1.1 Kaj so EMS?

Elektromagnetna sevanja so posledica električno nabitih delcev. Ti delci so osnovni gradniki snovi. Elektroni imajo negativni električni naboj, protoni imajo pozitivnega. Enosmeren tok povzroča statično električno polje, medtem ko neenakomerno porazdeljeni nabiti delci povzročajo električno polje. Podobno tudi Izmenični tok, ki teče v eno in v drugo smer, proizvaja časovno spreminjajoče se magnetno polje. Časovno spreminjajoče se magnetno polje s procesom, imenovanem indukcija, proizvaja časovno spreminjajoče se električno polje. Spreminjajoče se električno polje proizvaja spreminjajoče se magnetno polje in tako naprej. Ta proces ustvari elektromagnetno sevanje, ki je sestavljeno iz spreminjajočega se električnega in magnetnega polja. EMS potuje skozi prazen prostor s svetlobno hitrostjo (300.000 km/s) in lahko nosi informacijo. Določimo ga s frekvenco ali energijo. Čim višja je frekvenca sevanja (manjša valovna dolžina), tem višja je njegova energija, in obratno. Elektromagnetna sevanja (EMS) glede na energijo ter s tem glede na učinek delimo na ionizirna in neionizirna.

Ionizirna sevanja imajo precej višje frekvence in s tem več energije od neionizirnih in zato lahko ionizirajo snov - izbijejo elektrone iz atomov.
Od tod tudi ime, saj procesu izbijanja elektronov iz atomov pravimo ionizacija. Ker ionizirna sevanja izbijajo elektrone tudi iz atomov v človekovem telesu, lahko ogrozijo zdravje. Med ionizirna sodijo rentgenska sevanja ter radioaktivna sevanja v zemeljski skorji in izven nje.

Neionizirna sevanja imajo nižje frekvence od ionizirnih ter tako premajhno energijo za ionizacijo snovi. Neionizirna sevanja se nanašajo predvsem na sevano energijo, ki s prehodom skozi snov ne povzroča nabitih ionov, temveč segrevanje in stimulacijo vzdražnih tkiv. Oba pojava povzročata biološke učinke, nad določenim pragom jakosti pa tudi negativne vplive na zdravje.

Delimo jih na enosmerna električna in magnetna polja, sevanja nizkih in visokih frekvenc, ter infrardečo, vidno in ultravijolično svetlobo. Neionizirna sevanja so posledica naravnih virov, kot je Sonce in statično magnetno polje Zemlje. Glavni viri umetnih elektromagnetnih  sevanj so sistemi za prenos in distribucijo električne energije (daljnovodi, transformatorske postaje), gospodinjske naprave, radijski in televizijski oddajniki, radarji, mobilni telefoni in njihove bazne postaje ter industrijske, znanstvene in medicinske naprave.

Nekatera neionizirna sevanja zaznavamo s pomočjo čutil (vidna svetloba, toplota), medtem ko ionizirnih sevanj ne moremo.

1.2 Kako delimo EMS glede na frekvenco ?

Elektromagnetna sevanja glede na frekvenco ter s tem tudi na ugotovljene biološke učinke zdravstveno tveganje delimo na statična polja, nizkofrekvenčna polja ter visokofrekvenčna elektromagnetna sevanja.

 

Tabela.: Elektromagnetni spekter v področju neionizirnih sevanj lahko v grobem glede na frekvenco, valovno dolžino ali energijo fotona delimo na elektromagnetna sevanja (EMS) in optična sevanja.

 

Vrsta sevanja

Frekvenca

Uporaba

EMS

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

300 Hz – 100 kHz

Računalniški prikazovalniki, naprave proti kraji, čitalci kartic, nadzorni sistemi, detektorji kovin, varilne naprave, radijski oddajniki

Visokofrekvenčna EMS

100 kHz – 300 GHz

Mobilni telefoni in bazne postaje, brezžični sistemi, radijski in TV oddajniki, radarji

 

Električno polje obstaja povsod, kjer je navzoč pozitivni ali negativni električni naboj. Naboji med seboj delujejo z določeno silo. Jakost električnega polja merimo v voltih na meter (V/m). 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.

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. 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).

Visokofrekvenčna elektromagnetna sevanja so valovanja električnega in magnetnega polja. Električno in magnetno polje valujeta v smeri pravokotno eno na drugo in vzdržujeta druga drugo. V prostoru se elektromagnetno valovanje širi s hitrostjo svetlobe v smeri, pravokotni na smer električnega in magnetnega polja. Elektromagnetno valovanje prenaša gibalno količino in energijo, pri čemer je polovica energije shranjena v električnem polju, druga polovica pa v magnetnem polju. Jakost električnega polja merimo v voltih na meter (V/m), jakost magnetnega polja pa v amperih na meter (A/m).  Moč elektromagnetnega valovanja določimo s pomočjo Poyntingovega vektorja:

Kjer je:
 - µ0 permeabilnost v vakuumu
 - E električno polje
-  B magnetno polje

 

 

1.3. Katere so osnovne količine in enote EMS?

Tabela .:  Količine in enote, ki jih najpogosteje uporabljamo za določevanje izpostavljenosti človeka EMS.

 

Količina

Znak

Enota

Okrajš.

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 pretoka moči

S

Vat na kvadratni meter

W m-2

 

Gostota električnega toka

J

Amper na kvadratni meter

A m-2

Stopnja specifične absorpcije (SAR)

SAR

Vat na kilogram

W/kg


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.