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电磁环境常识手册上海市辐射环境监督站 编二八年一月前 言早在两千多年前，人们就发现了电现象和磁现象。现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。电的应用，不仅极大地改变了工业生产的面貌，还使人们享受到了家用电器带来的便利。以发电、输电、变电、配电为主要内容的电力工业和制造发电机、电动机、变压器、电线电缆等的电气设备工业，以电磁波的发射和接收为主要内容的无线通信、广播、电视、雷达等产业，以磁力应用为主要内容的磁记录技术、磁浮列车技术等迅速发展起来，成为现代社会的标志。本手册从电磁学原理及其应用出发，以日常生活中常见的电磁设施为主要对象，采用问答的形式就电磁应用对环境的影响进行了解释，意在引导人们正确对待和使用电磁设备(设施)。在汇编过程中，我们得到了许多领导、专家和多年从事电磁学研究的学者的关心和支持，听取了他们提出的有益的意见和建议，在此谨表衷心感谢。限于编者的水平，本手册难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。目 录第一篇 电磁学原理41、什么是电荷？42、什么是电场？43、什么是电场强度？44、什么是磁场?45、什么是磁场强度？46、什么是电磁感应？57、什么是电磁场？58、什么是电磁场强度？59、什么是工频电场？510、什么是工频磁场？511、什么是电磁屏蔽？5第二篇 环境中的电场、磁场、电磁场612、自然界存在电场吗？613、自然界存在磁场吗？614、自然界存在电磁场吗？615、人为的电场、磁场、电磁场是如何产生的？716、家用电器会产生电磁场吗？717、我们有可能远离电磁场吗？718、什么叫电磁环境背景值？719、电磁环境背景值是如何获得的？720、为什么要在公园的草坪上测量电磁环境背景值721、上海市的电磁环境背景值是多少？8第三篇 磁浮列车822、磁浮列车是怎样悬浮起来的？823、磁浮列车是怎样向前运行的？824、磁浮列车是怎样供电的？925、磁浮列车会向环境泄漏工频磁场吗？1026、磁浮列车产生的工频电场、工频磁场会影响轨道两侧附近的居住环境吗？1027、乘坐磁浮列车受年龄、性别的限制吗？1028、乘坐磁浮列车会影响手机正常通话吗？1029、乘坐磁浮列车会影响手表正常工作吗？1030、乘坐磁浮列车会影响收录机等电器的正常工作吗？10第四篇 电场、磁场、电磁场限值标准1131、我国现行的工频电场、工频磁场、电磁场的限值标准有哪些？1132、我国制定电场、磁场、电磁场的限值标准的宗旨是什么？1133、我国工频电场、工频磁场环境限值标准是多少？1134、国际组织工频电场、工频磁场环境限值标准是多少？1135、其它国家和组织工频电场、工频磁场环境限值标准是多少？11第五篇 电场、磁场、电磁场的测量1236、用什么仪器测量工频电场、工频磁场？1237、工频电场、磁场测量单位是怎样表示的？1238、工频电场、磁场的测量依据有哪些？1239、我国电磁场的测量依据有哪些？1240、磁浮列车现场监测是怎样布点的？1241、环境电磁场监测要注意什么？12第六篇 环境中电场、磁场、电磁场管理与防护1342、我国电磁辐射法律法规有哪些？1343、我国环保部门对电磁环境是如何监督管理的？1344、对正常运行中的高压输电线路、变电站、磁浮列车、移动通信基站等，个人是否需要采取防护措施？1345、对家用电器产生的电场、磁场、电磁场是否需要采取防护措施？1446、如何减少家用电器的电场、磁场、电磁场的影响？14第一篇 电磁学原理1、什么是电荷？电是实物的一种属性。古代就已观察到“摩擦起电”现象，并认识到电有正负两种，同种相斥，异种相吸。当时因不明了电的本质，认为电是附着在物体上的，因而称它为电荷，并把显示出这种斥力或吸力的物体称为带电体。习惯上有时也把带电体本身简称为电荷(如运动电荷、自由电荷等)。通过摩擦或静电感应方法之所以会使宏观物体显示出带电性质，是由于各种宏观物体都是由原子(或分子)组成的，而原子是由带负电荷的电子和带正电荷的质子与不带电荷的中子组成的原子核所构成的。电荷是带电基本粒子的内在特性之一。2、什么是电场？电场是传递电荷与电荷间相互作用的物理场。电荷周围总有电场存在；同时电场对场中其他电荷又有力的作用。任何带电体的周围空间中都存在着由电荷激发产生的电场。带电体上的电荷分布如果是不随时间变化的静止电荷，其周围空间中的电场分布也是不随时间变化的电场，称为静电场。电场分布随时间作周期性变化的电场，称为交变电场。3、什么是电场强度？电场强度表示电场强弱和方向的物理量。电场强度是矢量，和距离的平方成反比，随着距离的增加，电场强度衰减得很快。4、什么是磁场?磁场是传递运动电荷或电流之间相互作用的物理场，由运动电荷或电流产生，同时对场中其他运动电荷或电流发生力的作用。运动电荷或电流之间的相互作用是通过磁场和电场来传递的。5、什么是磁场强度？磁场强度是表示磁场方向和强弱的矢量。由于磁场是电流或运动电荷引起的，而磁介质在磁场中发生的磁化对磁场也有影响，因此磁场强度有两种表示法：磁感应强度矢量和磁场强度矢量表示。磁感应强度的单位为高斯(G)，国际单位为特斯拉(T，1T=10000G)。磁场强度的电磁单位为安培/米(A/m)。6、什么是电磁感应？电磁感应是指通过闭合回路面的磁通量发生变化而产生电动势的现象。这样产生的电动势，称为“感生电动势”。发电机就是根据电磁感应原理来产生电能的。7、什么是电磁场？静止电荷在其周围空间产生电场，运动电荷(电流)在其周围空间同时产生磁场。当频率很低时，电场和磁场是相互独立的，彼此没有联系。当频率很高时，变化的电场与磁场可以相互转换且存在定量的波阻抗关系，而且可以脱离电荷或电流以波的形式向空间传播电磁能量。所以，在高频情况下，电场和磁场是相互依存、相互转化的，这种情况下的电场和磁场统称为电磁场。8、什么是电磁场强度？电磁波的电场和磁场都与传播方向垂直，电场和磁场互相垂直，并且同相位。电磁波可以脱离电荷或电流以波的形式向空间传播电磁能量。电磁波在空间中传播的能流密度由矢量来描述，国际单位是瓦/平方米(W/m2)。9、什么是工频电场？电力系统的电源工作频率(简称工频)为50Hz(或60Hz)，属于极低频(0300Hz)范围。工频电场就是频率是50 Hz(或60 Hz)的电场。当电气设备接通市电时，其周围空间就形成了工频电场。10、什么是工频磁场？工频磁场就是频率是50 Hz(或60 Hz)的磁场。电气设备接通市电并工作时，其电流便在周围空间产生工频磁场。11、什么是电磁屏蔽？为了避免外界电磁场对电或非电设备的影响，或者为了避免设备的电磁场对外界的影响，需要把这些设备放在封闭或近乎封闭的导电材料(软磁金属材料更佳)制成的外壳内，这种措施称为“电磁屏蔽”。日常生活中，在钢筋混凝土的大楼内或电梯轿箱内，有时手机信号比较弱，就是因为钢筋或电梯的金属轿箱体屏蔽了手机信号。因此，某些大楼内部布设了移动通信室内覆盖天线。第二篇 环境中的电场、磁场、电磁场12、自然界存在电场吗？卫星观测表明，在地球空域的对流层中，平均每24小时约有八百万次雷电现象，而向太空放电的雷闪，即“高空闪电”，每24小时将近十万次。这些大规模的放电现象是正电场和负电场之间的绝缘层被电势击穿，同时产生的声光现象。许多雷雨云中的电场强度在10万40万V/m之间。由此可见，自然界存在电场并且与我们的生活息息相关。13、自然界存在磁场吗？自然界中的磁场是广泛存在的，地球，恒星(如太阳)，星系(如银河系)，行星、卫星，以及星际空间和星系际空间，都存在着磁场。众所周知，在地球上任何地方放一个小磁针，让其自由旋转，当其静止时，磁针的N极总指向地理北极，这是由于地球周围存在着磁场，称为地磁场。地磁场有大小和方向。地表的磁场大约为0.5高斯(G)。14、自然界存在电磁场吗？自然界的电磁场来自于地球的热辐射、太阳热辐射、宇宙射线、雷电等，是由自然界某些自然现象所引起的。由于自然界发生某些变化，常常在大气层中引起电荷的电离，发生电荷的积累，当达到一定程度后引起火花放电。火花放电频带极宽，可从几千赫兹到几百兆赫兹。另外火山喷发、地震和太阳黑子活动都会产生电磁场。在太阳黑子活跃期，其产生的电磁场可导致地球上无线电通信中断。15、人为的电场、磁场、电磁场是如何产生的？人为的电场、磁场、电磁场是由电磁设备产生的。变电站和高压输电线路会在其周围产生工频电场与磁场。其它的人工电磁源主要包括：雷达、电视广播发送机、信息技术设备、医疗设备等。16、家用电器会产生电磁场吗？各种家用电器电视机、空调器、电冰箱、电风扇、洗衣机、组合音响、家用电脑、家庭影院在使用过程中会产生频率和大小不等的电磁场。17、我们有可能远离电磁场吗？不可能。在人类认识和利用电磁现象之前，基本生活在自然界产生的电磁场之中，包括地球自身的大地电场、大地磁场、大地与云层之间和云层之间由于闪电产生的雷电电磁场以及来自太阳和其他星球的电磁场。认识电磁现象之后，电磁原理的应用为人类社会创造了巨大的物质文明，同时也把人类带进了一个充满人造电磁场的环境之中。18、什么叫电磁环境背景值？电磁环境背景值亦称自然本底值，它反映自然环境的原始状态下的电磁场强度。目前，在全球人为电磁源日益增多的今天，要寻找绝对没有人为产生的电磁场的区域是非常难做到的。因此，环境背景值实际上只是一个相对的概念。19、电磁环境背景值是如何获得的？电磁辐射环境背景监测点主要设置在地形较开阔的绿地内。上海市目前设置了8个监测点，分别是上海动物园、浦东世纪公园、龙华烈士陵园、共青森林公园、嘉定孔庙、奉贤古华园、陆家嘴中心花园和人民公园。测量项目为综合电场强度、工频电场强度和工频磁感应强度。20、为什么要在公园的草坪上测量电磁环境背景值？测点应避开高层建筑物、树木、金属结构以及高压线等明显的用电设备，尽量选择空旷地方。在城市里，公园里的草坪相对来说比较开阔，且位置较稳定，其下垫面受城市发展的影响较小，便于长期监测。21、上海市的电磁环境背景值是多少？上海市的电磁环境背景值分别为，综合电场强度(0.1-3000MHz)0.100.91V/m，工频电场强度0.050.19V/m，工频磁感应强度17118nT。第三篇 磁浮列车22、磁浮列车是怎样悬浮起来的？磁浮列车的技术方案有多种，上海的磁浮列车采用吸力悬浮方式。上海磁浮列车整个车体的下部有一个弯曲部抱着轨道梁，弯曲部内侧设有导向和制动电磁铁、悬浮和牵引电磁铁。轨道梁两侧设有导向制动轨，下方设有长定子铁芯和线圈。当对悬浮电磁铁通电励磁使其产生磁场，与长定子铁芯产生相互吸引，整个列车就会向上吸起悬浮于轨道梁上。磁浮列车悬浮原理图23、磁浮列车是怎样向前运行的？磁浮列车能够飞驶归功于它的同步长定子线性发动机。轨道梁长定子线圈为镶有三相行波线圈的电动机定子片，而列车弯曲部内侧的牵引电磁铁相当于电动机的转子。当输入三相电流，就会在定子片和牵引电磁铁之间产生移动磁场，推动列车前进。列车可以根据三相电流的频率实现无级变速。刹车时，只需改变移动工频磁场的施力方向，使电动机变成发电机，列车即可不经任何摩擦得到制动。磁浮列车驱动原理图24、磁浮列车是怎样供电的？磁浮列车行驶的电能是通过地面给轨道梁长定子线圈供电而获得的。在地面变电站，先将110kV高压电通过降压变压器降至20kV，经过整流变压器整流变为直流电，再由逆变器变成0300Hz交流电，然后通过电缆和开关站供给轨道梁长定子线圈。安装在轨道梁的长定子线性发动机是分段的，只有列车所在的那一段被供电，一旦列车越过所在段的界限，就会自动停止供电，同时下段被自动供电，每段的距离一般为1200米，对呼啸而过的列车只有数十秒钟的时间。磁浮列车供电原理图25、磁浮列车会向环境泄漏工频磁场吗？由于采用吸力悬浮方式，磁浮列车弯曲部内侧的悬浮电磁铁与轨道梁的长定子铁芯之间的磁力线是闭合的，极少向外泄漏。26、磁浮列车产生的工频电场、工频磁场会影响轨道两侧附近的居住环境吗？当列车经过的瞬间，轨道梁旁22.5m处测得的工频电场强度和磁感应强度分别为0.233V/m和0.061mT，远低于国家标准限值。而当无列车经过时，测得的工频电场强度和磁感应强度分别为0.168V/m和0.044mT，基本处于当地电磁环境背景水平。将列车经过时和无列车经过时分别测得的工频电场强度和磁感应强度进行对比，可以看出两者之间无明显差别。因此，磁浮列车产生的工频电场、工频磁场不会影响轨道两侧附近的居住环境。27、乘坐磁浮列车受年龄、性别的限制吗？不受限制，男女老少都可以乘坐磁浮列车。28、乘坐磁浮列车会影响手机正常通话吗？乘坐磁浮列车不会影响手机正常通话。29、乘坐磁浮列车会影响手表正常工作吗？手表易受工频磁场的影响，但实际上未发现乘坐磁浮列车会影响手表的正常工作。30、乘坐磁浮列车会影响收录机等电器的正常工作吗？收录机、MP3、MP4、电脑等电器易受工频磁场的影响，但实际上未发现乘坐磁浮列车会影响它们的正常工作。第四篇 电场、磁场、电磁场限值标准31、我国现行的工频电场、工频磁场、电磁场的限值标准有哪些？中华人民共和国环境保护行业标准500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范(HJ/T24-1998)中华人民共和国国家标准电磁辐射防护规定(GB8702-88)中华人民共和国环境保护行业标准电磁辐射环境影响评价方法与标准(HJ/T 10.3-1996)32、我国制定电场、磁场、电磁场的限值标准的宗旨是什么？为保护环境、保障公众健康、促进伴有电磁辐射的正当实践的发展。33、我国工频电场、工频磁场环境限值标准是多少？中华人民共和国环境保护行业标准500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范(HJ/T24-1998)推荐4000V/m作为居民区工频电场评价标准，100mT作为公众全天辐射时的磁感应强度评价标准。34、国际组织工频电场、工频磁场环境限值标准是多少？国际非电离辐射防护委员会限制时变电场、磁场和电磁场暴露(300GHz以下)导则推荐以5000V/m作为居民区工频电场限值标准，100mT作为公众全天辐射时的磁感应强度限值标准。35、其它国家和组织工频电场、工频磁场环境限值标准是多少？其它国家和组织工频电场、工频磁场环境限值标准(公众居住环境)见下表：标准名称电场强度限值(V/m)磁感应强度(T)欧洲共同体法规(1999/519/EC)50Hz5000100欧洲标准化委员会(CENELEC 1995)60Hz8333533英国国家辐射防护委员会NRPB建议(1993)50Hz120001600澳大利亚(ARPANSA)标准(2006)03kHz5000100第五篇 电场、磁场、电磁场的测量36、用什么仪器测量工频电场、工频磁场？目前国内常见的工频测量仪有美国Holaday公司的HI-3604型工频电磁场强度测量仪，德国Narda公司的EFA-300型低频电磁辐射仪，意大利PMM公司的PMM-8053型工频测量仪等。37、工频电场、工频磁场测量单位是怎样表示的？工频电场的大小用电场强度表征，单位是伏特每米(V/m);工频磁场的大小用磁感应强度表征，单位是特斯拉(T)。环境中的磁感应强度较小，常用nT、mT、mT来表示，它们之间的换算关系是：1 T = 103 mT = 106 mT = 109 nT38、工频电场、工频磁场的测量依据有哪些？国家标准：工频电场测量(GB /T 12720-91)环境保护行业标准：500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范(HJ/T 24-1998)39、我国电磁场的测量依据有哪些？国家标准：电磁辐射防护规定(GB 8702-88)环境保护行业标准：辐射环境保护管理导则电磁辐射环境监测仪器和方法(HJ/T 10.2 1996)40、磁浮列车现场监测是怎样布点的？轨道梁外侧(分有车行驶和无车行驶两种状态)在距轨道3m、5m、22.5m处，测量工频电场强度、工频磁场强度以及综合电场强度。41、环境电磁场监测要注意什么？监测布点应考虑地形、地物影响，避开高层建筑物、树木、金属结构以及高压线等明显的用电设备，尽量选择空旷地方。在电磁设备或设施正常工作时间内进行测量，读取稳定状态的最大值。气候条件应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件，一般为无雨、无雪、无雾的天气，温度0-40C。第六篇 环境中电场、磁场、电磁场管理与防护42、我国电磁辐射法律法规有哪些？目前，我国电磁辐射法律法规体系相对比较薄弱，尚无单行法，现行采用的是1997年国家环保总局颁布的18号令电磁辐射环境保护管理办法。43、我国环保部门对电磁环境是如何监督管理的？我国政府和环保部门十分重视对电磁环境的监督管理：(1)为了避免发生电磁污染对环境造成危害，确保人民的身体健康，规定了环境中公众可以接受的防护水平上限的公众导出限值或评价标准。(2)对新建、改建、扩建电磁设备(设施)建设项目，如变电站、高压输电线路、磁浮列车等，要求建设单位对项目可能产生的电场、磁场、电磁场对环境造成的影响进行环境影响评价，提出防止污染的有效措施，以确保建设项目所在地周围居民活动空间以及其它环境敏感目标中的电磁环境符合国家标准限值。(3)建设项目建成投入运行前，环境保护部门对建设项目(包括公用移动通信基站)进行环保竣工验收，经验收合格的方批准其正式投入运