сърцето и мозъчната кора. То е изключително малко – 10 милиона – 1 милиард пъти по-слабо от магнитното поле на Земята. За измерването му се използва квантов магнитометър. Неговият сензор е свръхпроводящ квантов магнитометър (SQUID) с приемни намотки, свързани към неговия вход. Този сензор измерва ултра-слабия магнитен поток, проникващ през бобините. За да работи SQUID, той трябва да се охлади до температура, при която се появява свръхпроводимост, т.е. до температурата на течния хелий (4 К). За целта той и приемните намотки се поставят в специален термос за съхранение на течен хелий - криостат, по-точно в тясната му опашка, която може да се доближи максимално до човешкото тяло.

AT последните годинислед откриването на "високотемпературната свръхпроводимост" се появяват SQUIDs, които е достатъчно да се охладят до температурата на течния азот (77 K). Тяхната чувствителност е достатъчна за измерване на магнитните полета на сърцето.

Магнитна индукция на човешкото тяло и околен свят:

Сърце - 10^-11 Т; мозък-10^-13 Т; Земно поле -5*10^-5 T; геомагнитен шум - 10^-8 - 10^-9 T; магнитен ЯМР томограф - 1Тл.

Както се вижда, магнитното поле, създадено от човешкото тяло, е с много порядъци по-малко от магнитното поле на Земята, нейните флуктуации (геомагнитен шум) или полетата на техническите устройства. За да се изградят от тях, те измерват не самото магнитно поле, а неговия градиент, тоест изменението му в пространството. Във всяка точка в пространството общата индукция B на магнитното поле е сумата от индукциите на интерферентните полета Bp и сърцето Bs, а именно B = Bp + Bs, с Bp > Bs. Смущаващо поле: Земя, метални предмети (отоплопроводи), камиони, движещи се по улицата и др. - варира бавно в пространството, докато магнитното поле на сърцето или мозъка пада бързо с отдалечаване от тялото.

Поради тази причина индукциите на интерферентното магнитно поле Vp1 и Vp2, измерени директно върху повърхността на тялото и на разстояние, да речем, 5 cm от него, практически не се различават: Vp1 = Vp2, а индукциите на полето Vs1 и Vs2, създадени от сърцето в същите точки, се различават почти 10 пъти: Sun1 » Sun2. Следователно, ако извадим две стойности на измерената индукция на магнитно поле B1 и B2 една от друга, тогава разликата в сигнала B1 - B2 = Bs1-Bs2 практически не съдържа принос от смущението, а сигналът от сърцето е само леко изкривена. За реализиране на описаната най-проста схема - градиометър от първи ред - е възможно да се използват две успоредни една на друга намотки, разположени една след друга на разстояние няколко сантиметра и свързани една към друга. В момента се използват по-сложни конструкции - градиометри от втори ред (сензорът им съдържа повече от две намотки). Тези устройства ви позволяват да измервате магнитоенцефалограми директно в клиниката.

Магнитокардиограма и динамична човешка магнитна карта.Източникът на магнитното поле на човешкото сърце е същият като електрическото - подвижната граница на зоната на възбуждане на миокарда. Има два начина за изследване на тази област: (1) измерване на магнитокардиограми (MCG) и (2) изграждане на динамична магнитна карта (DMC). В първия случай измерването се извършва в една точка над сърцето, в резултат на което се получава зависимостта на магнитното поле от времето, често съвпадаща по форма с традиционните електрокардиограми. За да се изгради динамична магнитна карта, е необходимо да се измери набор от MCG в различни точки над сърцето. За целта пациентът се премества на специално немагнитно легло в близост до фиксиран сензор. Полето се измерва в площ от 20 x 20 cm^2 върху мрежа от 6 x 6 елемента, т.е. само 36 точки. Във всяка точка се записват няколко периода от сърдечния цикъл, за да се усреднят записите, след което пациентът се премества, за да се измери следващата точка. След това, в определени точки от времето, отчитани от R-пика, се изграждат моментни динамични магнитни карти. Всеки DMC съответства на определена фаза от сърдечния цикъл.

Основните медицински приложения за измерване на магнитни полета в човешкото тяло са магнитокардиография (MCG) и магнитоенцефалография (MEG). Предимството на MCG в сравнение с традиционната електрокардиография (ЕКГ) е възможността за локализиране на източници на поле с висока точност от около 1 см. Това се дължи на факта, че динамичните магнитни карти позволяват да се оценят координатите на текущия дипол.

Инфрачервено лъчение. Най-ярка информация за разпределението на температурата на повърхността на човешкото тяло и нейните промени във времето предоставя методът на динамичното инфрачервено термовизионно изображение. Технически това е пълен аналог на телевизията, само че сензорът измерва не оптичното лъчение, отразено от обекта, което човешкото око вижда, както при телевизията, а собственото си инфрачервено лъчение, невидимо за окото. Термокамерата се състои от скенер, който измерва топлинното излъчване в диапазона на дължината на вълната от 3 до 10 µm, устройство за събиране на данни и компютър за обработка на изображенията. Диапазонът от 3-10 µm е избран, тъй като именно в този диапазон се наблюдават най-големите разлики в интензитета на излъчване при промяна на телесната температура. Най-простите скенери се сглобяват по следната схема: топлинното излъчване от различни части на тялото се проектира последователно върху един приемник на инфрачервено лъчение, охлаждан с течен азот с помощта на осцилиращи огледала. Изображението има формат от 128 x 128 елемента или 256 x 256, тоест по отношение на яснотата не е много по-ниско от телевизията. Термовизорите предават 16 кадъра в секунда. Чувствителността на термокамерата при измерване на един кадър е около 0,1 K, но може да се увеличи рязко с помощта на компютър за обработка на изображения. Термично изображение в биологията и медицината.Най-яркият резултат от използването на термични изображения в биологията (това е откриването и регистрирането на пространственото разпределение на температурата на мозъчната кора на животните - всъщност се ражда нов клон на физиологията - термоенцефалоскопия). За измервания термокамерата се насочва към повърхността на черепа, от която предварително се отстранява скалпа.

Цялото разнообразие от живот на нашата планета е възникнало, еволюирало и сега съществува благодарение на непрекъснатото взаимодействие с различни фактори на околната среда, адаптирането към тяхното влияние и промени, използването им в жизнените процеси. И повечето от тези фактори са електромагнитни по природа. През цялата епоха на еволюцията на живите организми електромагнитното излъчване съществува в тяхната среда на живот - биосферата. Такива електромагнитни полета се наричат ​​естествени.

свързани с естествената радиацияИма слаби електромагнитни полета, създадени от живи организми, полета от атмосферен произход, електрически и магнитни полета на Земята, слънчева радиация и космическа радиация. Когато човек започне активно да използва електричество, да използва радиокомуникации и т.н. и т.н., тогава в биосферата започна да навлиза изкуствено електромагнитно лъчение в широк честотен диапазон (приблизително от 10-1 до 1012 Hz).

Електромагнитното поле трябва да се разглежда като състоящо се от две полета: електрическо и магнитно. Може да се счита, че в обекти, съдържащи електрически вериги, електрическо поле възниква, когато напрежението се прилага към части, носещи ток, и магнитно поле възниква, когато токът преминава през тези части. Също така е приемливо да се приеме, че при ниски честоти (включително 50 Hz) електрическите и магнитните полета не са свързани, така че те могат да се разглеждат отделно, както и техните ефекти върху биологичен обект.

Ефектът на електромагнитното поле върху биологичен обект обикновено се оценява чрез количеството електромагнитна енергияабсорбирани от този обект, когато е в полето.

Създават се предимно изкуствени нискочестотни електромагнитни полета електроцентрали, електропроводи (електропроводи), домакински уреди, работещи от мрежата.

Изчисленията, извършени за реални условия, показаха, че във всяка точка на нискочестотното електромагнитно поле, което възниква в електрически инсталации, в промишлени съоръжения и. и т.н., енергията на магнитното поле, погълната от тялото на живия организъм, е приблизително 50 пъти по-малка от енергията на погълнатото от него електрическо поле. В същото време измерванията в реални условия са установили, че силата на магнитното поле в работните зони на отворени разпределителни уредби и въздушни линии с напрежение до 750 kV не надвишава 25 A/m, докато вредното въздействие на магнитното поле върху биологичен обект се проявява със сила, многократно по-голяма.

Въз основа на това можем да заключим, че отрицателният ефект на електромагнитното поле върху биологичните обекти в промишлените електрически инсталации се дължи на електрическото поле; магнитното поле има незначителен биологичен ефект и в практически условия може да бъде пренебрегнат.

Нискочестотното електрическо поле може да се разглежда във всеки един момент като електростатично поле, тоест към него могат да се приложат законите на електростатиката. Това поле се създава най-малко между два електрода (тела), които носят заряди с различни знаци и на които започват и завършват силовите линии.

Радиовълните с ниска честота имат много дълга дължина на вълната (от 10 до 10 000 км), така че е трудно да се инсталира екран, който да не пропуска това лъчение. Радиовълните ще го обикалят свободно. Следователно нискочестотните радиовълни с достатъчна енергия могат да се разпространяват на доста големи разстояния.

Приема се, че нискочестотното електромагнитно излъчване е най-големият вид замърсяване, което има глобални неблагоприятни ефекти върху живите организми и хората.

Нискочестотни електромагнитни полета (LF EMF) в бита

условия от различни външни и вътрешни източници е изследвано влиянието на този фактор върху здравословното състояние на населението.

В процеса на експлоатация на електрически инсталации - отворени разпределителни уредби (ORG) и въздушни линии (OHL) за електропренос на свръхвисоко напрежение (330 kV и повече) е отбелязано влошаване на здравето на персонала, обслужващ тези инсталации. Субективно това се изразява в влошаване на благосъстоянието на работниците, които се оплакват от повишена умора, летаргия и главоболие. лош сън. болка в сърцето и др.

В условията на населените места основният външен източник на нискочестотни електрически и магнитни полета в апартаменти на жилищни сгради са електропроводи с различни напрежения. В сгради, разположени в близост до електропроводи, от 75 до 80% от обема на жилищните помещения са под въздействието високи нива LF EMF и населението, живеещо в тях, са изложени на този неблагоприятен фактор денонощно.

Специални наблюдения и проучвания, проведени в Съветския съюз, в Русия и в чужбина, потвърдиха основателността на тези оплаквания и установиха, че факторът, влияещ върху здравето на персонала, работещ с електрическо оборудване, е електромагнитното поле, което възниква в пространството около токопроводящия части от съществуващи електрически инсталации.

Интензивното електромагнитно поле с индустриална честота причинява нарушение на функционалното състояние на централната нервна и сърдечно-съдовата система на работниците. В същото време се наблюдава повишена умора, намаляване на точността на работните движения, промяна на кръвното налягане и пулса, поява на болка в сърцето, придружена от сърцебиене и аритмия и др.

Предполага се, че нарушението на регулацията на физиологичните функции на тялото се дължи на въздействието на нискочестотно електромагнитно поле върху различни отдели. нервна система. В този случай повишаването на възбудимостта на централната нервна система се дължи на рефлексното действие на полето, а инхибиторният ефект е резултат от прякото въздействие на полето върху структурите на главния и гръбначния мозък. Смята се, че кората на главния мозък, както и диенцефалона, са особено чувствителни към въздействието на електрическо поле. Предполага се също, че основният материален фактор, предизвикващ тези промени в тялото, е токът, индуциран в тялото (т.е. индуциран от магнитната компонента на полето), а влиянието на самото електрическо поле е много по-малко. Трябва да се отбележи, че както индуцираният ток, така и самото електрическо поле действително оказват влияние.

Действието на електромагнитните полета върху клетките.

Нека разгледаме ефекта на електромагнитните полета (включително нискочестотните) върху клетките на живите организми.

Ефектите, причинени от действието на електрическите полета върху клетъчните мембрани, могат да бъдат класифицирани, както следва: 1) обратимо повишаване на пропускливостта на клетъчните мембрани (електропорация), 2) електрофузия, 3) движения в електрическо поле (електрофореза, диелектрофореза и електроротация). ), 4) деформация на мембрани, 5 ) електротрансфекция, 6) електроактивация на мембранни протеини.

Движението на клетките в електрическо поле е два вида. Постоянното поле предизвиква движение на клетки с повърхностен заряд - явлението електрофореза. При излагане на клетъчни суспензии на променлив нехомогенно полевъзниква движение на клетките, наречено диелектрофореза. При диелектрофореза повърхностният заряд на клетките не е значителен. Движението възниква поради взаимодействието на индуцирания диполен момент с външното поле.

В теорията на диелектрофореза клетката обикновено се разглежда като сфера с диелектрична обвивка. Честотно зависимият компонент на индуцирания диполен момент за такава сферична частица се записва като:

където е цикличната честота. Параметрите A1, A2, B1, B2, C1, C2 се определят от честотно независими стойности на проводимостта и диелектричната проницаемост на външната и вътрешна среда, както и разделителна черупка.

От дадените зависимости са изчислени честотните зависимости на диелектрофорезната сила. Действие върху клетките в неравномерно електрическо поле, както и силата, която определя въртенето на клетките във въртящо се електрическо поле. Според теорията електрофоретичната сила е пропорционална на реалната част от безразмерния параметър K и градиента на квадрата на напрегнатостта на полето:

F=1/2 Re(K)grad E2

Въртящият момент е пропорционален на въображаемата част от параметъра K и квадрата на силата на въртящото се поле:

F=Im(K) E2

Разликата в посоките на диелектрофорезната сила при ниски (килохерци) и високи (мегахерци) честоти се дължи на различната ориентация на индуцирания диполен момент по отношение на външното електрическо поле. Известно е, че диполните моменти на слабо проводящи диелектрични частици в проводяща среда са ориентирани противоположно на вектора на напрегнатост на електрическото поле, а диполните моменти на добре проводими частици, заобиколени от нископроводима среда, напротив, са ориентирани в същото посока като вектор на якост.

В случай на излагане на нискочестотно поле, мембраната е добър изолатор и токът заобикаля клетката през проводяща среда. Индуцираните заряди се разпределят, както е показано на фигурата, и увеличават силата на полето вътре в частицата. В този случай диполният момент е антипаралелен на напрегнатостта на полето. За високочестотно поле проводимостта на мембраните е висока; следователно диполният момент ще бъде сънасочен с вектора на напрегнатостта на електрическото поле.

Деформацията на мембраните под въздействието на електромагнитни полета възниква поради действието на сили върху повърхността на клетката, наречени напрежения на Максуел. Големината и посоката на силата, действаща върху клетъчните мембрани в електрическо поле, се определя от връзката

където T е силата, E е напрегнатостта на полето, n е нормалният вектор към повърхността, ε е относителната диелектрична проницаемост на диелектрика, ε0 е абсолютната диелектрична проницаемост на вакуума.

В случай на нискочестотно поле, действащо върху клетката, силовите линии заобикалят клетката, т.е. полето е насочено по повърхността. Следователно векторният продукт E е равен на нула. Ето защо

Тази сила действа върху клетката, като я кара да се разтяга по силовите линии на полето.

Когато върху клетката въздейства високочестотно поле, силата, действаща върху мембраната, разтяга краищата на клетките по посока на електродите.

Пример за електрическо активиране на мембранни ензими е активирането на Na, K-ATPase в човешки еритроцити под действието на променливо поле с амплитуда 20 V/cm и честота 1 kHz. От съществено значение е електрическите полета с такъв нисък интензитет да нямат увреждащ ефект върху клетъчните функции и тяхната морфология. Слабите нискочестотни полета (60 V/cm, 10 Hz) също стимулират синтеза на АТФ от митохондриалната АТФ-аза. Предполага се, че електроактивацията се дължи на влиянието на полето върху конформацията на протеина. Теоретичен анализ на модела на улеснен мембранен транспорт с участието на носител (модел с четири състояния на транспортната система) показва взаимодействието на транспортната система с променливо поле. В резултат на това взаимодействие може да се използва енергията на полето транспортна системаи се трансформират в енергия химическа връзкаАТФ.

Влияние на слабите LF EMF върху биоритмите.

Характерът и тежестта на биологичните ефекти на ЕМП зависят по особен начин от параметрите на последните. В някои случаи ефектите са максимални при определени "оптимални" интензитети на ЕМП, в други се увеличават с намаляване на интензитета, а в трети са противоположно насочени при ниски и високи интензитети. Що се отнася до зависимостта от честотите и модулационно-времевите характеристики на ЕМП, това се случва за специфични реакции (условни рефлекси, промени в ориентацията, усещания).

Анализът на тези закономерности води до извода, че биологичните ефекти на слабите нискочестотни полета, необясними с тяхното енергийно взаимодействие с веществото на живите тъкани, могат да се дължат на информационни взаимодействия на ЕМП с кибернетичните системи на тялото, които възприемат информация от околната среда и съответно регулират процесите на жизнената дейност на организмите.

LF EMF от антропогенен произход са близки по параметри до естествените електрически и магнитни полета на Земята. Следователно в биологична система, която е под въздействието на изкуствени нискочестотни електромагнитни полета, може да възникне нарушение на характерните за тази система биоритми.

Например, в тялото на здрав човек, най-характерните краткопериодични ритми на централната нервна система (ЦНС) в покой трябва да се считат за колебателна активност на електрическите и магнитните полета на мозъка (2–30 Hz), сърдечната честота (1,0–1,2 Hz) и честотата на дихателните движения (0,3 Hz), честотата на колебания в кръвното налягане (0,1 Hz) и температурата (0,05 Hz). Ако човек е изложен на LF EMF за дълго време, чиято амплитуда е достатъчно голяма, тогава може да възникне нарушение на естествените ритми (дизритмия), което ще доведе до физиологични разстройства.

Всички биологични обекти се влияят от електрическите и магнитните полета на Земята. Следователно повечето от промените, настъпващи в биосферата, в една или друга степен са свързани с промяна в тази област. Очевидно промените в геомагнитното поле са периодични. Ако има някакви отклонения от установения период на промени, тогава може да има нарушение на физиологичните параметри на биологичните системи.

Тези отклонения могат да възникнат по две причини. Първата причина е естествена (например влиянието на слънчевата активност върху геополетата). Освен това повечето отклонения също са периодични. Втората причина има антропогенен характер, следствие от което е нарушение честотен спектърпараметри на външната среда. В общия случай всяко забележимо отклонение на честотния спектър на изкуствените полета от оптималния, определен от спектъра на геомагнитното поле на Земята, трябва да се счита за вредно.

Може да се каже, че в процеса на еволюция дивата природа използва естествените ЕМП на външната среда като източници на информация, които осигуряват непрекъснатото адаптиране на организмите към промените. различни факторивъншна среда: координация на жизнените процеси с редовни промени, защита от спонтанни промени.И това доведе до използването на ЕМП като информационни носители, които осигуряват взаимовръзки на всички нива на йерархичната организация на живата природа, от клетката до биосферата. Формирането на информационни връзки в живата природа чрез ЕМП в допълнение към известните видове предаване на информация през сетивните органи, нервната и ендокринната система се дължи на надеждността и икономичността на "биологичните радиокомуникации".

Последни новини

• 24.01.18 Клетките, отговорни за регистриране на наднорменото тегло, са отворени

  шведски учени, научен начинустановено, че човешките клетки. Разположени в костната тъкан, те са отговорни за регистриране на промените в човешкото телесно тегло и след това съобщават това на цялото тяло.
  Изследователипроведе серия от експерименти в университета в Гьотеборг върху опитни мишки, страдащи от затлъстяване. Първата група тествани субекти бяха имплантирани под кожата с малки тежести, съставляващи 15 процента от теглото им, втората група с имплантирани кухи капсули, които представляваха 3 процента от теглото на гризача.
  Първата група тествани субекти с реални натоварвания губят тегло за две седмици, което е равно на масата на имплантирания товар, докато телесните им мазнини намаляват значително. По време на обратния ход на експеримента, когато имплантираните тежести бяха премахнати, субектите възвърнаха предишното си тегло.
  Учените смятат, че клетките, които произвеждат костна тъкан в човешкото тяло, се занимават с регистриране на излишното натоварване. Тези клетки се наричат ​​остеоцити. В момента продължават експерименти и наблюдения.

• 01.12.17 Предлага се експеримент за търсене на квантовите свойства на гравитацията

  В продължение на много десетилетия са правени опити за комбиниране на квантовата механика с специална теорияотносителност. Бяха представени много теории, включително известната теория на струните, но дори гравитацията няма яснота. квантови свойства.

  Един от начините за решаване на проблема е свързан с наблюдението на гравитационните вълни, изобразяването им подробна теорияи изключването на онези модели на квантовата гравитация, които биха й противоречили.

  Наскоро физиците предложиха коренно различен подход – експериментално търсене на отклонения от прогнозите на класическата физика. Ако гравитацията наистина е квантована, тогава самото пространство-време няма да бъде непрекъснато, което означава, че в най-простите системи ще има незначителни отклонения от класическите закони на природата.

  Учените предлагат да се изследват различни оптико-механични системи с висока чувствителност и да се търсят отклонения в тях. За разлика от огромните системи за търсене на гравитационни вълни, които са с размери десетки километри, се предлага да се използват много компактни системи, тъй като квантовата гравитация е нехомогенна в изключително малки мащаби.

  Твърди се, че сега техническите ни възможности са достатъчни и успехът на подобен експеримент е напълно възможен.

• 09.10.17 Невронната мрежа се е научила да чете изображения в човешкия мозък

  Учените са направили много измервания на работеща MRI машина и са измерили много точно активността на различни части на мозъка при гледане на видеоклипове. Трите тествани субекта са гледали стотици видеоклипове от различни видове под наблюдение.

  Благодарение на тази подробна информация, изследователите са успели да използват невронната мрежа и да обучат програмата да предсказва параметрите на мозъчната активност от видеото. Беше решена и обратната задача - да се определи вида на видеоклипа по активни области на мозъка.

  При показване на нови видеоклипове невронната мрежа може да предскаже показанията на скенера за магнитен резонанс с точност до 50%. Когато мрежа, обучена на един от участниците, беше използвана за прогнозиране на типа видео, което другият участник гледаше, точността на прогнозата спадна до 25%, което също е сравнително високо.

  Учените се доближиха до превръщането на умствени образи в цифров формат, съхраняването им и прехвърлянето им на други хора. Започнаха да разбират по-добре човешки мозъки особеностите на обработката на видео информация в него. Може би някой ден, благодарение на развитието на тази технология, хората ще могат да покажат един на друг своите мечти.

Основни изисквания към материалите.В допълнение към високата магнитна проницаемост и ниската коерцитивна сила, меките магнитни материали трябва да имат висока индукция на насищане, т.е. да премине максималния магнитен поток през дадена площ на напречното сечение на магнитната верига. Изпълнението на това изискване позволява да се намалят общите размери и тегло на магнитната система.

Магнитният материал, използван в променливи полета, трябва да има евентуално по-ниски загуби от повторно намагнитване, които се състоят главно от хистерезис и загуби от вихрови токове.

За намаляване на загубите от вихрови токове в трансформаторите се избират меки магнитни материали с повишено съпротивление. Обикновено магнитните вериги се сглобяват от отделни тънки листове, изолирани един от друг. Лентовите сърцевини, навити от тънка лента с изолация между завои от диелектричен лак, са получили широко приложение. Изискването за висока пластичност се налага на листови и лентови материали, поради което процесът на производство на продукти от тях се улеснява.

Важно изискване към меките магнитни материали е да се осигури стабилност на техните свойства, както във времето, така и по отношение на външни влияния, като температура и механични напрежения. От всички магнитни характеристики най-големите промени по време на работа на материала са обект на магнитна пропускливост (особено в слаби полета) и коерцитивна сила.

Ферити.

Както беше отбелязано по-горе, феритите са оксидни магнитни материали, в които спонтанното намагнитване на домейни се дължи на некомпенсиран антиферомагнетизъм.

Високото съпротивление, което надвишава съпротивлението на желязото с 10 3 -10 13 пъти, и следователно относително незначителните загуби на енергия в областта на високите и високите честоти, заедно с достатъчно високи магнитни свойства, осигуряват на феритите широко приложение в радиото електроника.

Номер	Име	Марка ферит
групи	групи	Ni-Zn	Mn-Zn
аз	общо приложение	100НН, 400НН, 400НН1, 600НН, 1000НН, 2000НН	1000NM, 1500NM, 2000NM, 3000NM
II	Термостабилен	7VN, 20VN, 30VN, 50VN, 100VN, 150VN	700NM, 1000NM3, 1500NM1, 1500NM3, 2000NM1, 2000NM3
III	силно пропускливи		4000NM, 6000NM, 6000NM1, 10000NM, 20000NM
IV	За телевизионно оборудване		2500NMS1, 3000NMS
V	За импулсни трансформатори	300NNI, 300NNI1, 350NNI, 450NNI, 1000NNI, 1100NNI	1100NMI
VI	За регулируеми контури	10GNP, 35GNP, 55GNP, 60GNP, 65GNP, 90GNP, 150GNP, 200GNP, 300GNP
VII	За широколентови трансформатори	50VNS, 90VNS, 200VNS, 300VNS
VIII	За магнитни глави	500HT, 500HT1, 1000HT, 1000HT1, 2000HT	500MT, 1000MT, 2000MT, 5000MT
IX	За температурни сензори	1200НН, 1200НН1, 1200НН2, 1200НН3, 800НН
х	За магнитно екраниране	200VNRP, 800VNRP

Раздел. 2 Групи и класове магнитно-меки ферити.

Ферити с висока пропускливост.Никел-цинковите и манган-цинковите ферити са най-широко използвани като меки магнитни материали. Те кристализират в структурата на шпинела и представляват заместващи твърди разтвори, образувани от два прости ферита, единият от които (NiFe 2 O 4 или MnFe2O4) е феримагнетик, а другият (ZnFe 2 O 4) е немагнитен. Основните закономерности на промяната на магнитните свойства в зависимост от състава в такива системи са показани на фигури 2 и 3. За да се обяснят наблюдаваните закономерности, е необходимо да се вземе предвид, че цинковите катиони в структурата на шпинела винаги заемат тетраедричен кислороден интерстициал места, а катионите на ферижелязо могат да бъдат разположени както в тетра-, така и в октаедрични пространства. Съставът на твърдия разтвор, като се вземе предвид разпределението

катиони от кислородни интерстициални места могат да се характеризират със следната формула:

(Zn 2+ x Fe 3+ 1-x) O 4

където стрелките условно показват посоката на магнитните моменти на йоните в съответните подрешетки. Това показва, че навлизането на цинка в кристалната решетка е придружено от изместване на желязото в октаедрични позиции. Съответно намагнитването на тетраедричната (А) подрешетка намалява и степента на компенсиране на магнитните моменти на катиони, разположени в различни подрешетки (А и В), намалява. В резултат на това възниква много интересен ефект: увеличаването на концентрацията на немагнитен компонент води до увеличаване на намагнитването на насищане (и, следователно, B s) на твърдия разтвор (фиг. 2). Въпреки това, разреждането на твърдия разтвор с немагнитен ферит причинява отслабване на основното обменно взаимодействие от типа A-O-B, което се изразява в монотонно намаляване на температурата на Кюри (T c) с увеличаване на молната фракция на ZnFe 2 O 4 в състава на фероспинел. Бързото намаляване на индукцията на насищане в областта x > 0,5 се обяснява с факта, че магнитните моменти на малък брой йони в тетраедричната подрешетка вече не са в състояние да ориентират магнитните моменти на всички катиони в B подрешетката антипаралелно на B подрешетката себе си. С други думи, обменното взаимодействие от типа A-O-B става толкова слабо, че не може да потисне конкуриращото се взаимодействие B-O-B тип, което също е отрицателно и има тенденция да причинява антипаралелна ориентация на магнитните моменти на катиони в B подрешетката.

Отслабването на обменното взаимодействие между катиони с увеличаване на съдържанието на немагнитния компонент води до намаляване на кристалографската анизотропия и магнитострикционните константи. Това улеснява обръщането на намагнитването на феримагнетик в слаби полета, т.е. първоначалната магнитна проницаемост се увеличава. Визуално представяне на зависимостта на първоначалната магнитна проницаемост от състава на твърдата фаза е дадено на фиг.3. Максималната стойност на пропускливостта съответства на точка в съставния триъгълник с приблизителни координати 50% Fe 2 O 3, 15% NiO и 35% ZnO. Тази точка съответства на твърд разтвор Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 с х»0,7. От сравнението на фигури 2 и 3 можем да заключим, че феритите с висока първоначална магнитна проницаемост трябва да имат ниска температура на Кюри. Подобни модели се наблюдават при манган-цинкови ферити.

Стойностите на първоначалната магнитна проницаемост и коерцитивната сила се определят не само от състава на материала, но и от неговата структура. Препятствията, възпрепятстващи свободното движение на доменните стени, когато са изложени на слабо магнитно поле върху ферит, са микроскопични пори, включвания на странични фази, области с дефект кристална решеткаи др.. Елиминирането на тези структурни бариери, които също възпрепятстват процеса на намагнитване, може значително да увеличи магнитната проницаемост на материала. Размерът на кристалните зърна оказва голямо влияние върху стойността на първоначалната магнитна проницаемост на феритите. Едрозърнестите манган-цинкови ферити могат да имат първоначална магнитна проницаемост до 20 000. Тази стойност е близка до първоначалната магнитна проницаемост на най-добрите класове пермалой.

Магнитни свойства.За ферити, използвани в променливи полета, в допълнение към първоначалната магнитна проницаемост, една от най-важните характеристики е тангенсът на загубите tgd. Поради ниската проводимост компонентът на загубите от вихрови токове във феритите е практически малък и може да бъде пренебрегнат. В слаби магнитни полета загубите от хистерезис също се оказват незначителни. Следователно стойността на tgd във феритите при високи честоти се определя главно от магнитни загуби, дължащи се на релаксационни и резонансни явления. За да се оцени допустимият честотен диапазон, в който може да се използва този материал, се въвежда концепцията за критична честота f cr. Обикновено под fcr се разбира такава честота, при която tgd достига стойност от 0,1.

Инерцията на изместването на доменните стени, които се проявяват при високи честоти, води не само до увеличаване на магнитни загуби, но и до намаляване на магнитната проницаемост на феритите. Честотата f gr, при която първоначалната магнитна проницаемост намалява до 0,7 от стойността си в постоянно магнитно поле, се нарича граница. Като правило, f кр< f гр. Для сравнительной оценки качества магнитомягких ферритов при заданных значениях H и f удобной характеристикой является относительный тангенс угла потерь, под которым понимают отношение tgd/m н.

Сравнението на магнитните свойства на феритите със същата начална магнитна проницаемост показва, че в честотния диапазон до 1 MHz манган-цинковите ферити имат значително по-нисък относителен тангенс на загубите от никел-цинковите ферити. Това се дължи на много ниските загуби на хистерезис в манган-цинковите ферити в слаби полета. Допълнително предимство на манган-цинковите ферити с висока пропускливост е повишената индукция на насищане и по-високата температура на Кюри. В същото време никел-цинковите ферити имат по-високо съпротивление и по-добри честотни свойства.

Във феритите, както и във феромагнетиците, обратимата магнитна проницаемост може да се промени значително под влиянието на силата на постоянното поле на отклонение, а за феритите с висока проницаемост тази зависимост е по-изразена, отколкото при високочестотните ферити с малък начален магнитен пропускливост.

Магнитните свойства на феритите зависят от механични напрежения, които могат да възникнат по време на навиване, закрепване на продукти и по други причини. За да се избегне влошаване на магнитните характеристики, феритите трябва да бъдат защитени от механично напрежение.

Електрически свойства. Според техните електрически свойства феритите принадлежат към класа на полупроводниците или дори диелектриците. Тяхната електропроводимост се дължи на процесите на електронен обмен между йони с променлива валентност (механизъм „скачане“). Електроните, участващи в обмена, могат да се разглеждат като носители на заряд, чиято концентрация практически не зависи от температурата. В същото време, с повишаване на температурата, вероятността за прескачане на електрони между йони с променлива валентност нараства експоненциално; увеличава мобилността на носителите на заряд. Следователно температурната промяна в специфичната проводимост и съпротивлението на феритите може да се опише с достатъчна точност за практически цели чрез следните формули:

g \u003d g 0 exp [-E 0 / (kT)] ; r = r 0 exp [E 0 /(kT)]

където g 0 и r 0 - константиза този материал; E 0 - енергия на активиране на електрическата проводимост.

Сред многото фактори, влияещи върху електрическото съпротивление на феритите, основният е концентрацията на железни йони Fe 2+ в тях. Под влиянието топлинно движениеслабо свързаните електрони прескачат от железни йони Fe 2+ към Fe 3+ йони и намаляват валентността на последните. С увеличаване на концентрацията на двувалентни железни йони, проводимостта на материала се увеличава линейно и едновременно с това енергията на активиране E 0 намалява. От това следва, че когато йони с променлива валентност се приближават един към друг, височината на енергийните бариери, които електроните трябва да преодолеят, когато се движат от един йон към следващия, намалява. При шпинеловите ферити енергията на активиране на електрическата проводимост обикновено варира от 0,1 до 0,5 eV. Магнетитът Fe 3 O 4 (железен ферит) има най-висока концентрация на железни йони и съответно най-ниско специфично съпротивление, при което r=5·10 -5 Ohm·m. В същото време концентрацията на Fe 2+ йони във ферогарантите е незначителна, така че тяхното съпротивление може да достигне високи стойности (до 10 9 Ohm m).

Експериментално е установено, че наличието на известно количество железни йони в шпинеловите ферити води до отслабване на анизотропията и магнитострикцията; това се отразява благоприятно на стойността на първоначалната магнитна проницаемост. Това предполага следния модел: феритите с висока магнитна проницаемост, като правило, имат ниско съпротивление.

Феритите се характеризират с относително голяма диелектрична проницаемост, която зависи от честотата и състава на материала. С увеличаване на честотата диелектричната константа на феритите намалява. И така, никел-цинковият ферит с начална пропускливост 200 при честота 1 kHz има e = 400, а при честота 10 MHz e = 15. Най-високата стойност на e е присъща на манган-цинковите ферити, в които той достига стотици или хиляди.

Йоните с променлива валентност оказват голямо влияние върху поляризационните свойства на феритите. С увеличаване на тяхната концентрация се наблюдава повишаване на диелектричната константа на материала.

Относно EMP в зоните на повреда:

Отбелязва се, че „над повърхностния слой от зони на активни геоложки разломи има повишено нивона естествено импулсно електромагнитно поле дори извън осезаемата сеизмичност, „дължаща се, най-вероятно, на промяна в условията за преминаване на атмосфери (в йоносферата) над активни разломни зони. земната кораТя е разделена от дълбоки разломи (общи прекъсвания на кората) на отделни блокове, близки до правоъгълни по форма. Ширината на зоните на дълбоки разломи е стотици метри - десетки километри, дължината е десетки, стотици и първи хиляди километри. На земната повърхностпрекъснатите тектонични смущения са представени от зони с голям брой пукнатини от различен характер (зони на смачкване).

Показан е геоелектричният участък на зоната на смачкване, който има ниско съпротивление r в диапазона 200 - 1000 Ohm m и ширина ~ 50 m (Улан-Бургаски хребет, Байкалска рифтова зона)

Нека разгледаме по-подробно проблема с разпространението на земната вълна по многокомпонентни импедансни радиопътеки, преминаващи през зони на разлом. Нека приемникът на сеизмоелектромагнитни емисии е разположен в средата на зоната на разлома. Източникът на радиация може да има произволен азимут спрямо приемника и оста на разлома. Път на разпространение електромагнитни вълниможе да преминава: а) през оста на разлома; б) под произволен ъгъл спрямо оста на разлома; в) по оста на разлома. По отношение на зоната на Френел тези ситуации са както следва

Възможни типове 2D импедансни радиотрасета, преминаващи през зони на разлом. δ1, δ2 - повърхностни импеданси на "парчето" от пътя, T - предавател, R - приемник, L - ширина на разлома, l - дължина на радиопътя

Тъй като зоната на разлома обикновено има висока проводимост спрямо околните скали σdec. >> σenv. скали, тогава има "изтичане" на енергия от горната част на разпределителната зона към долната област (дифузия по вълновите фронтове). Числените изчисления за моделна траектория в диапазона 2 - 1000 kHz показват изразено усилване на полето в зоната на разлома - ефектът на "възстановяване".

Функционален модул на затихване в диапазона 2 - 1000 kHz (Секция 1: ρ = 100 Ohm m, ε = 20; секция 2: ρ = 3000 Ohm m, ε = 10; секция 3: ρ = 1÷50 Ohm m, ε = 20)

Ефектът на "възстановяване" се увеличава до 3,8 пъти с увеличаване на честотата от 2 до 1000 kHz, докато относителното увеличение на полето зависи много слабо от устойчивостта на повреда. Вариациите на r в рамките на 1÷50 Ohm·m практически не променят отношението |W|160km/|W|150km и хода на спектралната характеристика на импедансния канал. Така повишеното ниво на естественото импулсно електромагнитно поле, наблюдавано в много разломни зони, се обяснява не с повишеното излъчване от разломната зона, а с влиянието на платформата за "кацане", която има висока проводимост...

„Характеристики на естественото импулсно електромагнитно поле на Земята в VLF диапазона“; И.Б. Нагуслаева, Ю.Б. Башкуев

Веднага можете да си припомните крайбрежния ефект на полярните сияния ...

За слабите и свръхслабите ефекти, малко - но интересно:

Плъховете, чувствителни към действието на ЕМП, бяха подложени в продължение на 24 дни всеки ден около полунощ на ежечасно въздействие на променливо магнитно поле с много сложен модел на вариации; средните стойности на индукция бяха в диапазона 20-500 нанотесла; при наблюдение на поведението на животните систематично се записва броят на различните поведенчески актове, включително агресия.

Обработката на измерванията позволи на авторите да направят следното заключение: груповата агресия на плъхове може да бъде засилена или отслабена от действието на ЕМП в зависимост от някои от техните морфологични и динамични характеристики. Същите автори откриват при подобни експериментални животни увеличаване на проявите на агресия с увеличаване на геомагнитните смущения...

Както вече беше отбелязано, магнитният компонент на електромагнитните вариации на местообитанието е много проникващ агент - той свободно прониква под километри скалипрониква във всички биологични тъкани. Следователно е възможно директно да се повлияе на нискочестотни ЕМП върху ембрион, надеждно защитен, изглежда, от хомеостат от влияния на околната среда. Още първите най-прости опити за изследване на ефекта от вариациите на ЕМП върху човешкото ембрионално развитие дадоха впечатляващи резултати...

Има и интересен исторически аспект на изследването екологично значение EMP. Много наблюдения са правени в миналото (биологични предшественици на земетресения - връзката на биологичните индикатори с промените в броя на слънчевите петна), дори в далечното минало (биолокация). Във всеки случай, за да се интерпретират наблюденията, се постулира съществуването на специална "радиация" - в хелиобиологията за дълго време фигурира Z - радиация и X - агент; метеорологичните процеси бяха придружени от „атмосферна радиация" (индикаторът беше „бактерии"), „оргонова енергия" или „микролептонен газ" се излъчваше от почвата. Феноменологичните свойства на тези митични лъчения бяха много сходни и, както сега е известно, повтори свойствата на нискочестотните ЕМП

Влияе ли "космическото време" на обществения живот?

Резонансната абсорбция на Zeeman не е единственият начин да се повлияе на спиновото състояние. Друг начин следва от свойството на постоянното магнитно поле да потиска преобразуването на триплет-синглет и по този начин да влияе върху кинетиката на спин-зависимия процес. Нискочестотни ЕМП, километрични и по-дълги вълни, бързи процеси (<10"сек) воспринимаются как квази-постоянные поля и могут влиять на них по механизму подавления триплет-синглетной конверсии

Убедително доказателство за водещата роля на спиновото състояние е получено в изследванията на физиката на пластичността на кристалите. Те показаха, че ЕМП, който е с 5-7 порядъка по-слаб от kT, увеличава пластичността противно на равновесната термодинамика. Механизмът на ефекта, наречен магнитопластичен, е следният: изместването на дислокациите към съседната долина на Peierls, инициирано от парамагнитното състояние на ядрото на дислокацията, се случва за време, по-кратко от времето на спинова релаксация на дислокациите. Източникът на енергия за такива пробиви са механичните напрежения, които винаги присъстват в кристалите. Ролята на ЕМП тук се свежда до потискане на триплет-синглетното преобразуване на парамагнитни двойки, което увеличава живота на дислокационните ядра в парамагнитно състояние и съответно увеличава шанса за изместване на дислокация с още една елементарна стъпка.