Возмущение электромагнитного поля: Если волна это возмущение среды, то электромагнитная волна это возмущение чего? — Мир Антенн

Содержание

Магнитная буря в стакане воды – Наука – Коммерсантъ

Принято считать, что магнитные бури — что-то очень вредное, подрывающее здоровье. Действительно, многие люди плохо себя чувствуют, когда по телевизору объявляют об очередной буре. У многих наблюдается ухудшение настроения, упадок сил, головная боль, нарушения сна, депрессия, скачки давления, некоторые чувствуют ломоту в суставах, возрастает уровень беспокойства и конфликтности. Есть ли под всем этим научное обоснование? Можно ли избавиться от плохого самочувствия во время магнитных бурь — особенно сильных, вроде той, что разразилась в воскресенье и понедельник. Обо всем этом «Ъ-Наука» спросила ученых, которые изучают магнитные бури.

Сергей Васильевич Анисимов, доктор физико-математических наук, директор геофизической обсерватории Борок Института физики Земли РАН:

— Геомагнитные бури рассматриваются как неотъемлемый элемент космической погоды. Физический механизм планетарного возмущения геомагнитного поля определяется геоэффективным взаимодействием солнечного ветра с магнитосферой Земли.

Изменение скорости и плотности солнечного ветра отражает активность солнечных областей, ответственных за выбросы потоков солнечных протонов. Совокупность крупномасштабных энергетических процессов, происходящих на Солнце, в межпланетном космическом пространстве и на орбите Земли определяет интенсивность, динамику и разнообразие поведения магнитного поля во время геомагнитных бурь.

За более чем 200-летнюю историю систематических инструментальных сухопутных магнитных наблюдений регистрируемые изменения напряженности магнитного поля на поверхности Земли во время магнитных бурь составили не более 1% от средней величины невозмущенного геомагнитного поля.

А какое по величине изменение напряженности электрического поля в приземном атмосферном слое следует ожидать во время геомагнитной бури? Сотрудники геофизической обсерватории Борок, используя базу данных многолетних аэроэлектрических и геомагнитных наблюдений, исследовали отклик планетарных геомагнитных возмущений в атмосферном электрическом поле средних широт. Результаты исследования опубликованы в специализированном научном издании.

За период 1998–2015 годов было выделено 19 сильных и очень сильных магнитных бурь, соответствующих невозмущенным метеоусловиям нижней атмосферы. По результатам статистической обработки обнаружен достоверный отклик сильных, очень сильных и гигантских геомагнитных бурь в атмосферном электрическом поле средних широт.

Результаты анализа позволяют утверждать: обнаружена статистически значимая вариация напряженности аэроэлектрического поля, характеризующаяся возрастанием электрического поля на временном интервале около восьми часов относительно времени минимума характерной вариации геомагнитной бури. Это свидетельствует о наличии статистически значимого отклика электрического поля приземной атмосферы средних широт на магнитные бури. Изменение атмосферного электрического поля составляет около 50 в/м, что соизмеримо, например, с вариацией от прохождения электрически активного предгрозового облака.

— Что это означает?

— Это означает, что мы получили достоверный ответ на фундаментальный научный вопрос о связи магнитных бурь и электрических процессов в нижней невозмущенной атмосфере, что само по себе очень важно для исследования механизмов солнечно-земных связей.

Полученные нами результаты достоверно показывают, что магнитные бури вносят определенный вклад в динамику электрического состояния приземной атмосферы. При этом величина вариации электрического поля, обусловленная геомагнитной бурей, сравнима с вариациями атмосферного электрического поля от погодных метеорологических процессов.

Таким образом, результаты проведенных нами исследований показывают, что магнитная буря — это абсолютно нормальное природное геофизическое явление.

Может ли, например, прохождение грозового облака как-то влиять на наше здоровье и самочувствие? Вряд ли.

— Такие взаимосвязи природных процессов, как я понимаю, существовали на всем протяжении истории земной биосферы. Можем ли мы сказать, что они нам необходимы?

— Да, как только возникла планета Земля и совокупность геосферных оболочек — магнитосфера, ионосфера, атмосфера, гидросфера и литосфера, явления, обусловленные солнечными процессами, стали происходить регулярно и периодически. Это естественные условия нашей жизни, в которых мы эволюционировали как вид, и если этого не будет, то для здорового организма скорее возникнут определенные проблемы, чем наоборот.

— Вы сказали для здорового организма. Как вы думаете, может быть, плохое самочувствие во время магнитных бурь — это не мнительность, а реальность, связанная с нарушением нашей адаптации?

— Зрите в корень. Что такое современный мегаполис? Это прежде всего среда обитания человека, которая сформировалась в недавнюю сотню лет. Для человечества это максимум четыре поколения, когда люди рождались и жили в этом новом конгломерате. Принципиальное отличие среды обитания — электромагнитное и аэрозольное загрязнение мегаполиса.

Практически я рассматриваю мегаполис как некий купол, изолированный от природных электрических токов, полей и аэроионов, заполненный искусственными электромагнитными шумами и различными аэрозолями разных размеров и концентраций. Это среда, отличная от природной. Я не противник благ цивилизации, но ситуация такова, что современный мегаполис — это новая сфера среды обитания.

Попасть в солнечный шторм

Самые крупные магнитные бури, которые бушевали на Земле или угрожали обрушиться на планету.

13 мая 1921 года. Железнодорожный шторм

В этот день астрономы обнаружили на Солнце огромное пятно, его радиус достигал 150 тысяч километров. А спустя сутки разразилась геомагнитная буря, в результате которой была выведена из строя половина всей техники Центральной железной дороги Нью-Йорка. Кроме того, все Восточное побережье США осталось без связи.

23 мая 1967 года. Военная тревога

Это был период холодной войны. Мощная вспышка на Солнце и последовавшая за ней геомагнитная буря нарушили радиосвязь в США и вывели из строя их обзорные радиолокаторы. Командование Военно-воздушной обороны США было уверено, что все это «происки» СССР и уже готово было схватиться за ядерное оружие. Физики вовремя прояснили ситуацию.

13–26 апреля 1972 года. «Аполлон-16»

На Луне находился экипаж «Аполлона-16», когда на Солнце произошла сильнейшая вспышка. Во время такой солнечной активности перемещаться по космосу смертельно опасно, поскольку уровень радиации зашкаливает. В рамках этой миссии астронавты трижды выходили на поверхность Луны. Если бы эти выходы совпали с периодом магнитной бури, то астронавты получили бы дозу радиации в 300 бэр — это смертельная доза.

13 марта 1989 года. Буря года

Эта буря прогулялась по всем континентам. В результате был выведен из строя трансформатор на атомной станции в Салеме (Нью-Джерси, США). В Квебеке (Канада) повреждена высоковольтная линия электропередач, из-за чего около 6 млн человек в течение 9 часов оставались без электричества. В СССР была нарушена радиосвязь, зато жители Симферополя могли полюбоваться непривычным для их широт полярным сиянием.

14 июля 2000 года. Вспышка Дня Бастилии

Видимо, в честь национального праздника Франции на Солнце случилась мощнейшая вспышка, вызвавшая магнитную бурю, которой присвоили самую высокую степень мощности — пятую. Выброс был настолько сильным, что его засекли даже аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2», находящиеся на краю Солнечной системы. Магнитная буря сопровождалась повреждением радиосвязи и повышенным уровнем радиации в районе полюсов.

28 октября 2003 года. Хэллоуинская вспышка

В этот день произошел буквально рекордный выброс солнечной энергии. Правда, сама буря прошла стороной и не достигла околоземной орбиты. Тем не менее серьезно пострадали средства связи — были повреждены спутники, нарушена мобильная и телефонная связь. А город Мальмё (Швеция) был обесточен в течение часа.

10 мая 2011 года. Комета-самоубийца

Огромная комета буквально врезалась в Солнце на бешеной скорости. В результате произошел мощный взрыв, который сопровождался колоссальным выбросом солнечной энергии. Правда, Земле в этот раз повезло — основной удар прошел мимо нее, иначе бы серьезных повреждений не избежать. А так в течение еще нескольких недель астрофизики пристально наблюдали за «поведением» Солнца, ожидая появление и солнечного ветра, и других комет, которые составляли большое «семейство» с той, что протаранила Солнце.

6 сентября 2017 года. Максимальный балл

В этот день зафиксирована самая мощная вспышка за последние 12 лет, которой был присвоен максимальный балл — Х9,3. Буква Х означает, что вспышка относится к экстремально большим вспышкам, цифры оценивают ее мощность. В этот же день корональные выбросы достигли Земли, что привело к некоторым перебоям со связью. Была высокая вероятность, что геостационарные спутники, удаленные от Земли на десятки тысяч километров, могут столкнуться с облаком солнечной плазмы. Но в итоге все обошлось.

Однако на эволюционном масштабе времени мы не можем достоверно утверждать о влиянии мегаполиса на здоровье человека. Каких-либо объективных научных исследований нет и быть не может — слишком мало времени мы живем в этих искусственных условиях. Но полагаю, такое влияние вполне возможно.

Конечно, некий защитный барьер у нас есть, но он истощается, поэтому мы можем предполагать, что сниженное общее самочувствие, утомляемость, нарушения сна для людей, живущих в мегаполисе, неизбежны.

Нарушаются природные циклы. Если раньше Солнце определяло ритм жизни, то сейчас в сфере мегаполиса это зачастую не так. Все это может влиять и на переносимость магнитных бурь.

— Изменились ли мы биологически, или постоянно ломаем свою природу, живя в мегаполисах по своим ритмам?

— Вряд ли мы могли измениться биологически за столь короткое время. Возможно, в чем-то мы меняемся, но хорошо ли это? Похоже, это некая неизбежность, в которой мы живем, и наша задача — минимизировать возможный риск для здоровья, который может наносить мегаполис с его шумами, аэрозолями и электромагнитными полями.

Вячеслав Владимирович Крылов, доктор биологических наук, заведующий лабораторией популяционной биологии и генетики Института биологии внутренних вод РАН:

— Мы проводим оригинальные эксперименты по влиянию электромагнитного поля на живые организмы и в том числе смотрим, как они чувствуют себя в условиях искусственно воспроизведенных магнитных бурь.

— Какие организмы вы используете в своих экспериментах?

— Мы используем гидробионтов — рыб, ракообразных (дафний) и моллюсков, оценивая их плодовитость, темпы роста, продолжительность жизни и так далее. Мы работаем в узком диапазоне низких частот, моделируя то, что можно встретить в естественной среде, это геомагнитные бури и пульсации. Мы берем запись геофизического события, сделанную в обсерватории, переводим ее в цифровую форму и воспроизводим с помощью нашей системы.

— Что представляет собой ваша система?

— Аналогов ей нет. Мы разработали и собрали ее вместе со специалистами геофизической обсерватории Борок. Вообще без вклада наших коллег-геофизиков ничего бы не состоялось. Идея исследования зародилась на биофизических конференциях, которые проходили в Пущино и в Санкт-Петербурге. В то время в воздухе витала идея, что геомагнитные пульсации определенного типа могут оказывать воздействие на живой организм, а проверить это было очень сложно технически, поскольку не было подходящих систем. И мы загорелись идеей такую систему создать.

Важная ее особенность состоит в том, что она должна обладать обратной связью. Когда идет эксперимент, может случиться что угодно — локальное изменение магнитного окружения, геомагнитная буря и так далее, и в этот момент надо их отсечь. Достигаться это может двумя способами — полным экранированием поля или активной компенсацией. Мы выбрали второй вариант. Наша установка представляет собой комбинацию контрольного датчика, отслеживающего ситуацию с геомагнитным полем, систему согласования этих сигналов, фактически компьютер и систему обмотки колец, куда подается напряжение с компьютера.

Кольца деревянные, поскольку этот материал не дает помех. Мы подаем на них сигнал, имитирующий геомагнитную бурю, и пульсации, а все внешние возмущения устраняем. Если снаружи произойдет какое-то низкочастотное возмущение, оно будет зарегистрировано датчиком, и на кольца будет подано противополе той же силы, которое по принципу суперпозиции сгладит это возмущение внутри системы в ровную линию.

Таким образом, мы моделируем внутри окруженного кольцами аквариума те процессы, которые происходят в природе. Геофизики подобрали нам запись типичной магнитной бури, и мы ее, одну и ту же, воспроизводили в различных экспериментах, чтобы набрать статистику.

— Какую же статистику вы набрали?

— В наших экспериментах мы не нашли значимого эффекта влияния исследованных геомагнитных пульсаций на живые организмы. По сравнению с сильными факторами окружающей среды, такими как температура или давление, это влияние не столь значимо для биологических объектов.

При этом мы получили очень интересный и совершенно неожиданный результат.

Согласно нашим наблюдениям, влияние оказывают очень медленные, но существенные изменения, связанные с главной фазой бури, которые сопоставимы по продолжительности с суточной вариацией геомагнитного поля. Эта вариация связана с изменениями освещенности ионосферы Солнцем в течение суток.

Получается, что ежесуточно на магнитограмме мы видим изменяющуюся картинку, чем-то похожую на электрокардиограмму.

— Земля, как живой организм, выдает ЭКГ?

— Образно выражаясь, да, и наблюдаемые нами биологические эффекты имитации геомагнитной бури были вызваны магнитными флуктуациями, похожими на усиленные в несколько раз суточные колебания, которые произошли в несвойственное для них время. Можно предположить, что бури воспринимаются организмом как нарушение ритма суточной геомагнитной вариации, которая, в свою очередь, является вторичным водителем циркадных ритмов. Иначе говоря, это может быть похоже на эффект джетлага, когда нарушаются наши гормональные ритмы и режим активности.

— Может ли это сказываться на нашем самочувствии?

— Да, может. Вероятно, мы можем ощущать геомагнитную бурю, как тот же джетлаг, будто бы не выспались, даже если спали всю ночь, разбитость, утомляемость и так далее.

— Когда происходит джетлаг, нам рекомендуют принимать таблетки с мелатонином и включать свет. Может быть, и в этом случае так поступать?

— Вполне возможно, это тоже поможет, как и снижение физической нагрузки, хотя мы не медицинская организация и никаких советов относительно здоровья человека давать не можем. Важно также понимать, что чувствительность к этому фактору у всех разная. Пока мы молоды и здоровы, функциональное состояние нашего организма позволяет вообще не чувствовать перемен. С возрастом чувствительность может повышаться, но тоже не у всех.

Кроме того, даже один и тот же организм может ощущать магнитную бурю по-разному в разные моменты своей жизни. Ведь на нас воздействует множество факторов. А учитывая все сказанное, несложно понять, что эффекты бурь могут зависеть от согласованности с суточной геомагнитной вариацией, то есть, проще говоря, от времени суток. Если, например, главная фаза придется на утренние часы, то есть на время ожидаемого организмом пика суточной магнитной кардиограммы, то такая буря должна быть незаметна для организма.

Но вообще в этой области столько домыслов и спекуляций, что даже человек, не чувствительный к колебаниям геомагнитного поля, может ощутить неприятные симптомы, решив, что он магниточувствителен. Это эффект антиплацебо.

Однако это еще не все. Высказано предположение, что в тех местах, где солнца мало, суточные вариации геомагнитного поля играют весьма существенную роль, дополняя сбитые с толку системы циркадных ритмов. По сути, они помогают организму правильно настроить эти системы. Это может быть существенно также для организмов, живущих под землей, глубоко под водой, пещерных видов и так далее. Сейчас мы начинаем цикл работ, где будем исследовать организмы, живущие не на поверхности Земли.

— А если наоборот — длинный световой день, полярная ночь?

— Скорее всего, в этом случае ежесуточные геомагнитные изменения тоже могут выступать в роли внешнего водителя циркадных ритмов.

— Постоянное отсутствие солнечного света и, соответственно, эффекты джетлага ощущают космонавты. Может быть, есть смысл создать на борту космической станции соответствующую геомагнитную обстановку, чтобы улучшить их состояние?

— Там проблема не только в циркадных ритмах, но и в высоких энергиях и полях, несравнимых с земными. Воссоздание условий, поддерживающих ритмичность функций организма, очень важно, но этого намного проще добиться режимом освещения, который является первичным водителем циркадных ритмов. Это, кстати, касается и тех, кто работает сутками и по ночам.

Беседу вела Наталия Лескова

Возмущения от электромагнитных сил — Энциклопедия по машиностроению XXL

Преимуществами электромагнитных датчиков являются отсутствие механического и электрического контакта датчика и изделия интегральные, усредненные по некоторой площади результаты измерения возможность применения для стыковых соединений без разделки кромок, а также для стыковых соединений с наложенным на обратной стороне швом возможность применения для изделий из магнитных и немагнитных металлов малые габаритные размеры простота конструкции. Основной недостаток датчиков рассматриваемого типа — влияние на выходной сигнал большого количества возмущений (электромагнитных помех и превышения кромок свариваемых элементов). [c.112]
Окружим исследуемый источник электромагнитных колебаний S воображаемой поверхностью а и рассмотрим возмущение в точке Р, находящейся вне указанной поверхности (рис.6.1), как [c.256]

Электромагнитная волна представляет собой электромагнитное возмущение, распространяющееся, как упоминалось в 3, в вакууме со скоростью с, а в среде — со скоростью v = /j/ ep, где е — диэлектрическая проницаемость вещества, ар — его магнитная проницаемость. С этим электромагнитным возмущением связана энергия, плотность которой (т. е. энергия, заключенная в единице объема) [c.37]

Из изложенной кратко теории Максвелла следует, что электромагнитное возмущение должно распространяться в диэлектрике со скоростью V = с/ / ер,. Для вакуума е = р, = 1, т. е. скорость распространения в нем электромагнитной волны с = 3-10 м/с, другими словами, она совпадает со скоростью света. Это основное заключение привело Максвелла к мысли, что свет представляет собой электромагнитное явление. Написанное выше соотношение Максвелла и = позволяет определить также фазовую скорость [c.39]

Так как электромагнитное возмущение распространяется во все стороны от диполя с одинаковой скоростью с (предполагается, что диполь находится в вакууме), то время прохождения волны до всех точек, удаленных от диполя на одно и то же расстояние I, одинаково. Поэтому во всех точках сферы, центр которой совпадает с диполем, фаза колебаний одинакова, т. е. волна, излучаемая диполем, является сферической. [c.10]

При нагревании тел часть тепла в результате атомных возмущений неизбежно преобразуется в лучистую энергию. Носителями лучистой энергии являются электромагнитные волны или в другом представлении фотоны (кванты энергии). Скорость перемещения этих носителей в вакууме составляет около 300-10 м сек. Результирующий тепловой поток от излучающей среды с абсолютной температурой К к поверхности, средняя абсолютная температура которой равна Тс определяется по формуле, построенной на законе Стефана-Больцмана [c.135]

Опять нужно подчеркнуть, что рассмотренный пример является чисто гипотетическим, но Служит для иллюстрации общего случая. В общем случае точные рещения можно найти только для уравнений, относящихся к независимым полям. Более сложные уравнения для взаимодействующих систем обычно рассматриваются с помощью некоторых методов теории возмущений, при применении которых члены взаимодействия предполагаются малыми. Этот метод приемлем для случая взаимодействия между электромагнитным полем и обычной материей, но в некоторых известных случаях константы связи столь велики, что метод становится неприменимым. Разработка новых методов рещения таких задач составляет одну из основных проблем современной теоретической физики. [c.159]

Таким образом, мы видим, почему некоторые орбиты устойчивы, но не знаем еще, каким образом происходит переход от одной устойчивой орбиты к другой. Характер возмущения, сопровождающего этот переход, может быть изучен только с помощью соответствующим образом измененной электромагнитной теории, а такой теорией мы пока не владеем. [c.664]

Предполагается, что до возмущения система двигалась равномерно и стержень находился в равновесии под действием приведенного электромагнитного усилия двигателя и равной ему силы сопротивления, действовавшей на неприводной конец. Случай постоянного сопротивления, распределенного известным образом вдоль стержня, в принципе не отличается от рассматриваемого. [c.148]

Подчеркнем, что характеристика асинхронного двигателя в форме (3.9) получена при известном законе движения машинного агрегата, т. е. при кинематическом возмущении ротора. В действительности закон движения является искомым и определяется внешним воздействием и электромагнитными переходными процессами, описываемыми приведенной выше системой уравнений (3.5)—(3.6). К рекомендациям [99] использовать в динамических расчетах характеристику асинхронного двигателя в форме (3.9) следует относиться весьма осторожно, так как действительный закон движения ротора может существенно отличаться от моно-гармонического. [c.24]

Общепризнанной теорией в настоящее время является электромагнитная теория света, разработанная Максвеллом. Согласно этой теории, свет рассматривается как электромагнитное возмущение, распространяющееся в пространстве. Это возмущение можно охарактеризовать двумя векторами — электрическим и магнитным,— перпендикулярными друг другу и направлению распространения волны. Самой последней является квантовая теория света, которая может рассматриваться как сочетание корпускулярной и волновой теорий. [c.15]

При решении задачи диагностики технического состояния исполнительные устройства необходимо рассматривать как электромеханическую роторную систему, состоящую из двух подсистем механической (шарикоподшипниковый узел) и электромагнитной (ротор—воздушный зазор—статор). Механическая подсистема характеризуется передаточной функцией Wi. Дефекты и конструктивные параметры с шарикоподшипникового узла посредством оператора Ti формируют вектор вынуждающих возмущений F — T с, rj). Передаточная функция Wi связывает возмущения и механическую вибрацию подсистемы [c.159]

С учетом изложенного выше и согласно [2] электромеханическую систему можно представить в виде линейной параметрической системы. Для таких систем функциональная связь между вибрацией и возмущениями рассматривается как суперпозиция вибраций механического и электромагнитного происхождения [c.160]

Закономерность изменения напряженностей электрического и магнитного полей в распространяющейся электромагнитной волне, вообще говоря, может быть произвольной. Однако любое произвольное возмущение 14 [c.14]

Рассмотренные процессы испускания электромагнитной энергии относятся к неподвижным и отдельно взятым атомам и молекулам. Если же рассматривать совокупность движущихся и взаимодействующих ме.ж-ду собой частиц, из которых состоит реальное вещество, то спектр их излучения будет иным по сравнению со спектром отдельной неподвижной частицы. Прежде всего за счет эффекта Допплера тепловое движение излучающих атомов, молекул, ионов приводит к изменению частоты излучения частицы относительно неподвижной системы координат. Это в свою очередь приводит к так называемому допплеровскому уширению спектральных линий. К уширению линий приводит также столкновение частиц между собой, вызывающее сокращение времени жизни возбужденного состояния и возмущение или смещение уровней. Оба фактора (эффект Допплера и взаимодействие частиц между собой) проявляются тем сильнее, чем выше температура и давление вещества. Таким образом, спектры излучения зависят как от химической природы излучающих веществ (определяющей структуру атомов и молекул), так и от термодинамических параметров (температуры и давления), при которых данное вещество находится. [c.26]

Носителем теплового излучения является поток частиц энергии, называемых квантами энергии или фотонами. Поток фотонов имеет наряду с корпускулярной природой свойства электромагнитных волн, поэтому излучение можно характеризовать волновыми понятиями и, в первую очередь, частотой колебаний v или длиной волны /, которые взаимно связаны формулой / —с v, где с — скорость распространения электромагнитных возмущений (скорость света). [c.188]

Снятие динамических временных характеристик клапанов следует производить на специально собранных стендах (рис. 3.44, 3.45). Такие стенды могут быть с параллельным питанием (см. рис. 3.44) от одного регулируемого насоса /, питающего как основную р , так и вспомогательную 7 магистрали. Во вспомогательной магистрали формируется возмущение входа. Насос должен обеспечивать стабильное давление р, уровень которого устанавливается дросселем 6. Для подачи входного скачкообразного сигнала (давления р ) пользуются двухпозиционным распределителем с электромагнитным приводом, который в данной схеме является датчиком. [c.326]

Матричные элементы Лк, не содержащие чисел фотонов, малы, так как они определяют силу электромагнитного взаимодействия, которое, как известно [24], мало и поэтому может быть рассмотрено по теории малых возмущений. Матричные элементы Л и Л наоборот включают в себя согласно (2.24) корень из числа лазерных фотонов, которое велико. В цепной дроби (2.26) большие и малые матричные элементы чередуются. Очевидно, что влияние большого матричного элемента Л будет гаситься малым матричным элементом Лк. Поэтому бесконечную систему уравнений (2.23) можно превратить в конечную, положив Л = 0. [c.30]

Помещения испытательной лаборатории должны обеспечивать условия, неспособные отрицательно повлиять на точность и достоверность испытаний. Помещения для проведения испытаний должны быть защищены от воздействия таких факторов, как повышение температуры, пыль, влажность, пар, шум, вибрация, электромагнитные возмущения, и отвечать требованиям применяемых методик испытаний, санитарных норм и правил, требованиям безопасности труда и охраны окружающей среды. Помещения должны быть достаточно просторными, чтобы устранить риск порчи оборудования и возникновения опасных ситуаций, обеспечить сотрудникам свободу перемещения и точность действий. Помещения для испытаний должны быть оснащены требуемыми оборудованием и источниками энергии, а при необходимости устройствами для регулирования условий, в которых проводятся испытания. Доступ к зонам испытаний и их использование должны соответствующим образом контролироваться. Должны быть также определены условия допуска лиц, не относящихся к персоналу данной лаборатории. Это еще одно из условий обеспечения конфиденциальности информации о деятельности лаборатории для третьих лиц. Данные о состоянии производственных помещений и план их размещения составляют отдельный раздел Руководства по качеству. [c.200]

Предположим теперь, что атом первоначально находится на уровне 1. Если это основной уровень, то атом будет оставаться на нем до тех пор, пока на него не подействует какое-либо внещнее возмущение. Пусть на вещество падает электромагнитная волна с частотой v, определяемой выражением (1.1). В таком случае существует конечная вероятность того, что атом перейдет на верхний уровень 2. Разность энергий 2 — i, необходимая для того, чтобы атом совершил переход, берется из энергии падающей электромагнитной волны. В этом заключается процесс поглощения. [c.12]

В качестве примера, иллюстрирующего использование уравнений (4.11.7), рассмотрим распространение электромагнитного излучения в оптически активной среде с двулучепреломлением. Пусть влияние оптической активности является малым возмущением Ае, определяемым в соответствии с (4.9.9) выражением [c.117]

В разд. 6.2 было получено точное решение задачи о распространении электромагнитного излучения в периодической слоистой среде. Существует, однако, много периодических сред, для которых можно получить лишь приближенные решения системы уравнений Максвелла. Для решения этой задачи обычно используют два подхода. Первый из них основан на формализме блоховских функций, рассмотренном в разд. 6.1, а второй — на теории связанных мод. В теории связанных мод периодическое изменение диэлектрического тензора рассматривается как возмущение, которое приводит к связи между невозмущенными нормальными модами структуры. Иными словами, диэлектрический тензор как функция пространственных координат записывается в виде [c.195]

Каценеленбаум Б. 3. Возмущение электромагнитного поля при малых деформациях поверхности металла.— Там же, № 3, с. 546. [c.218]

Поскольку столкновения в разреженной плазме несущественны, то распределения частиц могут значительно отличаться от максвелловских. В частности можно говорить о пучках частиц в плазме. При этом часть частиц имеет среднюю направленную скорость. Однако при наличии пучков плазма может оказаться наустойчи-вой. Именно в ней нарастают во времени возмущения электромагнитного поля (9—12] (см. также (2—4]). [c.117]

Выписанная довольно громоздкая система уравнений (4.1) — (4.5) полностью описывает линейные механические и электромагнитные процессы в пьезоэлектриках. Можно показать [6, 9], что в общем случае в пьезоэлектрических кристаллах могут распространяться в одном направлении пять волн смешанного типа, характеризующихся как механическими переменными, так и электромагнитными. Это соответствует трем возмущенным акустическим волнам, распространяющимся со скоростями, несколько большими соответствующих скоростей без учета пьезоэффекта, и двум возмущенным электромагнитным волнам, скорости которых практически не меняются. Поскольку, однако, параметр возмущения имеет порядок и/С 10 % где V — скорость акустической волны, ас — скорость света, то при решении акустической части задачи в большинстве практически важных случаев (но не во всех )) волновым характером электромагнитного поля можно пренебречь, рассматривая его в квазиста-тическом приближении. При этом задача сводится к решению системы [c.222]

Маррей [564] подробно исследовал различные аспекты неустойчивости в псевдоожиженных слоях, включая распространение малых возмущений, распространение поверхностной волны, горячив слои (сжимаемая жидкость), центробежные слои и электромагнитные эффекты. Рассмотрим метод, примененный им при исследовании распространения малых возмущений в двумерных (координаты X, у Т1 единичные векторы 1, несжимаемых слоях для случая рр/р 1, и учтем только влияние силы тяжести. Устойчивое состояние можно описать выражениями [c.411]

Абсолютное время рассматривается как одинаковое во всех взаимно движущихся системах отсчета, что находится в противоречии с конечностью скорости света, а также скорости распространения электромагнитных возмущений и радиосигналов. Вопрос о связи между отсчетами времени в двух взаимно движущихся инерциальных системах отсчета в настоящее время решается просто и наглядно благодаря использованию радиолокационного метода ). Об этом будет частично идти речь в гл. XXXI, посвященной основным понятиям специальной теории относительности. Сейчас, подчеркнем это еще раз, в классической механике Ньютона используется абсолютное время , единое во всех движущихся друг по отношению к другу системах отсчета. [c.10]

В 4 говорилось о создании Дж. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Впервые работа, в которой она была изложена достаточно полпо, появилась в 1864 г. Одна из частей ее называлась кратко и емко Электромагнитная теория света . Этот вывод был сделан им на основании результатов совпадения числсзвого значения входящего в уравнения (б9) — (70) коэффициента с со значением скорости света. Максвелл уверенно пшиет о том, что свет и магнетизм являются проявлениями одной и той же субстанции и что свет является электромагнитны [ возмущением, распространяющимся через поле в соответствии с законами электромагнетизма [18]. [c.116]

Внешние факторы, обусловливающие квантовые переходы микрообъекта, могут иметь различную физическую природу. В частности, это может быть взаимодействие микрообъекта с электромагнитным излучением. В аппарате квантовой теории указанный фактор выступает как некий оператор взаимодействия, который надо добавить к невозмущенному гамильтониану Н будем обозначать эту добавку Н. С учетом возмущения Н уравнение Шредипгера [c.241]

Волны — изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в этой среде и несущие с собой энергию. Наиболее важные и часто встречающиеся виды волн — упругие волны, волны на поверхности жидкости и электромагнитные волны, Част-ны.ми случаями упругих 1юлн являются звуковые и сейсмические волны, а электромагнитных — радио-BOJHiH, свет, рентгеновские и другие излучения. [c.147]

С помощью реактивного зонда. Метод основан на приеме возмущений (рассеяния) электромагнитной энергии, создаваемых реактлвным зондом [c.239]

Тепловое излучение представляет собой процесс распространения внутренней энергии излучаюш,его тела путем электромагнитных волн. Электромагнитными волнами называют электромагнитные возмущения, исходящие из излучаемого тела и распространяющиеся в вакууме со скоростью света с = 3-10 м/с. При поглощении электромагнитных волн какими-либо другими телами они вновь превращаются в энергию теплового движения молекул. Возбудителями электромагнитных волн являются заряженные материальные частицы, т. е. электроны и ионы, входящие в состав вещества. При этом колебания ионов соответствуют излучению низкой частоты излучение, обусловленное движением электронов, может иметь высокую частоту, если они входят в состав атомов и молекул и удерживаются около своего равновесия значительными силами. [c.361]

Нестационарные явления. Для гидродинамических процессов в жидком металле, обжатом электромагнитным полем, характерна нестацио-нарность. Одной из причин ее является присущий жидкой среде колебательный характер реакции на случайные возмущения баланса сил другой — турбулентный характер течения в индукгщонных печах, усиливаемый перестроениями потока и взаимодействиями смежных вихрей. [c.27]

Методы, изложенные нами в предыдущих параграфах, были развиты для исследования непрерывных механических систем, например упругих тел. Однако эти методы можно использовать и для получения уравнений поля, так как с математической точки зрения поле представляет одну или несколько независимых функций от Xj и и их можно рассматривать как обобщенные координаты r j xu X2,X3,t). Заметим, что некоторые ноля, встречающиеся в физике, можно действительно связать с движением некоторой непрерывной среды. Таким является, например, звуковое поле , связанное с продольными колебаниями частиц материальной среды. Точно так же электромагнитное поле долгое время связывалось с упругими колебаниями, неведомого эфира, и лищь в последнее время стало ясно, что эфир играет лищь роль объекта, к которому относятся слова передавать возмущение (по выражению С. Л. Квимби). [c.394]

Динамические расчеты этих машин, выполненные на стадии проектирования, показали, что амплитуда крутильных колебаний от кинематических возмущений, обусловленных погрешностями изготовления и сборки зубчатых колес привода, соизмерима с угловым смещением полюсов электродвигателей, соответствующим их номинальной загрузке. Поэтому при пусках следует ожидать значительных колебаний электромагнитных моментов и нарушений процессов входа двигателей в синхронизм. Кроме того, такая схема оказывается чувствительной к медленно изменяющимся возмущениям, вызываемым износом муфт, опорных подшипников и зубчатых колес привода. Вместе с тем применение синхрон- [c.104]

Электромагнитная подсистема характеризуется передаточной функцией PFai которая зависит от конструктивных и магнитных параметров статора и ротора, воздушного зазора и обмоток. Дефекты электромагнитной подсистемы Гд, конструктивные и магнитные параметры р посредством оператора формируют вектор, характеризующий вынуждающие воздействия i 2 = 2 (Р> %)- Передаточная функция W2 связывает возмущения и магнитную вибрацию [c.159]

Измерение коэффициента ослабления р в изотермических условиях методом трех датчиков было проведено на экспериментальной технически гладкой трубке диаметром 10 мм и длиной 15 м [5]. В качестве рабочего тела использовалась вода и смесь воды с глицерином. Возмущения давления создавались посредством сильфонного клапана с электромагнитным приводом, частота колебаний изменялась в пределах 50—3000 Гц, что соответствовало безразмерной частоте колебаний 2 = 10 -5-0,6-10 . Расчетное значение фазовой скорости составляло 1410—1365 м/с. Результаты опытов представлены на рис. 105, из которого следует, что при малоамплитудных колебаниях результаты квазистацио-нарного расчета по трехслойной модели удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. [c.220]

ВОЛНА бегущая—распространение возмущения в среде ВОЛНА (световая — электромагнитное излучение, содержащее в своем составе синусоидальные электромагнитные волны с длинами волн в диапазоне 0,4…0,76 мкм синусоидальная—распространение в среде гармонических колебаний какой-либо физической величины, происходящих со строго определенной частотой спиновая — волна нарушений спинового порядка в магнитоупорядоченной среде (ферромагнетике, ферримагнетике и антиферромагнетике) ударная — распространение в среде области, внутри которой давление резко повышено по сравнению с давлением в соседних областях уединенная — волна с устойчивым профилем в нелинейной диспергирующей среде, ведущая себя подобно частице цилиндрическая— волна, имеющая цилиндрический волновой фронт) ВОЛНЫ [вторичные — волны электромагнитные, излучаемые молекулами в процессе вынужденных колебаний той же частоты, что и падающий свет гравитационные — поверхностные волны, в которых основную роль играет сила тяжести или свободное гравитационное поле, излучаемое ускоренно движущимися массами де Бройля — волны, связанные с любой движущейся частицей и отражающие ее квантовую природу инфразнуковые — волны звуковые с частотой у[c.227]

Проведенные исследования позволили создать новый эталон секунды, основанный на способности атомов излучать и поглощать энергию во время перехода между двумя энергетическими состояниями в области радиочастот. С появлением высокоточных кварцевых генераторов и развитием дальней радиосвязи появилась возможность реализации нового эталона секунды и единой шкалы мирового времени. В 1967 г. XIII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение секунды как интервала времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующих резонансной частоте энергетического перехода между уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями. Данное определение реализуется с помощью цезиевых реперов частоты [5 15]. Репер, v nn квантовый стандарт частоты, представляет собой устройство для точного воспроизведения частоты электромагнитных колебаний в сверхвысокочастотных и оптических спектрах, основанное на измерении частоты квантовых переходов атомов, ионов или молекул. В пассивных квантовых стандартах используются частоты спектральных линий поглощения, в активных — вынужденное испускание фотонов частицами. Применяются активные квантовые стандарты частоты на пучке молекул аммиака (так называемые молекулярные генераторы) и атомов водорода (водородные генераторы). Пассивные частоты выполняются на пучке атомов цезия (цезиевые реперы частоты). [c.35]

С точки зрения распространения волн фильтр Шольца можно также рассматривать как периодическую среду, в которой изменение азимутальных углов кристаллических осей создает периодическое возмущение по отношению к обеим независимым волнам и приводит к связи между быстрой и медленной независимыми волнами. Поскольку эти волны распространяются с различными фазовыми скоростями, полный обмен электромагнитной энергией возможен только в том случае, когда возмущение является периодическим, что позволяет поддерживать соотношения, необходимые для непрерывного обмена энергией между быстрой и медленной волнами и наоборот. Это служит первой иллюстрацией принципа фазового синхронизма за счет периодического возмущения, к которому мы еще вернемся в следующих разделах. Основное физическое объяснение этого явления состоит в следующем если энергия должна постепенно перекачиваться с расстоянием из моды А в моду В под действием статического возмущения, то необходимо, чтобы обе волны распространялись с одинаковой фазовой скоростью. Если фазовые скорости не равны друг другу, то падающая волна А постепенно будет расфазироваться с волной В, с которой она связана. Это ограничивает полное количество энергии, которым можно обмениваться. Такой ситуации можно избежать, если знак возмущения меняется на противоположный всякий раз, когда рассогласование по фазе (между связанными полями) равно ж. Это меняет знак перекачки энергии и таким образом поддерживает правильное фазовое соотношение для непрерывной перекачки энергии. Теорию связанных мод для скрещенных фильтров Шольца мы представим в разд. 6.5. [c.149]

Поверка измерительных приборов (средств измерений)

Электромагнитные волны = излучение

Электромагнитные волны или электромагнитное излучение — это распространяющееся в пространстве возмущение электромагнитного поля.

Электромагнитное излучение может возникать от естественных источников, самый яркий — Солнце, и искусственных, например станция Wi-Fi сети.
Основными характеристиками волн являются частота или соответствующая длина волны.
Частота — число колебаний или циклов в секунду, длина — расстояние между двумя пиками волны.

Плотность мощности электромагнитного излучения.
Чем больше частота, тем меньше длина волны.
Частота измеряется в Герцах — Гц, длина волны в метрах — м.

Третий показатель, крайне важный для определения степени влияния излучения на человеческий организм, — плотность мощности,
выражаемая в ваттах на квадратный метр (Вт/м2).

Электромагнитное излучение принято делить на частотные диапазоны.

Частотные диапазоны
Электромагнитное излучение принято делить на частотные диапазоны.
Между диапазонами нет резких переходов, и границы между ними условны.

Чем выше частота излучения, тем больше энергии

Электромагнитные волны переносятся элементарными частицами — квантами (фотонами).

Чем выше частота излучения, тем большую энергию переносит каждый квант, то есть он потенциально более опасен для живого организма.

В диапазоне рентгеновского излучения, кванты несут такое огромное количество энергии, что способны разрушить связи между и внутри молекул, то есть «ионизировать» и разрушить живой организм.
Такие электромагнитные волны называют «ионизирующим излучением». Волны с меньшей частотой не обладают такой разрушительной силой и не могут разорвать химические связи,
их называют «неионизирующим излучением».

Потенциальная опасность

Большинство искусственно созданных человеком источников электромагнитных волн находятся в этой части спектра, и потенциально не могут разрушать ДНК и быть причиной образования раковых опухолей.

Видимое излучение, при котором человек — homo sapiens, эволюционировал как вид, занимает совсем маленький участок в спектре излучений и располагается совсем близко к потенциально опасному ультрафиолетовому диапазону.

Но мы совершенно не боимся яркого солнечного света и даже радуемся ему.

Надо изучать мощности и спектр излучения

Говорить, что электромагнитное неионизируещее излучение совершенно безопасно для здоровья человека — ненаучно.

Но и для паники нет причины.

Поэтому надо изучать мощности и спектр излучения каждого источника и отслеживать влияние на человека.

Поля низкой частоты и радиоволны

Поступающее в наш дом сетевое электричество и все бытовые электроприборы являются источниками волн низкой частоты — до 300 Гц.
Противоугонные устройства, системы безопасности работают с волнами средней частоты от 300 Гц до 10 МГц.

Радио, телевизоры, сотовые телефоны, беспроводные наушники работают на частотах от 10 МГц до 300 ГГц.

Это диапазоны неионизирующего излучения, такие волны теоретически могут индуцировать электрические токи внутри организма человека и вызвать нагревание тканей организма.

Далее — Бытовая СВЧ печь, телефон, беспроводные зарядки

Чтобы вызвать какие-либо последствия, мощность излучения должна быть очень высокой, гораздо сильнее тех, что присутствуют в обычной жизни со множеством бытовых источников электромагнитных волн.

В следующем посте мы расскажем подробнее о приборах, которые работают на низкочастотном электромагнитном излучении: бытовая СВЧ печь, телефон, беспроводные зарядки и наушники.

Расскажем, где реальная опасность, а где миф!

Не пропустите!

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Американские ученые высчитали, когда на Солнце вспыхнет разрушительная для человеческой цивилизации супервспышка. Они использовали геологические и астрономические данные об аналогичных событиях, которые происходили на Солнце и других звездах. Согласно их выводам, мощный корональный выброс массы, который может привести к почти полному исчезновению жизни на Земле, происходит раз в 20 миллионов лет. Исследование на эту тему доступно в библиотеке электронных препринтов arXiv.org.

Самая сильная геомагнитная буря за всю историю наблюдений имеет собственное название — Событие Кэррингтона. Оно произошло 1-2 сентября 1859 года и было вызвано крупным корональным выбросом массы из-за сильной вспышки на Солнце. Возмущение электромагнитного поля Земли привело к сбою телеграфных систем в США и Европе. Сообщалось о случаях поражения операторов током. Над многими регионами планеты наблюдались полярные сияния. Они были очень яркими и были видны даже над южными широтами — например, над Карибскими островами и Центральной Африкой. В Северном полушарии при их свете можно было ночью читать газеты, а золотоискатели в Скалистых горах путали северное сияние с утренней зарей.

Материалы по теме

00:05 — 14 июня 2017

В 2013 году специалисты Лондонского Ллойда и Центра атмосферных и экологических исследований США (Atmospheric and Environmental Research ) оценили воздействие События Кэррингтона на современную экономику. По их подсчетам, только США потеряли бы 0,6-2,6 триллиона долларов. По оценкам ученых, подобное случается каждые 500 лет. Однако солнечные вспышки, которые потенциально могут привести к повторению солнечного «супершторма», происходят гораздо чаще. Одна из них была зафиксирована 23 июля 2012 года, однако выброс корональной массы прошел мимо Земли.

Энергия больших солнечных вспышек достигает около 10³² эрг, что значительно превышает энергию, которая могла бы быть получена при сжигании всех разведанных на Земле запасов горючих ископаемых. Однако возможно возникновение гораздо более мощных и чрезвычайно редких супервспышек, которые могут оказать серьезное воздействие на биосферу планеты и вызвать глобальные вымирания.

Астрономы Гарвардского университета оценили такую возможность. Они исходили из предположения, что глобальные вымирания происходят каждые 26 миллионов лет, поэтому вспышки должны происходить в конце этих сроков. Чтобы определить, как часто возникают солнечные штормы, ученые изучили соответствующую научную литературу. Так, японские ученые проанализировали данные космического телескопа Kepler, наблюдавшего приблизительно сотню тысяч звезд, и пришли к выводу, что супервспышка с энергией в 10³⁴ эрг происходит каждые две тысячи лет.

Фото: NASA Goddard Space Flight Center

Космическая катастрофа такого масштаба предположительно имела место в Солнечной системе в 775 году нашей эры, хотя точных доказательств этого нет. Другая возможная супервспышка могла произойти в 993 году. На основе этих и других данных астрономы полагают, что каждые 20 миллионов лет Солнце выбрасывает энергию в 10³⁷-10³⁸ эрг. Интервалы между вспышками могут быть более неравномерными, что, опять же, делает возможной их связь с масштабными вымираниями.

Вспышка в 10³⁷ эрг в сто тысяч раз сильнее вспышки в 10³² эрг. Какими могут быть последствия этого события для Земли и ее обитателей?

От космического излучения жизнь на Земле защищает толстая атмосфера, магнитные поля и слой озона, который предотвращает попадание на тела людей и животных наиболее губительных ультрафиолетовых лучей (UF-B и UF-C). Проблема в том, что роль этих факторов изучена только при обычных вспышках, поэтому ученые прибегли к экстраполяции, используя данные как о корональных выбросах массы, так и о гамма-вспышках близлежащих звезд, которые могли привести к массовым вымираниям.

Солнце может атаковать Землю двумя способами. Во-первых, это электромагнитная радиация, во-вторых — солнечные энергетические частицы. Последние, попадая в атмосферу, вызывают ее ионизацию и способствуют образованию оксидов азота. Эти соединения участвуют в реакциях, приводящих к уменьшению концентрации озона, что, в свою очередь, делает атмосферу более уязвимой для ультрафиолетовой электромагнитной радиации. Событие Кэррингтона вызвало падение уровня озона в среднем на пять процентов; для высоких широт этот показатель достигал 14 процентов. Что касается гипотетической супервспышки AD 775 — содержание озона могло упасть на 5-32 процента, что увеличило степень поражения животных и растений от ультрафиолета на 14-25 процентов.

Фото: United States Air Force

По оценкам исследователей, вспышка в 10³⁶ эрг почти полностью уничтожит озоновый слой. Возросшая интенсивность ультрафиолетовой радиации, в свою очередь, приведет к мутациям, уменьшению фертильности, подавлению жизненно важных физиологических процессов и даже к смерти. Кроме того, уменьшатся темпы усвоения углекислого газа и нарушатся циклы продуцирования минеральных веществ в океане. Это ударит по фитопланктону и его способности к фотосинтезу. Фитопланктон играет важную роль в регуляции биохимических циклов, образовании биомассы и поддержании биологического разнообразия, поэтому будет нанесен колоссальный урон всем морским экосистемам. А сопутствующее увеличение концентрации диоксида углерода вызовет парниковый эффект.

Подобная картина характерна для массового пермского вымирания, которое произошло 252 миллиона лет назад и считается крупнейшей биосферной катастрофой в истории Земли. Вымерли 96 процентов всех морских видов, более 70 процентов наземных позвоночных, сильно пострадали и насекомые, чье биологическое разнообразие снизилось на 83 процента. По геологическим меркам вымирание произошло почти молниеносно — за 60 тысяч лет. На восстановление биосферы ушло куда больше времени — 10-30 миллионов лет.

Однако даже относительно слабые вспышки, такие как Событие Кэррингтона, могут привести к коллапсу технологической цивилизации, повлияв на технику и различные устройства, уничтожив 10 процентов всех орбитальных спутников. Вероятность такого события в ближайшее десятилетие оценивается менее чем в 10 процентов, а в ближайшее столетие вспышка мощностью 10³⁶ эрг может произойти с вероятностью около десятитысячной доли процента. Последствия этого ученые сравнивают с падением на Землю двухкилометрового астероида.

Физики научились управлять движением магнитных вихрей

Магнитное и электрическое поля взаимосвязаны — первое порождает второе и наоборот. В проводящих электрический ток пленках толщиной несколько ангстрем при воздействии магнитного поля образуются завихрения, называемые скирмионами. Эти объекты в миллионы раз меньше миллиметра и ведут себя так, словно являются настоящими частицами: могут двигаться и отвечать на изменения магнитного поля. Скирмионы обнаружены недавно. А в традиционных магнетиках давно известны другие магнитные возбуждения — магноны (кванты спиновой волны). Магнон — это один перевернутый спин, путешествующий по кристаллу, в котором все остальные спины смотрят в противоположную сторону.

Одним из наиболее интересных и актуальных вопросов в мире магнетизма является поиск режимов взаимодействия магнонов и скирмионов. Эти исследования находятся на стыке двух научных направлений — магноники и скирмионики.

Закон Мура и магноны

Большое число исследований сейчас направлено на решение фундаментальной научной задачи — поиск новых типов носителей и материальных сред для генерации, обработки и передачи сигналов. Как говорят, на создание альтернативной электроники. Согласно международной «дорожной карте» по развитию полупроводниковых технологий, за последние 15 лет выявились границы применимости закона Мура, согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года. В области цифровых технологий, роботизированных систем и систем обработки данных эта проблема особенно актуальна, поскольку физический предел, когда закон Мура перестает работать, уже достигнут. Не менее важной проблемой при использовании традиционной полупроводниковой элементной базы является высокое тепловыделение, а как следствие необходимость создания охлаждающих станций.

Поэтому актуальной задачей является переход на новую компонентную базу для энергоэффективных систем обработки сигналов на новых физических принципах. Одно из таких направлений — и одно из наиболее перспективных — это магноника, то есть создание новой компонентной базы на основе магнитных возбуждений.

Управление свойствами магнонов возможно в созданных в последнее время многослойных магнонных сетях, представляющих собой топологию планарных связанных магнитных наноструктур. Несомненным преимуществом магнонных сетей является возможность интеграции в полупроводниковые топологии стандартных интегральных микросхем. Это стало возможным благодаря созданию магнитных сред (на полупроводниковых подложках) с малым затуханием спиновых волн, что, в свою очередь, может сыграть ключевую роль в создании устройств нового поколения с повышенной радиационной стойкостью для передовых цифровых систем микроволнового и терагерцового диапазона.

Магноны и скирмионы

Термин «скирмион» введен Тони Скирмом (Tony Skyrme, он конечно, Скайрм, но у нас прижилась буквальная транскрипция) в 1962 году для интерпретации полученного им решения нелинейных уравнений, причем первоначально в теории элементарных частиц. Позднее скирмион проник в физику магнетизма, здесь-то и был обнаружен экспериментально.

Сейчас благодаря прогрессу в технологии изготовления и исследования магнитных структур оказывается возможным не только наблюдать формирование скирмионов в магнитных пленках, но и управлять процессами генерации, распространения и взаимодействия скирмионов друг с другом.

Скирмион является топологическими объектом. Не вдаваясь в высокую терминологию, это означает вот что. Чтобы уничтожить обычный магнон, нужно перевернуть назад всего один спин. Поэтому магноны живут сравнительно недолго. Со скирмионом так не получится, чтобы его извести, надо повернуть огромное количество спинов. Скирмион живет долго, потому что он топологически защищен. Таким образом, скирмион — перспективный кандидат на роль носителя информационного сигнала в спинтронике.

В наших экспериментах двумерный скирмион формируется из трехмерного распределения намагниченности внутри магнитной пленки. Если представить магнитное поле как потоки воздуха, то скирмионы можно сравнить с вихрями, образующимися под действием локальной разности давления. Кроме того, внутри магнитной пленки распространяются и обычные спиновые волны — магноны.

Как и воздушные вихри и просто потоки воздуха, скирмионы и спиновые волны чувствительны к ландшафту под ними. Размер скирмионов во многом определяется свойствами материала, его несовершенствами. Например, возмущение магнитного поля может сформироваться возле небольшой царапины или, наоборот, выступа. Поскольку речь идет об очень маленьких объектах в сверхтонких пленках, точкой, инициирующей создание скирмиона, может стать пара атомов, возвышающихся над основной поверхностью. Одновременно скирмионы могут возбуждаться или управляться и спиновыми волнами.

Можно ли управлять скирмионом

Особенностью топологически стабильных конфигураций является возможность их рождения и существования при комнатной температуре, что позволяет создавать носители информации, работающие быстрее и надежнее современных. Сегодня для хранения данных нужно наложить магнитное поле на участок диска фиксированного размера, задавая тем самым значение 1 или 0 машинного кода. Создание скирмионов меньше этого размера позволит существенно «уплотнить» хранилище.

Но для хранения и манипуляции данными необходимо ответить на вопрос: можно ли управлять магнонами и скирмионами? Попытаемся ответить на него.

Одной из причин возникновения скирмионов является асимметричное взаимодействие Дзялошинского—Мории, ВДМ, (Dzyaloshinskii—Moriya interaction, DMI). Между прочим, существование этого взаимодействия еще в конце 50-х годов предсказал советский (сейчас американский) ученый Игорь Дэялошинский.

ВДМ обусловлено нарушением центральной симметрии в магнитном веществе. Для этого магнитные пленки формируются, например, на подложке тяжелого металла. Недавно было показано, что анизотропией ВДМ можно управлять путем упругого деформирования структуры, что приводит к изменению свойств магнонов, распространяющихся в магнитной пленке. И что очень важно, при изменении величины взаимодействия удается управлять и скирмионами. Более того, можно предположить, что изменение знака ВДМ приведет к переходу от одного топологического состояния к другому — от скирмиона к антискирмиону. Настоящий факт может позволить в ближайшее время наблюдать при комнатной температуре топологический фазовый переход Березинского—Костерлица—Таулеса («Ъ-Наука» писала про этот переход осенью 2016 года, когда за его теорию была присуждена Нобелевская премия).

Скирмионы в компьютерах будущего

Но мало того, что скирмион топологически устойчив. У него есть два направления закрученности (по часовой стрелке и против часовой стрелки) и два направления спина (вверх и вниз). Всего четыре комбинации. А следовательно, на основе магнитных вихрей возможно создание небулевой четырехзначной логики для обработки сигналов. Но даже и без этого, ввиду субнанометровых размеров магнитных пленок и нанометровых размеров самих вихрей ожидается повышение плотности хранения информации. И наконец, за счет управления движением вихрей можно создавать так называемую «беговую память» (racetrack memory). В жестком диске информация регистрируется с вращающегося элемента, а в запоминающем устройстве нового поколения по неподвижной тонкой проволоке мимо считывателя будут пробегать скирмионы. Это позволит обойтись без механически движущихся частей, что ускорит работу и повысит надежность запоминающего устройства.

Скирмионы в лаборатории магнитных метаматериалов

В работе коллектива, в который вошли ученые из лаборатории «Магнитные метаматериалы» Саратовского университета, был исследован спиновый транспорт в многослойных сверхтонких магнитных пленках и процессы формирования в них стабильных скирмионов.

При этом толщины магнитных слоев в пленках имели величину менее одной миллионной доли миллиметра. На уникальной установке мандельштам-бриллюэновской спектроскопии можно увидеть колебания локального магнитного поля. Для этого использовались лазерные источники узконаправленного света в определенном диапазоне длин волн. Луч фокусировали на образце с помощью микрообъектива. Световые частицы теряют часть энергии или, наоборот, приобретают дополнительную после взаимодействия с магнитными волнами. Было показано, что скирмионами можно управлять, воздействуя на них электрическим током.

Однако большой вклад вносит микроструктура материала, по которому идет движение. Даже небольшие царапинки и несовершенства приводят к отклонению магнитных вихрей. Раннее считалось, что скирмион отклоняется от направления управляющего им электрического тока на угол, зависящий от размера завихрения. Международный коллектив исследователей обнаружил, что для скирмионов диаметром от 35 до 825 миллионных долей миллиметра угол остается неизменным и равным 9°. То есть направление движения скирмионов с размерами в изученном диапазоне будет одинаковым. Это открывает новые перспективы для создания управляемых устройств «беговой» памяти с возможностью пространственного разделения скирмионов по размеру, кодирования в их размерах дополнительной информации и возможностью ускоренного обращения к данным, записанным в скирмионах нужного типа.

Conclusion

Так обычно называется завершающий раздел в научных статьях. Здесь это вот что.

С помощью уникальной методики исследования латерального спин-волнового транспорта в ультратонких магнитных пленках с толщинами меньше одного нанометра методом мандельштам-бриллюэновской спектроскопии магнитных материалов удалось провести измерения управляемого спин-волнового транспорта. Разработка методов управления динамикой спиновых волн и скирмионов открывает возможность создания систем обработки информационного сигнала нового поколения. Исследования проводились в лаборатории магнитных метаматериалов Саратовского государственного университета под руководством члена-корреспондента Российской академии наук, профессора, доктора физико-математических наук Сергея Никитова и профессора, доктора физико-математических наук Юрия Шараевского.

Соавторы
В изготовлении ультратонких магнитных структур и проведении измерений движения скирмионов принимали участие сотрудники Школы физики и астрономии и Школы электроники и электротехники университета Лидса (School of Physics and Astronomy, School of Electronic and Electrical Engineering University of Leeds, UK), Национальной физической лаборатории в Тэддингтоне (National Physical Laboratory, Teddington, UK), физического факультета Оксфордского университета (Department of Physics, University of Oxford, UK), Научно-инновационного центра Харуэлл (Harwell Science and Innovation Campus, UK), института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institute, Switzerland), Института

Исследования поддержаны Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда, грант 18–79-00198

Александр Садовников, руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

Электромагнитное поле — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Электромагнитное поле — это фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга. Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компоненты напряжённости электрического поля и три компоненты напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции)[1], а также четырёхмерным электромагнитным потенциалом — в определённом отношении ещё более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся на далёкие расстояния, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами)[2]. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Электромагнитное поле в микромире[править]

Как утверждает полевая теория элементарных частиц каждая элементарная частица состоит из переменного электромагнитного поля с постоянной составляющей. Постоянная составляющая создает магнитные поля элементарных частиц, поле электрического заряда заряженных элементарных частиц, а также дипольное электрическое поле нейтральных элементарных частиц. Основная энергия (до 98%) сосредоточена во вращающемся переменном электромагнитном поле. От величины энергии постоянного магнитного поля зависит обладание элементарной частицей ядерными силами.

Прогноз геомагнитной обстановки на неделю

12.11.2021 — 18.11.2021

ОБЗОР СОСТОЯНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ ЗА 09 НОЯБРЯ
И ПРОГНОЗ НА ПЕРИОД С 12 ПО 18 НОЯБРЯ 2021 Г.

ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ НИЗКАЯ.
НА ВИДИМОМ ДИСКЕ СОЛНЦА НАБЛЮДАЛИСЬ ТРИ ГРУППЫ ПЯТЕН 2893 (N16W47),
2894 (S30E14) И 2895 (N24E36). ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ 2893 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО 130 МДП,
МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ ALPHA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ 2894 НЕ ИЗМЕНИЛАСЬ (150 МДП),
МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ УПРОСТИЛАСЬ ДО ALPHA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ 2895 УВЕЛИЧИЛАСЬ
ДО 130 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA.

ВСПЫШЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ - УМЕРЕННАЯ.
В РЕНТГЕНОВСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНО: ОДНА ВСПЫШКА КЛАССА М, ОДНА
ВСПЫШКА КЛАССА В И ЧЕТЫРЕ ВСПЛЕСКА КЛАССА B. СРЕДИ НИХ:
ВСПЫШКА М2.0 В ГРУППЕ 2891, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 20.02 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
110 МИНУТ, КООРДИНАТЫ N19W89. ВСПЫШКА СОПРОВОЖДАЛАСЬ ВЫБРОСОМ КОРОНАЛЬНОЙ
МАССЫ С ОТДЕЛЬНОЙ КОМПОНЕНТОЙ, НАПРАВЛЕННОЙ В СТОРОНУ ЗЕМЛИ.
В ОПТИКЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ОДНА СУБВСПЫШКА.

ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
ПО ДАННЫМ СРЕДНЕШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ - ОЧЕНЬ СПОКОЙНОЕ.
ПО ДАННЫМ ВЫСОКОШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ - ОТ СПОКОЙНОГО ДО НЕУСТОЙЧИВОГО.
В 22.// МСК ПО ДАННЫМ СТАНЦИИ МУРМАНСК ЗАРЕГИСТРИРОВАНА МАГНИТНАЯ БУРЯ С
ПОСТЕПЕННЫМ НАЧАЛОМ.

ОТ ВСПЫШКИ КЛАССА М В ОКОЛОЗЕМНОМ КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ (ОКП)
ЗАРЕГИСТРИРОВАНО ПРЕВЫШЕНИЕ ПОТОКОВ НИЗКОЭНЕРГИЧНЫХ ПРОТОНОВ НАД УРОВНЕМ
ФОНОВОГО ЗНАЧЕНИЯ. ПО ДАННЫМ КА "ЭЛЕКТРО-Л" N2 МАКСИМАЛЬНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ
ПОТОКОВ ПРОТОНОВ С ЭНЕРГИЕЙ E=9-20 MEV СОСТАВИЛА J=4.3 P.F.U.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НА ТРАССАХ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ - НЕВОЗМУЩЕННАЯ.

ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ ОЖИДАЕТСЯ НИЗКАЯ.
ВСПЫШЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ ОЖИДАЕТСЯ НИЗКАЯ, ВСПЫШКИ КЛАССА М МАЛОВЕРОЯТНЫ.
ВОЗМУЩЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ РЕККУРЕНТНОГО ХАРАКТЕРА ОЖИДАЮТСЯ 14-18 НОЯБРЯ.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НЕВОЗМУЩЕННАЯ.

Индексы состояния геомагнитного поля
Дата	A_{p Mos}-индекс	Характеристика
12.11.2021	13	Спокойное
13.11.2021	8	Спокойное
14.11.2021	14	Спокойное
15.11.2021	12	Спокойное
16.11.2021	13	Спокойное
17.11.2021	10	Спокойное
18.11.2021	10	Спокойное

Возмущенность магнитного поля в течение суток количественно характеризуется в Гелиогеофизической службе региональным индексом возмущенности A_p Моs. A_p Mos формируется как среднее из восьми трехчасовых значений a_{p Моs}-индекса, получаемого как среднее из a_k-индексов на каждой из среднеширотных магнитных обсерваторий Евразийского региона (Москва, Подкаменная Тунгуска, Магадан, Паратунка, Санкт-Петербург, Новосибирск, Шамбон, Вингст, Какиока). Для каждой из обсерваторий вначале формируются трехчасовые квазилогарифмические К-индексы, которые отображают в условных единицах изменение магнитного поля от невозмущенного состояния (K=0) до наибольшего наблюдавшегося для данной станции возмущения (K=9). Для сохранения подобия изменений a_k-индекса ходу магнитных возмущений в средних широтах, шкала преобразований K-индекса в a_k такова, что на 50° дипольной широты a_k — индекс приближенно равен половине амплитуды возмущенности наиболее возмущенного компонента магнитного поля, измеренной в нанотеслах:

K	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
a_k	0	4	7	15	27	48	80	140	240	400

Степень возмущенности геомагнитного поля может быть оценена по A_p Mos-индексу по следующей таблице:

Значения A_{p Mos}	0 — 7	8 — 14	15 — 19	20 — 29	30 — 49	>= 50
Состояние магнитного поля	очень спокойное	спокойное	неустойчивое	слабо возмущенное	умеренно возмущенное	сильно возмущенное

Электромагнитное возмущение — обзор

Теперь мы переходим к обсуждению поверхностного плазмонного поляритона (ПП). SPP — это электромагнитное возмущение, которое принципиально отличается от тех, которые мы изучали в других местах этой книги. SPP перемещается по границе раздела между двумя разными материалами, обычно металлом и диэлектриком. Название поляритон относится к возмущению, которое влечет за собой связь электромагнитной волны с материальным возбуждением; в данном случае материальное возбуждение представляет собой плазменное колебание.

Для математического описания SPP рассмотрим ситуацию, показанную на рис. 14.5.1. Здесь плоскость z = 0 разделяет два материала с диэлектрической проницаемостью m и ϵd. Для определенности предположим, что ϵm комплексное, а ϵd вещественное. Мы ищем решение уравнения Максвелла, которое описывает волну, распространяющуюся в направлении x вдоль границы раздела и локализованную в направлении z вблизи границы раздела при z = 0. Считаем волну p-поляризованной, т. Е. Поляризованной в плоскости диаграммы.Представим электрическое поле световой волны в виде

Рисунок 14.5.1. (а) Символическое представление SPP, распространяющегося в направлении z вдоль границы раздела между металлом и диэлектриком. (b) Геометрия и определение величин, участвующих в определении дисперсионного соотношения для распространения SPP.

(14.5.1) E˜m (r, t) = (Am, xxˆ + Am, zzˆ) ei (kxx − ωt) eikm, zz

для z <0 и имеет вид

(14.5.2 ) E˜d (r, t) = (Ad, xxˆ + Ad, zzˆ) ei (kxx − ωt) eikd, zz

для z> 0.Обратите внимание, что мы предположили, что волны имеют одинаковую постоянную распространения kx для распространения в направлении x , но мы позволяем им иметь разные пространственные зависимости в направлении z . Мы ищем решения, для которых и km, z, и kd, z имеют мнимые компоненты, что позволяет локализовать волну вблизи границы раздела.

Далее мы исследуем, как четыре амплитуды поля Am, x, Am, z, Ad, x и Ad, z связаны друг с другом. Из уравнения Максвелла D˜ = 0, примененного к монохроматической плоской волне, следует, что k⋅D˜ = 0 и, таким образом, kxDj, x + kj, zDj, z = 0 для j = m, d.Поскольку D˜j = ϵjE˜j, находим, что kxϵjEj, x + kj, zϵjEj, z = 0 и, таким образом, что kxϵjAj, x + kj, zϵjAj, z = 0 и, наконец, что

(14.5.3) kxAm, x + km, zAm, z = 0, kxAd, x + kd, zAd, z = 0.

Другие соотношения между четырьмя амплитудами поля возникают из граничных условий на границе раздела. Требование, чтобы компоненты электрического поля E˜ вдоль границы раздела были непрерывными, приводит к соотношению

(14.5.4) Am, x − Ad, x = 0.

Более того, требование, чтобы компоненты поля D˜, нормальные к границе раздела, были непрерывными, приводит к соотношению

(14.5.5) ϵmAm, x − ϵdAd, x = 0.

Эти уравнения ((14.5.3), (14.5.4) и (14.5.5)) составляют систему из четырех однородных уравнений с четырьмя неизвестными. Их легко записать в виде матричного уравнения, а условием существования ненулевого решения является обращение в нуль определителя матрицы коэффициентов. Это условие приводит к характеристическому уравнению

(14.5.6) kx (kd, zϵm − km, zϵd) = 0.

Это уравнение имеет два решения. Решение kx = 0 не соответствует возбуждению, распространяющемуся вдоль границы раздела, и не является интересующим нас решением.Другое решение, которое соответствует волне, распространяющейся вдоль границы раздела в направлении x , дается выражением

(14.5.7) кд, zϵm − км, zϵd = 0.

Чтобы найти форму электромагнитной волны, соответствующую этому решению, мы также требуем, чтобы уравнения. Каждое из (14.5.1) и (14.5.2) подчиняется волновому уравнению вида ∇2E− (ϵ / c2) ⋅ (∂2E / ∂t2) = 0 (см. Также уравнение (2.1.21)). Это требование приводит к уравнениям

(14.5.8) kx2 + km, z2 = ϵm (ω2 / c2)

(14.5.9) kx2 + kd, z2 = ϵd (ω2 / c2).

Ур. (14.5.7), (14.5.8) и (14.5.9) теперь можно решить одновременно, чтобы найти, что

(14.5.10) kx2 = ω2c2ϵmϵdϵm + ϵdor thatkx = ωcϵmϵdϵm + ϵd.

Это уравнение обеспечивает дисперсионное соотношение для SPP, то есть показывает, как продольная составляющая волнового вектора связана с оптической частотой. Эта зависимость графически отображена на рис. 14.5.2.

Рисунок 14.5.2. График дисперсионного уравнения для SPP (уравнение (14.5.10)) на границе раздела между диэлектриком с различными показателями преломления и металлом, моделируемым моделью Друде без потерь (уравнение (14.3.6)). Обратите внимание, что асимптотическое значение для больших k _x нижней ветви определяется как ωp / ϵd + 1).

Далее мы интерпретируем эти результаты. Мы ищем решение, которое распространяется в направлении x , и поэтому нам требуется kx уравнения. (14.5.10) быть реальной величиной. Таким образом, мы видим, что ϵmϵd и ϵm + ϵd должны иметь один и тот же знак.Мы также требуем, чтобы и km, z, и kd, z имели мнимую составляющую, чтобы они могли описывать волну, которая экспоненциально затухает вдали от границы раздела как в положительном, так и в отрицательном направлениях z . Из второго уравнения. (14.5.11) мы видим, что ϵm + ϵd должно быть отрицательным, и, таким образом, по первому условию мы видим, что произведение ϵmϵd также должно быть отрицательным. Таким образом, ϵm и ϵd должны иметь противоположные знаки. Кроме того, чтобы удовлетворить условию отрицательного значения ϵm + ϵd, мы требуем, чтобы абсолютное значение отрицательной величины, которую мы отождествляем с ϵm, было больше, чем ϵd.На рис. 14.3.1 мы видели, что металлы могут иметь большое отрицательное значение ϵm. Мы предвосхитили эти выводы, назвав один материал металлом, а другой — диэлектриком.

Электромагнитные помехи — обзор

42.4 Фильтры электромагнитных помех

Электромагнитные помехи, генерируемые в силовых электронных системах, обычно превышают допустимые уровни, поэтому их необходимо уменьшить. Наиболее распространенными средствами уменьшения электромагнитных помех являются фильтры нижних частот, часто называемые радиочастотными (РЧ) фильтрами.Они устанавливаются на входах и выходах силовых преобразователей. Фильтры представляют собой простые емкостные (C) или индуктивно-емкостные (LC) цепи. Иногда добавляются резисторы для гашения возможных резонансов, вызванных преобразователями с высокими частотами переключения.

Дроссельные катушки используются в качестве индуктивных компонентов фильтров. Обычно это однослойные соленоидные структуры с относительно низкими коэффициентами индуктивности. В случае фильтров CM EMI две или три обмотки размещаются на одном и том же закрытом железном сердечнике.Обмотки расположены так, что полное сопротивление катушки для шума CM высокое, но для тока нагрузки и шума DM низкое. Однофазная дроссельная катушка КМ показана на рис. 42.7. Опять же, буквы P, N и G обозначают положительный, отрицательный и заземляющий клеммы сети. Видно, что магнитодвижущие силы ℱ _L и ℱ _дм, создаваемые током нагрузки i _L и шумовым током ДМ i _дм в верхней и нижней частях катушки, взаимно компенсируют друг друга.В результате магнитный поток Φ _см12 в сердечнике создается только магнитодвижущими силами _см1 и ℱ _см2, создаваемыми шумовыми токами КМ i _см1 и i _см2.

Рис. 42.7. Однофазная дроссельная катушка CM.

Конденсаторы, используемые в фильтрах электромагнитных помех, должны иметь низкую паразитную последовательную индуктивность, низкие диэлектрические и омические потери и стабильные зависимости емкости от частоты. Широко используются бумажные, металлизированные, полистирольные, керамические конденсаторы.Так называемые многофункциональные керамические конденсаторы (MFC) могут подавлять высокочастотный шум и поглощать переходные процессы импульсного типа. По способу электрического подключения конденсаторы в фильтрах линий электропередачи можно классифицировать как конденсаторы X и Y, причем первые не представляют опасности поражения электрическим током для персонала даже в случае выхода из строя. Конденсаторы Y обычно используются для ослабления шума CM в фильтрах линии питания, но они требуют более строгих стандартов безопасности и более высокой надежности, чем конденсаторы X.

Чтобы уменьшить паразитную индуктивность, в основном создаваемую выводами, были разработаны так называемые проходные конденсаторы для использования в фильтрах электромагнитных помех. Провод, проводящий ток нагрузки, проходит через структуру конденсатора, а не через конденсатор, подключенный между ним и землей. Это проиллюстрировано на рис. 42,8 и 42,9. На рис. 42.8А показана структура проходного конденсатора, а его электрический символ показан на рис. 42.8В. На рис. 42.9A показано, что в обычном конденсаторе паразитные индуктивности L _p выводов включены последовательно с емкостью C .Таким образом, общая индуктивность составляет 2 L _p. Напротив, как видно на рис. 42.9B, в проходном конденсаторе индуктивности выводов подключены параллельно друг другу, так что общая индуктивность составляет L _p/2.

Рис. 42.8. Проходной конденсатор: (A) структура и (B) электрический символ.

Рис. 42.9. Паразитные индуктивности выводов: (A) обычный конденсатор и (B) проходной конденсатор.

С самого начала современной силовой электроники конденсаторы использовались в так называемых демпферах.В простейшем варианте демпфирующая цепь состоит из конденсатора с последовательно включенным резистором для гашения возможного резонанса с паразитными индуктивностями. Демпфер размещен поперек полупроводникового переключателя питания, чтобы улучшить условия переключения и удерживать переключатель в пределах его безопасной рабочей зоны. Демпферы уменьшают электромагнитные помехи, которые особенно сильны, когда переключатель выключается и прерывает ток нагрузки.

Шумоподавляющие конденсаторы, подключенные к различным другим точкам в силовой электронной системе, также широко используются, хотя они не смягчают электромагнитные помехи так же эффективно, как LC-фильтры с дроссельными катушками.Емкостные фильтры чаще всего появляются на входе и выходе силовых электронных преобразователей. Их можно подключить между линиями или линией с землей.

Основные топологии LC-фильтров нижних частот показаны на рис. 42.10. Следует подчеркнуть, что фильтры электромагнитных помех должны быть размещены во всех проводах силовой электронной системы. Наиболее распространенные конфигурации для двухпроводной системы показаны на рис. 42.11. Фильтры ослабляют наведенные электромагнитные помехи как CM, так и DM. Расширение фильтра Т-типа на трехпроводной системе показано на рис.42.12. Аналогичное расширение может быть выполнено в отношении других топологий фильтров.

Рис. 42.10. Основные топологии LC-фильтров нижних частот: (A) инвертированная гамма (Γ ′), (B) pi ( Π ), (C) тройник (T) и (D) многоступенчатый.

Рис. 42.11. Фильтры электромагнитных помех в двухпроводной силовой электронной системе: (A) инвертированная гамма (Γ ′), (B) pi ( ) и (C) тройник (T).

Рис. 42.12. Фильтр электромагнитных помех Т-типа в трехпроводной силовой электронной системе.

Пример расположения фильтров электромагнитных помех CM и DM в системе привода переменного тока на рис.42.1 показан на рис. 42,13 и 42,14 соответственно. В реальной системе установлены фильтры обоих типов, и две отдельные принципиальные схемы используются только в учебных целях.

Рис. 42.13. Размещение CM EMI-фильтров в системе привода рис. 42.1.

Рис. 42.14. Размещение фильтров DM EMI в приводной системе рис. 42.1.

Основным параметром фильтров EMI является вносимое затухание (IL). Для данной частоты f , IL можно определить путем измерения напряжения В _G генератора синусоидальных сигналов, а затем подключения фильтра к генератору и измерения напряжения В _F, на выходе фильтра.Тогда

(42,16) IL = 20logVGVFdB

Вносимые потери обычно представлены в виде графика IL ( f ) с логарифмическими координатами. Для проектирования фильтров используется теория двухпортовой сети с использованием параметров передачи A , выражающих динамические отношения между входными и выходными переменными двухпортовой сети. В частности,

(42,17) V1sI1s = A11sA12sA21sA22sV2sI2s

, где В ₁ обозначает входное (на стороне источника электромагнитных помех) напряжение сети, I ₁ — входной ток, 55 В В — выходное напряжение, I ₂ — выходной ток, тогда как с обозначает переменную Лапласа (комплексная частота).Параметры передачи определены как

(42,18) A11s = V1sV2sI2 = 0

(42,19) A12s = V1sI2sV2 = 0

(42,20) A21s = I1sV2sI2 = 0

(42,21) A22s3VI2000 =

(42,21) A22s3 I2000 =

параметры передачи для данного фильтра определяются с помощью анализа переходных процессов его схемы, вносимые потери можно найти из следующего уравнения:
(42,22) ILf = 20logA21jωZLjω + A22jωZSjω + A11jωZLjω + A11jωZSjω + ZLjω
, где ω = 2πf. Затем можно построить график IL ( f ), как показано на рис.42.15 для реального коммерческого фильтра электромагнитных помех.
Рис. 42.15. Пример графика зависимости вносимых потерь от частоты для фильтра электромагнитных помех.
Вносимые потери приблизительно пропорциональны общей индуктивности и емкости (общая LC) и квадрату частоты. Из-за стоимости и размера, связанных с общим значением LC фильтра, оптимальный фильтр — это фильтр с минимальным общим значением LC, который по-прежнему снижает EMI в достаточной степени, чтобы удовлетворить соответствующую норму. Трудность оптимизации конструкции фильтра электромагнитных помех состоит в условиях несовпадения импеданса, в которых работают фильтры.С точки зрения производителя фильтров, полное сопротивление источника и нагрузки неизвестно. Однако с точки зрения пользователя оценка импеданса источника и нагрузки позволяет лучше выбрать конфигурацию фильтра. В частности, для низкого импеданса источника и нагрузки рекомендуется Т-образный фильтр. Конфигурация « Π » лучше всего подходит для высокого импеданса источника и нагрузки, тогда как для низкого импеданса источника и высокого импеданса нагрузки предпочтителен фильтр «Γ ′» (LC). Наконец, для высокого источника и низкого импеданса нагрузки предпочтение отдается топологии « Γ » (CL).По возможности следует использовать многоступенчатую топологию фильтров.
Практическая конструкция фильтров электромагнитных помех усложняется отсутствием идеальных катушек индуктивности и конденсаторов. Рассматривая эквивалентную электрическую схему индуктора на рис. 42.16A и конденсатора на рис. 42.16B, можно увидеть, что на очень высоких частотах полное сопротивление паразитных компонентов, отмеченных индексом «p», может преобладают над основным компонентом. Таким образом, реактивное сопротивление паразитной емкости C _p индуктивности может привести к уменьшению общего импеданса с частотой, а реактивное сопротивление паразитной индуктивности L _p конденсатора может сделать общее сопротивление конденсатора увеличить.Вот почему производители фильтров EMI и их компонентов делают все возможное, чтобы минимизировать паразитные эффекты.
Рис. 42.16. Высокочастотные схемы замещения конденсатора (А) и катушки индуктивности (Б).
В обычных силовых электронных преобразователях, питаемых от сети, так называемый сетевой фильтр устанавливается между сетью и преобразователем. Он защищает преобразователь и его нагрузку от внешних помех и, наоборот, экранирует сеть от электромагнитных помех, генерируемых в преобразователе.Импульсы напряжения, возникающие в сети, особенно опасны для преобразователя, и в фильтре используются варисторы для ослабления импульсов. Пример фильтра промышленной линии электропередачи показан на рис. 42.17. В системе привода, показанной на рис. 42.1, фильтр должен быть подключен к трехфазным входным клеммам источника постоянного тока (выпрямителя).
Рис. 42.17. Сетевой фильтр.
Многие поставщики предлагают широкий выбор фильтров для линий электропередач и фильтров электромагнитных помех с широким диапазоном номинальных значений напряжения и тока.Таким образом, разработчики преобразователей мощности и систем с питанием от преобразователей имеют возможность выбора качественной продукции без необходимости разрабатывать собственные фильтры. Полезные подробности процесса проектирования фильтров электромагнитных помех можно найти в [7,8].
Активные фильтры электромагнитных помех, хотя и очень эффективны, менее распространены, чем описанные пассивные фильтры, из-за их повышенной сложности и стоимости. Они основаны на принципе обратной связи, генерируя токи, которые нейтрализуют шумовые токи. В преобразователях постоянного тока они также используются для ограничения пусковых токов, например, во время так называемой горячей замены, когда неисправная электронная плата заменяется без прерывания работы системы.В некоторых трехфазных системах с преобразователями мощности, такими как приводы переменного тока, шум напряжения CM, помимо создания внешних помех, вызывает внутренние проблемы, например ускоренный износ подшипников. Так называемые компенсаторы напряжения CM — одно из средств решения этих проблем. Такой компенсатор напряжения в системе привода на рис. 42.1 показан на рис. 42.18.
Рис. 42.18. Компенсатор синфазного напряжения.
Как предотвратить повреждение устройств электромагнитными помехами
Электронные помехи официально получили признание в 1933 году, когда в Париже появился подкомитет Международной электротехнической комиссии (МЭК) под названием CISPR (Международный специальный комитет по радиопомехам).Подкомитет был создан для получения дополнительной информации о долгосрочных эффектах, которые могут возникнуть в результате использования радиочастотных технологий.
С ростом популярности радио и его дебютом в качестве обязательного бытового прибора во время Великой депрессии электронное сообщество начало замечать как преднамеренные, так и непреднамеренные радиочастотные передачи, которые начали влиять на электрические системы.
В результате не только осведомленность об EMI в электронном сообществе начала расти, но и к 1934 году CISPR начала производить и распространять специальные требования.
Эти требования состояли из рекомендуемых допустимых излучений и пределов помехоустойчивости для электронных устройств, которые, согласно EMI Solutions Inc., вошли в большую часть мировых нормативов по электромагнитной совместимости.
После 1960-х годов исследователи стали все больше беспокоиться об электромагнитных помехах.
Например, в 1967 году военные США выпустили «Mil-Standard 461A», который установил основные правила для требований к испытаниям и проверке электронных устройств, используемых в любых военных приложениях, включая пределы излучения и восприимчивости для любого нового электронного оборудования.[источник]
Кроме того, в 1979 году Федеральная комиссия по связи (FCC) наложила законодательные ограничения на электромагнитное излучение от всего цифрового оборудования.
К середине 1980-х годов государства-члены ЕС решили принять несколько новых директив по подходу к стандартизации технических требований для различных продуктов, чтобы они не создавали торговых барьеров.
Примером этого является «Директива по электромагнитной совместимости 89/336 / EC, статья 2», в которой говорится, что она «применяется к устройствам, которые могут вызывать электромагнитные помехи или на работу которых такие помехи могут повлиять.”
Важно отметить, что это был первый случай, когда было введено в действие юридическое требование об иммунитете, а также о конкретном устройстве выброса, предназначенном для широкой публики.
По мере того, как с годами электронные устройства становились меньше, быстрее и мощнее, эти правила, упомянутые выше, продолжали развиваться. Улучшение этих новых систем означает, что они обладают большей способностью вмешиваться в работу других электрических систем.
В настоящее время многие страны предъявляют аналогичные требования к продукции, чтобы соответствовать определенному уровню правил электромагнитной совместимости (ЭМС).
Глава 2
Причины / примеры электромагнитных помех — что нужно знать
Во всех случаях EMI возникает из-за трех факторов: источника, пути передачи и ответа (по крайней мере, один ответ является незапланированным).
EMI может возникать разными способами и из разных источников. Тем не менее, это происходит из-за присутствующих нежелательных напряжений или токов, которые отрицательно влияют на производительность электронной системы или электрического устройства.

Источник: YouTube, Электромагнитные помехи как можно быстрее, Techquickie
Различные типы EMI можно разделить на несколько категорий…
1. Источник EMI
Один из способов классифицировать типы EMI — это то, как они были созданы (то есть источник EMI), которые могут быть естественными или искусственными.
Естественные помехи — Этот тип электромагнитных помех может возникать из-за различных природных источников и явлений, таких как атмосферные шумы, такие как молния или гроза.
Искусственные помехи — Этот тип электромагнитных помех обычно возникает из-за активности других электронных устройств в непосредственной близости от устройства (также известного как приемник), испытывающего помехи.
2. Полоса пропускания EMI
Другой способ классификации электромагнитных помех — это ширина полосы пропускания. Короче говоря, полоса пропускания EMI — это диапазон частот, на котором наблюдаются EMI. [источник] Это можно разделить на два типа: широкополосные электромагнитные помехи и узкополосные электромагнитные помехи.
Широкополосный EMI состоит из электромагнитных помех, которые не возникают на отдельных / дискретных частотах, и занимают большую часть магнитного спектра.
Кроме того, они существуют в различных формах и могут возникать как из природных, так и из искусственных источников.
Распространенными причинами широкополосных электромагнитных помех являются искрение или коронный разряд от линий электропередач, и они компенсируют большую часть проблем с электромагнитными помехами в оборудовании для цифровых данных. [источник]
Примеры этого вида электромагнитных помех включают неисправные щетки в двигателях / генераторах, искрение в системах зажигания, неисправные люминесцентные лампы, неисправные линии электропередач и солнечные отключения, нарушающие сигнал от спутника связи. К счастью, такого рода проблемы длятся всего несколько минут.
Узкополосный EMI , наоборот, состоит из единственного источника несущей (или узкой полосы частот помех), возникающих в результате паразитных сигналов, возникающих из-за различных видов искажений в передатчике или генерируемых формой генератора [источника].
Важно отметить, что эти типы паразитных сигналов будут появляться в разных точках спектра и могут создавать помехи другим пользователям радиочастотного спектра.
3. Срок действия EMI
Наконец, электромагнитные помехи могут быть разделены на различные типы в зависимости от продолжительности помех, также известной как количество времени, в течение которого возникли помехи. Обычно это группирует EMI в этой категории в две группы: Continuous и Impulse EMI.
Непрерывный EMI , как и указано в его названии, представляет собой помехи, которые постоянно излучаются источником.Источник может быть искусственным или естественным, но важно отметить, что помехи возникают постоянно, «пока существует механизм связи (проводимость или излучение) между источником электромагнитных помех и приемником», согласно Circuit Digest.
Импульсный шум — это тип электромагнитных помех, которые, как и непрерывные электромагнитные помехи, могут быть естественными или искусственными. При этом помехи этого типа возникают либо в течение очень короткого периода времени, либо периодически.
Например, молнии, коммутационные системы и аналогичные источники способствуют возникновению импульсного шума, который может вызвать нарушение равновесия напряжения или тока в подключенных поблизости системах.[источник]
Теперь, когда мы подробно рассмотрели различные типы помех, с которыми вы можете столкнуться, очень важно обсудить природу электромагнитных помех.
EMI состоят из электромагнитных волн, которые включают компоненты E (электрическое) и H (магнитное) поля и колеблются под прямым углом. Посмотрите на рисунок ниже, чтобы лучше понять, как взаимодействуют волны.
Источник: https://circuitdigest.com/article/electromagnetic-interference-types-standards-and-shielding-techniques
Эти компоненты поля по-разному реагируют на такие параметры, как расстояние, напряжение, ток и частота, что делает критически важным понимание природы электромагнитных помех.
Почему?
Зная, какая область доминирует, вы можете решить проблему более четко и быстро.
Из-за технологических достижений последних лет в области электронных компонентов, электрическое поле обычно является основным компонентом помех. [источник]
Источник: https://www.dau.edu/cop/e3/pages/topics/Electromagnetic%20Interference%20EMI.aspx
Теперь, когда мы рассмотрели различные причины электромагнитных помех и природу электромагнитных помех, вы, вероятно, задаетесь вопросом , как снизить риски электромагнитных помех?
В следующей главе мы расскажем о некоторых передовых методах предотвращения или минимизации риска электромагнитных помех.
Глава 3
Лучшие методы предотвращения или уменьшения электромагнитных помех
Управление электромагнитными помехами включает в себя большое количество различных решений как для источников излучения, так и для устройств-жертв.
Иногда это может быть так же просто, как перемещение устройств, чтобы было больше места между источником и жертвой, или даже вращение одного устройства может помочь.
Хотя вышеуказанные исправления позволяют выполнить свою работу, лучшее решение в этом случае включает в себя надлежащую конструкцию всего оборудования, чтобы минимизировать выбросы и / или сделать оборудование менее уязвимым для внешних помех.
Существует трех различных методов для уменьшения или устранения электромагнитных помех: фильтрация, заземление и экранирование.
Давайте погрузимся в…
1. Фильтрация
Прямой способ избавиться от нежелательных сигналов — их отфильтровать, и в этом случае пассивные фильтры работают хорошо, и они используются в большинстве нового оборудования для минимизации электромагнитных помех.
Фильтрация обычно начинается с сетевого фильтра переменного тока, который предотвращает попадание плохих сигналов в источник питания или питаемые цепи.Он предотвращает добавление внутренних сигналов в линию переменного тока. [источник]
Фильтрация обычно используется с кабелями и разъемами на линиях, входящих и выходящих из схемы, а некоторые специальные разъемы могут иметь встроенные фильтры нижних частот, основная задача которых заключается в смягчении цифровых сигналов для увеличения времени нарастания и спада и уменьшения генерации гармоник. , согласно Electronic Design.
Аналоговые сигналы низкого напряжения, как правило, необходимо усилить и затем отфильтровать для уменьшения фонового шума перед оцифровкой.Обработка сигнала часто требует, чтобы входной сигнал был отфильтрован и изолирован, чтобы удалить нежелательный фоновый шум и удалить сигналы напряжения, выходящие далеко за пределы диапазона встроенного дигитайзера. Фильтрация обычно используется для подавления шума за пределами заранее определенного диапазона частот.
Например, в нашей линейке магнитных компонентов TT Electronics синфазные дроссели помогают снизить электромагнитные помехи за счет индуктивных фильтров, которые блокируют (дросселируют) нежелательные электромагнитные помехи, позволяя при этом проходить нужным сигналам.
2. Экранирование
С другой стороны, экранирование является предпочтительным способом сдерживания излучения или связи в источниках или устройствах-жертвах, и обычно оно заключается в заключении цепи в полностью герметичный корпус, такой как металлический ящик.
Экранирование имеет решающее значение, поскольку оно отражает электромагнитные волны в корпус и поглощает волны, которые не отражаются.
В большинстве случаев небольшое количество излучения проникает сквозь экран, если он недостаточно толстый.Практически любой обычный металл может использоваться для экранирования (например, медь, сталь, алюминий).
3. Заземление
Заземление — это установление электропроводящего пути между электрическим или электронным элементом системы и контрольной точкой или плоскостью, привязанной к земле, согласно DAU, и оно также может относиться к электрическому соединению с землей.
Некоторые передовые методы, которые следует учитывать для достижения наилучшего возможного уровня земли, включают:
Держите провода подальше от внутренних цепей или других компонентов и заземляйте как можно короче, чтобы снизить индуктивность.
Для достижения наилучших результатов используйте несколько точек заземления на большой плоскости заземления.
Попробуйте изолировать цепи от земли, если напряжение в контуре заземления невозможно контролировать другим способом.
Поддерживайте отдельные заземления для аналоговых и цифровых схем — вы можете объединить их позже в одной точке.
Использование любого из этих трех методов, описанных выше, может помочь вам не только уменьшить электромагнитные помехи, но и обеспечить меньшую уязвимость вашего оборудования к будущим помехам, а также снизить уровень излучения.
Глава 4
В чем разница между EMI и EMC?
Неудивительно, что когда речь идет о нормативных испытаниях электронных товаров и компонентов, термины «электромагнитные помехи» и «электромагнитная совместимость» (ЭМС) часто используются как взаимозаменяемые.
Эти два термина можно легко спутать, поскольку они очень похожи, но они разные.
Как мы уже обсуждали, EMI определяется как электромагнитная энергия, которая влияет на работу электронного устройства или системы.
Электромагнитная совместимость, также называемая ЭМС, является мерой способности устройства работать в общей операционной среде, не влияя на возможности другого оборудования в той же среде.
Два компонента составляют ЭМС:
Тестирование невосприимчивости — также известное как тестирование восприимчивости, оценивает, как устройство реагирует на воздействие электромагнитной энергии.
Тестирование выбросов — это процесс измерения количества электромагнитных помех, генерируемых внутренними электрическими системами устройства.
Оба аспекта имеют решающее значение при проектировании и проектировании любой системы, и неспособность предвидеть электромагнитную совместимость устройства может привести к нескольким негативным последствиям, таким как отказ продукта или потеря данных.
В связи с этим был разработан широкий спектр испытательного оборудования для EMC и EMI, чтобы помочь инженерам лучше понять, как устройство будет работать в реальных условиях.
Например, для тестирования излучения требуется оборудование для измерения электромагнитных помех, такое как усилители, приемные антенны и анализаторы спектра.[источник]
Согласно Com-Power, следующие правила применяются к руководящим принципам для испытаний на ЭМС:
«Правила FCC, часть 15 определяют пределы количества нелицензированных радиочастотных помех, которые могут создаваться бытовой электроникой и другими устройствами. MIL-STD 461 и MIL-STD 464 определяют требования к электромагнитной совместимости и окружающей среде для компонентов / подсистем и систем военного назначения ».
За пределами США различные правила и стандарты определяют допустимые пределы EMI и EMC.Тем не менее, в некоторых случаях соблюдение этих стандартов является добровольным.
Глава 5
Оптимизация электронных конструкций сегодня
Оптимизация электронного дизайна охватывает все технологии, которые инженеры используют, от внедрения нового продукта до производства.
При правильной работе учитываются целостность питания, целостность сигнала и электромагнитная совместимость (ЭМС).
Энергетическая целостность (PI) проверяет соответствие требуемого напряжения и тока от источника к месту назначения.Сегодня целостность электропитания играет решающую роль в успехе или неудаче новых электронных продуктов.
Целостность сигнала (SI) — это набор показателей качества электрического сигнала.
При проверке целостности сигнала инженеры пытаются согласовать импеданс дорожки с определенным значением, часто 50 Ом. Для достижения хорошей целостности электропитания они хотят, чтобы сеть распределения электропитания (PDN) имела как можно более низкий импеданс. [источник]
Соответствие требованиям ЭМС жизненно важно для вывода на рынок любого электронного продукта.Инженеры должны учитывать EMC на ранней стадии, чтобы избежать изменений в конструкции, задержек и дополнительных затрат по проекту.
Тестирование
EMC — это соответствие стандартам и поведение EMC на всех этапах проектирования. С увеличением количества электронных устройств, вводимых ежедневно, существует огромная вероятность того, что устройства будут мешать друг другу.
Как лидеры отрасли, мы делаем все возможное, чтобы устранить препятствия на пути развития, предлагая комплексные решения, включающие инженерные и производственные технологии, с возможностью ощущать, осязать, контролировать мощность и общаться с другими вещами.
Заключение
К сожалению, мы живем не в идеальном мире, и наши электронные системы и устройства могут быть уязвимы для негативного воздействия электромагнитных помех.
Мы прошли долгий путь в понимании того, как это влияет на электронные устройства, мерах, которые мы можем предпринять, чтобы уменьшить или полностью предотвратить его, а также в разработке руководящих принципов для регулирования допустимых пределов электромагнитных помех и электромагнитной совместимости.
Следуя передовой практике, чтобы определить, какой метод (ы) подходит для вашей электронной системы, вы можете гарантировать, что вы правильно боретесь с помехами от искусственных и естественных источников.
Будучи специалистом по разработке электромагнитных продуктов для требовательных областей применения, TT Electronics стремится оставаться на вершине быстро развивающейся электронной промышленности.
Что такое электромагнитные помехи (EMI) и как они влияют на нас?
Автор: Andi
(Ферритовые защелки для подавления электромагнитных помех)
Что такое электромагнитные помехи (EMI) и как они влияют на нас?
Электромагнитные помехи, сокращенно EMI, — это помехи, вызванные электромагнитными помехами, влияющими на работу устройства, канала передачи или системы.Это также называется радиопомехой или RFI, когда помеха находится в радиочастотном спектре.
Все мы сталкиваемся с EMI в повседневной жизни. Типичные примеры:
• Помехи в аудио / видеосигналах на радио / телевидении из-за самолета, летящего на малой высоте
• Шум в микрофонах от сотового телефона при подтверждении связи с коммуникационной вышкой для обработки вызова
• Сварочный аппарат или кухонный миксер / мясорубка, излучающие нежелательный шум в радиоприемнике
• Во время полетов, особенно при взлете или посадке, мы обязаны выключать сотовые телефоны, поскольку EMI от активного сотового телефона мешает навигационным сигналам.
EMI бывает двух типов: кондуктивные, при которых существует физический контакт между источником и цепями, подверженными воздействию, и излучаемые, вызываемые индукцией.
Источник электромагнитных помех испытывает быстро меняющиеся электрические токи и может быть естественным, например, молния, солнечные вспышки, или искусственным, например, выключение или включение тяжелых электрических нагрузок, таких как двигатели, лифты и т. Д. приводить к недостаточной работе прибора или даже к его повреждению.
На языке радиоастрономии EMI называется радиочастотной помехой (RFI) и представляет собой сигнал в наблюдаемой полосе частот, исходящий не от самих небесных источников, а от других источников.В радиоастрономии уровень радиопомех, намного превышающий предполагаемый сигнал, является серьезным препятствием.
Восприимчивость к электромагнитным помехам и их смягчение
Аналоговая амплитудная модуляция или другие старые традиционные технологии неспособны различать полезные и нежелательные сигналы и, следовательно, более восприимчивы к внутриполосным электромагнитным помехам. Недавние технологии, такие как Wi-Fi, более надежны и используют технологии исправления ошибок, чтобы минимизировать влияние электромагнитных помех.
Все интегральные схемы являются потенциальным источником электромагнитных помех, но имеют значение только в сочетании с физически более крупными компонентами, такими как печатные платы, радиаторы, соединительные кабели и т. Д.Методы смягчения последствий включают использование разрядников для защиты от перенапряжений или трансформаторов (поглотители переходных процессов), разделительных конденсаторов и т. Д.
Методы расширения спектра и скачкообразной перестройки частоты помогают как аналоговым, так и цифровым системам связи бороться с электромагнитными помехами. Другие решения, такие как разнесение, направленные антенны и т. Д., Позволяют избирательно принимать полезный сигнал. Экранирование с помощью высокочастотных прокладок или токопроводящих медных лент часто является последним вариантом из-за дополнительных затрат.
Обнаружение RFI с помощью программного обеспечения — это современный метод обработки внутриполосных RFI.Он может обнаруживать мешающие сигналы во временной, частотной или частотно-временной областях и гарантирует, что эти сигналы исключены из дальнейшего анализа наблюдаемых данных. Этот метод полезен для радиоастрономических исследований, но не так эффективен для электромагнитных помех от большинства искусственных источников.
EMI также иногда используется для полезных целей, например, для современной войны, когда EMI намеренно генерируется, чтобы вызвать глушение вражеских радиосетей, чтобы отключить их для достижения стратегических преимуществ.
Правила, содержащие EMI
Международный специальный комитет по радиопомехам (CISPR) создал глобальные стандарты, охватывающие рекомендуемые пределы излучения и помехоустойчивость.Эти стандарты привели к появлению других региональных и национальных стандартов, таких как европейские нормы (EN). Несмотря на дополнительные расходы, понесенные в некоторых случаях для придания электронным системам согласованного уровня защищенности, соблюдение этих правил повышает их воспринимаемое качество для большинства приложений в современной среде.
Обсуждение электромагнитных помех
Введение
Электромагнитные помехи (EMI), также известные как радиочастотные помехи (RFI) на радиочастоте, вызваны нежелательными излучаемыми электромагнитными полями или проводимыми напряжениями или токами от внешнего источника, которые мешают безопасной и стабильной работе электронного устройства. .Эти помехи могут исходить от любого искусственного или естественного объекта, который несет быстро меняющиеся электрические токи, например, от электрической цепи, солнца или северного сияния. Эти помехи или помехи могут прерывать, препятствовать, ограничивать или ухудшать эффективную работу электронного устройства. Эти эффекты могут варьироваться от простого снижения производительности до полной потери данных или, в худшем случае, отказа устройства.
Чтобы избежать этих потенциальных проблем с производительностью, конструкция электронного устройства обычно включает несколько материалов, которые обеспечивают стабильную работу в присутствии электромагнитных помех.
Иллюстрацией этой конструкции является установка защитного кожуха и заземляющих прокладок, показанная на Рисунке 1.
Происхождение EMI
Электромагнитные помехи могут исходить от множества различных источников и классифицироваться по разным категориям. Источники электромагнитных помех могут быть естественными или искусственными. Их можно классифицировать по продолжительности, например, непрерывные помехи или импульсный «шум» (шум, означающий помехи), или категоризировать по ширине полосы (узкая или широкая полоса).Как происходит EMI? Обычно электромагнитные помехи возникают из-за соединительного механизма (или пути), вызванного одной из следующих моделей. Общая теория сцепления показана на рисунке 2.
Проводимость под действием электрического тока: Кондуктивный шум передается между двумя или более компонентами через соединительные провода, такие как провода источника питания или заземления. Связь по общему сопротивлению возникает, когда токи из двух или более цепей протекают через один и тот же компонент или цепь. Большинство кондуктивных соединений между частями оборудования происходит через линии электропередачи переменного тока.
Излучение за счет электромагнитного эффекта: В условиях ближнего поля связь E-поля (электрическая) и H-поля (магнитная) диагностируются отдельно (в основном, для проблем с электрическим полем). В условиях дальнего поля связь рассматривается как плоская волна (в основном для проблем излучаемого электромагнитного поля).
Индукция под действием электрического поля или магнитного поля:
Индуктивная связь: Магнитная связь возникает из-за протекания тока в проводниках.Механизм связи может быть смоделирован трансформатором.
Емкостная связь: Связь электрического поля возникает из-за разницы напряжений между проводниками. Механизм связи может быть смоделирован конденсатором.
Электромагнитные помехи
Электромагнитные помехи
Электромагнитные помехи (EMI) — это помехи любого типа, которые потенциально могут нарушить, ухудшить или повлиять на эффективную работу электронного устройства.Современное общество зависит от использования устройств, использующих электромагнитную энергию, таких как сети электроснабжения и связи, электрифицированные железные дороги и компьютерные сети. Во время генерации, передачи и использования электромагнитной энергии устройства создают электромагнитные помехи, которые могут мешать нормальной работе других систем.
Ветровые турбины могут потенциально нарушать электромагнитные сигналы, используемые в телекоммуникационных, навигационных и радиолокационных службах. Степень и характер помех будут зависеть от:
Расположение ветряной турбины между приемником и передатчиком.
Характеристики лопастей ротора.
Характеристики ресивера.
Частота сигнала.
Распространение радиоволн в местной атмосфере.
Помехи могут создаваться тремя элементами ветряной турбины: башней, вращающимися лопастями и генератором. Башня и лезвия могут препятствовать, отражать или преломлять электромагнитные волны. Современные лезвия обычно изготавливаются из синтетических материалов, которые оказывают минимальное влияние на передачу электромагнитного излучения.Электрическая система обычно не является потенциальной проблемой для телекоммуникаций, поскольку помехи можно устранить с помощью надлежащей изоляции гондолы и хорошего обслуживания.
Помехи службам мобильной радиосвязи обычно незначительны. Помехи телевизионным сигналам были явно сведены к минимуму благодаря замене металлических лезвий синтетическими материалами. Однако, когда турбины устанавливаются очень близко к жилым помещениям, трудно исключить помехи.
Зона интерференции может быть рассчитана с использованием зоны Френеля.Эта область находится вокруг передатчика и приемника и между ними, в зависимости от частоты передачи, расстояния между ними и местных атмосферных условий.
Технические меры по снижению телевизионных помех могут быть применены на этапе планирования, располагая турбину вдали от прямой видимости передатчика телевещательной компании. После ввода в эксплуатацию ветряной электростанции также принимаются меры по уменьшению помех.
Установка более качественной или направленной антенны.
Направьте антенну на альтернативный передатчик.
Установка усилителя.
Переместите антенну.
Установка спутникового или кабельного телевидения.
Строительство новой ретрансляционной станции, если пораженная территория очень обширна.
Существует общее мнение, что надлежащая конструкция и расположение могут предотвратить или исправить любые возможные проблемы с помехами при относительно низких затратах с использованием простых технических мер, таких как установка дополнительных мачт передатчиков.Считается, что помехи в системах связи незначительны, поскольку их можно избежать, тщательно спроектировав ветряную электростанцию.
Ограничения на территории заповедников
Существует приблизительный консенсус относительно того, какие экологические угрозы являются наиболее серьезными и каково их общее влияние на биологическое разнообразие. Постоянное ухудшение естественной среды обитания и рост числа диких видов, находящихся под серьезной угрозой, побудили правительства защищать окружающую среду.
Есть много типов охраняемых территорий на национальном и региональном уровнях в разных странах. На уровне Европейского сообщества Директива о птицах (1979 г.) и Директива о местообитаниях (1992 г.) являются основой европейской природоохранной политики.
Директива о птицах — один из важнейших инструментов защиты всех видов диких птиц, которые живут или мигрируют через территорию Европейского Союза в естественных условиях. Директива признает, что потеря и деградация среды обитания являются наиболее серьезной угрозой сохранению диких птиц.Директива о птицах определила 194 вида и подвида (перечисленных в Приложении I) как особо угрожаемые и нуждающиеся в специальных природоохранных мероприятиях.
Целью Директивы о местообитаниях является содействие сохранению биоразнообразия путем сохранения естественных мест обитания и диких видов. В Приложении I содержится список из 189 местообитаний, а в Приложении II перечислено 788 видов, которые должны быть защищены с помощью сети участков с высокой ценностью. Каждое государство-член должно составить национальный список сайтов для оценки, чтобы сформировать европейскую сеть сайтов, имеющих значение для сообщества (SCI).После принятия, SCI назначаются государствами-членами как Особые охраняемые территории (SAC), и вместе со специальными охраняемыми территориями (SPA), классифицируемыми в соответствии с Директивой ЕС о птицах, образуют сеть охраняемых территорий, известную как Natura 2000.
Развитие ветряных электростанций на территориях природных заповедников следует оценивать на основе критериев для конкретных участков и конкретных видов, чтобы определить, совместимы ли неблагоприятные воздействия со значениями, для которых определена данная территория.
Особое значение имеет обязательное требование Директивы о местообитаниях о включении индикативных карт «чувствительности» популяций птиц, их мест обитания, пролетных путей и узких мест миграции, а также оценки вероятного воздействия плана / программы на них в процедурах СЭО и СА. .Эти карты должны содержать достаточно информации о кормлении, размножении, линьке, отдыхе, неразмножении и маршрутах миграции, чтобы гарантировать сохранение биоразнообразия.
Offshore
Оффшорная ветровая энергия — это возобновляемая технология, способная обеспечить устойчивое производство значительного количества энергии. По оценкам EWEA, к 2020 году в Европейском Союзе будет использоваться от 20 до 40 ГВт морских ветроэнергетических мощностей. Эти мощности могут обеспечить более 4% потребления электроэнергии в ЕС в 2020 году.Общая морская установленная мощность в Европе на конец 2007 г. составляла почти 1100 МВт, распределенных в прибрежных водах Дании, Ирландии, Нидерландов, Швеции и Великобритании, что составляет почти 2% от общей энергии ветра (56 536 МВт) в Европейском Союзе. .
Морские ветроэнергетические проекты сложнее наземных. Морские разработки включают платформы, турбины, кабели, подстанцию, сеть, межсетевые соединения и отгрузку, дноуглубительные работы и связанную с ними строительную деятельность. Операции по эксплуатации и техническому обслуживанию включают транспортировку сотрудников на корабле и вертолете, а также периодическую модернизацию оборудования.
С экологической точки зрения мелководье обычно имеет высокую экологическую ценность и является важным местом обитания для размножения, отдыха и перелетных морских птиц. Тесное участие и хорошая коммуникация между странами, участвующими в новых разработках, необходимы для снижения воздействия на окружающую среду нескольких ветряных электростанций в одном районе.
Большая часть опыта, накопленного в оффшорной ветроэнергетике, получена в результате нескольких лет мониторинга трех ветряных электростанций в Дании (Middelgrunden, Horns Rev и Nysted), установленных в период с 2001 по 2003 год.Ценный анализ был также проведен Федеральным министерством окружающей среды (BMU) Германии посредством технических, экологических и природоохранных исследований в отношении морских ветроэнергетических фондов.
Визуальное воздействие
Морские ветряные электростанции обычно имеют больше и больше турбин, чем береговые сооружения. Однако визуальное воздействие ниже из-за большего расстояния от береговой линии. Тем не менее, прибрежный ландшафт часто уникален и представляет собой один из самых ценных ландшафтов, поэтому ветровые воздействия могут быть чувствительными.
Визуальное воздействие морских ветряных электростанций может повлиять на три компонента морского пейзажа:
Участок моря.
Длина береговой линии.
Площадь земли.
Рисунок 2.1 Компоненты морского пейзажа.
Морские ветряные электростанции включают в себя несколько элементов, которые влияют на характер производимого визуального воздействия:
Место и размер площади ветропарка.
Ветряки: размеры, материалы и цвета.
Расположение и расположение ветряных электростанций и связанных с ними сооружений.
Расположение, размеры и форма вспомогательных береговых сооружений (подстанции, опоры, воздушные линии, подземные кабели) и морских сооружений (подстанции и мачты анемометров).
Видимость навигационная, опознавательные знаки и огни.
Лодки для перевозки и обслуживания.
Пирс, стапель или порт для лодок.
Предлагаемый доступ к дороге или путям и требования к доступу к побережью.
Как и в случае наземных разработок, для прогнозирования потенциальных последствий новых разработок морских ветроэнергетических установок используются зоны ZTV, фотомонтаж и видеомонтаж.
Оценка видимости прибрежных застроек включает степень видимости основных морских, прибрежных и наземных видов деятельности (рекреационные мероприятия, население прибрежных районов, а также основные дороги, железные дороги и пешеходные дорожки). Эффекты кривизны земли и условий освещения важны для видимости оффшорных ветряных электростанций.Дождливые и пасмурные дни ухудшают видимость. Накопленный на сегодняшний день опыт работы с Horns Rev доказывает, что ветряная электростанция гораздо менее заметна, чем оценка четкого фотомонтажа «наихудшего случая», из-за преобладающих погодных условий и расстояния.
Масштабы изменения морского пейзажа со строительством новой морской ветряной электростанции зависят от нескольких параметров, таких как расстояние, количество турбин и доля видимых турбин, погодные условия и навигационное освещение турбин.Расстояние между наблюдателем и ветряной электростанцией обычно оказывает сильнейшее влияние на восприятие визуального воздействия. Тем не менее, изменения освещения и погодных условий значительно изменяют визуальные эффекты на одном и том же расстоянии.
Ориентировочные пороги, установленные для высокочувствительных морских пейзажей во время исследования DTI в трех районах SEA в Великобритании, показаны в таблице 2.3:
Таблица 2.3: Пороговые значения для морских пейзажей
Пороги
<13 км возможные основные визуальные эффекты
Возможны умеренные визуальные эффекты 13-24 км
> 24 км возможны незначительные визуальные эффекты.
Недавнее исследование визуальной оценки, проведенное Бишопом и Миллером, 2005, показало, что расстояние и контраст являются очень хорошими предикторами воспринимаемого воздействия. Исследование ветряной электростанции Норт-Хойл в 7 км от побережья Уэльса показало, что при любой атмосфере и любых условиях освещения (кроме грозового неба) визуальные воздействия уменьшались с увеличением расстояния. Однако визуальное воздействие увеличивалось с увеличением контраста. Необходимы дальнейшие исследования для анализа зависимости визуальных эффектов от количества, ориентации и распределения турбин.
Когда несколько разработок совпадают в одной и той же области, могут возникнуть кумулятивные эффекты из-за дополнительных воздействий новых ветряных электростанций. Степень кумулятивного воздействия зависит от количества ветряных электростанций и расстояния между ними, расположения и проектирования морских ветряных электростанций, взаимосвязи между их ZTV и общего характера морского ландшафта и его чувствительности к ветровым электростанциям. .
Датское энергетическое агентство (DEA) сообщило об отсутствии негативных отзывов в прессе во время строительства морских ветряных электростанций Nysted и Horns Rev.Опросы общественного мнения показали более высокий уровень приемлемости проектов на этапе после строительства.
Защита от нарушений в силе_ЭМИ-экранирование
Экранирование помех от электромагнитных помех
Электромагнитные помехи (EMI) чаще всего возникают в диапазоне частот от 104 до 1012 Гц. Некоторые из наиболее распространенных источников электромагнитных помех — это радиопередатчики, электродвигатели, люминесцентные лампы, линии электропередач и компьютерные схемы. Если отсутствует экранирование от электромагнитных помех для защиты чувствительных электронных компонентов, выход устройства из строя может быть вызван помехами электромагнитного спектра.EMI были известны и понятны почти 100 лет назад, еще со времен ранней передачи сигналов. В настоящее время экранирование от электромагнитных помех стало фундаментальной и необходимой частью проектирования электронной схемы.
Электромагнитные помехи влияют на электрическую цепь через помехи от электромагнитной индукции или радиочастотных передач. Помехи могут ухудшить, прервать, ограничить или полностью помешать работе схемы. Хотя электромагнитные помехи могут быть незапланированным явлением, во время войны они широко используются как метод подавления радио- или радиолокационных передач.
Обычное экранирование от электромагнитных помех
Экранирование электромагнитных помех обычно производится путем тщательного заземления электронной схемы или путем создания так называемой клетки Фарадея вокруг схемы. Клетка Фарадея — это, по сути, экран из проводников, помещенных вокруг электронной схемы, который затем тщательно заземляется. Типичным примером клетки Фарадея является защитная металлическая сетка, закрывающая стекло домашней микроволновой печи. Когда вы входите в лифт, и ваш телефонный звонок прерывается, это происходит из-за того, что металлический корпус лифта действует как клетка Фарадея, задерживающая передачу вашего мобильного телефона.
Необходимо уменьшить размер экрана
Поскольку полупроводники продолжают сжиматься, а размеры соединительных узлов уменьшаются до размеров менее 10 нанометров, экранирование от электромагнитных помех должно последовать этому примеру. С этой целью в течение многих лет применялась вакуумная металлизация путем испарения или распыления для покрытия пластиковых компонентов, содержащих электронные схемы. Недавно были разработаны методы нанесения тонких пленок проводящего экранирования электромагнитных помех непосредственно на уровень пластин и корпусы чипов. Этот процесс позволяет производить высокоскоростное нанесение покрытий, экранированных от электромагнитных помех, перед нарезкой пластин, сохраняя при этом отличную защиту цепи и меньший размер.
Материалы для защиты от электромагнитных помех
Materion — лидер в производстве мишеней для распыления для сложных приложений защиты от электромагнитных помех. Обычные материалы включают хром, медь, молибден, никелевые сплавы, вольфрам и титан.

Магнитная буря в стакане воды – Наука – Коммерсантъ

Попасть в солнечный шторм

Возмущения от электромагнитных сил — Энциклопедия по машиностроению XXL

Поверка измерительных приборов (средств измерений)

Электромагнитные волны = излучение

Чем выше частота излучения, тем больше энергии

Чем выше частота излучения, тем большую энергию переносит каждый квант, то есть он потенциально более опасен для живого организма.

Потенциальная опасность

Надо изучать мощности и спектр излучения

Поля низкой частоты и радиоволны

Далее — Бытовая СВЧ печь, телефон, беспроводные зарядки

Не пропустите!

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Материалы по теме

Физики научились управлять движением магнитных вихрей

Закон Мура и магноны

Магноны и скирмионы

Можно ли управлять скирмионом

Скирмионы в компьютерах будущего

Скирмионы в лаборатории магнитных метаматериалов

Conclusion

Электромагнитное поле — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Электромагнитное поле в микромире[править]

Прогноз геомагнитной обстановки на неделю

Прогноз геомагнитной обстановки на неделю

Электромагнитное возмущение — обзор

Электромагнитные помехи — обзор

42.4 Фильтры электромагнитных помех

Как предотвратить повреждение устройств электромагнитными помехами

Глава 2

Причины / примеры электромагнитных помех — что нужно знать

1. Источник EMI

2. Полоса пропускания EMI

3. Срок действия EMI

Глава 3

Лучшие методы предотвращения или уменьшения электромагнитных помех

Глава 4

В чем разница между EMI и EMC?

Глава 5

Оптимизация электронных конструкций сегодня

Заключение

Что такое электромагнитные помехи (EMI) и как они влияют на нас?

Обсуждение электромагнитных помех

Введение

Происхождение EMI ​​

Электромагнитные помехи

Электромагнитные помехи

Ограничения на территории заповедников

Offshore

Визуальное воздействие

Защита от нарушений в силе_ЭМИ-экранирование

Экранирование помех от электромагнитных помех

Обычное экранирование от электромагнитных помех

Необходимо уменьшить размер экрана

Материалы для защиты от электромагнитных помех

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ

Происхождение EMI