Electromagnètisme - Joan Carles Lopez

 Què són els camps electromagnètics?

Camps elèctrics tenen el seu origen en diferències de voltatge: entre més elevat sigui el voltatge, més fort serà el camp que resulta. Camps magnètics tenen el seu origen en els corrents elèctrics: un corrent més fort resulta en un camp més fort. Un camp elèctric existeix encara que no hi hagi corrent. Quan hi ha corrent, la magnitud del camp magnètic canviarà amb el consum de poder, però la força del camp elèctric quedarà igual. (Informació que prové de Electromagnetic Fields, publicat per l'Oficina Regional de l'OMS per a Europa (1999).

Fonts naturals de camps electromagnètics

En el medi en què vivim, hi ha camps electromagnètics per tot arreu, però són invisibles per l'ull humà. Es produeixen camps elèctrics per l'acumulació de càrregues elèctriques en determinades zones de l'atmosfera per efecte de les tempestes. El camp magnètic terrestre provoca l'orientació de les agulles dels compassos en direcció Nord-Sud i els ocells i els peixos ho fan servir per orientar-se.
Fonts de camps electromagnètics generats per l'home

A més de les fonts naturals, en l'espectre electromagnètic hi ha també fonts generades per l'home: Per diagnosticar el trencament d'un os per un accident esportiu, s'utilitzen els raigs X. L'electricitat que sorgeix de qualsevol presa de corrent porta associats camps electromagnètics de freqüència baixa. A més, diversos tipus d'ones de ràdio de freqüència més alta s'utilitzen per transmetre informació, ja sigui per mitjà d'antenes de televisió, estacions de ràdio o estacions base de telefonia mòbil.
Conceptes bàsics sobre la longitud i freqüència de les ones

Per què són tan diferents els diversos tipus de camps electromagnètics?

Una de les principals magnituds que caracteritzen un camp electromagnètic (CEM) és la seva freqüència, o la corresponent longitud d'ona. L'efecte sobre l'organisme dels diferents camps electromagnètics és funció de la seva freqüència. Podem imaginar les ones electromagnètiques com sèries d'ones molt uniformes que es desplacen a una velocitat enorme: la velocitat de la llum. La freqüència simplement descriu el nombre d'oscil lacions o cicles per segon, mentre que l'expressió «longitud d'ona» es refereix a la distància entre una ona i la següent. Consegüentment, la longitud d'ona i la freqüència estan inseparablement lligades: com més gran és la freqüència, més curta és la longitud d'ona.

El concepte es pot il lustrar amb una analogia senzilla. LLigui una corda llarga al pom d'una porta i subjecti l'extrem lliure. Si ho mou lentament amunt i avall generarà una única ona de grans dimensions, un moviment més ràpid generarà nombroses ones petites. La longitud de la corda no varia, per la qual cosa com més ones generi (major freqüència), menor serà la distància entre les mateixes (menor longitud d'ona).

Camps electromagnètics de freqüències altes

Els telèfons mòbils, la televisió i els transmissors de ràdio i radars produeixen camps de RF. Aquests camps s'utilitzen per transmetre informació a distàncies llargues i són la base de les telecomunicacions, així com de la difusió de ràdio i televisió a tot el món. Les microones són camps de RF de freqüències altes, de l'ordre de GHz En els forns de microones, utilitzem aquests camps per a l'escalfament ràpid d'aliments.

En les freqüències de ràdio, els camps elèctrics i magnètics estan estretament relacionats i els seus nivells es mesuren normalment per la densitat de potència, en watts per metre quadrat (W/m2).
Punts clau:

• L'espectre electromagnètic abasta tant fonts de camps electromagnètics naturals com fonts generades per l'home.
  

• Un camp electromagnètic es caracteritza mitjançant la seva freqüència o la seva longitud d'ona. En una ona electromagnètica, aquestes dues característiques estan directament relacionades entre si: com més gran és la freqüència, més curta és la longitud d'ona.
  

• La radiació ionitzant, com els raigs X i raigs gamma, conté fotons amb energia suficient per trencar enllaços moleculars. Els fotons de les ones electromagnètiques de freqüències de xarxa i de ràdio són molt menys energètics i no tenen aquesta capacitat.
  

• Els camps elèctrics es generen en presència d'una càrrega elèctrica i la seva intensitat es mesura en volts per metre (V / m). Els camps magnètics s'originen per la corrent elèctrica. Les seves densitats de flux es mesuren en nT (nanotesla) o mT (militesla).
  

• En les freqüències de ràdio i de microones, els camps elèctrics i magnètics es consideren, conjuntament, com els dos components d'una ona electromagnètica. La intensitat d'aquests camps es descriu mitjançant la densitat de potència, mesurada en watts per metre quadrat (W/m2).
  

• Les ones electromagnètiques de freqüència baixa i freqüència alta afecten l'organisme de formes diferents.
  

• Les xarxes de distribució elèctrica i els aparells elèctrics són les fonts més comunes de camps elèctrics i magnètics de freqüència baixa de l'entorn quotidià. Les fonts habituals de camps electromagnètics de radiofreqüència són les telecomunicacions, les antenes de radiodifusió i els forns de microones.
  

Quina diferència hi ha entre els camps electromagnètics no ionitzants i la radiació ionitzant?

La longitud d'ona i la freqüència determinen una altra característica important dels camps electromagnètics. Les ones electromagnètiques són transportades per partícules anomenades quants de llum. Els quants de llum d'ones amb freqüències més altes (longituds d'ona més curtes) transporten més energia que els de les ones de menor freqüència (longituds d'ona més llargues). Algunes ones electromagnètiques transporten tanta energia per quant de llum que són capaços de trencar els enllaços entre les molècules. De les radiacions que componen l'espectre electromagnètic, els raigs gamma que emeten els materials radioactius, els raigs còsmics i els raigs X tenen aquesta capacitat i es coneixen com «radiació ionitzant». Les radiacions compostes per quants de llum sense energia suficient per trencar els enllaços moleculars es coneixen com «radiació no ionitzant». Les fonts de camps electromagnètics generats per l'home que constitueixen una part fonamental de les societats industrials (l'electricitat, les microones i els camps de radiofreqüència) estan a l'extrem de l'espectre electromagnètic corresponent a longituds d'ona relativament llargues i freqüències baixes i els seus quants no són capaços de trencar enllaços químics.
Camps electromagnètics de freqüències baixes

En presència d'una càrrega elèctrica positiva o negativa es produeixen camps elèctrics que exerceixen forces sobre les altres càrregues presents en el camp. La intensitat del camp elèctric es mesura en volts per metre (V / m). Qualsevol conductor elèctric carregat genera un camp elèctric associat, que està present encara que no flueixi el corrent elèctric. Com més gran sigui la tensió, més intens serà el camp elèctric a una determinada distància del conductor.

Els camps elèctrics són més intensos com menor és la distància a la càrrega o conductor carregat que els genera i la seva intensitat disminueix ràpidament en augmentar la distància. Els materials conductors, com els metalls, proporcionen una protecció eficaç contra els camps magnètics. Altres materials, com els materials de construcció i els arbres, presenten també una certa capacitat protectora. Per tant, les parets, els edificis i els arbres redueixen la intensitat dels camps elèctrics de les línies de conducció elèctrica situades a l'exterior de les cases. Quan les línies de conducció elèctrica estan enterrades en el sòl, els camps elèctrics que generen gairebé no poden detectar en la superfície.

Els camps magnètics s'originen pel moviment de càrregues elèctriques. La intensitat dels camps magnètics es mesura en amperes per metre (A / m), encara que en les investigacions sobre camps electromagnètics els científics utilitzen més freqüentment una magnitud relacionada, la densitat de flux (en microteslas, ?T). Al contrari que els camps elèctrics, els camps magnètics només apareixen quan es posa en marxa un aparell elèctric i flueix el corrent. Com més gran sigui la intensitat de la corrent, major serà la intensitat del camp magnètic.

Igual que els camps elèctrics, els camps magnètics són més intensos en els punts propers al seu origen i la seva intensitat disminueix ràpidament a mesura que augmenta la distància des de la font. Els materials comuns, com les parets dels edificis, no bloquegen els camps magnètics.


Camps elèctrics



   1. La font dels camps magnètics és la tensió elèctrica.
   2. La seva intensitat es mesura en volts per metre (V / m).
   3. Pot existir un camp elèctric fins i tot quan l'aparell elèctric no està en marxa.
   4. La intensitat del camp disminueix a mesura que augmenta la distància des de la font.
   5. La majoria dels materials de construcció protegeixen en certa mesura dels camps elèctrics.



  Camps magnètics

   1. La font dels camps magnètics és el corrent elèctric.
   2. La seva intensitat es mesura en amperes per metre (A / m). Habitualment, els investigadors de
      CEM utilitzen una magnitud  relacionada, la densitat de flux (en microteslas (mT) o militeslas (Mt).
   3. Els camps magnètics s'originen quan es posa en marxa un aparell elèctric i flueix el corrent.
   4. La intensitat del camp disminueix a mesura que augmenta la distància des de la font.
   5. La majoria dels materials no atenuen els camps magnètics.


Camps elèctrics

Al endollar un cable elèctric en una presa de corrent es generen camps elèctrics en l'aire que envolta el aparell elèctric. Com més gran és la tensió, més intens és el camp elèctric produït. Com pot existir tensió encara que no hi hagi corrent elèctric, no és necessari que l'aparell elèctric estigui en funcionament perquè existeixi un camp elèctric en el seu entorn.

(Per gentilesa de la National Radiological Protection Board, Junta nacional de protecció radiològica del Regne Unit).


Els camps magnètics es generen únicament quan flueix el corrent elèctric. En aquest cas, coexisteixen en l'entorn de l'aparell elèctric camps magnètics i elèctrics. Com més gran és la intensitat del corrent, major és la intensitat del camp magnètic. La transmissió i distribució d'electricitat es realitza a tensió alta, mentre que a la llar s'utilitzen tensions baixes. Les tensions dels equips de transmissió d'electricitat varien poc d'uns dies a altres; el corrent de les línies de transmissió varia en funció del consum elèctric.


Els camps elèctrics existents al voltant del cable d'un electrodomèstic només desapareixen quan aquest es desendolleu o es desconnecta de la presa de corrent, encara que no desapareixeran els camps elèctrics de l'entorn del cable situat a l'interior de la paret que alimenta l'endoll.

 En què es diferencien els camps estàtics dels camps variables en el temps?
Un camp estàtic és el que no varia en el temps. Una corrent contínua (DC, en anglès) és un corrent elèctric que flueix sempre en el mateix sentit. En qualsevol aparell elèctric alimentat amb piles flueix corrent de la pila a l'aparell i d'aquest a la pila, generant un camp magnètic estàtic. El camp magnètic terrestre és també un camp estàtic, així com el camp magnètic que envolta una barra imantada, el qual es pot visualitzar per mitjà del dibuix que es forma quan es espolseu limaduras de ferro al voltant de la barra.

En canvi, els corrents alternes (AC, en anglès) formen camps electromagnètics variables en el temps. Els corrents alternes inverteixen el seu sentit de forma periòdica. En la majoria dels països d'Europa el corrent altern canvia de sentit amb una freqüència de 50 cicles per segon o 50 Hz (hertz o hertzios) i, de forma corresponent, el camp electromagnètic associat canvia d'orientació 50 vegades cada segon. La freqüència del corrent elèctric en els països d'Amèrica del Nord és de 60 Hz.




Quines són les principals fonts de camps de freqüència baixa, mitjana i alta?

Els camps electromagnètics variables en el temps que produeixen els aparells elèctrics són un exemple de camps de freqüència extremadament baixa (FEB, o ELF, en anglès), amb freqüències generalment de fins a 300 Hz Altres tecnologies produeixen camps de freqüència intermèdia (FI), amb freqüències de 300 Hz a 10 MHz, i camps de radiofreqüència (RF), amb freqüències de 10 MHz a 300 GHz Els efectes dels camps electromagnètics sobre l'organisme no només depenen de la seva intensitat sinó també de la seva freqüència i energia. Les principals fonts de camps de FEB són la xarxa de subministrament elèctric i tots els aparells elèctrics; les pantalles d'ordinador, els dispositius antirobatori i els sistemes de seguretat són les principals fonts de camps de FI i les principals fonts de camps de RF són la ràdio, la televisió, les antenes de radars i telèfons mòbils i els forns de microones. Aquests camps indueixen corrents en l'organisme que, depenent de la seva amplitud i freqüència, produexen diversos efectes com escalfament i sacsejades elèctriques que depent del grau de exposició produexen els sintomes enrrera esmentats.

 Resum dels efectes sobre la salut
 

  Què passa quan ens exposem a camps electromagnètics?

L'exposició a camps electromagnètics no és un fenomen nou. Tanmateix, en el segle XX l'exposició ambiental ha augmentat de forma contínua conforme la creixent demanda d'electricitat, el constant avanç de les tecnologies i els canvis en els hàbits socials han generat més i més fonts artificials de camps electromagnètics. Tots estem exposats a una combinació complexa de camps elèctrics i magnètics febles, tant a la llar com en el treball, des dels que produeixen la generació i transmissió d'electricitat, els electrodomèstics i els equips industrials, als produïts per les telecomunicacions i la difusió de ràdio i televisió.

En l'organisme es produeixen corrents elèctriques minúscules degudes a les reaccions químiques de les funcions corporals normals, fins i tot en absència de camps elèctrics externs. Per exemple, els nervis emeten senyals mitjançant la transmissió d'impulsos elèctrics. En la majoria de les reaccions bioquímiques, des de la digestió a les activitats cerebrals, es produeix una reorganització de partícules carregades. Fins i tot el cor presenta activitat elèctrica, que els metges poden detectar mitjançant els electrocardiogrames.


Els camps elèctrics de freqüència baixa influeixen en l'organisme, com en qualsevol altre material format per partícules carregades. Quan els camps elèctrics actuen sobre materials conductors, afecten la distribució de les càrregues elèctriques a la superfície. Provoquen un corrent que travessa l'organisme fins al terra.



Els camps magnètics de freqüència baixa indueixen corrents circulants en l'organisme. La intensitat d'aquests corrents depèn de la intensitat del camp magnètic exterior. Si és prou intens, els corrents podrien estimular els nervis i músculs o afectar altres processos biològics.

Tant els camps elèctrics com els magnètics indueixen tensions elèctriques i corrents en l'organisme .