שדות חשמליים בתדרים נמוכים
חיבור מכשיר לזרם יוצר שדות חשמליים באוויר מסביב למכשיר. ככל שהוולטאז' גבוה יותר, כך השדות חזקים יותר. מאחר והוולטאז' קיים גם כאשר אין זרם, המכשיר לא חייב להיות דלוק על מנת שיתקיימו שדות חשמליים בחדר.
שדות חשמליים קיימים כל עוד יש מטען חשמלי חיובי או שלילי. הם מפעילים כוחות על מטענים אחרים בשדה. העוצמה של השדה החשמלי נמדדת בוולטים למטר (V/m). כל כבל חשמלי טעון ייצור שדות חשמליים .קשור. שדה זה קיים גם כאשר אין זרם. ככל שהוולטאז' גבוה יותר, כך יהיה חזק יותר השדה החשמלי במרחק נתון מן הכבל.
שדות חשמליים הם חזקים יותר קרוב למטען או למוליך טעון, והחוזק שלהם נחלש במהירות ככל שמתרחקים מהם. מוליכים, כגון מתכת, מגנים עליהם ביעילות. חומרים אחרים, כמו חומרי בנייה ועצים, מספקים אמצעי הגנה כלשהו. לכן, השדות החשמליים מקווי חשמל מחוץ לבית יורדים בגלל הקירות, הבניינים, והעצים. כאשר קווי חשמל קבורים מתחת לאדמה, השדות החשמליים על פני הקרקע הם כמעט לא מורגשים.
שדות מגנטיים נוצרים כתוצאה מהתנועה של מטענים חשמליים. החוזק של השדה המגנטי נמדד באמפר למטר (A/m); במחקרים, מדענים משתמשים במדד צפיפות הזרם (במיקרוטסלה, µT). בניגוד לשדות חשמליים, שדה מגנטי נוצר רק כאשר התקן מחובר חשמל ועובר זרם. ככל שהזרם גבוה יותר, חזקה יותר העוצמה של השדה המגנטי.
כמו שדות חשמליים, שדות מגנטיים הם חזקים יותר קרוב למקור שלהם ועוצמתם יורדת במהירות ככל שהמרחק מן המקור גדל. שדות מגנטיים אינם נחלשים או נעצרים בגלל חומרים כמו קירות או בניינים.
| שדות חשמליים | שדות מגנטיים |
| 1.שדות חשמליים מופיעים מוולטאז' 2.עוצמתם נמדדת בוולט למטר 3.שדה חשמלי יכול להתקיים גם אם המתקן מכובה 4.עוצמת השדה נחלשת ככל שגדל המרחק מן המקור 5.רוב חומרי הבניין מגנים מפני שדות חשמליים | 1.שדות מגנטיים מופיעים מזרם חשמלי 2.עוצמתם נמדדת באמפר למטר (A/m), אך מחקרים משתמשים במדד צפיפות הזרם (במיקרוטסלה או מיליטסלה, µT או mT) 3.שדות מגנטיים מופיעים כל עוד המכשיר דלוק ויש זרם 4. עוצמת השדה נחלשת ככל שגדל המרחק מן המקור 5.שדות מגנטיים אינם מושפעים מרוב החומרים |
שדות חשמליים
חיבור מכשיר לזרם יוצר שדות מגנטיים באוויר מסביב למכשיר. ככל שהוולטאז' גבוה יותר, כך השדה חזק יותר. מאחר והוולטאז' קיים גם כאשר אין זרם, המכישר לא חייב להיות דלוק על מנת שיתקיים שדה חשמלי בחדר.
שדות מגנטיים
שדות מגנטיים נוצרים רק כאשר יש זרם. שדות מגנטיים וחשמליים קיימים אז בחדר ביחד. ככל שהזרם חזק יותר, כך חזק יותר השדה המגנטי. השימוש בוולטאז' גבוה הוא בהעברה והפצה של חשמל, ובוולטאז' נמוך בעיקר בבית. הוולטאז' בו משתמשים בציוד של העברת חשמל משתנה מעט מיום ליום, אך הזרם שעובר בקווי חשמל משתנה עם הצריכה.
שדות חשמליים מסביב לחוט החשמל מפסיקים להתקיים רק כאשר המכשיר מכובה או שהזרם מכובה על הקיר. הם ממשיכים להתקיים בחוטי החשמל שבקיר.
כיצד שדות סטטיים שונים משדות המשתנים עם הזמן?
שדה סטטי אינו משתנה עם הזמן. זרם ישיר (DC) הוא זרם חשמלי הזורם בכיוון אחד בלבד. בכל מכשיר חשמלי המצויד בסוללה, הזרם זורם מן הסוללה אל המכשיר וממנו בחזרה אל הסוללה. זה יוצר שדה מגנטי סטטי. השדה המגנטי של כדור הארץ גם הוא סטטי. כך גם השדה המגנטי הנוצר מסביב למגנט, אותו ניתן לראות על ידי התבנית הנוצרת עם פיזור פיסות קטנות של מתכת מסביבו.
בניגוד לכך, שדות אלקטרומגנטיים המשתנים עם הזמן נוצרים על ידי זרם חילופין (AC). זרם חילופין משנה את כיוונו במרווחים קבועים. ברוב המדינות באירופה החשמל משנה את כיוונו בתדירות של 50 מחזורים לשנייה, או 50 הרץ. באופן דומה, השדה האלקטרומגנטי משנה את האוריינטציה שלו 50 פעם בשנייה. החשמל בצפון אמריקה הוא בעל תדירות של 60 הרץ.
מהם המקורות העיקריים של שדות בתדר נמוך, בינוני וגבוה? השדות האלקטרומגנטיים המשתנים עם הזמן ונוצרים על ידי מכשירי חשמל הם דוגמא לשדות בתדר נמוך מאוד (ELF). שדות בתדר נמוך מאוד הם בדרך כלל בעלי תדר של עד 300 הרץ. טכנולוגיות אחרות מייצרות שדות בתדר בינוני (IF) עם תדרים שבין 300 הרץ ל- 10 מגה-הרץ ושדות בתדר רדיו (RF) עם תדרים שבין 10 מגה-הרץ ל- 300 גיגה-הרץ. ההשפעה של שדות אלקטרומגנטיים על גוף האדם תלויים לא רק ברמה שלהם אלא בתדר ובאנרגיה. אספקת החשמל שלנו ומכשירי החשמל בבית הם המקורות העיקריים לשדות בתדר נמוך מאוד. מסכי מחשב ומערכות אבטחה הם המקורות העיקריים לשדות בתדר בינוני, ורדיו, טלוויזיה, אנטנות של טלפונים סלולריים ורדאר, ותנורי מיקרוגל הם המקורות העיקריים לשדות בתדר רדיו. שדות אלה יוצרים זרמים בגוף האדם, אשר בתנאים מסוימים יכולים לגרום לחום או למכת חשמל, תלוי בגודלם ובתדר (עם זאת, לשם יצירת השפעות אלה, השדה מחוץ לגוף צריך להיות הרבה יותר חזק מהקיים בסביבה הרגילה שלנו).
שדות אלקטרומגנטיים בתדרים גבוהים
טלפונים סלולריים, מקלטי טלוויזיה ורדיו ורדאר יוצרים שדות בתדר רדיו. שדות אלה משמשים להעברת מידע למרחקים ארוכים ויוצרים את הבסיס לתקשורת ולשידורי רדיו וטלוויזיה. גלי מיקרו גם שדות RF בתדרים גבוהים מאוד. בתנורי מיקרוגל הם משמשים לחימום מזון.
בתדרי רדיו, שדות חשמליים ומגנטיים קשורים זה לזה ואנחנו מודדים את הרמה שלהם כצפיפות הזרם בוואט למ"ר (W/m2).
נקודות עיקריות:
1.הספקטרום האלקטרומגנטי מקיף מקורות טבעיים ומקורות מעשה ידי אדם של שדות אלקטרומגנטיים.
2.תדר ואורך גל הם המאפיינים של שדה מגנטי. בגל אלקטרומגנטי, שתי התכונות קשורות ביניהן: ככל שהתדר גבוה יותר, כך אורך הגל קצר יותר.
3.קרינה מייננת, כגון קרני רנטגן וקרני גאמה, מורכבת מפוטונים הנושאים מספיק אנרגיה לשבירת קשרים בין מולקולות. פוטונים של גלים אלקטרומגנטיים בתדרי חשמל רדיו הם בעלי אנרגיה פחותה בהרבה, ואין להם יכולות אלה.
4.שדות חשמליים קיימים בכל מקום בו יש מטען, והם נמדדים בוולטים למטר (V/m). שדות מגנטיים מופיעים כתוצאה מזרם. צפיפויות הזרם שלהם נמדדות במיקרוטסלה (µT) או מיליטסלה (mT).
5.בתדרי רדיו ומיקרוגל, שדות חשמליים ומגנטיים נחשבים ביחד כשני המרכיבים של גל אלקטרומגנטי. צפיפות הזרם, הנמדדת בוואטים למ"ר (W/m2), מתארת את העוצמה של שדות אלה.
6.גלים אלקטרומגנטיים בתדר נמוך וגבוה משפיעים על גוף האדם בדרכים שונות.
7.מקורות חשמליים ומכשירי חשמל הם המקורות הנפוצים ביותר של שדות חשמליים ומגנטיים בתדר נמוך בסביבתנו. מקורות יומיומיים של שדות RF הם תקשורת, אנטנות שידור ותנורי מיקרוגל.
