XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

Большой интерес вызывает тема существования электромагнитных полей в современном мире, а точнее их влияние на наш организм. Имеет ли оно отрицательное влияние или есть и положительные стороны?

Чтобы ответить на этот вопрос стоит разобраться, что из себя представляет магнитное поле? Магнитное поле – особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов – токов. Источниками такого поля являются постоянные магниты – это тела, которые длительное время сохраняют намагниченность, простыми словами, они создают магнитное поле [1].

Рис. 1 Магнитное поле [4]

К свойствам магнитного поля можно отнести:

величина поля убывает с расстоянием от источника поля.

источник и индикатор поля – электрический ток;

магнитное поле является вихревым – его силовые линии (линии магнитной индукции) замкнутые;

магнитное поле материально;

Магнитное поле возникает под воздействием движущих зарядов электрического тока.

Магнитные поля и их воздействие

Под воздействием магнитного поля человек находится постоянно. Наше тело также обладает собственным магнитным полем, которое различно для разных органов. Наиболее главным моментом является поддержание относительного баланса между внутренними и внешними магнитными полями. Конечно, бесспорным является тот факт, что внешние магнитные поля в значительной мере могут определять состояние наших внутренних магнитных полей [2].

Как было сказано ранее, у человека есть своё электромагнитное поле, ведь нейроны в нашей нервной системе - это носители электрического заряда, а в каждых клетках нашего организма и в крови имеются ионы (заряженные частицы) металлов. Следовательно, все эти компоненты являются чувствительными к внешним магнитным полям.

Эксперты в области физиологических процессов, которые происходят под влиянием магнитного поля в человеческом организме, заостряют свое внимание на влияние этого поля на кровеносно-сосудистую систему, а также эффективность переноса кислорода кровью, транспортировку питательных веществ, но наиболее чувствительной к магнитному полю является нервная система. На магнитные поля реагируют и многие другие системы организма: сердечно-сосудистая, эндокринная [5], костно-мышечная, пищеварительная и дыхательная системы, кровь и органы чувств.

Биофизические аспекты влияния магнитного поля и их количественная оценка

Большое количество работ посвящено количественной оценке воздействия сильных и слабых магнитных полей на организмы живых существ. Так, например, действие переменного магнитного поля амплитудой 0,01 А/м и частотами из диапазона от 0,001 до 0,01 Гц на крыс вызвало появление межполушарной асимметрии головного мозга [9]. Постоянное магнитное поле напряженностью 40–56 кА/м уменьшает возбудимость гипоталамуса у живых организмов, а переменное магнитное поле 24–40 кА/м повышает ее.

Таблица 1. Значение напряженности магнитного поля в различных локациях [7]

Даже малые магнитные поля существенным образом влияют на функционирование живых клеток. Так, воздействие переменного магнитного поля в диапазоне частот от 0,001 до 0,01 Гц при напряженности 0,01 А/м. вызывало брадикардию и колебания градиента квазистатического потенциала кожи у животных, находящихся в сурдокамере [9]. Постоянное действие переменного магнитного поля с напряженностью до 1000 А/м и с частотой из диапазона 0,5–8 Гц на мелких животных приводит к отчетливым изменениям в электрокардиограмме, ритме дыхания [9]. Предположительно, такие поля могут оказывать воздействие и на крупных млекопитающих и на человека. Постоянное магнитное поле напряженностью менее 30 кА/м вызывало у собак, крыс, кроликов гипертонию, увеличение вольтажа электрокардиограммы, а при поле 48–80 кА/м аналогичное воздействие приводило к обратным результатам. Суточная экспозиция кроликов в постоянном магнитном поле напряженностью 80 кА/м вызывало у них незначительное уменьшение частоты дыхания. Однако встречались отдельные животные, четко реагировавшие урежением дыхания, причем эта реакция сохранялась у них в последействии. Постоянное магнитное поле напряженностью 360 кА/м, действовавшее 30 мин на кроликов, вызывало уменьшение частоты дыхания на 30 %, частоты сердечных сокращений – на 11%. Нормализация всех показателей наступала через сутки после прекращения действия поля [9].

Влияние магнитного поля на различные системы организма

Так как магнитные поля воздействуют на весь организм человека (воздействию подвергаются все системы), то и во время заболеваний ничего существенно не изменяется. Но если здоровый организм ещё может адаптироваться к воздействию магнитных полей, то чем сильнее он заболевает, тем существеннее становится это воздействие. Организму, ослабшему после продолжительной болезни, даже совсем незначительное, слабое воздействие зачастую может нанести существенный, а иногда и непоправимый урон. Даже у здоровых людей во время магнитных бурь начинают происходить некоторые изменения в составе крови. При непосредственном измерении концентрации лейкоцитов в крови и уровнем возмущённости магнитного поля Земли выяснилось, что они изменяются практически одновременно. Во время магнитных бурь повышается вероятность тромбообразования.

Но магнитные поля имеют не только отрицательное воздействие на наш организм. Снижение уровня внешнего магнитного поля ведёт к его нарушению в кровеносной системе, в результате чего нарушается кровообращение, транспортировка кислорода и питательных веществ к органам и тканям, что может в итоге привести к развитию болезни.

Зачастую можно услышать о таком типе лечения, как магнитотерапия. В современное время воздействие магнитотерапией на организм человека успешно используется для устранения болей, снятия воспалений и отёчности при самых различных недугах. Замечательный лечебный эффект проявляется от воздействия магнитотерапии при лечении остеохондрозов, способствуя при этом регенерации костных и хрящевых тканей. И данный факт в научном сообществе не оспаривается.

Рис. 2 Магнитотерапия- лечение магнитными полями [3]

В современной лечебной практике используются магнитные поля с принципиально разными переменными составляющими:

Индуктотермия - высокочастотное магнитное поле - используется в основном при стационарном лечении ввиду сложности применяемых при этом лечебных приборов.

Магнитотерапия - низкочастотное магнитное поле - более физиологична, так как используются переменные магнитные поля с частотой, близкой к естественному биологическому ритму человека, лежащих в пределах 0,1…100 Гц.

Пример расчета характеристик магнитного поля

Рассмотрим аналитический метод расчета магнитного поля по трассам воздушных линий высокого напряжения (ВЛ ВН). При разработке аналитического метода расчета магнитного поля по трассам ВЛ ВН можно использовать следующую формулу:

,

где I – сила тока в проводнике, z –координата точки, h –высота подвески провода над землей, у – расстояние от провода,

На основе результатов расчетов электрических и магнитных полей по трассам воздушных и кабельных линий электропередачи можно оценить их потенциальное воздействие, а также предложить способы их экранирования.

На основе проведенных аналитических расчетов можно выдать рекомендации по уменьшению величины магнитных полей. Например, можно привести следующие рекомендации [10]:

Применение одноцепных линий электропередачи повышенной пропускной способности с расположением проводов в вершинах равностороннего треугольника позволяет уменьшить напряженности электрического и магнитного полей на нормируемом расстоянии от оси линии в 2-5 раз, по сравнению с ВЛ ВН традиционного исполнения с горизонтальной подвеской фаз.

Оптимальная фазировка проводов многоцепных линий электропередачи высокого напряжения позволяет снизить напряженности электрического и магнитного полей промышленной частоты по их трассам в 1.5-3 раза по сравнению с принятой в настоящее время традиционной фазировкой проводов.

Снижения напряженности магнитного поля по трассам кабельных линий можно добиться путем уменьшения расстояния между кабелями цепи. При этом при соблюдении условия тепловой стойкости системы значения напряженностей магнитного поля могут быть снижены в 2-2.5 раза.

Оптимальная фазировка напряжений на жилах многоцепных кабельных линий высокого напряжения позволяет снизить напряженность магнитного поля более, чем в 1.5 раза

Заключение

Подробно изучив вопрос влияния магнитного поля на человека и его организм, можно сказать, что оно имеет как пагубное, так и полезное действие. Поэтому пренебрегать состоянием магнитного поля в организме не стоит.

По мнению многих ученых, в основе реакций большинства «чувствительных к электромагнитным возмущениям» людей лежит психосоматика. При одной мысли о действующем на них излучении такие люди испытывают сильный стресс, которые и выражается в головных болях, тревожности, бессоннице и др.

С другой стороны, если очень долго воздействовать на человека даже слабым электромагнитным полем искусственной природы, то можно все же дождаться негативного эффекта. Например, при многолетнем проживании в непосредственной близости от ЛЭП.

С третьей же стороны, наука не стоит на месте. Мы до сих пор не знаем многого о теле человека. И если есть реакция мозга на электромагнитные поля, то кто знает, что еще и как активизируется в теле человека.

С уверенностью можно сказать одно: многолетние наблюдения за рядовыми пользователями пока не подтвердили вред самых популярных устройств — мобильных телефонов и микроволновок.

Литература

https://fizi4ka.ru/egje-2018-po-fizike/magnitnoe-pole.html

https://avdspb.ru/magnitnie-polya-i-chelovek.html

https://elamed.com/vse-o-lechenii/magnitoterapiya-chto-eto-realnost-ili-mif/

Рис. 1 магнитное поле [1]- https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&text=%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5&pos=0&img_url=https%3A%2F%2Fi.ytimg.com%2Fvi%2FHXQVlAtQvPA%2Fmaxresdefault.jpg&rpt=simage

Рис. 2 Магнитотерапия- лечение магнитными полями -https://yandex.ru/images/search?text=%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%8F%20%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0&from=tabbar&p=2&pos=111&rpt=simage&img_url=https%3A%2F%2Fmagnitoterapiya.ru%2Fwp-content%2Fuploads%2F2018%2F02%2F7.jpg

http://vestishki.ru/content/%D0%BC%D0%B8%D0%B7%D1%83%D0%BD-%D1%8E-%D0%B3-%D0%BC%D0%B8%D0%B7%D1%83%D0%BD-%D0%BF-%D0%B3-%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%81-%D0%B8-%D0%B7%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8C%D0%B5- Мизун Ю. Г., Мизун П. Г. КОСМОС И ЗДОРОВЬЕ

https://medaboutme.ru/articles/zdorove_v_magnitnom_pole_mify_i_realnost/

Головин Н.И., Курик М.В. Магнитное поле и его влияние на человека https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/32/062/32062252.pdf

Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Усанов А.Д., Рытик А.П. У74 Биофизические аспекты воздействия электромагнитных полей: Учеб. пособие для студ. фак. нано- и биомед. технологий, обучающихся по спец. «Медицинская физика» и направлению «Биомедицинская инженерия». – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2008. - 136 с.: ил.

Степанов И.М. Исследование электромагнитных полей в электроустановках высокого напряжения и разработка мер по снижению их интенсивности. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск, 2009.

Код для цитирования: Скопировать