تحقیق مقاله انسان و امواج الکترومغناطیس

چکیده

انسان در معرض انواع میدان‌ های الکترومغناطیسیی ناشی از منابع طبیعی و مصنوعی است. این میدان‌ها باعث ایجاد میدان الکتریکی در بدن و تاثیر حرکت یون‌ها، ایجاد گرما، تحریک عصبی و عضلانی و آثار مختلف دیگری می‌شوند. به نظر می‌رسد میدان‌های الکترومغناطیسی ناشی از وسایل خانگی معمولی که در حد متعارف هستند، خطری برای انسان نداشته باشند، اما در حالت‌های خاص مانند زندگی در نزدیکی خطوط انتقال قدرت و پست‌های فشار قوی، کار و یا زندگی در مجاورت ایستگا‌ های فرستنده پرقدرت رادیویی و تلویزیونی و رادارها و انواع دیگر پرقدرت، میدان الکترومغناطیسی آثار زیانباری دارد و باید حتی‌الامکان از چنین میدان‌ها و امواج الکترومعناطیسی اجتناب و یا جوانب بهداشتی را رعایت کرد.

مقدمه

امواج الکترومغناطیسی سرتاسر فضای اطراف ما را پر کرده است، بسیاری از این میدان‌ها و امواج از ابتدای جهان وجود داشته‌اند و میلیون‌ها سال قبل در منشاء حیات و تکامل آن نقش داشته‌اند. امروزه نیز علاوه بر میدان‌های طبیعی با پیشرفت تکنولوژی و توسعه صنعت و با کابردهای بیشتر میدان‌های الکترومغناطیسی در علوم، صنعت و پزشکی، هر روزه این میدان‌ها سلامت محیط زیست انسان را در معرض تهدید قرار می‌دهند. آثار زیست‌شناختی ناشی از این میدان‌ها به شدت میدان، بسامد (فرکانس)، تغییرات آن و خصوصیات فیزیکی فرد مورد تابش یا قسمتی از بافت که مورد تابش قرار گرفته، بستگی دارد.

از سوی دیگر اکثر وسایل خانگی که از برق شهر استفاده می‌کنند، در اطراف خود دارای میدانی هستند که با بسامد برابر با بسامد بر شهر تغییر می‌کند. دستگاه‌های مخابراتی شبکه‌های انتقال قدرت، اجاق‌های ماکروویو، تلفن‌های همراه، دستگاه‌های تصویری و دستگاه‌های MRI از جمله منابع میدان‌های الکترومغناطیسی هستند. میدان‌های دارای بسامد پائین، معمولاً می‌توانند باعث تحریک عصبی شوند، اما آثار ناشی از میدان‌های دارای بسامد بالا، بیشتر آثار گرمایی هستند.

منابع طبیعی میدان‌های الکترومغناطیسی

طبقات یونسفر و مگنتوسفر جو زمین، آن را در مقابل قسمتی از تابش الکترومغناطیسی ناشی از بیرون جو حف می‌کنند. اما خود باعث ایجاد میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بر روی زمین می‌شوند. تابش خورشیدی و اشعه‌ی کیهانی از منابع مهم میدان‌های طبیعی برون جوی هستند، زمین نیز از منابع تابش است.

منابع میدان‌های الکترومغناطیس ساخت بشر

دستگاه‌ها و خطوط انتقال قدرت میدان‌های الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند که معمولاً با بسامدهای 50 تا 60 هرتز نوسان می‌کنند. میدان الکتریکی و مغناطیسی ناشی از یک خط انتقال قدرت 400kv و 1000A در زیر خط به ترتیب عبارتند از میدان الکتریکی 10000v/m و میدان مغناطیسی در حدود 20ut.

دستگاه‌ها و وسایل خانگی که از شبکه توزیع برق استفاده می‌کنند، در اطراف خود دارای میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی با فرکانس 50 تا 60 هرتز هستند.

به عنوان مثال یک سشوار در فاصله‌ی 1 فوتی (30cm) دارای میدان مغناطیسی به شدت 10 تا 20 گوس و میدان الکتریکی به شدت 40v/m می‌باشد. تلویزیون‌های معمولی در فاصله‌ای که بیننده قرار دارد، دارای میدان الکتریکی در حدود 0/1ut هستند.

فرستنده‌ های مخابراتی سیستم‌ های رادار، فرستنده‌های رادیویی و تلویزیونی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی شدیدی تولید می‌کنند که با بسامدهای بالا نوسان می‌کنند. کارگرانی که در برجهای خبری رادیویی و یا تلویزیونی از مرتبه 10kv/m و میدان‌های مغناطیسی با شدت بالاتر از 5A/m قرار می‌گیرند، اجاق‌های مایکروویر نیز از منابع تولید میدان‌های الکترومغناطیسی با بسامد رادیویی (RF) هستند که در بسامدهای z245MHz-915MHz با توان خروجی 600-1000w کار می‌کنند.

در فاصله بسامدهای 1MHz-1GHz انرژی میدان الکترومغناطیسی توسط بدن جذب و به انرژی حرارتی تبدیل می‌گردد که اگر میزان جذبل انرژی دریافتی از تعداد 4w/m2 بیشتر شود، ا تا 2 درجه افزایش دما را باعث می‌شود و به همین دلیل از این امواج در دیاتری برای درما استفاده می‌شود.

انسان در میدان الکترومغناطیسی

بدن انسان از نظر میدان الکترومغناطیسی یک محیط ناهمگون است که خواص الکتریکی و مناطیسی قسمت‌های مختلف آن با هم  متفاوت است. میدان الکتریکی با بسامد کم باعث جاری شدن بارها، پلاریزاسیون بارهای مقید، شکل‌گیری دی‌پل‌های الکتریکی و تغییر جهت دی‌پل‌های موجود دریافت می‌شوند. میدان مغناطیسی نیز باعث القای میدان الکتریکی در بدن و ایجاد جریان بسته می‌شود. اندازه میدان القائی و چگالی جریان، متناسب با شعاع حلقه هدایت جریان و میزان تغییرات فلوی میدان مغناطیسی است.

اثر میدان و چگونگی جذب انرژی از میدان توسط بدن

پیشینه جذب از یک میدان با بسامد رادیویی (RF) زمانی اتفاق می‌افتد که جهت میدان الکتریکی موازی مشخص باشد. هم‌چنین برای یک انسان متوسط فرکانس‌های بین 70-150 MHz یعنی باند VHF بیشترین جذب را در بدن دارند.

به طور کلی میزان جذب در فرکانس‌های مختلف به صورت زیر است:

فرکانس‌های زیر 100KHz باعث جذب انرژی ناچیز و افزایش دمای اندک و غیرقابل اندازه‌گیری می‌شود و اثر آن بیشتر به ایجاد جریان القایی و تا حدی تحریک عصبی برمی‌گردد.

در فرکانس‌های بالاتر از 100KHz جذب بیشتر است. با افزایش فرکانس‌ میزان جذب انرژی بیشتر می‌شود و همین‌طور جذب جایگیزیده منطقه‌ای می‌شود. در فرکانس‌های بیشتر از 10GHz یعنی باند EHF جذب انرژی از میدان الکترومغناطیسی بیشتر به سطح پوست محدود می‌شود.

به همین دلیل نیز در بسامد مختلف از واحدهای متفاوتی برای اندازه‌گیری شدت میدان استفاده می‌شود.