Home » Električna in magnetna polja

Električna in magnetna polja

od jure
Električno polje obstajajo povsod, kjer je navzoč pozitivni ali negativni električni naboj. Naboji med seboj delujejo z določeno silo. Električno polje je prostor, v katerem deluje električna sila na električni naboj. Določeno je z jakostjo električnega polja, ki jo merimo v voltih na meter (V/m).
Električno polje okrog pozitivnega (rdeče) in negativnega (zeleno) točkastega električnega naboja
Električno polje okrog pozitivnega (rdeče) in negativnega (zeleno) točkastega električnega naboja
Ko električno napravo priključimo na elektriko, nastane v njeni okolici električno polje. Čim večja je napetost, tem močnejše je električno polje na dani razdalji od naprave. Ker lahko napetost obstaja tudi tedaj, ko tok ne teče, za obstoj električnega polja ni potrebno, da naprava deluje.
Električno polje se ustvari tam, kjer je prisotna električna napetost. V stanovanju imamo napetost 230 V na vtičnici, ki na razdalji 30 cm lahko povzroči električno poljsko jakost 5 V/m.
Ko sušilnik priključimo v vtičnico in še ne deluje (ne teče tok), se tudi okrog priključnega kabla ustvari električno polje.
Magnetno polje obstaja le, ko teče električni tok. V prostoru torej tedaj obstaja tako električno kot magnetno polje. Čim večja je poraba električne energije ter s tem električnega toka, tem močnejše je magnetno polje.
Električni tok, ki teče po vodniku, v njegovi okolic ustvarja magnetno polje, katerega smer določimo s pomočjo pravila desne roke.
Električni tok, ki teče po vodniku, v njegovi okolic ustvarja magnetno polje, katerega smer določimo s pomočjo pravila desne roke.
V nasprotju z električnim poljem pa magnetno polje nastane le, ko je naprava vključena in tok teče. Jakost magnetnega polja merimo v amperih na meter (A/m). V praksi se pogosto kot enota uporablja tudi gostota magnetnega pretoka v teslih (T). Navadno za opisovanje sevanj različnih naprav uporabljamo dosti manjšo enoto – milijoninko te vrednosti – mikrotesla (μT).
Ko sušilnik vključimo, steče električni tok, ki ustvari magnetno polje. Električno polje, ki je posledica električne napetosti (230 V), je stabilno. Magnetno polje pa se časovno spreminja, saj je posledica porabe - trenutnega električnega toka.
Statično polje se s časom ne spreminja. Enosmerni tok (DC – direct current) je električni tok, ki teče le v eno smer. V napravah, ki jih napajajo baterije, teče tok od baterije do naprave in nato nazaj v baterijo. Tako nastaja statično električno polje. Tudi magnetno polje Zemlje je statično polje. Prav tako to velja za magnetno polje okrog permanentnega magneta, ki ga lahko opazimo, če opazujemo vzorec, ki se oblikuje, ko se okrog njega naberejo železovi opilki. Na drugi strani pa časovno spreminjajoča se EMS nastajajo zaradi izmeničnih tokov (AC – alternating currents). Izmenična polja spreminjajo svojo smer v rednih intervalih. V državah EU elektrika spreminja smer s frekvenco 50 nihajev na sekundo ali 50 Hz. Tako tudi s tem povezano magnetno polje spreminja svojo smer 50-krat na sekundo. V Severni Ameriki ima elektrika frekvenco 60 Hz.
Razporeditev opilkov v okolici permanentnega magneta
Glavni viri umetnih nizkofrekvenčnih polj so naprave za prenos in distribucijo električne energije, električne napeljave v stanovanjih ter vse gospodinjske in druge električne in elektronske naprave, ki potrebujejo elektriko za svoje delovanje. Glavni viri umetnih visokofrekvenčnih elektromagnetnih sevanj pa so radijski in televizijski oddajniki, radarji, mobilni telefoni in njihove bazne postaje ter druge naprave v industriji, zdravstvu in znanosti. Električna in magnetna polja glede na frekvenco ter s tem tudi na ugotovljene biološke učinke zdravstveno tveganje delimo na statična polja, nizkofrekvenčna polja ter visokofrekvenčna elektromagnetna sevanja.
Frekvenca
Uporaba
Statična polja
0 Hz
Slikanje z magnetno resonanco, druge diagnostične in znanstvene naprave; industrijska elektroliza, naprave za varjenje
Nizkofrekvenčna polja
0,1 Hz – 300 Hz
Daljnovodi, transformatorske postaje, gospodinjske naprave; električni stroji in avtomobili, vlaki, varilne naprave
Polja srednjih frekvenc
Računalniški prikazovalniki, naprave proti kraji, čitalci kartic, nadzorni sistemi, detektorji kovin, varilne naprave, radijski oddajniki, indukcijska kuhališča, varčne sijalke
Visokofrekvenčna sevanja
100 kHz – 300 GHz
Mobilni telefoni in bazne postaje, brezžični sistemi, radijski in TV oddajniki, radarji
Količina
Znak
Enota
Okrajšava
Frekvenca
f
Hertz
Hz
Valovna dolžina
λ
Meter
m
Električna poljska jakost
E
Volt na meter
V m-1
Gostota magnetnega pretoka
B
Tesla
T
Magnetna poljska jakost
H
Amper na meter
A m-1
Gostota električnega toka
J
Amper na kvadratni meter
A m-2
Zveza med gostoto magnetnega pretoka in magnetno poljsko jakostjo je B=µ0.H, pri čemer znaša permeabilnost praznega prostora µ0=4π.10-7 H/m.