物理性污染控制_第四章_电磁辐射怀污染及其防治

F21
q1
R
q2
F
q2q1 4πε0R2
真空电容率
qt 作用力方向：在两点电荷的连线或其延长线上，由
施力电荷指向受力电荷。
qt
电场强度定义
qt
设在电场中某点处有一个试验电荷qt 受力为F。
qt 放在不同的位置，所受的电场力的大小和方向各不 相同，即 qt 所受电场力F=F（r）是电场区域中的坐标 函数（r点函数）。其极限：
相对磁导率
v C C
rr
n
相对介电常数
C 1 0 0 4 1 0 7 1 8 . 8 5 1 0 1 2 3 1 0 8m s
n 称为介质的折射率，n > 1
沿x轴方向传播的正弦均匀平面波
Hale Waihona Puke Baidu
电磁波的周期，频率与波长：
T 1 2 f
vT v
f
理想介质中正弦均匀平面波的传播特点：
Erqlitm 0Fqtr 单位是V/m
静电场最基本的特征是对静止电荷有作用力，表 明静电场具有能量。这种电场能量处于静态条件、以 位能形式存在着，我们称之为“静电能量”。
2、恒定电场
在静电场中导体中没有电场，没有电荷的运动。 当导体中有电场存在时，导体中的自由电荷在电场力 的作用下就会作定向运动，形成电流。
2、人为源
雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介 质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设 备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发 电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列 车及电气火车以及大多数家用电器等，是产生不同 形式、不同频率、不同强度的电磁辐源。
三、电磁辐射污染的危害
磁场强度
H B M
0
B: 磁感应强度 M：磁化强度 μ0：真空的磁导率
磁场具有的能量可用磁场中各点的能量密度来表示
m12H221B2
• 磁性材料里面分成很多微小的区域，每一个微 小区域就叫一个磁畴，每一个磁畴都有自己的磁 矩（即一个微小的磁场）。一般情况下，各个磁 畴的磁矩方向不同，磁场互相抵消，所以整个材 料对外就不显磁性。当各个磁畴的方向趋于一致 时，整块材料对外就显示出磁性。
如导体中电场保持不变，运动着的自由电荷在 导体中的分布将达到一种动态平衡，不随时间而改变， 这种运动电荷形成的电流称为恒定电流，维持导体中 具有恒定电流的电场称为恒定电场。
电场所具有的能量可用电场中各点的能量密度表示
e
1
2
E2
ε——介电常数，F/m
恒定电场在导电媒质中引起了恒定电流，而恒 定电流在它的周围空间又产生了磁场，称为恒定磁场。
3、电磁辐射对安全的危害
电磁辐射会引燃引爆，特别是高场强作用下引 起火花而导致可燃性油类、气体和武器弹药的燃 烧与爆炸事故。
第二节 电磁辐射基础
一、场的分类
场是表征空间区域中各点物理量的时空分布函数
标量场——空间各点仅有大小的物理量 如 温度、密度、气压和电位场
矢量场——空间各点既有大小又有方向的物理量 如 速度、加速度、重力、电场和磁场
导电媒质中正弦均匀平面电磁波在某时刻沿传播方向的分布
正弦均匀平面电磁波在良导体中传播的特点：
ε—介电常数，F/m；μ—磁导率，H/m
H —磁场强度, E—电场强度
电磁波的传播方向
• 电场强度E和磁场强度H互相垂直的关系可以用右 手螺旋法则来描述。右手四指由电场强度方向转 向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指方向就是 电磁波的传播方向。 S=E x H
电磁作用的传播不是瞬时完成的，即电磁波是 以有限速度逐点传播的。其传播速度为 ： (P148)
（1）横电磁波（TEM波），电场和磁场与波的传播 方向三者两两相互垂直，且满足右手螺旋法则。
（2）等振幅振荡：电场与磁场作等幅周期性变化 （3）同相位：电场与磁场做同相周期性变化 （4）电、磁能量密度相等：电磁波的能流密度按 相速传播，是相速（相速=波速）与频率无关的单色波。
正弦均匀平面电磁波在导电媒质中传播的特点： （1）电场与磁场做周期性衰减变化 （2）电场领先于磁场一个空间相位差 做异相周期 性变化 （3）电磁波的能流密度做周期性衰减变化
三、恒定磁场
恒定磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）， 作用力大小与方向与电荷运动的速度和运动方向相关。
q：带电粒子电荷量 E：电场强度 v：带电粒子速度 B：磁感应强度
磁感应强度：描述磁场强弱和方向的基本物理量。 为垂直于磁场方向长1米，电流为1A的导线所受磁场 力的大小
媒质处于外磁场中，媒质中分子电流受到磁场的 洛仑兹力作用，其磁矩将朝外磁场方向偏转，趋向于 较为有序的排列，对外呈现宏观磁矩。这种媒质中分 子电流的磁矩取向趋向一致的现象称为媒质的磁化， 其结果使外磁场得到加强。
1、电磁辐射对人体的危害
多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场 作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力 和体力减退，容易产生白内障、白血病、脑肿瘤， 心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等， 甚至导致人类免疫机能的低下，引起癌症等病变。
2、电磁辐射对机械设备的危害
影响飞行、航海安全； 交通指挥灯的失控； 自动化操作的失灵； 假警报； 电视机被干扰
•
所谓的磁化就是要让磁性材料中磁畴的磁矩
方向变得一致。当对外不显磁性的材料被放进另
一个强磁场中时，就会被磁化，但是，不是所有
材料都可以磁化的，只有少数金属及金属化合物
可以被磁化。
四、时变电磁场 交变磁场周围产生电场，交变电场周围又会产生
新的磁场，它们相互作用，方向互相垂直，并与自己 的运动方向垂直。这种交替产生的具有电场与磁场作 用的物质空间，成为时变电磁场。
时变电磁场以一定速度在空间传播，在其传播过 程中不断向周围空间辐射能量，此能量成为电磁辐射， 亦称为电磁波。
五、电磁波
在电磁波中，变化的电场产生变化的磁场，变 化的磁场又产生变化的电场，伴随着电场和磁场的传 播是能量的传输。 磁场具有的能量可用磁场中各点的能量密度来表示
e m 1 2(E 2H 2)
静态场——仅由空间位置确定，不随时间变化的场 如 静电场和静磁场
时变场(动态场)——同时随空间位置和时间变化的场 如 时变电磁场
q1 二、电场 1、静电场
静电荷：相对观察者静止、量值不随时间变化的电荷 静电场：静电荷在其周围空间产生的电场
电荷受到作用力揭示了电场的存在，反映了电场
的物质性。
库仑定律：