Влияние электромагнитного излучения на человека

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ШКОЛА № 69»

Научно – исследовательская работа

«Влияние электромагнитного излучения на человека»

Выполнила: Антипаева Оксана Андреевна, обучающаяся 9 А класса

Руководитель: Антипаева Марина Николаевна, учитель физики

Ярославль, 2019

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………	3
Определение электромагнитных полей, история открытия…………………………….	4
Классификация электромагнитного излучения………………………………………….	6
Электромагнитная безопасность………………………………………………………….	9
Исследования, рекомендации……………………………………………………………..	11
Мифы……………………………………………………………………………………….	12
Вывод и источники………………………………………………………………………..	14

Введение

В современном мире у каждого в квартире есть электроприборы: будь то холодильники, телевизоры, компьютеры или даже всем привычные телефоны. Сейчас каждый знает, что около любого бытового электрического прибора существует электромагнитное поле. Остается вопрос «Опасность электромагнитных полей от бытовых приборов: миф или правда?»

Цель исследовательской работы:

·               Изучить и классифицировать виды электромагнитных полей

Задачи:

·               Найти и вывести определение электромагнитного шума и электромагнитных волн

·               Классифицировать виды электромагнитных полей

·               Провести измерения электромагнитного шума в различных условиях и с помощью результатов исследования выявить нормы электромагнитной безопасности

·               Выяснить и составить нормы электромагнитного излучения в быту

Актуальность:

Технический прогресс имеет и обратную сторону. Люди постоянно забывают, что живут в окружении электромагнитных полей, которые невозможно увидеть, почувствовать или потрогать. А означает ли это, что их нет? Что такое электромагнитный шум? Так ли опасно электромагнитное излучение, как принято считать? Что является нормой, а что нет?

Определение электромагнитных полей, история открытия

Электромагни́тные во́лны или электромагни́тное излуче́ние — это распространяющееся в пространстве возмущение (изменение) электромагнитного поля.

Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах: в твердых телах, в жидкостях и в вакууме. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом своё поведение).

История открытия электромагнитного излучения:

·               Первые волновые теории света (их можно считать старейшими вариантами теорий электромагнитного излучения) восходят по меньшей мере к временам Гюйгенса, когда они получили заметное количественное развитие. В 1678 году Гюйгенс выпустил «Трактат о свете» (фр. Traité de la lumière) — набросок волновой теории света. Другое сочинение он издал в 1690 году; там он изложил качественную теорию отражения, преломления и двойного лучепреломления в том самом виде, как она излагается теперь в учебниках физики. Сформулировал так называемый принцип Гюйгенса, позволяющий исследовать движение волнового фронта, впоследствии развитый Френелем (принцип Гюйгенса — Френеля), и сыгравший важную роль в волновой теории света и теории дифракции. В 1660—1670-е годы существенный теоретический и экспериментальный вклад в физическую теорию света внесли также Ньютон и Гук.

·               В 1800 году английский учёный У. Гершель открыл инфракрасное излучение.

·               В 1801 году немецкий физик Риттер открыл ультрафиолетовое излучение.

·               В 1865 году английский физик Дж. Максвелл завершил построение теории электромагнитного поля классической (неквантовой) физики, строго оформив её математически, и на её основе получив твёрдое обоснование существования электромагнитных волн. Также Максвелл нашел скорость их распространения (совпадавшую с известным тогда значением скорости света), что позволило ему обосновать предположение о том, что свет является электромагнитной волной.

·               В 1888 году немецкий физик Герц подтвердил теорию Максвелла опытным путём. Интересно, что Герц не верил в существование этих волн и проводил свой опыт с целью опровергнуть выводы Максвелла.

·               8 ноября 1895 года Рентген открыл электромагнитное излучение (получившее впоследствии название рентгеновского) более коротковолнового диапазона, чем ультрафиолетовое.

·               В 1900 году Поль Виллар при изучении излучения радия открыл гамма-излучение.

·               В 1900 году Планк при теоретическом исследовании проблемы излучения абсолютно чёрного тела открывает квантованность процесса электромагнитного излучения. Эта работа стала началом квантовой физики.

·               Начиная с 1905 года Эйнштейн, а затем и Планк публикуют ряд работ, приведших к формированию понятия фотона, что стало началом создания квантовой теории электромагнитного излучения.

·               Дальнейшие работы по квантовой теории излучения и его взаимодействия с веществом, приведшие в итоге к формированию квантовой электродинамики в её современном виде, принадлежат ряду ведущих физиков середины XX века, среди которых можно выделить: Бозе, Бора, Гейзенберга, де Бройля, Дирака, Фейнмана, Швингера, Томонагу.

Классификация электромагнитных волн

Электромагнитные волны — это поперечные волны, в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приёмнику в том числе и через вакуум.

Вопросы о природе света и вещества имеют многовековую историю, однако до определённого времени считалось, что ответы на них обязаны быть однозначными: свет — либо поток частиц, либо волна; вещество либо состоит из отдельных частиц, подчиняющихся классической механике, либо представляет собой сплошную среду. Атомно-молекулярное учение на протяжении своего развития долго оставалось в статусе лишь одной из возможных теорий, однако к концу XIX века существование атомов и молекул уже не вызывало сомнений. В 1897 году Томсон экспериментально обнаружил электрон, а в 1911 году Резерфорд открыл ядро атома. Была разработана боровская модель атома, в которой электрон подразумевался точечной или очень малой частицей. Однако модель Бора была не вполне последовательна, требовалась другая теория. Французский учёный Луи де Бройль (1892—1987), развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 году гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами. Так был выявлен корпускулярно-волновой дуализм.

Корпускулярно-волновой дуализм (или квантово-волновой дуализм) — свойство природы, состоящее в том, что материальные микроскопические объекты могут при одних условиях проявлять свойства классических волн, а при других — свойства классических частиц. Типичные примеры объектов, проявляющих двойственное корпускулярно-волновое поведение — электроны и свет; принцип справедлив и для более крупных объектов, но, как правило, чем объект массивнее, тем в меньшей степени проявляются его волновые свойства.

Трактовку корпускулярно-волнового дуализма в русле квантовой механики дал физик В. А. Фок (1898—1974):

Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна — частица. Всякое иное, более буквальное, понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели неправильно.

Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов.

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам. Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

Название диапазона		Длины волн, λ	Частоты, f	Источники
Радиоволны	Сверхдлинные	более 10 км	менее 30 кГц	Атмосферные и магнитосферные явления. Радиосвязь.
	Длинные	10 км — 1 км	30 кГц — 300 кГц
	Средние	1 км — 100 м	300 кГц — 3 МГц
	Короткие	100 м — 10 м	3 МГц — 30 МГц
	Ультракороткие	10 м — 0,1 мм	30 МГц — 3000 ГГц
Инфракрасное излучение		1 мм — 780 нм	300 ГГц — 429 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
Видимое излучение		780—380 нм	429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолетовое		380нм — 10нм	7,5⋅1014 Гц — 3⋅1016 Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Рентгеновские		10 нм — 5 пм	3⋅1016Гц — 6⋅1019 Гц	Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
Гамма		менее 5 пм	более 6⋅1019 Гц	Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад.

Электромагнитные волны подразделяются на:

·                радиоволны (начиная со сверхдлинных),

·                терагерцевое излучение,

·                инфракрасное излучение,

·                видимый свет,

·                ультрафиолетовое излучение,

·                рентгеновское излучение

·                жёсткое излучение (гамма-излучение)

Электромагнитная безопасность

Электромагнитная безопасность — система знаний, посвящённая возможному вреду, наносимому человеку электромагнитным излучением.

Электромагнитные поля различных диапазонов длин волн, излучаемые антеннами радиотехнических систем биологически активны и могут по-разному воздействовать на живые организмы, в том числе и на людей. Человеческий организм осознано реагирует только на электромагнитные волны оптического диапазона (глаза, f~1014 Гц) в то время как для других диапазонов волн у людей отсутствуют чувствительные органы. Однако, как показывает практика и исследования, наиболее чувствительны к электромагнитным излучениям следующие органы: глаза, центральная нервная система, сердечно-сосудистая, гормональная и репродуктивная системы. Несмотря на многочисленные исследования воздействия электромагнитных полей на здоровье человека, до настоящего времени существуют лишь разрозненные сведения о влиянии соответствующих диапазонов электромагнитных волн при соответствующих потоках мощности и времени экспозиции. Поэтому для обеспечения безопасности во всех странах мира были разработаны и приняты стандарты норм безопасного воздействия электромагнитных излучений.

Многочисленные исследования в области биологического действия электромагнитных полей позволяют определить наиболее чувствительные системы: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на органы с большим содержанием воды (глаза, мозг, почки, желудок). Можно перечислить следующие симптомы воздействия электромагнитных полей: утомляемость, раздражительность, нарушение сна, нарушение памяти и внимания. Особо опасны электромагнитные поля для детей, беременных, людей с заболеваниями центральной нервной или сердечно сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.

Напряженность электрического поля		Плотность магнитного потока
в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц	25 В/м	в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц	0,25 мкТл

Я провела исследования в школе, проверяя напряженность электрического поля и плотность магнитного потока в различных кабинетах у компьютерах. Вот итог:

Место	Напряженность электрического поля	Плотность магнитного потока
Кабинет физики	500 В/м	0,75 Мк/Т
Кабинет директора (1 компьютер)	<10 В/м	0,80 Мк/Т
Кабинет директора (2 компьютер)	600-750 В/м	0,83 Мк/Т
Учительская (1 компьютер)	1100 В/м	0,35 Мк/Т
Учительская (2 компьютер)	500 В/м	0,70 Мк/Т
Учительская (3 компьютер)	900 В/м	0,70 Мк/Т
Вахта	200 В/м	0,88 Мк/Т
Столовая – СВЧ-печь	<10 В/м	0,70-0,80 Мк/Т
Телефон	200 В/м	0,70 Мк/Т
Кабинет заместителя директора по АХР	190 В/м	0,70 Мк/Т
Бухгалтерия (1 компьютер)	500 В/м	0,70 Мк/Т
Бухгалтерия (2 компьютер)	350 В/м	0,70 Мк/Т
Бухгалтерия (3 компьютер)	200 В/м	0,70 Мк/Т
Кабинет математики №43	600 В/м	0,80 Мк/Т
Мой домашний компьютер	<10 – 34 В/м	2,10 Мк/Т
Розетка	1400 – 2000 В/м	1,5 Мк/Т

Из этого выходит то, что практически везде норма напряженности электрического поля превышена чуть ли не в двадцать раз, а плотность магнитного потока примерно в 2,8 раз. Получается, что длительное нахождение рядом с этими компьютерами опасно и пагубно отражается на здоровье человека.

Полезные рекомендации

С помощью сети и полученных результатов, я вывела медицинские рекомендации, которые могут помочь уменьшить влияние электромагнитных полей:

·               Спальное место должно быть на расстоянии не менее 2-х метров от этих приборов, особенно если они продолжают работать в ночное время.

·               Стоит уменьшать время, проведенное за компьютером не больше 4-5 часов в день максимум. К тому же, каждый час советуется делать небольшие перерывы по 15 минут.

·               Уменьшать количество приборов в помещении с высокой потребляемой мощностью.

·               Расстояние от монитора до человека не должно быть менее 50 см.

·               Установка системы заземления – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. В электротехнике при помощи заземления добиваются защиты от опасного действия электрического тока путём снижения напряжения до безопасного для человека и животных значения.

·               Стоит обращать внимание на правильную расстановку мебели и электробытовой техники в помещении.

Мифы об электромагнитных полях

Последнее, на что я хотела бы обратить внимание сегодня, это мифы об электромагнитном поле.

 Угроза электромагнитного излучения для человечества в последнее время всё чаще обговаривается в средствах массовой информации. Постоянно эксперты пишут о том, что возможно поражение тканей человека многочисленными волнами различных частот. Они видят угрозу во всём, начиная от простейших электроприборов, заканчивая мобильной связью. Но, большинство того, что распространяется в обществе, является ложью. Давайте рассмотрим поподробнее.

·               Одежда с элементами из фольги.

Шапочки уже стали предметом насмешек в социальных сетях по вполне понятным причинам. Нельзя настолько доверять СМИ, чтобы пытаться защищаться от различных воздействий совершенно нелепыми способами. Иногда людей можно увидеть в данной одежде даже на улице в крупных городах. Боязнь получить осуждение со стороны здравомыслящих граждан оказалась слабее опасения мнимой угрозы.

·               Электромагнитные поля вызывают рак.

Данный миф появился уже довольно давно и распространен до сих пор. Связано это с тем, что вспышка раковых больных пришла как раз на открытие и усовершенствование электронной техники, такой как телевизоры, компьютеры и телефоны. На самом деле, с открытием выше перечисленных гаджетов, был также найден более эффективный способ нахождения раковых клеток на ранних стадиях. Так что этот миф – просто результат совпадения и пустых слухов.

·               Кактусы уменьшают влияние электромагнитного поля.

Вот тут уже спорный момент: миф это или нет. В просторах интернета неоднократно отзываются про то, что это миф, и кактусы в принципе не могут никак влиять на электромагнитные поля. Я решила сама проверить этот миф, тем более, что кактус у меня в наличии имелся. При приближении кактуса электрическое поле резко уменьшалось и приходило в норму (>10 В/м), но при отдалении оно увеличивалось примерно на 10-20 B/м. Может быть кактусы и уменьшают влияние, но это происходит практически незаметно.

·               Электромагнитные излучения появились сравнительно недавно.

Самозваные учёные и научные деятели говорят о вреде, но ведь мы живём в магнитных полях миллионы лет. Первым и самым важным излучающим источником является Солнце, порождающее периодически самые настоящие магнитные бури. Хотя идут разговоры о том, что оно выводит из равновесия людей с определенными заболеваниями, научных обоснований этому нет. Оно регулярно держит нас в сильнейшем поле, не обладающим стабильными характеристиками, что можно расценивать как вполне равносильный противовес современным волнам. Магнитное поле Земли также находится в постоянной активности, оказывая на нас определенное воздействие. Назвать его стабильным никак нельзя, ведь оно постоянно создаёт разнообразные вихри и точки напряжения, ощущаемые даже большим количеством приборов. Благодаря этому раньше постоянно сбивались с пути корабли и суда, а компасы ведут себя неадекватно, вращаясь в различных направлениях.

Вывод

 В наше время найдутся лишь единицы пользователей разной бытовой техники, не знающие, что любая техника является источником электромагнитного полей (ЭМП). Это и телевизоры, и телефоны, и компьютеры, и СВЧ-печи, и холодильники, чайники, планшеты, стиральные машины и т.д. По этому поводу сформировалось много мифов об электромагнитных полях, поэтому я решила разобраться, что является правдой, а что мифом, и вывела с помощью исследований полезные рекомендации, которые помогут каждому сделать свои выводы о месте, где они живут.

Ссылки

https://shop.p-el.ru/blog/pro-elektrichestvo-i-svet/mify-o-zaschite-ot-emi/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитное_излучение

http://www.opvspb.ru/files/electromagnitnoe_pole.pdf

https://ezoterist.ru/energetika/vliyanie-elektromagnitnyh-polej-na-cheloveka

https://electricity-help.ru/dolzhen-znat-kazhdyy/yelektromagnitnoe-izluchenie/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитная_безопасность