Electromagnetismul este acea ramură a fizicii care studiază sarcinile magnetice și electrice, câmpurile create de acestea (electric și magnetic), legile care descriu interacțiunile dintre acestea.

Scurt istoric

Deși grecii antici cunoșteau proprietățile electrostatice ale chihlimbarului, iar chinezii puteau face magneți bruți din pietre magnetice (cca 2700 î.Hr.), până la sfârșitul secolului al XVIII-lea nu s-au realizat experimente asupra fenomenelor electrice și magnetice documentate. În 1785 fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb a fost primul care a confirmat pe cale experimentală faptul că sarcinile electrice se atrag sau se resping pe baza unei legi similare cu cea a gravitației. Matematicienii Simeon Denis Poisson și Carl Friedrich Gauss au dezvoltat o teorie cu privire la distribuirea arbitrară a sarcinilor electrice.

O particulă încărcată cu o sarcină pozitivă atrage o particulă încărcată negativ, tinzând să accelereze spre aceasta. Daca aceasta întâmpină rezistență din partea mediului prin care trece, viteza sa se micșorează iar mediul suferă o încălzire. Posibilitatea de a menține un flux electric ce ar continua să conducă particulele încărcate cu sarcini a fost observată de fizicianul italian Alessandro Volta în 1800. Clasica teorie a unui circuit simplu presupune ca cele două borne ale unei baterii să fie încărcate cu sarcini diferite, ca o consecință a proprietăților interne ale acesteia. Când cele două borne sunt conectate printr-un conductor, particulele încărcate negativ vor fi "împinse" spre borna pozitivă iar acest proces va încălzi firul, acesta opunând rezistență mișcării. Când particulele ajung la borna pozitivă, bateria le va forța în interior spre borna negativă, învingând forțele de rezistență formulate în legea lui Coulomb. Fizicianul german Georg Simon Ohm a descoperit existența unei constante a conductorului, ca proporție între intensitatea și rezistența acestuia. Legea lui Ohm nu este universal valabilă în fizică, ci mai degrabă descrie caracteristicile unel clase limitate de materiale solide.

Primele concepte asupra magnetismlui bazate pe existența a doi poli magnetici au apărut în secolul XVII și în mare parte datorită experimentelor lui Coulomb.

Prima legatură între magnetism și electricitate a fost făcuta prin intermediul experimentelor fizicianului danez Hans Christian Oersted, care în 1819 a descoperit că un ac magnetic poate fi deviat cu ajutorul unui conductor sub tensiune electrică. La o săptâmană de la aflarea acestei descoperiri, cercetatorul francez Andre Marie Ampere va demonstra că doi conductori purtători de curent electric se vor comporta ca și cei doi poli ai unui magnet.

În 1831 fizicianul și chimistul englez Michael Faraday a descoperit că un curent electric poate fi indus într-un fir și fără conectarea acestuia la o baterie, fie prin mișcarea unui magnet, fie prin plasarea altui conductor cu un curent variabil în vecinătatea conductorului în care se dorește generat curentul. Legătura dintre electricitate și magnetism poate fi cel mai bine redată în termeni asociați câmpului magnetic sau forței ce va acționa într-un anume punct asupra unei sarcini electrice.

Sarcinile electrice staționare produc câmpuri elctrice; curenții – sarcini electrice mobile – produc câmpuri magnetice. Aceste descoperiri au fost redate într-o formă precisă de către fizicianul englez James Clerk Maxwell care în descompunerea ecuațiilor diferentiale care îi poartă numele a găsit relația dintre locul și perioada schimbării câmpurilor electrice și magnetice într-un anumit punct și respectiv sarcina și densitatea curentului în acel punct. În principiu, aceste ecuații permit determinarea intensității câmpului oriunde și în orice moment printr-o cunoaștere a sarcinilor electrice și a curenților.

Un rezultat neașteptat obținut prin descoperirea acestor ecuații a fost intuirea unui nou tip de câmp magnetic, care se propagă cu viteza luminii sub forma undelor electromagnetice. În 1887 fizicianul german Heinrich Rudolf Hertz a reușit să genereze asemenea unde, punând astfel bazele transmisiilor de radio, radar, televiziune și altor forme de telecomunicații.

Proprietățile câmpurilor magnetice și electrice ale acestor unde sunt similare cu cele ale unei sfori lungi, întinse, al carei capăt este mișcat foarte repede în sus și în jos.

În orice punct ales, sfoara va fi observată ca oscilând cu aceeași frecvență și respectiv cu aceeași perioadă ca și sursa. Punctele alese de-a lungul sforii la diferite distanțe de sursă vor ajunge în punctul maxim pe axa verticală într-un sistem cartezian la momente diferite în timp.

Viteza cu care se propagă mișcarea verticală de-a lungul sforii din analogia precedentă se numește viteza undei electromagnetice în cazul acesteia, ea fiind o funcție de spațiu, masă și tensiune electrică. Un instantaneu asupra sforii (dupa ce a fost în mișcare) va arăta puncte având aceeași dispunere și mișcare, separate de o distanță numită lungimea de unda. Aceasta este egală cu viteza undei raportată la frecvență.

CÂMPUL ELECTROMAGNETIC – APLICAŢII INREDISCIPLINARE

Câmpul electromagnetic este ansamblul câmpurilor electrice şi magnetice, care oscilează şi se generează reciproc. Faptul ca un flux magnetic variabil prin aria care este marginita de o spira conductoare creeaza, in acea spira, o tensiune electromotoare de inductie, arata ca un camp magnetic variabil creeaza un camp electric.

Rezultatul poate fi generalizat in sensul ca oriunde, in spatiu,unde exista un camp magnetic variabil in timp, ia nastere un camp electric. De asemenea o inductie electrica variabila da nastere unui camp magnetic. Principiul teoriei electromagnetice a fost stabilit de fizicianul scotian James Clerk Maxwell. Principala sa contributie la dezvoltare stiintelor a fost extinderea teoriilor lui Faraday referitoare la fortele electrice si magnetice. Maxwell a generalizat diferitele teorii într-o formulare matematicã unicã, Ecuatiile Maxwell, care descriu toate fenomenele electromagnetice . În lucrarea sa "Tratat de Electricitate si Magnetism", publicatã în 1873, Maxwell a rezumat toate fenomenele electromagnetice ca fiind caracterizate de patru ecuatii interdependente :

James Clerk Maxwell (1831–1879)

Forma diferentiala: Forma integrala:

unde J este densitatea curentului de conductie iar ρ este densitatea de sarcina electrica. Campul electric si campul magnetic sunt, deci, in interconexiune, conditionandu-se reciproc.

Campul electromagnetic este un camp rotational si se propaga in spatiu sub forma de unde electromagnetice cu o viteza care depinde de permitivitatea si permeabilitatea mediului considerat. Frecventa undelor obtinute este egala cu frecventa cu care se deplaseaza electronii. Cu cat este mai mare frecventa, cu atat mai multa energie este transportata in acelasi interval de timp. Analog cu ceea ce se petrece in cadrul undelor elastice, poate fi definita o marime numita lungime de unda a undelor electromagnetice, si care este egala cu distanta cu care se propaga campul electromagnetic in timpul unei perioade de oscilatie a dipolului.

Lungimile de unda ale undelor electromagnetice variaza intr-un interval foarte larg. Astfel, in telecomunicatii se folosesc unde electromagnetice ale caror lungimi de unda ajung la mai multe mii de metri, pe cand lungimile de unda ale radiatiilor gama emise de unele elemente radioactive au valori de ordinul 10 m.

Undele electromagnetice se propaga in aer cu viteza luminii (300 000 000 m/s), aproximativ egala cu viteza lor de propagare in vid. Conform acestei teorii, emise de J. C. Maxwell , lumina si radiatiile asemanatoare (radiatiile infrarosii, ultraviolete, etc.) sunt tot de natura electromagnetica, diferind intre ele prin lungimile de unda. Informatia se receptioneaza la distanta prin radio, televiziune, telefonie mobila. Purtatorii informatiei sunt undele electromagnetice de frecventa ridicata, modulate pe undele de joasa frecventa care contin informatia.

Undele electromagnetice emise de antenele de emisie se refracta, se difracta, interfereaza si sunt atenuate pana ajung la antena receptorului.

Tipuri de unde

Undele hertziene (unde lungi, medii, scurte, ultrascurte, microunde) sunt emise de oscilatiile electronilor din antenele emitatoare folosite in sistemele de radiocomunicatii si microunde (televiziune, radar, cuptoare).

Aplicatie: Radarul folosit pentru determinarea vitezei autovehiculelor se bazeaza pe faptul ca frecventa oscilatiilor receptionate de observator este mai mare daca sursa se aproprie de el si mai mica daca sursa se departeaza. Sursa care emite trenuri de unde electromagnetice este plasata in masina politiei, stationata la marginea soselei.

Unda reflectata de autovehicul care se aproprie este receptionata ca o unda emisa de o sursa mobila, cu frecventa marita. Unda receptionata este compusa cu o unda cu frecventa constanta pentru aparitia fenomenului de batai, si prin masurarea schimbarii frecventei cu ajutorul batailor, se determina viteza autovehiculuilui care trece prin dreptul radarului.

Radiatiile infrarosii sunt unde electromagnetice emise de corpurile calde, fiind si una din cele trei categorii in care sunt impartite radiatiile solare (radiatiile infrarosii, lumina vizibila si radiatiile ultraviolete).

Ele se obtin prin oscilatiile moleculelor, atomilor si ionilor, iar amplitudinile lor depind de temperatura corpurilor si de tranzitiile electronilor catre invelisurile interioare ale atomilor, cu nivele energetice inferioare. Sunt puternic absorbite de apa sau de alte substante si produc incalzirea acestora. Si corpul uman absoarbe aceste raze si percepandu-le ca si caldura. Radiatiile sunt folosite in diferite procese de incalzire si uscare, in construirea detectoarelor cu lumina infrarosie, pentru retinerea pozelor pe filme sensibile la lumina infrarosie, la fotocopiatori termici.

Radiatiile vizibile sunt percepute de ochiul uman. Sunt emise de soare, stele, lampi cu filamente incandescente a caror temperatura poate atinge 2000 - 3000˚C, tuburi

cu descarcaturi de gaze, arcuri electrice. Emisia luminii se obtine in urma tranzitiilor electronilor pe nivele energetice inferioare atomilor.Radiatiile ultraviolete sunt emise de soare, stele, corpuri incalzite puternic si vaporii de mercur din tuburi de sticla speciala de cuart (care nu absoarbe acest tip de radiatii). Radiatiile continute in lumina solara se absorb in mare parte in stratul superior al atmosferei (stratul de ozon). Cu cat altitudinea creste, cu atat cresc radiatiile ultraviolete.

Acestea duc la schimbari la nivelul pielii: pigmentare, ardere, cancer. Lumina ultravioleta incurajeaza formarea vitaminei D si omoara bacteriile. Este de asemenea utila in dermatologie, la iluminatul fluorescent si la instalatii de numerotare in industrie. Radiatiile se obtin in urma tranzitiilor electronilor de pe nivele cu energii mari pe nivele cu energii mici.

Radiatiile X sunt emise de tuburi speciale, numite Röntgen, in care sunt accelerati, in campuri electrice intense, electroni, astfel incat acestia patrund in interiorul invelisurilor electronice ale atomilor anodului sau gazului din tub si smulg electroni din straturile de langa nuclee, in urma franarii acestor electroni si in urma tranzitiilor ulterioare ale electronilor de pe nivele cu energii mici (straturile K,L). Au frecvente mari si sunt folosite pentru realizarea radiografiilor medicale, deoarece sunt absorbite diferit de muschi si oase si impresioneaza placile fotografice. Radiatiile sunt folosite si in scopuri terapeutice, deoarece ajuta la combaterea dezvoltarii tesuturilor celulare bolnave. Ele produc si fluorescenta unor substante. Radiatiile Röntgen sunt utilei in descoperirea falsurilor in arta.

Fantele cu largimi comparabile cu distantele interatomice din solide, produc difractia razelor X,care se foloseste in determinarea geometriei structurilor cristaline. Radiatiile cosmice si radiatiile γ sunt emise in procesele de dezintegrare nucleara si in reactiile nucleare din soare, stele (acestea sunt absorbite de atmosfera) si in reactoarele nucleare terestre. Sunt cele mai penetrante, avand frecvente si energiile cele mai mari. Sunt folosite in defectoscopie, pentru sterilizare si in medicina (tratarea cancerului).

Interactia campului electromagnetic in etaje electroniceFolosirea pe scara industriala de aparatura ce foloseste interactie de campuri

electromagnetic

Campul electromagnetic: este ansamblul campurilor electrice si magnetice, care oscileaza si se genereaza reciproc.

Unde electromagnetice: este un camp electromagnetic care se propaga.

Undele (radiatiile) electromagnetice pot fi grupate dupa fenomenul care sta la baza producerii lor. Astfel, radiatiile numite hertziene se datoresc oscilatiei electronilor in circuitele oscilante LC sau in circuitele electronice speciale.

Prin transformarea energiei interne a oricarui corp in energie electromagnetica rezulta radiatiile termice. Radiatiile electromagnetice, numite radiatiile de franare, apar la franarea brusca a electronilor in campul nucleului atomic. Radiatiile sincrotron (denumirea se datoreaza faptului ca acest fenomen a fost pus in evidenta la o instalatie de accelerare a electronilor in camp magnetic, numit sincrotron) si au originea in miscarea electronilor intr-un camp magnetic.

Acestor grupe de radiatii le corespund anumite domenii de frecventa.

Cea mai uzuala impartire a radiatiilor electromagnetice se face insa dupa frecventa si lungimea sa de unde in vid.

Aceasta cuprinde urmatoarele grupe:

1.Undele radio. Domeniul de frecventa a acestor unde este cuprins intre zeci de hertzi pana la un gigahertz (1GHz= 109Hz), adica au lungimea de unda cuprinsa intre cativa km pana la 30 cm. Se utilizeaza in special in transmisiile radio si TV. Dupa lungimea de unda se subimpart in unde lungi (2 km- 600 m), unde medii (600- 100 m), unde scurte (100- 1 cm).

2. Microundele. Sunt generate ca si undele radio de instalatii electronice. Lungimea de unda este cuprinsa intre 30 cm si 1 mm. In mod corespunzator frecventa variaza intre 109- 3 . 1011 Hz. Se folosesc in sistemele de telecomunicatii, in radar si in cercetarea stiintifica la studiul proprietatilor atomilor, moleculelor si gazelor ionizate. Se subimpart in unde decimetrice, centrimetrice si milimetrice. Se mai folosesc si in domeniu casnic.

3. Radiatia infrarosie. Cuprinde domeniul de lungimi de unda situata intre 10-3 si 7,8. 10-7 m (3 . 1011- 4 . 1014 Hz). In general sunt produse de corpurile incalzite. In ultimul timp s-au realizat instalatii electronice care emit unde infrarosii cu lungime de unda submilimetrica.

4. Radiatia vizibila. Este radiatia cu lungimea de unda cuprinsa intre aproximativ 7,6 . 10-7 m si 4 . 1014 m.

5. Radiatia ultravioleta. Lungimea de unda a acestei radiatii este cuprinsa in domeniul 3,8 . 10-7 m si 6 . 10-10 m. Este generata de catre moleculele si atomii dintr-o descarcare electrica in gaze. Soarele este o sursa puternica de radiatii ultraviolete.

6. Radiatia X (sau Rongen). Aceste radiatii au fost descoperite in 1895 de fizicianul german W. Rongen. Ele sunt produse in tuburi speciale in care un fascicul de electroni accelerat cu ajutorul unei tensiuni electrice de ordinul zecilor de mii de voli, bombardeaza un electrod.

7. Raditia. Contituie regiunea superioara (3 . 1018- 3 . 1022 Hz) in clasificarea undelor electromagnetice in raport cu frecventa lor. Sunt produse de catre nucleele atomilor.

Principiul de functionare: Radiolocatia cu unde magnetice inseamna determinarea existentei si pozitiei a unui obiect pe baza caracteristicilor undelor electromagnetice.

Instalatia de radiolocatie se compune, in esenta, dintr-un emitator, un receptor si un sistem de antene. Pentru a se putea stabili coordonatele unghiulare ale pozitiei obiectului, undele radio trebuie emise sub forma unor fascicule mai inguste. Pentru aceasta, antena radiolocatorului se aseaza in focarul unei oglinzi metalice concave, care reflecta undele intr-o singura directie. Emitatorul emite trenuri de unde separate prin pauze, functionand prin impulsuri. In timpul pauzelor de emisie, prin intermediul receptorului antena receptioneaza undele reflectate. Receptionarea semnalului se masoara cu oscilograful catodic.

Receptorul cuprinde un oscilograf electronic drept indicator al existentei si pozitiei obiectului.

Utilizari: - in radiolocatie: este folosita in navigare. Avioanele si vapoarele sunt dotate cu radiolocatoare, ca si aeroporturile care sunt prevazute cu acest echipament pentru a dirija traficul aerian, aterizarile si decolarile avioanelor de asemenea. Radiolocatia poate fi activa sau pasiva.

- in natura: orientarea, liliecilor spre exemplu, se bazeaza pe faptul ca acestia emit semnale ultrasonore scurte de frecvente intre 30- 60 kHz. Liliacul in zbor emite in medie cca. 30 de semnale pe secunda. O parte dintre acestea sunt receptionate de urechile mari ale liliacului sub forma de semnale ecou, dupa un timp cu atat mai scurt cu cat obstacolul este mai aproape. Pe masura apropierii de obstacol liliacul emite din ce in ce mai multe semnale intr-o secunda ajungand ca de exemplu la un metru de obstacol sa emita pana la 60 semnale pe secunda. Aceasta permite liliacului sa simta precis pozitia sa fata de obstacole.

Radiaţiile electromagnetice neionizante din banda microunde şi radiofrecvenţă

Acestea sunt radiaţii cu frecvenţa cuprinsă între 3 kHz şi 300 GHz (lungimea de undă între 100 km şi respectiv 1mm) a căror energie nu determină ionizarea materiei (chiar pentru radiaţiile de 300 GHz energia este de 3 ori mai mică decât cea necesară pentru ionizarea materiei).

Un câmp electromagnetic (radiaţie sau undă electromagnetică) este format dintr-un câmp electric (E) şi un câmp magnetic (H) perpendiculare între ele şi perpendiculare pe direcţia de propagare care oscilează sinusoidal între valorile pozitive şi cele negative cu o frecvenţă f.

Distanţa dintre două valori maxime pozitive (sau negative) se numeşte lungime de undă ( ), mărime invers proporţională cu frecvenţa f.

Câmpul poate fi împărţit în două componente principale – componenta reactivă şi cea radiativă.

Componenta reactivă se referă la energia înmagazinată în regiunea din apropierea sursei şi este responsabilă de efectele asupra omului. Această regiune se găseşte în jurul sursei, până la o distanţă de aprox. 1/6m~2m şi se mai numeşte şi regiunea câmpului apropiat. Măsurătorile în câmp apropiat sunt dificile, deoarece chiar introducerea sondei pentru măsurare poate modifica substanţial câmpul.

Componenta radiativă se găseşte la distanţe mai mari de o lungime de undă, această regiune numindu-se şi regiunea câmpului îndepărtat, în care unda electromagnetică poate fi descrisă ca o undă plană, raportul dintre intensitatea câmpului electric şi cea a câmpului magnetic fiind constant. Această caracteristică este importantă, deoarece face suficientă măsurarea unei singure componente a câmpului, cea electrică sau cea magnetică.

Între cele două regiuni mai există o zonă de tranziţie, în care predomină componenta radiativă.

Deoarece lungimea de undă este invers proporţională cu frecvenţa, aceste regiuni variază considerabil, de la 1mm la 100 km în banda de radiofrecvenţă (RF).

De exemplu, pentru frecvenţe mai mari de 300 MHz (<1m) expunerea populaţiei are loc în regiunea câmpului îndepărtat, exceptând situaţia în care persoana se apropie la o distanţă mai mică de un metru (1 m) de sursă.

Câmpurile electromagnetice pot fi modulate în amplitudine sau frecvenţă. În cazul în care informaţia (de exemplu vorbirea) se transmite prin radio, ea trebuie mai întâi convertită în semnal electric. Acest semnal care are o frecvenţă mult mai mică decât cea de radiofrecvenţă este mixat cu semnalul RF, iar procesul de mixare se numeşte modulare.

Alt mod de transmitere a semnalelor RF este cel prin pulsuri, de exemplu în aplicaţiile radar. Pulsurile radar durează un timp foarte scurt comparativ cu intervalul dintre pulsuri, astfel că puterea medie emisă este mult mai mică decât puterea de vârf.

Puterea câmpului electric sau magnetic este exprimată sub forma valorii de vârf (pozitive sau negative) sau sub formă rms (rădăcina pătrată din media pătratelor puterilor).

Densitatea de putere (se măsoară în watti/ m2 ) este produsul dintre intensitatea câmpului electric şi a câmpului magnetic (puterea undei) raportat la suprafaţa prin care se propagă undă.

Pentru evaluarea expunerii la frecvenţe mai mici de 100 kHz se recomandă utilizarea intensităţii câmpului electric din ţesuturi deoarece această mărime fizică se corelează cu efectele biologice şi este la rândul ei corelată cu densitatea de curent.

Pentru frecvenţe mai mari se utilizează rata de absorbţie specifică a energiei SAR (Specific Absorbtion Rate) care se corelează cu pătratul intensităţii câmpului electric din ţesut.

SAR este rata cu care energia undei este absorbită într-un ţesut de masă m şi se măsoară în watti /kg (W/kg). Această mărime fizică variază punctual în corp, deoarece câmpul electric se modifică odată cu poziţia corpului, iar conductivitatea ţesuturilor este diferită.

Pentru evaluarea expunerii la radiaţiile electromagnetice (EMF) neionizante din banda microunde şi radiofrecvenţă, literatura de specialitate recomandă două tipuri de abordări:

1. măsurarea puterii sau a altor caracteristici ale câmpurilor electromagnetice (intensitatea câmpului electric sau magnetic) în condiţii standardizate de laborator sau în condiţii variabile de teren;

2. deoarece caracteristicile câmpurilor electromagnetice depind sensibil de prezenţa omului în aproprierea surselor de radiaţii se recomandă evaluarea expunerii prin dozimetrie computaţională sau prin dozimetrie bazată pe fantome.

Ultimul tip de dozimetrie se bazează pe caracteristicile câmpului măsurat şi pe un model anatomic (fantomele reprezintă structuri ale corpului, de cele mai multe ori configuraţii ale capului uman construite din materiale cu rezistenţă electrică asemănătoare cu cea a ţesuturilor biologice).

Avantajul principal al acestui tip de dozimetrie îl reprezintă posibilitatea măsurării puterii câmpului electric şi magnetic din interiorul corpului într-o situaţie dată, dezavantajul major fiind reprezentat de dificultăţile de calculare ale puterii câmpului electromagnetic în timpul numeroaselor mişcări ale corpului uman.

Surse de microunde şi radiofrecvenţă- Echipamentele de telecomunicaţii (antenele) folosite în domeniul comunicaţiilor

generează câmpuri care acoperă întreg spectrul electromagnetic. La frecvenţe joase, structurile sunt masive, cu piloni suport cu înălţimi de 200 – 250 m.

În zona pilonilor, câmpul poate să fie de sute de volţi/m, câmpul magnetic în apropierea antenelor de 2 – 15 amperi / m, iar lângă piloni de 0,2 amperi /m.

- Echipamente cu folosire manuală (hand set)În această categorie intră telefoanele mobile, telefoanele fără fir, echipamente

pentru comunicaţii de urgenţă (TETRA) şi echipamentele profesionale – walkie-talkies. Dispozitive noi care pot fi incluse în această categorie sunt laptop-urile şi palmtop-urile cu antenă, care poate fi integrată în aparat sau este vizibilă la suprafaţa acestuia.

Puterea de emisie a acestor echipamente este de la câţiva miliwatti, pentru telefoanele wireless, la câţiva watti, pentru walkie-talkies, iar banda de frecvenţă se întinde de la 30 MHz la 5 GHz.

Frecvenţele la care operează telefonia mobilă în România sunt 450, 900 şi 1800 MHz.

Noile telefoane mobile (sau telefoanele fără fir) sunt proiectate să funcţioneze la puteri mult mai mici decât echipamentele industriale, dar riscul pentru sănătate ar putea să apară datorită distanţei foarte mici faţă de corp, ex : 2 cm (în această situaţie puterea câmpului din interiorul corpului nu poate fi prezisă doar pe baza măsurării puterii câmpului electromagnetic din exteriorul corpului).

La distanţe mai mici de 1 cm de antenă intensitatea câmpului electric localizat poate fi de sute de volţi/m, dar aceste valori găsite în absenţa corpului uman şi atât de aproape de antenă nu sunt folosite ca măsură a expunerii.

În aceste condiţii trebuie luată în considerare interacţia mutuală dintre capul utilizatorului şi telefon. Pentru determinarea expunerii umane se folosesc diferite modele, iar mărimea dozimetrică internă SAR se evaluează ca funcţie de puterea de emisie. S-au dezvoltat proceduri standard pentru evaluarea SAR (CENELEC 2001 etc.), iar producătorii sunt obligaţi să asigure informaţiile despre rezultatele măsurătorilor.

Expunerea utilizatorului depinde de puterea de emisie a telefonului, localizarea utilizatorului faţă de staţia de bază, poziţionarea telefonului faţă de cap, dimensiunea capului, numărul şi durata convorbirilor.

Localizarea geografică e importantă deoarece prin controlul puterii de emisie (APC – adaptive power control) aceasta se poate reduce cu un factor de 1000.

Telefoanele fără fir – analogice şi digitale, au puterea medie de emisie în jur de 10 mW. În regim normal de funcţionare, la distanţa potrivită faţă de staţia de bază, telefoanele mobile au putere de emisie mică astfel că SAR va fi mai mică decât a telefoanelor fără fir.

- TETRA (Terrestrial Trunked Radio) este un sistem radio digital de urgenţă introdus din 1997 şi care operează la frecvenţe de 400 MHz.

- Bluetooth este o tehnică pentru conectarea dispozitivelor mobile (computer, mouse, telefon mobil etc) folosind sistemul radio, în loc de fire. Sistemul operează la 2,45 GHz, cu 1 miliwatt putere de vârf şi permite folosirea aparatului pe o rază de 10 m. Puterea de emisie mică duce la expuneri mici, sub limitele recomandate de ICNIRP 1998 (Comisia Internaţională pentru protecţie împotriva radiaţiilor neionizante - limite maxime admise pentru populaţie).

- Reţelele locale fără fir (wireless LAN – wireless local area networks) sunt sisteme pentru legarea în reţea a computerelor sau a altor dispozitive portabile, folosind frecvenţe în domeniul GHz.

Transmisiile LAN wireless sunt intermitente, deci puterea medie de emisie este mică şi depinde de cantitatea de date transmisă. Expunerea depinde numai de poziţionarea corpului faţă de antenă, de durata transmisiei şi de puterea de vârf. În general, măsurătorile au indicat valori mult mai mici decât limitele impuse şi acceptate de ICNIRP.

- Dispozitive “mâini libere” (hands – free kits)O caracteristică importantă a acestor echipamente este mărirea distanţei dintre

sursa majoră de expunere, antenă, şi capul sau alte părţi ale corpului utilizatorului. Echipamentul constă dintr-o cască şi un microfon conectat la telefon prin fir sau prin legătură radio fără fir de tip Bluetooth.

Acest tip de echipament ar putea reduce SAR la nivelul capului, datorită distanţei mari dintre antenă şi cap şi datorită faptului că firele conducătoare nu formează un ghid de undă de radiofrecvenţă eficient. În unele măsurători, SAR lângă cască depăşeşte SAR măsurată în acelaşi punct, dar în cazul folosirii directe a telefonului.

- Antene fixe folosite în televiziune şi radioÎn SUA s-au făcut măsuratori ale intensităţii câmpurilor electrice şi magnetice

(Mantiply, 1997) la distanţe între 1 şi 100 m faţă de pilonii pe care erau montate antene şi care funcţionau la puteri de emisie între 1 şi 59 kilowatti şi frecvenţe între 500 kHz şi 1,6 MHz.

Măsurătorile au arătat că la distanţa de 1-2 m de turn, câmpul electric este între 95 – 720 V/m, iar câmpul magnetic între 0,1 – 9,3 A/m. La distanţa de 100 de metri de turn, valorile sunt mult mai mici, pentru câmp electric 20 mV/m şi pentru câmp magnetic 76 mA/m. Valorile limită pentru expunerea populaţiei la frecvenţa de 500 kHz sunt 87 V/m pentru câmpul electric şi 1,46 A/m pentru câmpul magnetic, iar pentru frecvenţa de 1,6 MHz valorile limită sunt 68,7 V/m şi 0,45 A/m.

Expunerea cea mai mare o are personalul care lucrează efectiv la întreţinerea instalaţiei.

- Staţii de bază pentru telefonia mobilăStaţiile de bază pot fi:- macrocelulare, plasate la o înălţime între 15 şi 50 m faţă de sol şi destinate comunicaţiilor pe distanţe de câţiva km.- microcelulare, având antenele plasate la o înălţime mai mică faţă de sol şi

destinate convorbirilor pe distanţe de câteva sute de metri.- picocelulare, pentru a asigura semnal în interiorul clădirilor.- Într-un studiu realizat în 2000 (Mann, UK) la 17 locaţii de staţii de bază, valorile

densităţii de putere au fost între10 W/m2 şi 1 m W/m2 cu un maxim la 8,3 W/m2 .În toate cazurile în care s-au făcut măsurători în locuri în care populaţia are acces,

valorile câmpului electromagnetic au fost mai mici decât limitele ICNIRP. Antenele de telefonie mobilă emit direcţional, fasciculul principal fiind în faţa

antenei, astfel că undele electromagnetice nu sunt emise nici în spatele antenei şi nici sub amplasamentul acesteia.

Cel mai probabil, persoanele care locuiesc în apropierea unei staţii de bază, dar nu în direcţia fasciculului principal al antenei, sunt expuse la valori asemănătoare cu valorile câmpului în absenţa antenei.

Persoanele care locuiesc în direcţia fasciculului principal pot fi, de asemenea, expuse la valori ambientale, deoarece pereţii locuinţei şi casele poziţionate între staţia de bază şi locuinţă ecranează undele electromagnetice. O expunere la valori mai mari se poate întâlni atunci când undele electromagnetice sunt împrăştiate sau reflectate de pereţii caselor.

Expunerea depinde, deci, de distanţa faţă de antenă, traficul convorbirilor, direcţia fasciculului, caracteristicile de împrăştiere şi atenuare a undei, contribuţia altor semnale provenite de la alte surse.

În apropierea staţiilor de bază sunt considerate «locuri sensibile» grădiniţe, şcoli, spitale sau parcuri.

Efectele câmpurilor electromagnetice

Efectele câmpurilor de RF cu ţesuturile pot fi atât de natură termică, cât şi netermică.

1. Efectele termice apar datorită conductibilităţii electrice a majorităţii ţesuturilor biologice. Câmpurile electrice induse în organism generează curenţi electrici ai căror energie, prin disipare, determină creşterea temperaturii.

Deoarece multe reacţii biochimice sunt puternic dependente de temperatură, este plauzibil ca modificarea acesteia să ducă la efecte biologice. Se consideră că atâta timp cât limitele recomandate de ICNIRP nu sunt depăşite, apariţia unor efecte biologice datorate efectelor termice este improbabilă.

2. Efectele netermice pot apărea ca urmare a mai multor interacţii dintre câmpul electric şi diferite componente ale ţesuturilor biologice, de exemplu modificări în conformaţia proteinelor (Bohr şi Bohr, 2000) sau efecte asupra legării unor mediatori de receptori celulari - Ca2+ de exemplu (Chiabrera et al, 2000), procese care la rândul lor declanşează o cascadă de evenimente intra şi intercelulare.

Studiile celulare (in vitro) sunt cel mai utilizate pentru depistarea mecanismelor de interacţie deoarece, spre deosebire de studiile in vivo pe animale sau studiile epidemiologice, se realizează în condiţii controlate, rezultatele se obţin în timp scurt şi permit elaborarea unor modele matematice de studiu. Totuşi, studierea numai a celulelor sau a sistemelor izolate nu permite observarea nenumăratelor interacţii care au loc în întreg organismul.

În prezent, se consideră că nu sunt date concludente pentru validarea ipotezei oncogenice (direct sau prin promovarea altor agenţi carcinogeni). Nici ipoteza genotoxicităţii nu este susţinută deoarece, pe ansamblu, nu s-au observat proliferare sau transformare celulară, modificarea ratei de mutaţie sau schimburi de cromatide surori în cazul expunerii la câmpuri de radiofrecvenţă.

Într-un singur studiu (Mashevich et al, 2003) s-a raportat apariţia unei aberaţii cromozomiale, iar în altul (Zhang et al, 2002) s-a observat inducerea de leziuni ADN prin sinergie cu un agent genotoxic. Rezultatele privind formarea de micronuclei sunt variabile şi dificil de interpretat.

Deşi a fost studiată o gamă largă de condiţii de expunere şi de modele biologice, studiile celulare nu au relevat un mecanism bine definit al interacţiei câmpurilor de radiofrecvenţă cu sistemele vii.

Studiile in vivo au urmărit ipoteza conform căreia expunerea la câmpuri cu nivele mici poate să determine, în absenţa încălzirii ţesuturilor, creşterea riscului de apariţie a cancerului, afectarea capacităţii de reproducere sau a activităţii cerebrale.

Două studii recente (Vijayalaxmi et al, 2001 şi 2003) care au folosit modele bine stabilite pe animale nu au găsit dovezi în privinţa existenţei efectelor genotoxice sau mutagenice. Unul dintre acestea a folosit pentru expunere o radiaţie specifică sistemelor de telefonie mobilă.

Un alt studiu (Sykes et al, 2001) a raportat o reducere semnificativă a frecvenţei de recombinare intracromozomiale după expunerea la radiaţie tip GSM, dar rezultatele variază şi semnificaţia biologică a acestui efect este neclară.

Studii recente care au examinat potenţialul carcinogenic al radiaţiilor folosite în telefonia mobilă au raportat, în general, lipsa vreunei influenţe asupra incidenţei tumorale.

Un studiu demn de amintit e cel al lui Utteridge et al (2000) al cărui rezultat nu se coroborează, însă, cu un studiu similar al lui Repacholi (1997) care a găsit că expunerea la radiaţie GSM a cauzat creşterea incidenţei limfomului într-o linie de şoareci predispuşi la inducerea limfomului. În studiul lui Utteridge s-a folosit un număr mai mare de animale, dozimetria a fost mai bună, perioada de ţinere sub observaţie a animalelor a fost mai mare, iar histiopatologia a fost completă.

Fertilitatea masculină este sensibilă la creşterea temperaturii, iar studiile pe animale au confirmat o sensibilitate similară în cazul expunerii la radiaţii de RF cu nivele termice. Expunerea cronică la nivele scăzute, netermice a fost, în general, fără efect.

Cele mai multe studii care au investigat efectele radiaţiei de RF asupra sistemului nervos nu au găsit efecte în exprimarea genelor sau în privinţa creşterii permeabilităţii barierei hemato-encefalice.

În cazul unei expuneri intense este posibil ca activitatea colinergică la nivelul creierului să fie influenţată (Lai et al, 2000). Aceste modificări pot determina efecte asupra învăţării spaţiale şi memoriei, dar astfel de rezultate trebuie confirmate.

În privinţa studiilor epidemiologice se pot spune următoarele:- Radiaţia de RF poate duce la efecte termice cu efecte negative numai dacă

limitele propuse de ICNIRP sunt depăşite.- Câmpurile în pulsuri pot avea efecte auditive care însă nu determină efecte pe

termen lung asupra stării de sănătate.- Câmpurile de RF la care este posibil să fie expusă populaţia nu pot cauza

cataractă oculară.- 3 din 5 studii publicate au sugerat scăderea cantităţii de spermă la muncitorii

expuşi la câmpuri de RF, dar toate aceste studii au implicat un număr mic de subiecţi (Hjollund si Bonde, 1997; Weyandt et al, 1996; Lancranjan et al, 1975).

- Există puţine date epidemiologice despre fertilitatea femeilor expuse la radiaţii, iar rezultatele sunt incerte (Higier şi Baraska, 1967; Larsen et al, 1991). Probabil câmpurile nu induc avort spontan la femeile expuse în timpul sarcinii (Larsen et al, 1991; Taskinen et al, 1990) şi nici creşterea malformaţiilor congenitale (Kallen et al, 1982; Kurppa et al, 1982; Taskinen et al, 1990).

- Studii făcute în Europa de Est şi în Scandinavia au relevat o creştere marcantă în prevalenţa simptomelor neurastenice (oboseală, tulburări de somn, ameţeli, dureri de cap etc.) la oamenii expuşi la câmpuri de RF, dar rezultatele sunt incerte, variind de la ţară la ţară.

- Modificările hematologice raportate la muncitorii expuşi sunt nesemnificative şi nu sugerează existenţa unui efect negativ (Djordjevic et al, 1983).

Sintetizând literatura de specialitate reiese că majoritatea surselor intenţionale nu emit radiaţii electromagnetice neionizante din banda microunde şi radiofrecvenţă peste limitele maxime admise de către Normele Generale de Protecţie a Muncii 2002 şi ICNIRP 1998.

În ansamblu, studiile epidemiologice nu au găsit date care să susţină convingător ipoteza conform căreia există un risc crescut de incidenţă a tumorilor cerebrale, a leucemiei sau a altor cancere în corelaţie cu folosirea telefoanelor mobile. Aceste studii nu se pot pronunţa, însă, în privinţa riscului folosirii pe termen lung a telefoanelor mobile şi a expunerii zilnice sau cumulative la nivele înalte de radiaţie sau a apariţiei unor tipuri rare de tumori.

În contextul existenţei acestei incertitudini ştiinţifice privind efectele expunerii la câmpuri electromagnetice, se recomandă adoptarea principiului de precauţie (deja adoptat în Italia, Franţa, Belgia) care presupune reconsiderarea limitelor propuse de ICNIRP pentru anumite frecvenţe, precum şi măsuri administrative, de exemplu, amplasarea antenelor de telefonie mobilă la distanţă de zonele în care se desfăşoară activităţi cu copii sau persoane bolnave, interzicerea utilizării telefoanelor mobile de către copii cu vârsta mai mică de 16 ani, informarea şi formarea populaţiei, în speţă utilizarea unor jurnale, mai ales de către persoanele cu risc de expunere la surse (utilizatori de perne electrice, procedee fizioterapeutice, utilizatori de telefon mobil etc.) şi nu în ultimul rând susţinere din partea factorilor de decizie privind dezvoltarea unei logistici adecvate de monitorizare a câmpurilor şi a efectelor, gestionată de Institutul de Sănătate Publică Bucureşti din structura Ministerului de Sănătate. Sunt aşteptate, în continuare, rezultate din partea comunităţii ştiinţifice.

Filtru magnetic anticalcar - Aplicatii industriale

In timpul trecerii apei prin instalatii, sarurile minerale dizolvate in apa se depun pe peretii metalici interiori ai acestora, sub forma de crusta (carbonat de calciu si magneziu). Depunerile sunt foarte intense in cazul modificarii caracteristicilor fizice ale apei (incalzire, fierbere, etc. ).

Filtrele Magnetice Anticalcar tip DMA - CTA au fost concepute pentru a inlatura depunerile de crusta, prin modificarea proprietatilor fizico - chimice ale apei, ca urmare a trecerii acestora printr-un camp magnetic variabil.

Efectele negative ale depunerilor de crusta :

- reducerea randamentului de transfer termic

- cresterea consumului de combustibil

- reducerea diametrelor interioare ale conductelor, obturarea acestora - cresterea energiei de pompare ;

- blocarea armaturilor (ventile, supape de siguranta, duze, etc. );

- costuri foarte mari pentru curatirea de crusta a instalatiilor sau inlocuirea conductelor.

Filtrele magnetice anticalcar pot fi utilizate pentru echiparea urmatoarelor echipamente : centrale termice , cazane , schimbatoare de caldura , circuitele de racire ale masinilor unelte , retele de apa rece si calda, turnuri de racire, instalatii de irigatii si stropire, sisteme de aer conditionat , fantani arteziene, compresoare, pompe etc

Prin folosirea filtrului magnetic anticalcar DMA - MINOFIX, metoda folosirii substantelor chimice pentru inlaturarea depunerilor de piatra este total inlocuita, rezultand o diminuare considerabila a timpului si costurilor de intretinere a instalatiilor.

Traductoare Electromagnetice

Aceste traductoare îsi bazeaza functionarea pe existenta fenomenului de inductie magnetica. Constructiv, traductorul electromagnetic este realizat dintr-un tub din material izolant sau metalic acoperit cu un strat izolant, fixat între polii unui electromagnet (figura 1).

Materialul tubului trebuie sa fie în toate cazurile nemagnetic (otel austenitic sau PVC). Prin peretii tubului trec electrozii 3, între care apare o tensiune electromotoare ut, indusa în tubul de lichid dintre acestia. Lichidul care se gaseste la un moment dat între

electrozii 3 poate fi imaginat ca un conductor ce se deplaseaza cu viteza în câmpul magnetic de inductie B

Utilizarea radiatiilor electromagnetice in agricultura

Radiaţia, (din fr. radiation), este fenomenul fizic de emitere şi propagarede unde (radiaţie ondulatorie) sau de corpusculi (radiaţie corpusculară). Orice radiaţie implică un transport de energie.În numeroase cazuri, radiaţia se face sub forma unui fascicul de raze, astfel că (pentru aceste situaţii) termenul de raze este folosit cu aceeaşi accepţiune ca şi termenul radiaţie.

Undele electromagnetice sau radiaţia electromagnetică sunt fenomene fizice îngeneral naturale, care constau dintr-un câmp electric şi unul magneticîn acelaşi spaţiu, şi care se generează unul pe altul pe măsură ce sepropagă.

Câmpul electromagnetic. Vectorii !E ai câmpului electric sunt perpendiculari pe vectorii !B ai câmpului magnetic

şi între ei există relaţia: !E=!B*!v

Aplicări ale electromagneticii în agricultură

Aplicări ale câmpului electromagnetic în agricultură: Câmpul electric al dielectricilor şi al conductoarelor, proprietăţile electrice, criteriile şi principiile de separare a seminţelor, dozarea electrostatică a seminţelor şi ionizarea electrostatică a aerului. Aplicari ale undelor electromagnetice:instalaţii electrice de irigat și de fabricareaîngrăşămintelor chimice. Cum ne ajută electromagneţii în agricultură?

Ne ajută să selecţionăm seminţele plantelor de cultură. Dacă presărăm pilitură de fier peste seminţele cerealelor neselecţionate aceasta se va prinde de seminţele cu suprafeţele aspre ale buruienilor. La acţionarea electromagnetului aceasta va extrage doar seminţele de care s-a prins pilitura, adică seminţele buruienilor.

Plantele si radiatiile. Plantele reactioneaza la radiatii lafel de puternic ca oamenii. Din pacate, instrainat de sine, omul nu mai percepe pericolul, astfel ca plantele sunt cele care le dezvaluie oamenilor tot ce se pierde insubconstientul lor. Plantele corespund corpului vital, campului de forte al omului, strabatut de curentii electrici si magnetici. Ele evidentiaza acesti curenti prinaspectul si pozitia lor. Animalele evita si ele, instinctiv, locurile cu campuri magnetice care nu le sunt pe plac. Doar omul, devenind surd la avertismentele instinctului, observa radiatiile nocive cand este prea tarziu, prin efectele acestora. Pana cand vor invata sa se-ncreada in propriul lor instinct, oamenii pot vedea cu ajutorul plantelor aspecte de care ei nu sunt constienti.

Remedii impotriva radiatiilor. Lichenul de piatra (Cetraria islandica) este considerat un extraordinar absorbant al radiatiilor, fiind folosit inclusiv pentru decontaminarea radioactiva in zona accidentelor nucleare. Se foloseste intern,sub forma de pulbere (1 lingurita luata de trei ori pe zi pe stomacul gol), darsi extern. S-a constatat, de pilda, ca o pernuta cu lichen de piatra tinuta inzona abdomenului atunci cand se lucreaza in campul electromagnetic produsde aparatele electrice sau de monitoarele calculatoarelor reduce considerabil

efectele nocive ale radiatiilor: dureri de cap, tensiune musculara, oboseala,vertij, tulburari endocrine. Cactusul electromagnetic. Este vorba de o speciedin familia Cereus (Cereus peruvianus), despre care cercetatorii de la NASA audescoperit ca are o putere remarcabila de a atrage radiatiile electromagneticesi de a ‘’curata’’ incaperea in care sunt plasati.