Изучение електромагнітного випромінювання, створюваного персональним компьютером

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Вивчення електромагнітного випромінювання, створюваного персональним компьютером.

ЦЕЛЬРАБОТЫ:Изучениехарактеристикэлектромагнитногополя, створюваного персональним комп’ютером. Розробка рекомендацій під час роботи з компьютером.

Порядок проведення работы.

1. Ознайомитися із установкою для виміру електромагнітного поля, випромінюваного компьютером.

2. Виміряти на усіх напрямах від комп’ютера величину електромагнітного поля була в залежність від расстояния.

3. Заповнити таблиці 1, 2, 3.

4. Побудувати графіки залежності магнітної індукції від відстані і розрахувати помилки излучений.

5. Зробити висновки з проведену роботу і дати рекомендації під час роботи з компьютером.

Виписки з гігієнічних вимог до видеодисплейным терміналам (ВДТ), персональним электронно-вычислительным машинам (ПЕОМ) та організації праці. (Санітарні правил і норми 2.2.2. 542−96, Госкомсанэпиднадзор Росії, Москва, 1996).

1. НОРМИ ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ВДТ І ПЭВМ.

1.КонструкцииВДТ (видеодисплейныйтерминал) иПЭВМ (персональна електронно-обчислювальну машину) мають забезпечувати потужність експозиційної дози рентгенівського випромінювання у будь-якій точці з відривом 0,05 м від екрану й корпусу — 0,1 мБэр/час (100 мкр/час).

2. Допустимі значення параметрів неионизирующих електромагнітних излучений:

а)напряженность электромагнитногополяпоэлектрической складової на г=50 див від екрана — 10 B/м.

б) напруженість електромагнітного поля по магнітної складової г=50 див від екрана — 0,3 А/м. Примітка: Рентген — доза гамма-випромінення під впливом що його 1 м³ сухого повітря при t=00 З повагою та тиску 760 мм рт.ст. створюються іони, які мають одну електростатичну одиницю електрики. Потужність експозиційної дози вимірюється: Р/час (1P = 2,58 10−4 Кл/Кг). БЕР — біологічний еквівалент рентгена, тобто. така доза будь-якого випромінювання, що викликає той жебиологический ефект, як і один рентген гамма-випромінення (нормальний фон 15 — 30 мкР/год).

2. СПІЛЬНІ ВИМОГИ До ОРГАНІЗАЦІЇ РЕЖИМУ І ОТДЫХА ПРИ РОБОТІ З ВДТ І ПЭВМ.

1. Режим праці та відпочинку під час роботи з ПЕОМ і ВДТ повинні організовуватися залежно від виду та категорії трудовий деятельности.

2. Види праці поділяються втричі группы:

Група, А — робота з зчитуванню інформації з екрана ВДТ чи ПЕОМ з попереднім запитом; Група Б — робота з введення информации;

Група У — творча праця як діалог із ЭВМ.

3. Для видів праці встановлюється три категорії тяжкості і напруги роботи з ВДТ і ПЕОМ, які определяются:

— для групи, А — по сумарному числу зчитувальних знаків за робочу зміну, але з більш 60 000 знаків за смену;

— для групи Б — по сумарному числу зчитувальних чи впроваджуються знаків за робочу зміну, але з більш 4000 знаков.

— для групи У — по сумарному часу безпосередньої роботи з ВДТ і ПЕОМ за робочу зміну, але з більше шести годин за смену.

4. Тривалість безперервної роботи з ВДТ без регламентованого перерви має перевищувати 2 часов.

3. ВИМОГИ До ШУМУ І ВІБРАЦІЇ.

1. За виконання основний роботи з ВДТ і ПЕОМ рівень шуму робочому місці ні перевищувати 50 дБ (диспетчерські, операторські, розрахункові кабіни, зали обчислювальної техніки, навчальні помещения).

2. У приміщення операторів ЕОМ (без дисплеїв) рівень шуму ні перевищувати 65 дБ.

3. На робочих місць помешкань розміщувати гучних агрегатів обчислювальних машин (АЦПУ, принтери тощо.) рівень шуму ні перевищувати 75 дБ.

Примітка: Для оцінки фізичної характеристики звуку вводиться поняття рівень громкости:

L=lgI/Io,.

де I — інтенсивність даного звуку, Iо — вихідна інтенсивність (I1о приймають рівної 10−12 Вт/м, отже поріг чутності за частоти 10 гц лежить на жіночих нульовому рівні, Вт — ватів, одиниця потужності). Одиниця рівня гучності L називається Білому (Б). Зазвичай мають 10 раз меншими одиницями — децибелами (дБ). (Тихиq розмова — 40 дБ, громкfz мова — 70 дБ., шум літака з відривом З rv- 130 Дб).

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТЬ.

Навколо провідників із течією і постійних магнітів утворюється магнітне полі. При приміщення в магнітне полі провідника діє сила, розмір якої пропорційна довжині цього відрізка в пространстве.

Магнітне полі характеризується вектором магнітної индукцииВ. Вектор магнітної індукції спрямований вздовж відрізка провідника із течією, коли цей відтинок орієнтований отже нею із боку магнітного поля не діє сила. Розмір модуля вектора магнітної індукції равна.

(1).

де L — довжина відрізка провідника;

I — струм, що у нем;

F — максимальна сила, діюча цей відрізок провідника у магнітному полі (коли цей відтинок перпендикулярний до подання вектора В).

З (1) слід, що магнітна індукція чисельно дорівнює відношенню сили, діючу із боку магнітного поля до твору сили струму на довжину провідника, коли він лежить у поле.

У системі СІ, коли сила вимірюється в Ньютонах, струм в Амперах, адлина в метрах, одиницею магнітної індукції є тесла.

Якщо деякою області простору відомий вектор магнітної індукції, то, на поміщений у цій галузі відрізок провідника довжиною L, яким тече струм, діє з боку магнітного поля сила, звана силою Ампера/.

FA = I У L Sin?, (2).

де (?- кут між напрямам вектора магнітної індукції і відрізком проводника.

Допоміжної величиною, що характеризує магнітне полі струмів, є вектор напруженості магнітного поля.

У системі СІ одиницею напруженості магнітного поля є Ампер/метр.

Зв’язок між магнітної індукцією і напруженістю магнітного поля встановлює соотношение:

У=??? 0H (3).

де? 0 = 4?10−7 Гн/м — магнітна стала,? — магнітна проникність вещества.

Примітка: Слід зазначити, що до формулі зв’язку напруженості (Є) електричного половіючі жита із різницею потенціалів (?).

Є =(? 1- ???)/r, (4).

напруженість електричного поля вимірюється в В/м (вольт на м).

Закон БіоСaвара — Лапласа.

Відповідно до досвідчених даних, індукція магнітного поля У в вакуумевсегда пропорційна величині електричного тока1, збудливого поле.

B=?? 0kI (5).

Така загальна (інтегральна) форма закону магнітного поля струму, встановленого в 1820 г. французькими вченими Біо і Саваром. Залежність У від конфігурації і розташування струмів, прихована в коефіцієнті до, має у кожному конкретному випадку особливий приватний характер.

Проте, як засвідчило Лаплас, можна записати цього закону у такому диференціальної формі, яка від форми струмів, користуючись якої, можна розрахувати індукцію магнітного поля, створюваного струмом будь-який геометричній форми. Відомо, що рухомий заряд створює навколо себе магнітне полі, вектор магнітної індукції якого.

B=[?? 0/4??][q (v.r)]/ r3(6).

де v — швидкість руху заряду, r — радіус вектор, проведений від заряду до точки визначення У .

Розглянемо магнітне полі окремого елемента струму, используяпринцип суперпозиции магнітних полів, який ось у чому: магнітне полі окремо рухомих зарядів векторно складається й кожен заряд збуджує магнітне полі, яке залежить від наявності інших зарядов.

Для розрахунку магнітної індукції окремого елемента струму з урахуванням принципу суперпозиции, розглянемо провідник перерізом P. S, довжиною dL, яким рухаються заряджені частки з зарядами q і концентрацією n.

Кількість частинок обсягом dV буде dV = ndV = ndLS, а магнітне полі dB, создаваемое елементом струму в аналізованої точці, яка перебуває з відривом радиуса-вектора r від dL, відповідно до (6) буде зацікавлений у dN=ndLS разбольше, ніж полі У, створюване одним які йшли зарядом (закон Био-Савара-Лапласа):

dB=?? 0nq[vr]dLS/4? r3=?? 0I[dL r]/ 4? r3(7).

1) Магнітне полі нескінченно довгого провідника з током.

Застосуємо закон Біо — Савара — Лапласа до розрахунку магнітного поля, створюваного струмом 1, поточним по нескінченному довгому провідника (рис. 1) у точці А, що є з відривом R від осі прямолинейного.

Кожен елемент струму TdL створює у точці А елементарну складову магнітної індукції, формула 7.

З (7) слід, що вектор dB перпендикулярний площині креслення і Нас. Оскільки вектори dВ, створювані окремими dL,.

мають однакове направлення у точці Бо складання векторів dB усунути складанням їх модулів.

dB =? 0 I dL Sin? /4??r2 (8).

Величина результуючої магнітної індукції може бути оцінена інтегруванням (8).

" .

У =??? 0 /4?) -ooJ+°° I Sin? r -2 d L (9).

Щоб зробити інтегрування, слід висловити все перемінні під інтегралом через одну зміну, наприклад, кут ?.

Тоді для L получим.

L=Rtg?(10).

Дифференцируя (10) одержимо, що.

dL=Rcos-2??d? (II).

Слід зазначити, що з зміні L от-оо до+оо, кут? змінюється від -?? /2 до +?? /2, і тому межі інтегрування в (9) змінюються. Далее,.

sin? = sin (900-??) = co? (12).

r=R/cos? (13).

Підставляючи (11), (12), (13) в (9) та міняючи межі інтегрування, получим.

У =?? 0 /4? R)-??? J+??? co? d??(14).

Зауважимо, що у рівнянні (14).

-??? J+??? co? d? = 2(15).

З огляду на (15), одержимо.

У==?? 0I/2? R (16).

Отже, магнітна індукція поля прямого струму визначається за формулою (16), і вона може бути «також використана до розрахунку поля провідника із течією кінцевої довжини за умови, що відстань R мало проти довжиною проводника.

Магнітне полі контуру з током.

З допомогою закону Био-Савара-Лапласа визначимо магнітне полі центрі кругового витка із течією, радіус якого R (рис. 2). Кожен елемент струму створює у центрі витка магнітну індукцію, спрямованої вдольнормали площині витка, і тому векторное складання полів dB створюваних елементами із течією, можна зводити до додаванню їх модулів. Елементарна складова dB, відповідно до (8), равна:

dB =? 0IdL/4? R2.

Рис. 2.

Бо у тому випадку??=?? /2, а відстань r від кожної елемента струму до аналізованої точки поля однаково одно R, то інтегруючи вираз (17) у всій довжині L=2??R контуру із течією, получим:

У=?? 0I/2R (18).

Розрахуємо магнітне поле, на осі кругового витка із течією у точці А, яка віддалений від площині витка з відривом, а (рис. 3).

Рис. 3.

Нехай площину витка із течією перпендикулярна площині креслення, у якій лежить вісь витка, а напрям струму зазначено на кресленні. Величина.

модуля елементарної складової d У у точці А равна.

dB=?? 0ldL/4? R (19).

(кут між dL і dr дорівнює ?/2).

Вектори dB за правилом векторного множення вектора на вектор перпендикулярні до площині, що проходить через відповідний элемент.

струму dL й ставлячи крапку А, отже, вони утворюють симетричний конічний віяло. Геометрична сума всіх векторів dB числено дорівнює алгебраїчній сумі проекцій всіх векторів на вісь X. Проекція вектора d У x на вісь Х равна.

dBx = dB sin? =? 0IdL sin? / 4?? r2 (20).

З огляду на, що sin? = R/r получим.

dBx =? 0 I R dL/ 4?? r3 (21).

Величинарезультирующей магнітної індукції визначається інтегруванням, у всій довжині L=2??R витка. З огляду на, що г2= R2+d2, остаточно получим.

У =? 0I R2 / 2(R2 + d2) 3/2 (22).

З допомогою формули (22) можна розрахувати магнітне полі кругового струму у будь-якій точці осі X.

ЗМІСТ ОТЧЕТА.

1. Назва і чітку мету работы.

2. порядок виконання роботи з схемою, заповненими таблицями, графіками і проведеними вычислениями.

3. Стислий зміст теоретичної части.

4. запитання для самопроверки.

Питання для самопроверки.

1. Загальні гігієнічні вимоги до ВДТ і ПЕОМ з питань електромагнітного випромінювання, шуми і вібрації, і навіть режиму праці та отдыха.

2. Основна характеристика електромагнітного поля — магнрггная індукція і напруженість, одиниці їх измерения.

3. До основних рис електромагнітного поля — напруженість, потенціал одиниці, і виміру, зв’язок з-поміж них. Закон Био-Савара-Лапласа для електромагнітного поля.

4. Розрахунок напруженості магнітного поля, створюваного електромагнітним струмом, (магнітне полі нескінченно довгого провідника із течією, магнітне полі контуру із течією, магнітне поле, на осі кругового тока).

5. Теорія помилок: нормальний закон розподілу. Визначення дисперсії по досвідченим даним. Метод найменших квадратов.

1. А. А. Детлаф, Б. М. Яворський. Курс фізики. М. «Вищу школу», 1989 г.

2. И. В. Савельев. Курс загальної физики., т. 1,2, 3, М. «Наука» (будь-який рік видання).