08.pdf

ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈß ÍÎÌÅÐÀ

ÌÀÃÍÈÒÍÎÅ ÏÎËÅ

... à âäðóã îíî âëèÿåò ...

Â.ÏÎËßÊÎÂ, ã. Ìîñêâà

Îêðóæàþùàÿ íàñ ñðåäà, óâû, íå òàê óæ áåçîïàñíà äëÿ ÷åëîâåêà. Ïðè÷åì äåëàåò åå íåáåçîïàñíîé â îñíîâ-

íîì ñàì ÷åëîâåê. Äîëãîå âðåìÿ ýêîëîãè îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëÿëè ïðîáëåìàì çàãðÿçíåíèÿ îêðóæàþùåé

ñðåäû ïðîäóêòàìè äåÿòåëüíîñòè ÷åëîâåêà è, â ïåðâóþ î÷åðåäü, îòõîäàìè ïðîèçâîäñòâà. Íî ñ ðîñòîì ýíåðãî-

âîîðóæåííîñòè íàøåãî áûòèÿ âñå áîëüøå è áîëüøå íà ïåðâûé ïëàí íà÷èíàþò âûõîäèòü âîïðîñû, ñâÿçàííûå

ñ âîçäåéñòâèåì íà ÷åëîâåêà ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîëåé ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Îïàñíîñòü èõ â òîì, ÷òî îíè

íà ïðÿìóþ íå âîñïðèíèìàþòñÿ ÷åëîâåêîì íåâèäèìû, íåñëûøèìû è ò.ä. Óâèäåòü ýòè ïîëÿ, îöåíèòü ñòå-

ïåíü èõ îïàñíîñòè äëÿ ÷åëîâåêà çíà÷èò, çàùèòèòüñÿ îò èõ âîçäåéñòâèÿ.

Âîïðîñû âîçäåéñòâèÿ âûñîêî÷àñòîòíûõ ïîëåé íà ÷åëîâåêà èçó÷àþòñÿ äàâíî è ñîîòâåòñòâóþùèå îãðàíè÷å-

íèÿ óæå âíåñåíû â ôåäåðàëüíûå ñàíèòàðíûå ïðàâèëà è íîðìû. Ìåíüøå ãîâîðÿò î âîçäåéñòâèè ïîëåé ñ ÷àñòî-

òîé ïðîìûøëåííîé ñåòè (50 Ãö). Âî âñÿêîì ñëó÷àå îòå÷åñòâåííûõ íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòîâ ïî íèì ïîêà îáíàðó-

æèòü íå óäàëîñü èçâåñòíûå íàì äîêóìåíòû ðåãëàìåíòèðóþò ïàðàìåòðû èçëó÷åíèé íà ÷àñòîòàõ âûøå 10 êÃö.

Â íåêîòîðûõ ñòðàíàõ îãðàíè÷åíèÿ íà ïîëÿ ñ ÷àñòîòîé ïðîìûøëåííîé ñåòè ñóùåñòâóþò, è ïîýòîìó ÷èòàòå-

ëÿì æóðíàëà ìîæåò áûòü íåáåçûíòåðåñíî îöåíèòü è ýòîò ïàðàìåòð îêðóæàþùåé ñðåäû â ñâîåé êâàðòèðå. Ïðî-

ñòîé ïðèáîð, îïèñàíèå êîòîðîãî ïðèâåäåíî â ïóáëèêóåìîé çäåñü ñòàòüå, ïîçâîëÿåò ïðîâåñòè òàêóþ îöåíêó.

Ìû ïîíèìàåì, ÷òî äëÿ ñåðüåçíîãî ðàçãîâîðà íàäî èìåòü âñå-òàêè ôåäåðàëüíûå íîðìàòèâû è ïðîøåäøóþ ïî-

âåðêó â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå àïïàðàòóðó. Íî ñ ÷åãî òî âåäü íàäî íà÷èíàòü!

ðîáëåìà èçìåðåíèÿ ïåðåìåííûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé âîç-

íèêëà íåîæèäàííî: àâòîðó ïîçâîíèë õîðîøèé çíàêî-

ìûé, æèâóùèé íà ïåðâîì ýòàæå áîëüøîãî äîìà â êâàð-

òèðå, ðàñïîëîæåííîé ðÿäîì ñ ýëåêòðîùèòîâîé êîìíà-

òîé, ê êîòîðîé ïîäõîäèë ïèòàþùèé êàáåëü è ðàñïîëàãàëîñü âñå

ñèëîâîå ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå. Îí ïðåäïîëîæèë, ÷òî ýëåêòðî-

ìàãíèòíûå ïîëÿ â åãî êâàðòèðå ïðåâûøàþò äîïóñòèìûå ýêîëî-

ãè÷åñêèå íîðìû è ìîãóò áûòü âðåäíû äëÿ çäîðîâüÿ. ×òî êàñàåò-

ñÿ ñàìèõ íîðì, òî â ëèòåðàòóðå åìó óäàëîñü íàéòè ëèøü çíà÷å-

íèå ìàãíèòíîé èíäóêöèè, ñ÷èòàþùååñÿ áåçîïàñíûì äëÿ æèëûõ

ïîìåùåíèé â Øâåöèè è ñîñòàâëÿþùåå 0,2 ìêÒë (ìèêðîÒåñëà).

Ïðèáîðà äëÿ èçìåðåíèÿ ïåðåìåííûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé ïðî-

ìûøëåííîé ÷àñòîòû ó íàñ, ðàçóìååòñÿ, íå áûëî, è ñóùåñòâóþò

ëè òàêîâûå âîîáùå, ìû íå çíàëè. Ìàãíèòîìåòð ïðèøëîñü ðàç-

ðàáîòàòü è èçãîòîâèòü ñàìîñòîÿòåëüíî. Êîíñòðóêöèÿ ïîëó÷è-

ëàñü äîñòàòî÷íî ïðîñòîé è ëåãêî ïîâòîðÿåìîé, ïîýòîìó îíà

è ïðåäëàãàåòñÿ âíèìàíèþ ÷èòàòåëåé. ×òî æå êàñàåòñÿ èçìåðå-

íèé â êâàðòèðå çíàêîìîãî, òî, çàáåãàÿ âïåðåä, ñêàæåì: áûëè ïî-

ëó÷åíû çíà÷åíèÿ 1,5...2 ìêÒë â êóõíå, ÷åðåç ñòåíó, ñîñåäñòâóþ-

ùåé ñî ùèòîâîé (ïî÷òè äåñÿòèêðàòíîå ïðåâûøåíèå øâåäñêîé

íîðìû), è 0,1...0,2 ìêÒë â äðóãîé æèëîé êîìíàòå, óäàëåííîé îò

ùèòîâîé íà 5 ì. Îñòàâèâ ïðèÿòåëÿ ñî ñâîèìè íåâåñåëûìè ðàç-

ìûøëåíèÿìè ïî ýòîìó ïîâîäó (íå òàê òî ïðîñòî â íàøå âðåìÿ

ïîìåíÿòü êâàðòèðó), ïåðåéäåì ê îïèñàíèþ ñàìîãî ïðèáîðà.

Äëÿ íà÷àëà âñïîìíèì íåìíîãî òåîðèþ.

Êàê èçâåñòíî, íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í çàâèñèò íå

òîëüêî îò ýëåêòðè÷åñêèõ òîêîâ, åãî ñîçäàþùèõ, íî è îò èõ êîí-

ôèãóðàöèè â ïðîñòðàíñòâå. Í èçìåðÿåòñÿ â À/ì (àìïåðàõ íà

ìåòð). Îäíàêî äåéñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà îêðóæàþùèå ïðåä-

ìåòû (ïðèòÿæåíèå ïðåäìåòîâ èç ôåððîìàãíèòíîãî âåùåñòâà,

êðóòÿùèé ìîìåíò, äåéñòâóþùèé íà ðàìêè ñ òîêîì, ôèçèîëîãè-

÷åñêîå âëèÿíèå íà æèâûå îðãàíèçìû) îïðåäåëÿåòñÿ íå íàïðÿ-

æåííîñòüþ ïîëÿ, à ìàãíèòíîé èíäóêöèåé Â, èçìåðÿåìîé â ôèçè-

÷åñêèõ åäèíèöàõ Òåñëà.

Åäèíèöà íàçâàíà òàê â ÷åñòü çíàìåíèòîãî àìåðèêàíñêîãî

(ñåðáñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ) ó÷åíîãî è ýëåêòðîòåõíèêà Íèêîëû

Òåñëà, ðàáîòàâøåãî íà ðóáåæå ïðîøëîãî è íûíåøíåãî âåêîâ.

Â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå Â = m 0 Í, ãäå m 0 ìàãíèòíàÿ ïîñòî-

ÿííàÿ,

òåëüíîé ìàãíèòíîé ïðîíèöàåìîñòè, êîòîðàÿ ìåíüøå

, íî ìî-

æåò áûòü çíà÷èòåëüíî áîëüøå åäèíèöû. Íåóäèâèòåëüíî ïîýòî-

ìó, ÷òî æåëåçíàÿ àðìàòóðà è äðóãèå ïðåäìåòû ìîãóò è óñèëè-

âàòü ìàãíèòíóþ èíäóêöèþ.

Äëÿ èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîé èíäóêöèè ìîæíî ïðèìåíèòü ðàç-

íûå ìåòîäû. Ñóùåñòâóþò, íàïðèìåð, ïîëóïðîâîäíèêîâûå äàò÷è-

êè Õîëëà, íåïîñðåäñòâåííî ïðåîáðàçóþùèå çíà÷åíèå èíäóêöèè

â ðàçíîñòü ýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ, íî îíè âðÿä ëè îòíîñÿòñÿ

ê øèðîêî äîñòóïíûì äëÿ ðàäèîëþáèòåëåé êîìïîíåíòàì. Íàøà

çàäà÷à îáëåã÷àåòñÿ òåì, ÷òî íàäî èçìåðÿòü òîëüêî ïåðåìåííîå

ìàãíèòíîå ïîëå, à íå ïîñòîÿííîå ïîëå çåìíîãî ìàãíåòèçìà.

Êñòàòè, èíäóêöèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè ìîæåò äîñòèãàòü

10...40 ìêÒë, íî ïîñêîëüêó îíî ïîñòîÿííîå è íå íàâîäèò èíäóêöè-

îííûõ òîêîâ, ôèçèîëîãè÷åñêîå åãî âîçäåéñòâèå ñëàáåå.

Äëÿ èçìåðåíèÿ ïåðåìåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîæíî èñ-

ïîëüçîâàòü õîðîøî èçâåñòíûé è ëåãêî ïðîñ÷èòûâàåìûé çàêîí

ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè Ôàðàäåÿ: ÝÄÑ, íàâîäèìàÿ â ëþ-

áîì çàìêíóòîì êîíòóðå, ðàâíà ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî

ïîòîêà ÷åðåç ýòîò êîíòóð, U = dÔ/dt. Ìàãíèòíûé ïîòîê ðàâåí

ïðîèçâåäåíèþ ìàãíèòíîé èíäóêöèè íà ïëîùàäü, îõâàòûâàåìóþ

êîíòóðîì, Ô = BS. Â êà÷åñòâå êîíòóðà óäîáíî âçÿòü êàòóøêó

â âèäå êîëüöà äîñòàòî÷íî áîëüøîãî äèàìåòðà (÷òîáû óâåëè÷èòü

åå ïëîùàäü), ñîäåðæàùóþ N âèòêîâ, òîãäà Ô = BSN. Åñëè èí-

äóêöèÿ

èçìåíÿåòñÿ

ïî

êîñèíóñîèäàëüíîìó

çàêîíó

B=Bmcos w t c óãëîâîé ÷àñòîòîé w =2 p f, òî U =

BmSN

sin

t, ò.å. íàïðÿæåíèå íà âûâîäàõ êàòóøêè ïðÿìî ïðîïîðöèî-

íàëüíî ìàãíèòíîé èíäóêöèè è ÷àñòîòå êîëåáàíèé ïîëÿ.

×àñòîòíàÿ çàâèñèìîñòü óñòðàíÿåòñÿ ïðîñòîé èíòåãðèðóþ-

ùåé RÑ-öåïüþ, à íà ïîñòîÿííîå ìàãíèòíîå ïîëå (íóëåâàÿ ÷àñòî-

òà) íåïîäâèæíàÿ êàòóøêà íå ðåàãèðóåò âîîáùå. Ðàñ÷åò ïîêàçàë,

÷òî äëÿ ÷àñòîòû f=50 Ãö è êàòóøêè ðàçóìíûõ ðàçìåðîâ íàïðÿæå-

íèå ìîæåò äîñòèãàòü åäèíèö ìèëëèâîëüò, ïîýòîìó äëÿ ÷åòêîé

ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé íåîáõîäèì óñèëèòåëü.

Íà âûõîäå óñèëèòåëÿ ìîæíî óñòàíîâèòü äåòåêòîð è èçìåðèòåëü-

íûé ïðèáîð. Òåîðèòè÷åñêè ìàãíèòîìåòð ãîòîâ, ïîñìîòðèì,

êàê åãî ïîëó÷èòü íà ïðàêòèêå.

Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ïðèáîðà ïîêàçàíà íà ðèñ.1. Èçìåðè-

òåëüíóþ êàòóøêó L1 ìû íå ìîòàëè, à èñïîëüçîâàëè ãîòîâóþ, èäå-

àëüíî ïîäîøåäøóþ ïåòëþ ðàçìàãíè÷èâàíèÿ êèíåñêîïà îò âû-

áðîøåííîãî òåëåâèçîðà. Ïåòëÿ ñîäåðæèò 110 âèòêîâ ïðîâîäà

ÏÝË 0,41 (ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî äèàìåòð ïðîâîäà îñîáîãî çíà-

÷åíèÿ íå èìååò), îáìîòàííîãî òåñüìîé è ïëàñòèêîâîé ëåíòîé.

Ïåòëþ íàäî î÷èñòèòü âëàæíîé òðÿïî÷êîé îò ïûëè è ãðÿçè è ðàñ-

ïðàâèòü â ïðàâèëüíóþ îêðóæíîñòü. Äèàìåòð îêðóæíîñòè ïîëó-

÷àåòñÿ 380 ìì (òîæå íåêðèòè÷íî).

Ñèãíàë, íàâåäåííûé â êàòóøêå, ÷åðåç ðàçúåìû Õ1, Õ2 è ñî-

åäèíèòåëüíûé êàáåëü ïîäàåòñÿ íà èíòåãðèðóþùóþ öåïî÷êó

R1C1, âûïîëíÿþùóþ ðîëü ôèëüòðà âåðõíèõ ÷àñòîò ñ ÷àñòîòîé

ñðåçà 50 Ãö. Ïî ýòîé ïðè÷èíå À×Õ âñåãî ïðèáîðà èìååò ëèíåéíûé

ñïàä íà ÷àñòîòàõ íèæå 50 Ãö è ãîðèçîíòàëüíà íà áîëåå âûñîêèõ

÷àñòîòàõ. Òàêèì îáðàçîì, ìàãíèòîìåòð ðåàãèðóåò íå òîëüêî íà

10 -7 Ãí/ì (çäåñü Ãí Ãåíðè, åäèíèöà èíäóêòèâíîñ-

òè). Â ñëó÷àå, åñëè èíäóêöèÿ èçìåðÿåòñÿ â îäíîðîäíîé ñðåäå,

îáëàäàþùåé ìàãíèòíûìè ñâîéñòâàìè, Â =

0 = 4

0 Í, ãäå

îòíî-

ñèòåëüíàÿ ìàãíèòíàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñðåäû.

Äëÿ ôåððîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ (ñòàëè, æåëåçà, íèêåëÿ,

õðîìà, èõ ñïëàâîâ è íåêîòîðûõ äðóãèõ ìàòåðèàëîâ) îòíîñèòåëü-

íàÿ ìàãíèòíàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñîñòàâëÿåò ñîòíè è äàæå òûñÿ÷è.

Âî ñòîëüêî æå ðàç âîçðàñòàåò è ìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ, èìåííî ïî

ýòîé ïðè÷èíå âñå óñòðîéñòâà, ðàáîòàþùèå íà ïåðåìåííîì òîêå

ïðîìûøëåííîé ÷àñòîòû (òðàíñôîðìàòîðû, ýëåêòðîìîòîðû

è ò.ä.), ñíàáæàþò ôåððîìàãíèòíûìè ìàãíèòîïðîâîäàìè (ñåð-

äå÷íèêàìè). Êîãäà ñðåäà íåîäíîðîäíà, ò.å. èìååò ëîêàëüíûå

ôåððîìàãíèòíûå âêëþ÷åíèÿ, ãîâîðÿò îá ýôôåêòèâíîé îòíîñè-

ÐÀÄÈÎ ¹ 10, 1998

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: