Az elektromágneses terek tulajdonságai. Összeállította: Henézi Ferenc Pécs, 2009. december



Hasonló dokumentumok
A feszültség alatti munkavégzés (FAM) élettani hatásai

Az előadás tartalma: Az előadást készítette és a forrásdokumentumokat biztosította a DIAL Bt. és KAROTÁZS Kft.

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

A teljes elektromágneses spektrum

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

Pótlap nem használható!

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

évfolyam. A tantárgy megnevezése: elektrotechnika. Évi óraszám: 69. Tanítási hetek száma: Tanítási órák száma: 1 óra/hét

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Programozható vezérlő rendszerek. Elektromágneses kompatibilitás II.

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Elektrotechnika 9. évfolyam

Az elektromágneses indukció jelensége

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

Modern berendezések és készülékek által keltett elektromágneses terek, az ún. elektroszmog lehetséges egészségi ártalmai

Számítási feladatok a 6. fejezethez

VILODENT-98. Mérnöki Szolgáltató Kft. feltöltődés

Vezetők elektrosztatikus térben

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

ikerfém kapcsoló Eloadás Iváncsy Tamás termisztor â Közvetett védelem: áramvédelem

1. A hang, mint akusztikus jel

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Elektromágneses hullámok

A mechanikai alaptörvények ismerete

Programozható vezérlő rendszerek. Elektromágneses kompatibilitás

TARTALOMJEGYZÉK EL SZÓ... 13

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Az elektromágneses tér energiája

RF zavarkibocsátás és zavarérzékenység méréshez

Gyakorlat anyag. Veszely. February 13, Figure 1: Koaxiális kábel

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

63/2004. (VII. 26.) ESzCsM rendelet

Villámvédelem :46


Az elektromágneses indukció jelensége

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

Megoldás: A feltöltött R sugarú fémgömb felületén a térerősség és a potenciál pontosan akkora, mintha a teljes töltése a középpontjában lenne:

3.1. ábra ábra

1. fejezet. Gyakorlat C-41

Fizika A2 Alapkérdések

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

Transzformátor rezgés mérés. A BME Villamos Energetika Tanszéken

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Elektromos áramerősség

Fizika 1 Elektrodinamika belépő kérdések

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Elektromos alapjelenségek

VILODENT-98 Mérnöki Szolgáltató Kft. UPS. kontra ELEKTROMÁGNESES ZAVARVÉDELEM. KELL vagy NEM?! Dr. Fodor István

Az elektromágneses terek szabályozása és környezet-egészségügyi vizsgálata

Mérés és adatgyűjtés

11. Alacsonyfrekvenciás elektromos- és mágneses terek vizsgálata

Nagy épület villamos betáplálása. Épületinformatika. Nagy épület villamos betáplálása. Nagy épület villamos betáplálása. Eloadás.

Egyenáramú geoelektromos módszerek. Alkalmazott földfizika

EHA kód: f. As,

A soros RC-kör. t, szög [rad] feszültség áramerősség. 2. ábra a soros RC-kör kapcsolási rajza. a) b) 3. ábra

Összefoglaló jegyzőkönyv

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Időben állandó mágneses mező jellemzése

Egy irodahelyiség elektromos sugárzásának bemérése és az alkalmazott technológia rövid leírása

Vízgépészeti és technológiai berendezésszerelő Épületgépészeti rendszerszerelő

RF zavarkibocsátás és zavarérzékenység méréshez

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Mágnesesség, elektromágnes, indukció Tudománytörténeti háttér Már i. e. 600 körül Thalész felfedezte, hogy Magnesia város mellett vannak olyan talált

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

A Coulomb-törvény : ahol, = coulomb = 1C. = a vákuum permittivitása (dielektromos álladója) k 9 10 F Q. elektromos térerősség : ponttöltés tere :

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Mérés és adatgyűjtés

Az elektromos töltések eloszlása atomokban, molekulákban, ionokon belül és a vegyületekben. Vezetők, félvezetők és szigetelők molekuláris szerkezete.

Elektroszmog elleni védelem EU direktívája

Az elektromágneses terek munkahelyi megengedett határértékeiről szóló rendelet értelmezése kockázatértékelés

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Fizika minta feladatsor

Kifejtendő kérdések június 13. Gyakorló feladatok

Elektrosztatikai alapismeretek

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Fizika A2 Alapkérdések

RÉSZLETES TEMATIKA. a Rex-Elektro Kft Budapest,Dembinszky u.1.szám alatt tartandó előadáshoz

Elektromágneses terek 2011/12/1 félév. Készítette: Mucsi Dénes (HTUCA0)

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

ALÁLLOMÁSI FÖLDELŐHÁLÓ SZÉTTERJEDÉSI ELLENÁLLÁSÁNAK MÉRÉSE

Villamos tér. Elektrosztatika. A térnek az a része, amelyben a. érvényesülnek.

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

Átírás:

Az elektromágneses terek tulajdonságai Összeállította: Henézi Ferenc Pécs, 2009. december

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés... 3 2. Váltakozó EM terek néhány jellemzője... 4 Hullámhossz (λ)... 5 Frekvencia... 5 Geometriai méretek az EM térben...5 Energiaviszonyok... 5 Energiasűrűségek...5 3. Az EM terek hatása... 7 Kisfrekvenciás elektromos erőtér hatása.... 7 Kisfrekvenciás mágneses erőtér hatása.... 8 Határértékek... 8 4. EM terek hasznosítása... 10 5. EM terek leárnyékolása... 11 Elektromos terek árnyékolása... 11 Mágneses terek árnyékolása... 12 EM terek 1 2 2009.12.16

1. Bevezetés Az elektromágneses terekről készülő, folyamatosan bővülő, tanulmány (összefoglaló) célja az EM terek tulajdonságainak megismerése, a műszerfejlesztéshez háttéranyagok biztosítása, mérések során kapott adatok értelmezésének a segítése. Az EM terek fizikai tulajdonságain túl, az élettani hatásainak a megismerése, kockázatok csökkentéshez megfelelő intézkedések kidolgozása. A föld felszíne negatív elektromos töltéssel rendelkezik. A föld negatív töltése elektromos teret hoz létre, ami pozitív töltéseket mozgat a felszínhez, melyek semlegesítik a negatív töltéséket. A földfelszín közelében normál állapotban kb. 100 V méterenként a potenciálkülönbség. A levegő ionizáltságának az állapota kihat szervezetünkre, hangulatunkra. A negatív ionok stimuláló, felvillanyzó hatásúak, a pozitív ionok dominanciája levertséget, kedvetlenséget okoz. A föld mágneses tere pár ezer kilométer mélyből, a föld magjából ered. Villamos analógia szerint, úgy foghatjuk fel, mintha a föld magjában 1 milliárd amperes köráram folyna. Ennek a hatásnak köszönhetően a föld felszínén mérhető a mágneses tér, amely a tengerészek mellet sok más élőlény is használ tájékozódáshoz. Mérés egy föld alatti aknában. Az elektromos tér változása minimális, alatta a föld mágneses terének a változása, 12 h körüli maximumokkal (3D) A föld mágneses tere Magyarországon 45 µt körüli érték, (1 Gauss = 100 µt = 10 000 γ). A föld mágneses tere jelentős hatást gyakorol az élőlényekre, átjárja szervezettünk egészét. A földmágneses tér változásai az alapérték 2%-t ritkán érik e. A heves naptevékenység kiváltotta mágneses viharok 50 250 γ (20-100 nt) változást jelentenek. A födi mágneses tér változásai 10 0,0001 Hz tartományba esnek. (Mesterségesen, pl. az MRI berendezésekben 1 T-nál is nagyobb mágneses tereket is előállítanak.) Nem ferromágneses anyagban 1 A/m-nek 1,26 µt mágneses fluxussűrűség (indukció) felel meg A levegőben általában néhány száz V/m-es statikus villamos tér, pl. zivatar előtt több 1000 V/m-es nagyságrendűre nőhet. A következő ábrán ezt szemléltetjük. (x1000) EM terek 1 3 2009.12.16

Az ábrán 19h 42p érkezett meg a vihar, a mágneses csúcsok villámlások számát jelentik! Egyetlen villám elektromágneses impulzusának (LEMP) a kiterjedése több km körzetű lehet. A méréseket ESM-100 műszerrel végeztük. A természetes EM terek mellet, mesterséges terek vesznek körül, melyek jelentősen befolyásolják mindennapi életünket. Célunk ezeknek a lehetőségekhez képest, minél jobb megismerése. 2. Váltakozó EM terek néhány jellemzője Az időben változó elektromágneses terek esetén a villamos és mágneses összetevő a Maxwell egyenletek szerint szerves egységet képez: A villamos tér változása a mágneses tér örvényeit A mágneses tér változása a villamos tér örvényeit hozza létre. Ha a szinusos változás ω körfrekvenciájú, akkor a térvektor egyenletek: roth =(σ+jωε)e rote =-jωµh Az egyenletek alapján speciális, de a gyakorlatban, sok esetben, (pl. levegőben), kisfrekvenciás (<9 khz) tartományban, amikor σ fajlagos vezetőképesség és az ω kis értékűek, a villamos és mágneses térösszetevők kölcsönös kapcsolata elhanyagolható, vagyis az összetevőket egymástó függetlennek tekinthetjük. Így a villamos erőteret a csak az azt létrehozó feszültség, mágneses erőteret csak az azt gerjesztő áram nagysága határozza meg. Fontos tény, hogy σ>>ωε esetén, az anyagot vezetőnek tekinthetjük, a konduktív (szokásos áram) áram a meghatározó. σ <<ωε esetén az anyag dielektrikum (szigetelő), ilyenkor az eltolási, kapacitív áram a meghatározó. Mivel az anyagok villamos viselkedését σ/ωε viszonyuk dönti el, látható, hogy egyes anyagok kisfrekvencián még viszonylag jó vezetők lehetnek, nagyfrekvencián EM terek 1 4 2009.12.16

fokozattósan szigetelőkké válnak. Ilyen anyag a föld, amely a 10 7 Hz tartománytól inkább szigetelőknek bizonyul. Szinusz függvény szerint változó EM teret változási sebességel, frekvenciával és hullámhosszal tudjuk jellemezni. A két érték közül a frekvencia az univerzálisabb, mert ha az EM hullám többféle közegben terjed, akkor a sebessége és a hullámhossza az anyagjellemzők szerint változik, viszont a frekvenciája állandó értékű marad. Hullámhossz (λ) f λ λ/2π 10 Hz 30.000 km 4.800 km 50 Hz 6.000 km 960 km 100 Hz 3.000 km 480 km 400 Hz 750 km 120 km 1 khz 300 km 48 km 10 khz 30 km 4.8 km A táblázat néhány frekvenciaértékhez adja meg a levegőre vonatkozó hullámhossz értéket, valamint egy fontos határértéket, az un. közel és távoltér közötti, az EM forrásból λ/2π távolságra levő választóvonalra. Frekvencia Geometriai méretek az EM térben Energiaviszonyok Minden tértípus energiát tartalmaz, amelyet az őt gerjesztő környezetéből (nap, föld, generátor) vesz át. Általános szabályként ha a generátorra csatlakozó áramkör nyitott, akkor villamos tér alakul ki, ha zárt, akkor mágneses tér, ha pedig terheléssel csatlakozik rá, akkor villamos és mágneses tér együttesen jön létre. A kilépett energia a forrás közelében tárolódig, ill. innen terjed a környező térbe. Energiasűrűségek A homogén villamos és mágneses terekben a térfogategységre eső energiatartalom, az energiasűrűség. H=1 A/m és E=1 V/m értékekkel képezve a W H /W E viszonyt látható, hogy egységnyi erősségű mágneses tér fajlagos energiatartama általában µ/ε (levegőben µ 0 /ε 0 kb. = 10 5 ) arányában, nagyságrendekkel nagyobb, mint, egységnyi erősségű EM terek 1 5 2009.12.16

villamos téré (azonos frekvencia tartományban). Összefoglalva: ugyanazon számértékű mágneses tér (A/m) veszélyesebb, mint ugyanazon számértékű villamos tér (V/m). A W H /W E viszonyszámmal azonos számértékű térerősséggel jellemezhető, de egymástól független tereket hasonlítunk össze. A villamos és mágneses térerősség hányadosát az elektromágneses tér hullámimpedanciájának nevezzük. A távoltér hullámimpedanciája állandó, levegő esetén értéke Z 0 =(µ 0 /ε 0 ) 1/2 =12π = 377 Ω. A hullám impedanciaként értelmezett E/H viszony állandó, a levegőben Z 0 =377 Ω érték. Ha képezzük az energiasűrűségek viszonyát, akkor távoltérben, H=1 A/m es EM hullámot energetikailag E =HZ 0 = 377 V/m térérték írja le. Az azonos energiasűrűséghez tartozó térerősség mérőszámok minden esetben µ/ε anyagjellemzőktől függenek. EM terek 1 6 2009.12.16

3. Az EM terek hatása Az EM spektrum jelentős hatást fejt ki, mind sejtszinten, mind az élő szervekben és szervezetben. (a hatás szóhoz nem feltétlen kapcsolódik veszélyes jelző) Az elektromágneses spektrum alsó tartománya a fénysugárzásokkal bezárólag ún. nem ionizáló sugárzások tartománya. Az EM terek, ezen belül is a hálózati és a rádiófrekvenciás terek élő szervezetre gyakorolt hatását makró szinten jól ismerjük, mikró szinten, a gyenge hatások, a molekuláris folyamatok tartományában még kevésbé ismert. A jól leirt hatások sztatikus tér esetén erő, kisfrekvenciás (kisebb 30 khz) terek esetén különféle inger, a nagyfrekvenciás EM terek tartománya főleg hőhatások. Fő szabály, hogy az EM terek esetében az ártalmasságot és nem pedig az ártalmatlanságot kell bizonyítani. Nulla kockázat sem a természetben, sem a technikában nem létezik! A mikró színtű kutatások fő témái jelenleg, pl. a szervezet immunulógiai, fejlődéstani, melatonin termelési, a sejtek Ca-ion háztartási, szaporodási és más reakcióit vizsgálják a molekuláris biológia szintjén. Szervezetünk idegi és más biológiai folyamatai során villamos bio áramok jönnek létre. A test átlagos áramsűrűsége elérheti a 1 µa/cm 2 -es értéket és valószínű helyileg túl is lépi ezt. Az EM terekkel foglalkozó tudomány ezt az értéket lényeges összehasonlítási alapnak tekinti. Kisfrekvenciás elektromos erőtér hatása. A kisfrekvenciás villamos erőtérben ismert jelenség a bőrfelszín szőrzetének a vibrálása. Ezt az emberek néhány százaléka 1 kv/m térerősség esetén, a többsége 10 kv/m térerősségnél veszi észre. Ez az ingerhatás a szakirodalom szerint önmagában teljesen ártalmatlan, legfeljebb figyelmeztető jelnek lehet tekinteni. A villamos teret az emberi test, vezető, külső része, az ún. irha réteg elég jól árnyékolja, ezért a villamos tér hatása közvetlenül kevésbé okozhat veszélyhelyzetet. Függőleges, 50 Hz es erőtérben álló álló személy testén át kv/m térerősség egységenként 4 8 µa kapacitív áram folyik. Számítások szerint agyunk nyugalmi áramsűrűségének az értékét külső villamos erőtér hatására keletkező kapacitív eltolási áram 40 kv/m környékén éri el. Megjegyzendő, hogy az erőtér torzulása, koncentrálódása, másfelől a koponyánk árnyékoló hatása miatt az agyban 1 kv/m térerősség mintegy 2-3 na/cm 2 áramsűrűséget hoz létre. A levegőben maximum néhány száz V/m-es a sztatikus villamos tér, amely zivatar előtt 1000 V/m-es nagyságrendűre nő. EM terek 1 7 2009.12.16

Kisfrekvenciás mágneses erőtér hatása. Határesetben, sztatikus (f=0) mágneses térben a véráramban mozgó töltések és a testrészek mozgása, vagy a szívműködés miatt indukálódhat áram. (mozgási indukció). Testünkben az indukált áram 0,1-1 µa/cm 2 áramsűrűségéhez a törzs keresztmetszetében 0,5-5 T, illetve a szív esetén 6-600 mt értékű fluxus szükséges. (ilyen fluxus sűrűségekkel dolgozik a mágneses rezonanciavizsgáló (MRI) berendezés. Nem ferromágneses anyagban 1 A/m-nek 1,26 µt (mikroteszla) mágneses fluxussűrűség (indukció, B) felel meg. Sok helyen Gauss (CGS ) típusú mértékegység is előfordul. (10 5 γ = 1 G) 1 Gauss = 100 µt = 10 000 γ 1 mg = 0,1 µt = 100 nt = 10 γ A föld állandó mágneses tere Magyarországon 45 µt (0,67 G, vagy 6700 γ) környezetében változik. A föld mágneses tere jelentős hatást gyakorol az élőlényekre, átjárja szervezettünk egészét. A földmágneses tér változásai az alapérték 2%-t ritkán érik e. Ha az alapértéket, gammában adjuk meg (6700 γ ), a heves naptevékenység kiváltotta mágneses viharok 50 250 γ (20-100 nt) változást jelentenek. A födi mágneses tér változásai 10 0,0001 Hz tartományba esnek. A kisfrekvenciás váltakozó mágneses erőtér az emberi testet gyakorlatilag akadály nélkül átjárja és ott nyugalmi indukció révén feszültséget indukál. Míg a külső villamos tér a testrészek eltérő vezetőképessége miatt az emberben erősen inhomogén lesz, addig a külső mágneses tér hatása változatlan formában érvényesül. Ha veszély esetén a legkedvezőtlenebb esetet nézzük test vezetőképessége 0,5 S/m és 0,4 illetve 0,8 m átlójú ellipszis alakú hurokkal számolva, 50 Hz frekvencia esetén 0,1 µa/cm 2 indukált áramsűrűség létrejöttéhez mintegy 50 µt ás fluxus sűrűség szükséges. Biológiai hatások szempontjából az indukált áram sűrűségének az értékét négy csoportra szokás osztani: 0,1-1 µa/cm 2 esetén a biológiai hatás nem érzékelhető, 1-10 µa/cm 2 esetén bizonyos szemingerek (szemkáprázás) és gyenge izomingerek felléphetnek, 10-100 µa/cm 2 esetén jelentős izomingerek lépnek fel, 100 µa/cm 2 feletti áramsűrűségek esetén szívkamrai fibrilláció jöhet létre, amely közvetlen életveszélyt jelent. Határértékek A vizsgálatokban, melyekben embereket tettek ki erőtér hatásának, sok jel arra mutatott, hogy egyesek érzékenyebbek, mint mások. A szenzibilis egyének előfordulását, népesség mintegy 1-2 %-ra becsülik (Mellon jelentés). A kísérletek arra mutatnak, hogy egyes személyek képesek 50-100 µt-ás, 50 Hz-es mágneses tér érzékelésére. (?) EM terek 1 8 2009.12.16

A tobozmirigy, ez a pár grammos szerv az agyunkban, egyes adatok szerint 0,25 γ változás is észlel? Az elmúlt években jelentős költséggel az USA sok középületében, árnyékolás alkalmazásával, a kritikus helyeken, 1 µt érték alá csökkentették a mágneses fluxussűrűséget. Oroszországi épületekben jelenleg 5 µt a szabványos érték. Frekvencia tartomány Elektromos térerősség (V/m) Mágneses térerősség (A/m) Mágneses indukció (µt) 0-1 Hz - 3,2x10 4 4x10 4 1-8 Hz 10 000 3,2x10 4 /f 4x10 4 /f 8-25 Hz 10 000 4000/f 5000/f 25-800 Hz 250/f 4/f 5/f 800-3000 Hz 250/f 5 6,25 3-150 khz 87 5 6,25 Magyarországon (63/2004 ESZCSM rendelet) szerinti egészségügyi határértékek. EM terek 1 9 2009.12.16

4. EM terek hasznosítása A magnetoterápia már a fizikoterápiás gyógyító eljárások önálló részét képezi. A változó erőtereket a mozgásszervi, csonttöréses betegségek és kozmetikai célból is használják. A Linzi egyetemen tervezett mágneses sejtregeneráló készülék mikroprocesszorral programozható mágneses teret állít elő. A lüktető erőtér frekvenciája, néhány Hz és 20 Hz közti tartományban van, fluxussűrűség legnagyobb értéke megközelíti a 100 µt értéket. MRI orvosi vizsgálóberendezés EM terek 1 10 2009.12.16

5. EM terek leárnyékolása Az MSZ IEC 500(16) szerint az EM hullámok árnyékolása, eszköz, mely csökkenti a tér meghatározott területre való behatolását. Az elektromágneses teret elvileg mind a forrásnál, mind a vevőnél árnyékolhatjuk, de a lehetőségek inkább az utóbbi megvalósítását teszik lehetővé. Az árnyékolás anyaga mindig valamilyen villamos szempontból jól vezető anyag, lehet fém, de árnyékoló hatású a föld, vagy az épületek tégla és beton fala. A legújabb kutatások szerint különféle speciális kompozit anyagok, sőt szupravezetők is képezhetik az árnyékolást. A forrás és a vevő közti t vastagságú S árnyékoló anyag vevő oldalán a villamos és mágneses térerősségek ugrásszerűen csökkennek a forrásoldali értékükhöz képest. Ez a csökkenés jellemzi az árnyékolás hatékonyságát. Az értékét általában logaritmikus egységben szokás megadni (db). Meg kell adni, hogy villamos (E index), vagy mágneses (H index) erőtérre, ill térösszetevőre vonatkozik az árnyékolást mérő szám. Elektromos terek árnyékolása A sztatikus villamos tér árnyékolását Faraday mutatta ki a róla elnevezett fémhálóval, minden oldalról körülvett, zárt ketreccel. Manapság Faraday-kalickának szokás nevezni minden villamosan jól vezető anyagból készült, önmagában záródó burkolatot, szerkezetet. Elektrosztatikus terek árnyékolása Az elektromos terek árnyékolása, abból következik, hogy a külső villamos tér hatására a zárt vezető felületén töltés megoszlás játszódik le. A szétválasztott töltések tere az eredeti teret éppen kompenzálja. Így a vezető (fémburok) belső (és külső) felülete elektrosztatikus térben ekvipotenciális lesz. Ennek eredményeként a zárt hurkon belül (és az árnyékolás, vezető falában is) az E térerősség nulla, azaz a sztatikus villamos erőtér teljesen árnyékolt lesz. Az árnyékolás szempontjából nem szükséges a kalicka földelése. A Faraday-kalicka fala viszonylag lassan változó, például hálózati frekvenciás villamos erőtér hatására a periódikusan változó irányú töltésmegosztásból következően áramot vezet. Ennek mágneses tere és az ohmos feszültségeséshez tartozó villamos tere a kalickán belül még elhanyagolható. Az ilyenkor létrejövő árnyékolás kvázisztatikus jellegű. Változó villamos tér árnyékolása A Faraday-kalicka földelése a következő okokból lehet szükséges: 1. Változó villamos tér esetén (kapacitív csatolás) 2. Ekvipotenciális, referencia (földelt) felületként, 3. Általános töltéslevezető, villámvédelem, érintésvédelem, biztonságtechnika EM terek 1 11 2009.12.16

Ha a kalickát leföldeljük, akkor a védelem jellegéből kifolyólag igen széles frekvencia tartományban hatékony a villamos közeltér, azaz a kapacitív zavarcsatolás elleni védelmet kapunk. A mindig földelt (hidegített, testelt) árnyékolásra vonatkozóan kapacitív csatolás veszélye esetén nem kell feltétlenül teljesülnie az önmagában zárt fémfelület feltételnek. Az árnyékolás feladata ilyenkor az, hogy a zavaró villamos tér irányától függően védőernyőt alkosson a védett egység felett, vagy épen, mellett és igen kis ellenállású áramutat, azaz rövidzárt biztosítson a kialakuló kapacitív (eltolási) áramnak a test ill. a föld felé. Mágneses terek árnyékolása Magnetosztatikus, vezetékes árnyékolás Az elektosztatikus terek árnyékolásánál ismertetett Faraday-kalicka árnyékolási elvétől teljesen eltérően a magnetosztatikus (és kvázisztatikus) tér árnyékolása azon alapszik, hogy a védett teret saját vezetőképességéhez (ez általában µ 0 -nak, ill µ t =1 nek felel meg) képest jóval nagyobb mágneses vezetőképességű anyaggal, pl. speciálisan ötvözött acéllemezzel vesszük körül. Ezáltal a védett tér körül lesöntöljük, elvezetjük a zavaró mágneses erővonalakat. A védelem falanyaga sohasem abszolút jó mágneses vezető, mert ilyen anyag nem létezik. Ezért a magnetosztatikus teret az elektrosztatikus térrel ellentétben csak korlátozott mértékben lehet leárnyékolni. A föld 40-50 µt fluxussűrűségű mágneses terének leárnyékolása nem okoz komolyabb problémát. A jó vezetőképességű árnyékolás kb. 10 khz-ig használható. A relatív permeabilitás értéke 10 khz felett erősen csökken. Mágneses tér örvényáramú árnyékolása EM terek 1 12 2009.12.16