Mezők

 

Minden elektromos készülék, eszköz és vezeték körül elektromos és mágneses mezők alakulnak ki és/vagy ezek elektromágneses hullámokat bocsátanak ki. Ezek az elektromos, mágneses és elektromágneses mezők (amit a villamos távvezetékektől kezdve a rádió- és mobil adótornyokon keresztül a háztartási gépek, a számítástechnikai eszközök, az orvosi készülékek, radarok, stb. keltenek), okozzzák az emberre káros elektroszmogot.

 

Mi az az elektromos mező?

 

Elektromos mező minden elektromos töltés, tehát egy feszültségvezető vezeték mentén kialakul  és az iránya ill. ereje erővonalakkal ábrázolható. Sűrüsége az elektromos térerő (E) mértéke, mértékegysége pedig a Volt/méter (V/m); a vezetéktől távolodva a térerő csökken.

 

Mi az a mágneses mező?

 

Mágneses mezőt mozgó elektromos töltések (elektromos áram) hoznak létre. Mindenütt, ahol áram folyik, az elektromos mező mellett egy mágneses mező is kialakul. Mindenki ismeri az állandó mágneseket. Ezekben a mágneses mezőt az atomok áramlása hozza létre. A mágneses mező ereje az őt keltő elektromos áram veze­tékétől távolodva csökken.

 

A mágneses térerő mértékegysége az A/m (Amper per méter). Gyakran jellemzik a mágneses mezőt a hozzá képest mozgásban lévő anyagok által keltett áramok mérésével (az indukció mértékével). A mágneses indukció vagy áramsűrűség megadása Teslában (T) a mágnesmező másik meghatározási módja.

 

Mivel 1 Tesla nagyon erős mágneses mezőt takar, a gyakorlatban használt egységek

 

1 mT (milli-Tesla):

Tesla ezredrésze illetve

1 µT (mikro-Tesla):

Tesla milliomodrésze.

Összefüggés a mértékegységek között: 1 A/m = kb. 1,25 µT.

 

Ha egy mező időben állandó, akkor statikus mezőről, máskülönben váltómezőről beszélünk. A váltómezők térereje már nem állandó, mert az az őt keltő feszültségek és áramok üteme szerint változik. Ezt fejezi ki a frekvencia fogalma (f), ami a másodpercenkénti rezgéseket adja meg, egy másik lehetőség a periódusidő megadása: 1/f.

 

Statikus és kisfrekvenciás mezők esetében az elektromos és a mágneses mező egymástól függetlenül megadható. A frekvencia növekedésével azonban az elektromos mező változása mágneses mezőt is generál, ezért kb. 30 Hz felett e két mezőt együttesen kell kezelni, mégpedig elektromágneses mezőként. Ezt a fizikai tényt matematikailag a Maxwell-egyenlet írja le.

 

Az elektromos és a mágneses mező között szoros fizikai összefüggés áll fenn:

statikus elektromos töltéseknek csak egy elektromos mezejük van, a mozgó elektromos töltéseknek azonban van egy mágneses mezejük is. Ha ez a mágneses mező nem statikus (tehát időben változatlan), akkor egy elektromos vezetékben áramot, és így mozgó elektromos töltéseket fog generálni.  Vagyis az időben változó elektromos és mágneses mezők egymásra kölcsönösen hatnak. Ezt nevezik elektromágneses mezőnek.

 

 

Mi az elektromágneses hullám?

 

A kisfrekvenciás elektromágneses mezők (kb. 30 Hz-ig) helyhez illetve vezetékhez kötöttek, vagyis az elektromos és a mágneses mezők közvetlenül a készülék vagy vezeték közvetlen közelében találhatók és a távolság függvényében gyorsan csökkennek.

 

A nagyfrekvenciás tartományban az elektromágneses mezők már nem kötődnek készülékhez vagy vezetékhez, hanem a környezetbe kisugározódnak. Ebben az esetben beszélünk elektromágneses hullámokról. Szemben másjellegű hullámokkal (pl. hanghullámokkal) az elektromágneses hullámok terjedéséhez nincs szükség közegre (vízre, levegőre vagy bármi másra). Az elektromágneses hullámok még vákumban is terjednek, fénysebességgel. Az elektromágneses hullámok létezését először Maxwell fogalmazta meg 1864-ben, majd Hertz kisérletileg is bizonyította létezésüket 1888-ban.

 

 

Elektromos egységek

 

Az elektromosságtan alapegységei az elektromos töltés és a feszültség. A feszültséget mindig két pont között mérik, tehát e két pont potenciálja közti különbözet (pl. egy elem pozitiv és negativ pólusa között). A feszültség azt mutatja meg, mekkora energia kell ahhoz, hogy egy töltés ezt a potenciálkülönbséget áthidalja.

 

A mindennapokban különböző mértékű feszültségek fordulnak elő. Törpefeszültséggel (1,5 – 9V) működnek például az elemes készülékek. Kisfeszültségűnek nevezzük az 1.000 V alatti hálózatokat;  az otthoni vezetékekben 220V váltóáram folyik. A nagy­­ feszültségű távvezetékek, amelyek az erőművektől a háztartásokig továbbítják az áramot akár 350 kV feszültséget is szállítanak.

 

Az emberi test elektrosztatikusan fel tud töltődni akár otthoni környezetben is (pl. gumitalpú cipőben sétálva a műszálas szőnyegen). Ilyenkor az emberi test és a föld közötti potenciálkülönbség több, mint 20.000 V (20 kV) is lehet. A sztatikusan feltöltő­dött test kisülése (= töltésleadása) azonban veszélytelen, mert a teljes, leadott töltés csekély és a test tárolókapacitása óriási. Például egy 20.000 V-ra feltöltődött emberi test elektromos töltése 0,000003 As. Összehasonlításul, egy közönséges 25W-os villanykörtében egy másodperc alatt 0,114 As elektromos töltés folyik keresztül. Az elektrosztatikus kisülést az ember csak azért nem érzi meg, mert a kilépési pont (pl. egy kis „villám” a cipőtalpon) nagyon kicsi átmérőjű.

 

Az emberi testen belül a sejtek között nagyon kicsi áramok folynak természetes folyamatok (anyagcsere, információcsere) követleztében. Csak nemrégiben sikerült kutatóknak kimutatniuk, hogy a sejtek közötti információáramlás áramerőssége nyu­galmi állapotban 1 pA (az Amper egybilliárdnyi része). A sejtek jellegzetes mérete 10 µm. Ha az egyszerűség kedvéért azt feltételezzük, hogy a sejt keresztmetszete négy­zet és rajta 1 pA folyik keresztül, akkor a sejt felületén 0,1 µA/cm2 áramsűrűség alakul ki. Aktív idegsejtekben több mint 1 µA/cm2 áramsűrűség fordul elő.