Elektromagnetisk felt

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Det elektromagnetiske felt er skabt på grund af accelererede ladninger. Det består af det elektriske felt og magnetfeltet , som begge er forbundet via Maxwells ligninger . Et elektromagnetisk felt er også kendt som en elektromagnetisk bølge, der formerer sig i et vakuum med lysets hastighed . [1] [2]

James fuldmægtig Maxwell

introduktion

Elektriske eller magnetiske felter kan eksistere individuelt eller kobles til hinanden. I sidstnævnte tilfælde taler man om elektromagnetiske felter eller elektromagnetiske bølger . De skylder deres oprettelse af accelererede eller forsinkede elektriske ladninger udenfor eller inden i ledere. I sidstnævnte tilfælde taler man om antenner, der udsender elektromagnetiske bølger. Typiske eksempler er radiobølger, radarbølger eller solstråling. På grund af de accelererede elektriske ladninger betegnes det også som elektrodynamik . Med undtagelse af den synlige del af spektret af elektromagnetiske bølger, som man ved kaldes lys, så vidt vi ved i dag (2021), har mennesker ingen dedikerede sanseorganer til at opfatte elektromagnetiske eller magnetiske felter eller elektromagnetiske bølger. I mangel af personlig opfattelse er felter derfor for det meste repræsenteret eller illustreret af abstrakte matematiske modeller i form af skalære og vektorielle positionsfunktioner af flere uafhængige variabler. [1] Elektromagnetiske bølger repræsenteres i modellerne som sinusformede bølger og beskrives med en frekvens. Bølgelængden kan bestemmes ved hjælp af formlen

bestemmes, hvor fasehastigheden og er bølgens frekvens . Følgende billede giver et overblik over hele det elektromagnetiske spektrum .

Oversigt over det elektromagnetiske spektrum, synlig del i detaljer

Lavfrekvente felter

I det elektromagnetiske spektrum er de lavfrekvente elektriske og magnetiske felter placeret i frekvensområdet mellem ca. 1 Hertz og <100 kilohertz . [3] I modsætning til højfrekvente elektromagnetiske felter forekommer væsentligt mindre retningsændring af det elektriske felt og magnetfeltet ved lavfrekvente felter. I hverdagen forekommer lavfrekvente elektriske og magnetiske felter i følgende områder:

Højfrekvente felter

Brugen af ​​moderne radioteknologier skaber højfrekvente elektromagnetiske felter i det menneskelige miljø. I det elektromagnetiske spektrum er de højfrekvente elektromagnetiske felter placeret i frekvensområdet mellem ca. 100 kilohertz og 300 gigahertz . I modsætning til lavfrekvente felter, med højfrekvente felter, ændrer både det elektriske felt og magnetfeltet retning mellem titusinder og flere milliarder gange i sekundet. Som følge heraf er der en meget tæt kobling af magnetiske og elektriske komponenter.

Højfrekvente elektromagnetiske felter bruges til at overføre billeder, lyd og data i følgende moderne kommunikationsmidler :

Elektromagnetiske felter på arbejdspladsen

Medarbejdernes eksponering for elektromagnetiske felter på kontorarbejdspladser via de elektriske enheder (computere, skærme), der er til rådighed, er ubetydelig på grund af de lave feltstyrker. For andre feltkilder, f.eks. B. på systemer til induktiv hærdning og smeltning eller på svejseudstyr er meget højere frekvenser og feltstyrker mulige, hvilket kræver et nærmere kig. [4]

Resultaterne af beregning eller måling af elektromagnetiske felter på arbejdspladsen danner grundlag for vurdering af mulige farer for medarbejdere på arbejdspladsen og for fastlæggelse af beskyttelsesforanstaltninger. Arbejdspladser for medarbejdere med passive eller aktive implantater skal altid overvejes særskilt i risikovurderingen. [4]

Forskningsrapporten Elektromagnetiske felter på arbejdspladsen giver yderligere oplysninger om den fysiske og fysiologiske baggrund for eksponering for elektromagnetiske felter. [5]

En teknisk vurdering af den eksisterende arbejdsbyrde kan udføres med spørgeskemaet "EMF -vurdering" [6] baseret på retningslinjerne fra EU -Kommissionen. En anbefaling til den videre procedure og mulige beskyttelsesforanstaltninger kan fremsættes med direktiv 2013/35 / EU.

historie

I 1888 var den tyske fysiker Heinrich Hertz i stand til eksperimentelt at demonstrere den elektromagnetiske bølge, som James Clerk Maxwell teoretisk forudsagde i sin artikel En dynamisk teori om det elektromagnetiske felt . I februar 1892 skrev Sir William Crookes under titlen Some Possabilities of Electricity : ”Der er mulighed for telegrafi uden ledninger.” Englænderen Preece demonstrerede dette i 1896 i London ved hjælp af en marconiansk sender og modtager.

Andre mennesker, der var involveret i undersøgelse af det elektromagnetiske skiftefelt og den elektromagnetiske bølge:

  • 1890: Édouard Branly , fysiker og kemiker - Paris
  • 1890: Sir Oliver Lodge , professor - England
  • 1894: Professor Augusto Righi , University of Bologna - Foredrag om elektromagnetiske bølger
  • 1894: Guglielmo Marconi (1874–1937), University of Bologna - deltager i foredraget
  • 1895: Alexandr Popow - 250 m trådløs transmission mellem sender og modtager
  • 1896: Guglielmo Marconi (født 1874) - britisk patent (nr. 12039) inden for trådløs telegrafi
  • 1882: William Henry Preece, Faraday
  • 1897: William Henry Preece, Faraday, Adolf Slaby - 5,5 km radioforbindelse
  • 13. maj 1897: fødsel af trådløs telegrafi
  • 1901: Guglielmo Marconi (født 1874) - bygger bro over Atlanterhavet med radio

litteratur

  • James Clerk Maxwell: A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field , Philosophical Transactions of the Royal Society of London, bind 155, 1865, s. 459-512.
    • Genoptryk: Thomas F. Torrance (red.): Maxwell: A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field , Wipf and Stock, Eugene (Oregon) 1996
    • Genoptrykt i: WD Niven: The Scientific Papers of James Clerk Maxwell , Volume Vol. 1. Dover, New York 1952.
  • Kevin Johnson: Det elektromagnetiske felt . I: James Clerk Maxwell - The Great Unknown . Maj 2002. Hentet den 7. september 2009.

Individuelle beviser

  1. a b Adolf J. Schwab: Konceptuel feltteoriens verden . 8. udgave. Springer Vieweg, Berlin 2019, ISBN 978-3-662-58391-3 , s.   1   jf . doi : 10.1007 / 978-3-662-58392-0_1 .
  2. ^ James Clerk Maxwell : En dynamisk teori om det elektromagnetiske felt . royalsocietypublishing, London 27. oktober 1864, doi : 10.1098 / rstl.1865.0008 .
  3. Hans Reidenbach: Guide til elektromagnetiske felter. Udg .: Forening for Strålebeskyttelse eV s.   8 ( fs-ev.org [PDF]).
  4. a b Institut for Arbejdssikkerhed og Sundhed ved den tyske sociale ulykkesforsikring (IFA): Elektromagnetiske felter - emner og projekter. Hentet 12. februar 2019 .
  5. Forbundsministeriet for Arbejde og Sociale Anliggender (BMAS): Forskningsrapport om elektromagnetiske felter på arbejdspladsen. Hentet 12. februar 2019 .
  6. EU -Kommissionen: EMF -vurdering. emfeld GmbH, adgang til den 3. juli 2019 .