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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
I pericoli dell'elettricità: reali, immaginari e sconosciuti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Elettricità per principianti Le conversazioni sugli effetti dannosi dei campi elettromagnetici (EMF) iniziarono alla fine degli anni '20, quando apparvero apparecchiature che funzionavano a correnti relativamente elevate nella gamma delle alte frequenze (HF). E dopo la guerra iniziarono a studiare seriamente gli effetti biologici dei radar, dei dispositivi HF, UHF e a microonde. Tutta l'attenzione era rivolta agli effetti termici delle frequenze ultra-trattine e ultra-alte. Il modello termico di esposizione si basava sulla possibilità di un surriscaldamento inaccettabile del corpo umano o di singoli organi nella zona di azione dei campi elettromagnetici (effetto “uomo nel forno a microonde”). Se parliamo di frequenze relativamente basse (da 50 Hz a centinaia di kHz), il punto di vista generalmente accettato era il seguente: la densità di corrente indotta nei tessuti biologici dall'alternanza di campi magnetici ed elettrici dovrebbe essere significativamente inferiore alla densità delle biocorrenti che scorre nei tessuti viventi. È stato escluso il surriscaldamento (come nel caso del microonde). Tutti gli altri effetti osservati di volta in volta sono stati attribuiti ad artefatti, processi che talvolta si verificano durante lo studio di un organismo a seguito dell'esposizione o della lavorazione e che normalmente non ne sono caratteristici. Per quanto riguarda il possibile effetto biologico dei campi elettromagnetici costanti, hanno fatto un rilassamento e hanno ipotizzato che un campo elettrico costante abbia qualche effetto sulle cellule viventi, ma hanno completamente negato questo a un campo magnetico costante. Ciò è stato sostenuto dal fatto che l'energia di interazione del campo magnetico con le molecole biologiche è di diversi ordini di grandezza inferiore all'energia del movimento termico delle molecole. Oggi questa opinione mi fa sorridere. In tutta onestà va detto che l'idea dell'influenza dei campi deboli sul corpo è stata in una certa misura screditata da alcuni dati di esperimenti magnetobiologici pubblicati in letteratura, la cui esecuzione non ha resistito alle critiche. Negli anni '1970 gli esperti tornarono agli effetti dei campi magnetici ed elettrici deboli e molto deboli su sistemi fisico-chimici modello, oggetti biologici e sul corpo umano. I meccanismi che provocano questi effetti “funzionano” a livello delle molecole, e talvolta degli atomi, per cui sono molto sfuggenti. Tuttavia, gli scienziati hanno dimostrato sperimentalmente e spiegato teoricamente effetti magnetici e di rotazione. Si è scoperto che sebbene l'energia dell'interazione magnetica sia di diversi ordini di grandezza inferiore all'energia del movimento termico, in quella fase della reazione in cui tutto accade effettivamente, il movimento termico non ha il tempo di interferire con l'azione del campo magnetico. Questa scoperta ci costringe a dare uno sguardo nuovo al fenomeno stesso della vita sulla Terra, che è nato e si è sviluppato nelle condizioni di un campo geomagnetico. Il laboratorio ha dimostrato l'influenza di campi magnetici costanti e variabili relativamente deboli (un ordine o due superiori a quelli geomagnetici) sull'output della reazione primaria della fotosintesi, il fondamento dell'intero ecosistema del nostro pianeta. Questa influenza si è rivelata piccola (meno dell'uno per cento), ma qualcos'altro è importante: la prova della sua reale esistenza. La seconda importante scoperta è la presenza delle cosiddette “finestre di sensibilità” degli oggetti viventi e modellano gli oggetti fisici e chimici alla frequenza e all'entità dei campi. Nel 1985 fu stabilito per la prima volta che le frequenze delle “finestre di sensibilità” degli oggetti biologici coincidono con le frequenze del ciclotrone in un dato campo magnetico costante di ioni di molecole chiave in alcune reazioni biochimiche. Il fenomeno è stato nominato risonanza ciclotronica biologica. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'effetto prodotto alla frequenza del ciclotrone da un campo magnetico alternato è determinato dall'entità della sua proiezione nella direzione del campo magnetico costante. Se le direzioni dei campi sono perpendicolari non ci sono effetti. A un campo magnetico basso e costante, la risonanza biologica del ciclotrone può manifestarsi a basse frequenze. Pertanto, nel campo geomagnetico di Novosibirsk e Yakutsk, la frequenza della risonanza del ciclotrone è vicina a 50 Hz, cioè alla frequenza della corrente alternata nella rete. E per il campo geomagnetico di Mosca è inferiore. Nelle case in cemento armato la frequenza di risonanza del ciclotrone è distorta. Cosa significa tutto questo nella pratica, nella vita di tutti i giorni? Stiriamo con un ferro elettrico nei momenti in cui la posizione del ferro e il campo magnetico terrestre creano una posizione in cui gli ioni calcio nelle nostre cellule entrano in uno stato di risonanza magnetica. In poche parole, iniziano a comportarsi nelle cellule in modo diverso da come dovrebbero. Se questo sia un bene o un male, lo vedremo un po’ più tardi, ma ora prestiamo attenzione a qualcos’altro. Una TV, una stufa elettrica, una lavatrice, un computer e altri elettrodomestici che ci circondano, in una certa posizione rispetto al nostro corpo (o il nostro corpo rispetto ai dispositivi), possono influenzare i processi elettrochimici che si verificano nelle cellule del corpo. Questa circostanza spiega la difficoltà di studiare l'influenza dei campi deboli sugli organismi viventi. È stato sufficiente riorganizzare il tavolo con l'apparato sperimentale, cambiarne l'orientamento nello spazio e gli esperimenti hanno smesso di funzionare. In altri laboratori, dove hanno provato a ripetere esperimenti pubblicati su riviste rispettabili, forse non avrebbe funzionato subito! Non passerà molto tempo prima che i colleghi vengano accusati di ciarlataneria o di falsificazione scientifica. Ma il lettore non è interessato ai problemi degli scienziati, ma alla domanda: è bene o male vivere con un aumento dello sfondo dei campi elettromagnetici? Dal punto di vista evolutivo, tutti gli esseri viventi sulla Terra non sono adattati al rapido aumento o alle forti fluttuazioni dei campi elettromagnetici che ci circondano. Prendiamo come esempio le radiazioni. L'uomo si è adattato a sopravvivere alle enormi variazioni di temperatura e agli incredibili livelli di inquinamento chimico dell'ambiente, ma non ha alcuna protezione contro l'aumento dei livelli radioattivi. Non disponiamo di meccanismi sviluppati evolutivamente per contrastare le radiazioni ionizzanti. Inoltre non disponiamo di meccanismi per neutralizzare i campi elettrici e magnetici che abbiano caratteristiche diverse da quelle naturali. Come specie biologica, fino a poco tempo fa l'uomo esisteva in condizioni di piccolo campo magnetico e in campi elettromagnetici a bassa frequenza ancora più piccoli, le cui fonti principali sono gli impulsi elettromagnetici a corto e lungo raggio causati dai temporali e i disturbi derivanti in magnetosfera terrestre durante le intrusioni di plasma solare in essa. "L'umanità moderna, come tutti gli esseri viventi, vive in una sorta di oceano elettromagnetico, il cui comportamento è ora determinato non solo da cause naturali, ma anche da interventi artificiali. Abbiamo bisogno di piloti esperti che conoscano a fondo le correnti nascoste di questo oceano, le sue secche e le sue isole e abbiamo bisogno di regole di navigazione ancora più rigide che aiutino a proteggere i viaggiatori dalle tempeste elettromagnetiche", così Yu.A., uno dei pionieri della magnetobiologia russa, descrive figurativamente la situazione attuale. Kholodov. Tuttavia alcune regole per vivere circondati da televisori, ferri da stiro, lavatrici, personal computer, cercapersone e cellulari esistono già. Parliamo di loro. Secondo la classificazione internazionale, le sorgenti di campi elettromagnetici (EMF) sono divise in due gruppi: da 0 a 3 kHz e da 3 kHz a 300 GHz. Il primo gruppo comprende campi elettromagnetici nella gamma di frequenza da zero a diverse centinaia di migliaia di Hz: campi di linee elettriche aeree e via cavo, centri di trasmissione radio a onde lunghe, trasporti elettrificati ed elettrodomestici. Il secondo gruppo è costituito da campi elettromagnetici di frequenze alte, ultraalte e ultraalte (0,3-30 trilioni di G): sistemi di comunicazione cellulare, forni a microonde e trasmettitori televisivi. I confini delle zone di protezione sanitaria delle linee elettriche progettate nella Federazione Russa fino alle abitazioni più vicine non sono inferiori a 750 m per le linee elettriche 250 e 1150 m per le linee elettriche 300. In alcuni paesi ad alta densità di popolazione, gli edifici residenziali sono localizzati anche sotto le linee elettriche. Si ritiene che l'effetto principale sia causato dal campo elettrico delle linee elettriche a corrente alternata, che induce una corrente di spostamento (capacitiva) nel corpo umano. Permettiamo alle persone di rimanere costantemente in un campo di tensione inferiore a 0,5 kV/m. Quando l'intensità del campo è 2-4 volte superiore e la frequenza è di 50 Hz, la corrente di polarizzazione non supera da una mezza a tre dozzine di microampere e una persona non avvertirà alcuna sensazione spiacevole. Ma se tocchi un’auto che si trova accanto a una linea elettrica, verrai leggermente “sobbalzato”. Il tetto metallico di una casa protegge dal campo elettrico alternato solo se è collegato a terra. Il tetto non metallico è coperto da una rete metallica e collegato a terra. Sui cavi delle linee elettriche aeree ad alta tensione, la tensione è vicina alla soglia di una scarica a effetto corona nell'aria. In condizioni meteorologiche avverse, la scarica corona risultante scarica nell'atmosfera nubi di ioni di diverso segno dalle linee elettriche CA, le cui cariche non si compensano a vicenda. Anche lontano dalle linee elettriche, il campo elettrico creato da una nuvola ionica sulla superficie terrestre può superare il campo elettrico naturale della terra e i livelli massimi ammissibili (MAL). La ricercatrice americana Louise Jung ha proposto un modo originale per dimostrare la scarica corona sulle linee elettriche. Se ti avvicini a una linea elettrica di notte con una lampada fluorescente fluorescente, in presenza di una scarica a corona la lampada inizierà a brillare di una luce soprannaturale e quando c'è una folata di vento, la luce all'interno della lampada oscillerà come la fiamma di una candela. Un'altra fonte di inquinamento elettromagnetico è centri di trasmissione radio a onde lunghe. Un tempo erano collocati in zone residenziali. Negli anni '20 e '30 del secolo scorso, un simile esperimento poteva essere condotto nelle case di Mosca situate intorno alla stazione radio Comintern, che trasmetteva a una lunghezza d'onda di 2 km. Se avvolgessi circa un centinaio di giri di filo attorno al telaio e attaccassi una lampadina da una torcia alle estremità, si accenderebbe. Un semplice calcolo mostra che affinché ciò accada, l'intensità del campo magnetico non deve essere inferiore a diversi A/m. Ora in molti paesi questo è il livello massimo consentito per una giornata lavorativa di 8 ore. Le onde radio di lunga durata “coprono” uno spazio più ampio. È noto che la componente elettrica dell'onda è schermata dalle pareti degli edifici, ma queste indeboliscono solo leggermente la componente magnetica. Nello stato del Maine, un tempo veniva utilizzato un sistema di comunicazione radio con i sottomarini nell'oceano. L'acqua di mare assorbe fortemente le onde radio, ma maggiore è la lunghezza d'onda, minore è l'assorbimento. Per questo motivo la comunicazione è stata effettuata alla frequenza di 15 Hz, cioè ad una lunghezza d'onda di 20mila km. Poiché la potenza emessa da un'antenna è proporzionale al cubo del rapporto tra le sue dimensioni e la lunghezza d'onda, le antenne dovevano essere allungate su quasi tutto lo stato. Ma i residenti locali sono stati molto fortunati: nel campo geomagnetico dello stato, le frequenze della risonanza biologica del ciclotrone (non era ancora stata scoperta) degli ioni significativi per il corpo differiscono nettamente da 15 Hz. Ma i residenti delle case vicino alla chiesa ortodossa russa Oktyabrsky a Mosca sono stati molto meno fortunati. Secondo l'Istituto di medicina del lavoro dell'Accademia russa delle scienze mediche, alcune case sono finite nella zona di sviluppo limitato, dove sono stati superati i limiti massimi consentiti. Poco si può dire di rassicurante agli abitanti di molte altre case di Mosca, soprattutto quelle situate vicino al centro televisivo Ostankino. Il problema è causato dalle Chiese ortodosse russe dipartimentali e private, che negli ultimi anni sono cresciute come funghi. Sullo sfondo della Chiesa ortodossa russa, le antenne delle stazioni base dei telefoni cellulari danno un contributo insignificante all'inquinamento elettromagnetico delle strade cittadine. Un altro argomento di conversazione - trasporto elettrico, che funge da sorgente di campi elettrici e magnetici nella gamma di frequenze da 0 a 1 kHz. Il trasporto ferroviario utilizza la corrente alternata, mentre il trasporto urbano (filobus, tram, metropolitana) utilizza la corrente continua. I valori medi del campo magnetico nei treni elettrici pendolari sono di circa 20 μT, nei trasporti con azionamento a corrente continua - circa 30 μT. Nei tram, dove le rotaie sono il filo di ritorno, i campi magnetici si annullano a vicenda su una distanza molto maggiore rispetto ai fili di un filobus, all'interno dei quali le fluttuazioni del campo magnetico sono piccole anche durante l'accelerazione. Da questo punto di vista il filobus è più ecologico del tram. Tra i veicoli elettrici, le maggiori fluttuazioni del campo magnetico si osservano nella metropolitana. Alla stazione Universitet, quando parte il treno, il campo magnetico sulla banchina è di 50-100 µT o più, superando il campo geomagnetico, in particolare la sua componente orizzontale, e addirittura cambiando direzione. E anche quando il treno era scomparso da tempo nel tunnel, il campo magnetico non voleva tornare al valore precedente. Solo dopo che il treno ha superato il successivo punto di collegamento con la rotaia di contatto o ha costeggiato il campo magnetico sulla banchina è tornato al suo vecchio valore. Nel vagone della metropolitana stesso, il campo magnetico è ancora più elevato: 150-200 µT, ovvero 10 volte superiore a quello di un normale treno terrestre. I campi elettromagnetici nelle nostre case possono essere suddivisi in due categorie: campi provenienti da apparecchiature elettriche presenti nell'edificio e campi provenienti da elettrodomestici all'interno degli appartamenti. Campo elettrico prodotto da apparecchiature elettriche esterne negli edifici residenziali, creato da trasformatori di potenza sulle scale, sui cavi all'ingresso, ecc., solitamente piccolo - 1-10 V/m, cioè sotto il telecomando - 500 V/m. Ma il campo magnetico che ne deriva spesso supera il limite massimo magnetico (0,2 μT). In ogni caso specifico, tutto dipende dalla disposizione della casa e dell'appartamento. Un contributo tangibile al campo elettrico alternato nella stanza è dato da cablaggio interno, che funge da antenna emettendo ad una frequenza di 50 Hz. Pertanto, gli interruttori domestici sono unipolari e interrompono il circuito di un solo filo. Di conseguenza, spegnendo la lampada da tavolo, riduciamo a zero il campo magnetico dalla sezione corrispondente del cablaggio. Ma è già piccolo, poiché le correnti in un filo a due fili scorrono in direzioni opposte e i loro campi magnetici si sottraggono l'uno dall'altro. Tuttavia, il campo elettrico totale del filo a due fili dopo aver premuto l'interruttore può aumentare se il circuito del filo neutro è interrotto e il secondo filo rimane sotto tensione. Questa situazione si verifica spesso, perché quando si installano interruttori a muro o si collegano apparecchi elettrici con i propri interruttori alle prese, poche persone pensano a quale filo è neutro. Un campo magnetico dalle stufe elettriche domestiche standard a una distanza di 20-30 cm dal pannello frontale, dove solitamente si trova la casalinga, è 1-3 µT (la cifra dipende dalla modifica e dalle condizioni della stufa). Naturalmente i bruciatori hanno un campo magnetico maggiore. Ma già ad una distanza di 50°cm è indistinguibile dal campo generale della cucina, che è di circa 0,1-0,15 µT. I campi magnetici dei frigoriferi e dei congelatori sono bassi. Secondo il Centro per la sicurezza elettromagnetica, in un frigorifero domestico convenzionale, entro un raggio di 0,2 cm dal compressore e solo durante il suo funzionamento, si verifica un campo superiore al limite massimo (10 µT), ma nei frigoriferi dotati di un sistema "frost" , si può registrare un superamento del limite massimo anche a 1 m dalla porta del frigorifero. I campi dei potenti bollitori elettrici sono piccoli. Pertanto, a una distanza di 20 cm dal bollitore Tefal, il campo è di circa 0,6 µT e a una distanza di 50 cm è indistinguibile dallo sfondo generale dei campi elettromagnetici in cucina. Per i ferri da stiro, un campo superiore a 0,2 µT viene rilevato ad una distanza di 25 cm dal manico e solo in modalità riscaldamento. I campi delle lavatrici possono essere definiti piuttosto grandi. Anche per le macchine di piccole dimensioni, il campo alla frequenza di 50 Hz sul pannello di controllo è superiore a 10 μT, ad un'altezza di 1 m - 1 μT, lateralmente, ad una distanza di 50 cm, - 0,7 μT. È vero, un lavaggio abbondante non è un evento così frequente; inoltre, quando è in funzione una lavatrice automatica o semiautomatica, la casalinga può allontanarsi o addirittura abbandonare la stanza dove si sta lavando. Un aspirapolvere crea un campo ancora più ampio durante il funzionamento - circa 100 μT. Il detentore del record tra gli elettrodomestici nel rispetto che ci interessa è un piccolo rasoio elettrico, il cui campo è misurato in centinaia di µT. I campi elettromagnetici più famosi nell'appartamento sono i campi dei personal computer. In termini di struttura e campi che creano, i computer sono vicini ai ricevitori televisivi e radiofonici, ai registratori video e audio, ai centri musicali e ad altre apparecchiature che oggi trovate in quasi tutte le case. Il monitor di un computer è una fonte di campi elettrici sia diretti che alternati. Il primo è indesiderabile a causa del suo effetto biologico diretto, il secondo come fattore che influenza l'equilibrio degli ioni dell'aria nella stanza. L'intensità del campo elettrico statico direttamente vicino allo schermo dei monitor a tubo catodico in aria relativamente secca può raggiungere diverse centinaia di kV/m. Alla distanza di 40-50 cm è inferiore: da decine a unità di kV/m, ma in questo caso è comunque superiore al MPL. Oltre alla componente elettrica dell'EMF del computer, ce n'è anche una magnetica. Nei televisori e nei monitor i campi magnetici sono causati principalmente dal funzionamento dei sistemi di scansione verticale e orizzontale, non hanno una direzione chiaramente definita e sono più o meno gli stessi davanti agli schermi: ad angoli di 45, 90 e 180° rispetto ad essi. Nei computer portatili di tipo laptop, il tubo a raggi catodici è sostituito da uno schermo a cristalli liquidi, ma il campo magnetico alternato di altri elementi è ancora presente e il laptop viene tenuto molto più vicino a te durante il funzionamento rispetto a un computer desktop. Di conseguenza, per la maggior parte dei laptop di diversi modelli, le raccomandazioni sui livelli di campo magnetico non vengono seguite. Non possiamo ignorare le fonti più odiose di inquinamento elettromagnetico ad alta, altissima e frequenze delle microonde - Forni a microonde e radiotelefoni (telefoni cellulari) che funzionano nella gamma 0,3-3 GHz. A causa del principio del loro funzionamento, i forni a microonde fungono da potente fonte di radiazioni. Per questo motivo, la loro progettazione richiede la presenza di un'adeguata schermatura e il tempo di funzionamento è relativamente breve: il cibo viene riscaldato o cotto rapidamente. Tuttavia, non dovresti essere vicino a un forno a microonde acceso. A una distanza di 30 cm crea un notevole campo magnetico alternato (50 Hz) (0,3-8 µT), quindi è meglio allontanarsi di un metro o due dove, come mostrano le misurazioni, la densità del flusso energetico è inferiore a quella sanitaria e norme igieniche. La frequenza dei telefoni cellulari è inferiore a quella dei forni a microonde e dipende dal tipo di impianto. Molti paesi stanno studiando gli effetti delle radiazioni dei radiotelefoni cellulari sia sugli animali che sui volontari. Vengono presi gli encefalogrammi, vengono registrati la quantità del flusso sanguigno cerebrale totale, i cambiamenti nell'attività cardiovascolare e respiratoria, il sistema ormonale, viene studiato l'effetto sulle funzioni cognitive, il sonno, ecc. La maggior parte degli studi sull'attività bioelettrica del cervello hanno finora notato solo cambiamenti che possono essere attribuiti a una reazione protettiva non specifica del corpo in risposta a un effetto spiacevole, ma debole nel suo significato biologico. L'assenza di cambiamenti significativi indica la natura sottosoglia dei cambiamenti. Tuttavia, il fatto che i cambiamenti siano stati rilevati in modo particolarmente chiaro dopo la cessazione dell'irradiazione, significa che esiste ancora una certa influenza e che c'è un effetto collaterale. Durante la ricerca è stato scoperto un fenomeno interessante. Si è scoperto che i campi elettromagnetici ad alta frequenza modulati in ampiezza possono produrre un effetto biologico significativamente maggiore sugli esseri umani rispetto a quelli non modulati. Ciò significa quanto segue: se si tiene semplicemente un cellulare acceso vicino all'orecchio, l'effetto è uno, ma se dall'altra parte qualcuno inizia a parlare o semplicemente emette dei suoni (modulare l'ampiezza del campo elettromagnetico), allora l'effetto sarà diverso e notevolmente maggiore. Ne consegue che parlare da soli è più salutare che ascoltare. In generale, possiamo dire che ci sono ancora più domande che risposte e ognuno può decidere da solo cosa è più redditizio e utile per lui: godere di tutti i benefici della Civiltà o rimanere nell'età della pietra. È vero, è improbabile che una persona riesca in quest'ultimo, almeno nei luoghi abitati. Autore: Bannikov E.A.
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