Как сделать электромагнитную волну

Добавил пользователь Cypher
Обновлено: 31.08.2024

Мы часто слышим о так называемых электромагнитных волнах, особом виде материи, который ответственен за радиосвязь, wi-fi и даже ток, бегущий по проводам. В большинстве случаев, такие волны нельзя увидеть, если это не свет - он просто является отдельным видом электромагнитного излучения. Тогда как же можно описать этот незримый феномен? Откуда он берётся? Есть ли у волн какая-то скрытая природа, о которой мы не знаем?В физике существуют уравнения Максвелла, которые дают ответ сразу на все эти вопросы, но я не буду сейчас пускаться в длительный процесс вывода формул. Формулы хороши в профессиональной науке или любой точной работе, ибо они фактически в крайне ёмком виде содержат очень много информации о явлении. Попробуем обойтись без них, ведь в конечном счёте важно понимать окружающий мир, а математически описывать его не всегда обязательно.

Итак, электромагнитная волна появляется благодаря наличию электрического заряда. Самым наименьшим, притом отрицательным, зарядом обладает частица под названием электрон. Вокруг электрона образуется электростатическое поле, занимающее пространство, в котором ощущается действие заряда. Размер поля можно считать бесконечным, хотя чем дальше от источника заряда, тем меньше его действие и на каком-то расстоянии оно почти равно нулю.

Когда электрон стоит на месте, его собственное поле покоится. Пусть в какой-то момент времени появилась некоторая сила, которая перетащила частицу. Поле устремилось вслед за своим источником, но не полностью. Представьте простынь, которую вы поднимаете за центр - её поверхность будет подтягиваться вверх не одновременно. Так же и поле, его участки постепенно начнут двигаться, догоняя частицу. Если же затем вернуть электрон в исходное положение, поле потянется назад за источником и мы увидим полноценное колебательное движение, возникнет волна.

Как быстро распространяются такие колебания? Опыты уже давно показали, что с предельно возможной в природе скоростью, скоростью света. А меняющееся электрическое поле всегда создаёт магнитное, значит в результате описанного процесса мы имеем волну с электрической и магнитной составляющей. К сожалению, или к счастью, разделить их просто невозможно, это единое целое.

А теперь необходимое послесловие для тех, кто в теме. В данном описании я сделал несколько допущений и кое-что не упоминал для простоты понимания. Электростатическое поле действует вдоль определённых линий, которые называются линиями напряжённости. В конечном счёте, именно их колебания из-за перемещения заряда и можно считать волнами. Далее, правильнее было бы сказать, что изменение электрического поля приводит к появлению в окружающем пространстве вихревого магнитного поля, а скорость распространения волны зависит от электрической и магнитной проницаемости (что и показал Максвелл). Но это могло лишь запутать читателя.

Изображение в статье Asimina Nteliou

Вспомним, что волна — это колебания, распространяющиеся в пространстве. Механическая волна представляет собой колебания, распространяющиеся в вещественной среде. Тогда электромагнитная волна — это электромагнитные колебания, которые распространяются в электромагнитном поле.

Как появляются и распространяются электромагнитные волны

Представьте себе неподвижный точечный заряд. Пусть его окружают еще много таких зарядов. Тогда он будет действовать на них с некоторой кулоновской силой (и они на него). А теперь представьте, что заряд сместился. Это приведет к изменению расстояния по отношению к другим зарядам, а, следовательно, и к изменению сил, действующих на них. В результате они тоже сместятся, но с некоторым запаздыванием. При этом начнут смещаться и другие заряды, которые взаимодействовали с ними. Так распространяется электромагнитные взаимодействия.

Теперь представьте, что заряд не просто сместился, а он начал быстро колебаться вдоль одной прямой. Тогда по характеру движения он будет напоминать шарик, подвешенный к пружине. Разница будет только в том, что колебания заряженных частиц происходят с очень высокой частотой.

Вокруг колеблющегося заряда начнет периодически изменяться электрическое поле. Очевидно, что период изменений этого поля, будет равен периоду колебаний заряда. Периодически меняющееся электрическое поле будет порождать периодически меняющееся магнитное поле. Это магнитное поле, в свою очередь, будет создавать переменное электрическое поле, но уже на большем расстояние от заряда, и т.д. В результате появления взаимно порождаемых полей в пространстве, окружающем заряд, возникает система взаимно перпендикулярных, периодически меняющихся электрических и магнитных полей. Так образуется электромагнитная волна, которая распространяется от колеблющегося заряда во все стороны.

Электромагнитная волна не похожа на те возмущения вещественной среды, которые вызывают механические волны. Посмотрите на рисунок. На нем изображены векторы напряженности -> E и магнитной индукции -> B в различных точках пространства, лежащих на оси Oz, в фиксированный момент времени. Никаких гребней и впадин среды при этом не появляется.

В каждой точке пространства электрические и магнитные пол меняются во времени периодически. Чем дальше расположена точка от заряда, тем позднее ее достигнут колебания полей. Следовательно, на разных расстояниях от заряда колебания происходят с различными фазами. Колебания векторов -> E и -> B в любой точке совпадают по фазе.

Длина электромагнитной волны — расстояние между двумя ближайшими точками, в которых колебания происходят в одинаковых фазах.

Длина электромагнитной волны обозначается как l. Единица измерения — м (метр).

Обратите внимание на рисунок выше. Векторы магнитной индукции и напряженности поля, являющиеся периодически изменяющимися величинами, в любой момент времени перпендикулярны направлению распространения волны. Следовательно, электромагнитная волна — поперечная волна.

Условия возникновения электромагнитных волн

Электромагнитные волны излучаются только колеблющимися заряженными частицами. При этом важно, чтобы скорость их движения постоянно менялась, т.е. чтобы они двигались с ускорением.

Наличие ускорения — главное условие возникновения электромагнитных волн.

Электромагнитное поле может излучаться не только колеблющимся зарядом, но и заряженной частицей, перемещающейся с постоянно меняющейся скоростью. Интенсивность электромагнитного излучения тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд.

Впервые существование электромагнитных волн предположил Максвелл, который посчитал, что они должны распространяться со скоростью света. Но экспериментально они были обнаружены лишь спустя 10 лет после смерти ученого. Их открыл Герц. Он же подтвердил, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света: c = 300 000 км/с.

Плотность потока электромагнитного излучения

Излученные электромагнитные волны несут с собой энергию. Рассмотрим поверхность площадью S, через которую электромагнитные волны переносят энергию.

На рисунке выше прямые линии указывают направления распространения электромагнитных волн. Это лучи — линии, перпендикулярные поверхностям, во всех точках которых колебания происходят в одинаковых фазах. Такие поверхности называются волновыми поверхностями.

Плотность потока электромагнитного излучения, или интенсивность волны — отношение электромагнитной энергии DW, проходящей за время Dt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Dt.

Плотность потока электромагнитного излучения обозначается как I. Единица измерения — Вт/м 2 (ватт на квадратный метр). Поэтому плотность потока электромагнитного излучения фактически представляет собой мощность электромагнитного излучения, проходящего через единицу площади поверхности.

Численно плотность потока электромагнитного излучения определяется формулой:

Выразим I через плотность электромагнитной энергии и скорость ее распространения с. Выберем поверхность площадью S, перпендикулярную лучам, и построим на ней как на основании цилиндр с образующей cDt (см. рисунок ниже).

Объем цилиндра: DV = ScDt. Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: DW = w cDtS. Вся эта энергия за время Dt пройдет через правое основание цилиндра. Поэтому получаем:

I = w c D t S S D t . . = w c

Следовательно, плотность потока электромагнитного излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.

Плотность электромагнитной энергии — энергия электромагнитного излучения в единице объема. Обозначается как w. Единица измерения — Дж/м 3 .

Пример №1. Плотность потока излучения равна 6 мВт/м 2 . Найти плотность энергии электромагнитной волны.

w = I c . . = 6 · 10 - 3 3 · 10 8 . . = 2 · 10 - 11 ( Д ж м 3 . . )

Точечный источник излучения

Источники излучения электромагнитных волн могут быть весьма разнообразными. Простейшим является точечный источник.

Точечный источник — источник излучения, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие.

Предполагается, что точечный источник посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью. В действительности таких источников не существует. Но за такие источники излучения можно принять звезды, так как расстояние между ними существенно больше размеров самих звезд.

Энергия, которую переносят электромагнитные волны, с течением времени распределяется по все большей и большей поверхности. Поэтому энергия, передаваемая через поверхность единичной площадки за единицу времени, т. е. плотность потока излучения, уменьшается по мере удаления от источника.

Поместим точечный источник в центр сферы радиусом R. Площадь поверхности сферы S = 4pR 2 . Если считать, что источник по всем направлениям за время Dt излучает суммарную энергию DW, получим:

I = D W S D t . . = D W 4 p D t . . · 1 R 2 . .

Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.

Пример №2. Плотность потока электромагнитного излучения на расстоянии 5 метров от точечного источника составляет 20 мВт/м 2 . Найти плотность потока электромагнитного излучения на расстоянии 10 метров от этого источника.

Расстояние по условию задачи увеличилось вдвое. Так как плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника, при увеличении расстояния вдвое интенсивность излучения уменьшится в 4 раза. То есть, она станет равной 5 мВт/м 2 .

Зависимость плотности потока излучения от частоты

Напряженность электрического поля и магнитная индукция электромагнитной волны пропорциональны ускорению заряда. Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально квадрату частоты. Поэтому напряженность электрического поля и магнитная индукция также пропорциональны квадрату частоты:

E ~ a ~ o 2 , B ~ a ~ o 2

Плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности поля. Энергия магнитного поля, как это можно показать, пропорциональна квадрату магнитной индукции. Полная плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей. Поэтому плотность потока излучения I пропорциональна:

Плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты. Так, при увеличении частоты колебаний зарядов в 2 раза энергия, излучаемая ими, возрастает в 16 раз. При увеличении частоты в 3 раза, энергия излучения увеличивается в 81 раз, и т.д.

Пример №3. Частота электромагнитной волны уменьшилась в 4 раза. Найти, во сколько раз изменилась плотность потока излучения.

Так как плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты, мы можем найти плотность потока излучения путем извлечения корня из числа 4 дважды:

4 ? 4 = ? ? 4 = ? 2 ? 1 , 4

Плотность потока излучения уменьшилась в 1,4 раза.

Свойства электромагнитных волн

Современные радиотехнические устройства позволяют провести очень наглядные опыты по наблюдению свойств электромагнитных волн. При этом лучше всего пользоваться волнами сантиметрового диапазона. Эти волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Электрические колебания генератора модулируют звуковой частотой. Принятый сигнал после детектирования подается на громкоговоритель.

Свойство 1 — Поглощение электромагнитных волн
	Если расположить рупоры друг против друга и добиться хорошей слышимости звука в громкоговорители, а затем поместить между ними диэлектрик, звук будет менее громким.
Свойство 2 — Отражение электромагнитных волн
	Если диэлектрик заменить металлической пластиной, то звук перестанет быть слышимым. Волны не достигают приемника вследствие отражения. Отражение происходит под углом, равным углу падения, как и в случае световых и механических волн. Чтобы убедиться в этом, рупоры располагают под одинаковыми углами к большому металлическому листу. Звук исчезнет, если убрать лист или повернуть его.
Свойство 3 — Преломление электромагнитных волн
	Электромагнитные волны изменяют свое направление (преломляются) на границе диэлектрика. Это можно обнаружить с помощью большой треугольной призмы из парафина. Рупоры располагают под углом друг к другу, как и при демонстрации отражения. Металлический лист заменяют затем призмой. Убирая призму или поворачивая ее, наблюдают исчезновение звука.
Свойство 4 — Поперечность электромагнитных волн
	Поместим между генератором и приемником решетку из параллельных металлических стержней. Решетку расположим так, чтобы стержни были горизонтальными или вертикальными. При одном из этих положений, когда электрический вектор параллелен стержням, в них возбуждаются токи, в результате чего решетка начинает отражать волны, подобно сплошной металлической пластине. Когда же вектор перпендикулярен стержням, токи в них не возбуждаются и электромагнитная волна проходит через решетку.

Шкала электромагнитных волн

Электромагнитные волны имеют большое разнообразие. Они классифицируются по длине волны l или связанной с ней частоте n. Шкала электромагнитных волн включает в себя:

радиоволны;
оптическое излучение;
ионизирующее излучение.

Укажем частоты и длины указанных волн, а также их подробную классификацию в таблице.

Частоты и длины волн электромагнитного излучения видимого спектра смотрите на рисунке ниже.

В электромагнитной волне, распространяющейся со скоростью -> v , происходят колебания векторов напряжённости электрического поля -> E и индукции магнитного поля -> B . При этих колебаниях векторы -> v , -> E , -> B . имеют взаимную ориентацию:

Как вы сами уже догадываетесь, цель данного урока: освоить теоретические сведения касающиеся, электричества, магнетизма и проследить связь между этими двумя понятиями. Потому что именно благодаря магнитным (электромагнитным) явлениям, мы можем получить электричество, без которого сейчас не мыслима жизнедеятельность человека. В конце урока вас ждет не сложная, но довольно интересная практическая работа.

Непосредственную связь между электричеством и магнетизмом открыл в 1819 г. датский профессор физики Ганс Эрстед. Проводя опыты, ученый обнаружил, что всякий раз, когда он включал ток, магнитная стрелка, находящаяся поблизости от проводника с током, стремилась повернуться перпендикулярно проводнику, а когда выключал, магнитная стрелка возвращалась в исходное положение. Ученый сделал вывод: вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое воздействует на магнитную стрелку.

Вы можете в этом убедиться, если сами проведете аналогичный опыт. Для этого потребуются: батарея гальванических элементов, например 3336Л, миниатюрная лампа накаливания, предназначаемая для карманного электрического фонаря, медный провод толщиной 0,2 — 0,3 мм в эмалевой, хлопчатобумажной или шелковой изоляции и компас. С помощью отрезков провода, удалив с их концов изоляцию, подключите к батарее лампу накаливания. Лампа горит, потому что образовалась электрическая цепь. Батарея в данном случае является источником питания этой цепи. Поднесите один из соединительных проводников поближе к компасу, смотрите рис. и вы увидите, как его магнитная стрелка сразу же станет поперек проводника. Она укажет направление круговых магнитных силовых линий, рожденных током.

Наиболее сильное магнитное поле тока будет возле самого проводника. По мере удаления от проводника магнитное поле, рассеиваясь, ослабевает.
А если изменить направление тока в проводнике, поменяв местами подключение его к полюсам батареи? Изменится и направление магнитных силовых линий — магнитная стрелка повернется в другую сторону. Значит, направление силовых линий магнитного поля, возбуждаемого током, зависит от направления тока в проводнике.
Какова в этих опытах роль лампы накаливания? Она служит как бы индикатором наличия тока в цепи. Она, кроме того, ограничивает ток в цепи. Если к батарее подключить только проводник, магнитное поле тока станет сильнее, но батарея быстро разрядится.
Если в проводнике течет постоянный ток неизменного значения, его магнитное поле также не будет изменяться. Но если ток уменьшится, то слабее станет и его магнитное поле. Увеличится ток, усилится его магнитное поле, исчезнет ток — магнитное поле пропадет. Словом, ток и его магнитное поле неразрывно связаны и взаимно — зависимы.
Магнитное поле тока легко усилить, если проводник с током свернуть в катушку. Силовые линии магнитного поля такой катушки можно сгустить, если внутрь ее поместить гвоздь или железный стержень. Такая катушка с сердечником станет электромагнитом, способным притягивать сравнительно тяжелые железные предметы. Это свойство тока используется во множестве электрических приборов.

При таком же быстром движении магнита внутри катушки, но уже в обратном направлении, стрелка прибора также быстро отклонится в противоположную сторону и вернется в исходное положение. Вывод мог быть один: магнитное поле пересекает провод и возбуждает (индуцирует) в нем движение свободных электронов — электрический ток. Впрочем, можно поступить иначе: перемещать не магнит, а катушку вдоль неподвижного магнита. Результат будет такой же. Магнит можно заменить катушкой, в которой течет постоянный ток. Магнитное поле этой катушки, вызванное током, при пересечении витков второй катушки также будет возбуждать в ней электродвижущую силу, создавая в ее цепи электрический ток.
Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия генератора переменного тока, представляющего собой катушку из провода, вращающуюся между полюсами сильного магнита или электромагнита (на рис. катушка показана в виде одного витка провода).

Вращаясь, катушка пересекает силовые линии магнитного поля, и в ней индуцируется (вырабатывается) электрический ток. В 1837 г. русский академик Б. С. Якоби открыл явление, обратное по действию генератора тока. Через катушку, помещенную в магнитном поле, ученый пропускал ток, и катушка начинала вращаться. Это был первый в мире электромагнитный двигатель. Фарадей, открывший закон электромагнитной индукции, опытным путем обнаружил еще очень важное явление — возможность передавать переменный ток из катушки в катушку на расстояние без какой — либо прямой электрической связи между ними. Суть этого явления заключается в том, что переменный или прерывающийся (пульсирующий) ток, текущий в одной из катушек, преобразуется в переменное магнитное поле, которое пересекает витки второй катушки и тем самым возбуждает в ней переменную ЭДС. На этой основе создан замечательный прибор, который называется трансформатор, играющий очень важную роль в электротехнике и радиотехнике.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН.

Опыты Майкла Фарадея и его соотечественника и последователя Кларка Максвелла привели ученых к выводу, что переменное магнитное поле, рождаемое непрерывно изменяющимся током, создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, магнитное поле — электрическое и т.д. Взаимосвязанные, создаваемые друг другом магнитное и электрическое поля образуют единое переменное электромагнитное поле, которое непрерывно, как бы отделяясь и удаляясь от места возбуждения его, распространяется во всем окружающем пространстве со скоростью света, равной 300 000 км/с. Явление возбуждения переменным током электромагнитных полей принято называть излучением электромагнитных колебаний или излучением электромагнитных волн. Встречая на своем пути проводники, магнитные составляющие электромагнитных колебаний возбуждают в этих проводниках переменное электрическое поле, создающее в них такой же переменный ток, как ток, возбудивший электромагнитные волны, только несравненно слабее. На этом замечательном явлении и основана техника радиопередачи и радиоприема.

Длина волны есть расстояние, проходимое волной за один период, т. е. за время одного колебания. Зная скорость распространения радиоволн и частоту, можно определить длину волны.

Пусть, например, частота тока в антенне радиопередатчика составляет 1 000 000 гц. Тогда период колебания равен 0,000 001 сек. За одну секунду радиоволна проходит 300 000000 м, а за 0,000 001 сек она пройдет расстояние в миллион раз меньше, т. е. 300 м. Это и есть длина волны. Если частота тока станет вдвое меньше и будет составлять 500000 гц, то период колебания станет равным 0,000 002 сек. За это время радиоволна пройдет путь в 600 м. Чем меньше частота, тем больше длина волны, и наоборот.

Длина волны и частота обратно пропорциональны друг другу.

Длину радиоволны всегда можно вычислить, если разделить скорость распространения, равную 300 000 км/сек, на частоту. Чтобы длина волны получилась в метрах, скорость распространения следует принимать 300 000 000 м/сек

и наоборот если нам необходимо найти частоту:

Если говорить о длине волны, то нам следует упомянуть об условии возникновения радиоволны.Радиоволна — это ток высокой частоты. Токами высокой частоты называют токи,частота которых свыше 10 000 Гц. Когда такие токи циркулируют в проводнике они производят электромагнитные волны. Отделяясь от проводника полны распространяются в виде колец радиус которых увеличивается со скоростью 300 000 000 м/с.

ДЛИНА ВОЛНЫ.

Так что же такое длина волны? — это расстояние между двумя электромагнитными кольцами, которые последовательно отделяются от антенны. За каждый период тока высокой частоты отделяется одно кольцо. Таким образом когда второе кольцо отделяется от антенны, первое уже прошло некоторое расстояние называемое длиной волны.

Равенство скорости распространения электромагнитных волн, создаваемых переменным током, и скорости света не случайно, потому что световые лучи, как, между прочим, и тепловые, по своей природе тоже электромагнитные колебания. Мысль о родстве световых и электрических явлений высказал русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов еще в середине XVIII в. Теорию электромагнитных волн развил Кларк Максвелл в первой половине прошлого столетия. Однако только в 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось опытным путем доказать сам факт существования электромагнитных волн и найти возможность обнаружить их. В его опытной установке излучателем электромагнитных волн был вибратор — два стержня с металлическими шарами на концах, источником напряжения питания вибратора — индукционная катушка Румкорфа (есть в каждом школьном физическом кабинете), а обнаруживателем электромагнитной энергии — резонатор, представляющий собой незамкнутый виток провода, тоже с шарами на концах.

Половинки вибратора заряжались до столь высокого напряжения, что между внутренними шарами через воздух проскакивала электрическая искра — искусственная молния в миниатюре. Происходил — электрический разряд. В этот момент, длившийся малые доли секунды, вибратор излучал короткую серию быстропеременных затухающих, т.е. убывающих по амплитуде, электромагнитных волн. Пересекая провод резонатора, расположенного поблизости, электромагнитная энергия возбуждала в нем электрические колебания, о чем свидетельствовала очень слабая искра, появлявшаяся между шарами резонатора. Еще разряд и новая очередь затухающих электромагнитных колебаний возбуждала в резонаторе слабый переменный ток. Так Генрих Герц нашел способ возбуждения электромагнитных волн и обнаружения их. Но он не представлял себе путей практического использования своего открытия.

Важные понятия и моменты, которые необходимо запомнить из этого урока: что такое магнитное поле, как оно воздействует на окружающие предметы, основные условия необходимые для возникновения магнитного поля. Понятие электромагнетизма и электромагнитной индукции, а так же условия возникновения электромагнитных колебаний под действием переменного тока — электромагнитные волны.

Допустим, началась ядерная война. Логично предположить, что среди прочих будут произведены воздушные ядерные взрывы с целью нанесения максимального урона посредством электромагнитного импульса. Что именно выйдет из строя у гражданского населения и насколько сильно это зависит от расстояния до эпицентра?

Предлагаю коллективно разобраться в этом вопросе.

Думается, в наибольшей степени интересно, выдержат ли атаку следующие объекты:
— линии электропередач
— внутридомовые кабельные сети
— аккумуляторы различных типов
— полупроводниковые элементы
— блоки питания, инверторы
— системы зажигания в автомобилях
— двигатели внутреннего сгорания, генераторы
Как мне кажется, ответ на вопрос прежде всего зависит от того, какое напряжение и ток возникнут в цепях этих объектов.

Часть I. Исходные данные

Насколько мне известно, человечеством было произведено всего два эксперимента с целью выяснения урона от ЭМИ. В 1962 году США взорвали 1,4-мегатонную бомбу в Тихом океане.

Из известных эффектов — прервалась радиосвязь, вышла из строя проводная телефонная связь, на расстоянии 1300 км от эпицентра сработали системы охранной сигнализации, вышли из строя сети уличного освещения и системы зажигания у автомобилей. По последнему пункту не понятно, по какой причине.

Как видно из картинки, напряжённость э/магнитного поля с расстоянием плавно снижалась, но на огромных расстояниях!

Второй эксперимент провёл СССР чуть позже в том же году (300 кт).

Из тех немногих данных, что есть, интересны следующие:
— напряжённость поля с расстоянием почему-то увеличивалась от 5 до 20 кВ.
— сгорели телефонная линия и силовая подземная линия, причём даны данные о возникшей силе тока и длине линии — 570 км и 2500А

Если решать задачу совсем тупо, то есть формула: напряжённость поля = напряжение / длину проводника. Отсюда, зная напряжённость (см. картинки выше) и длину конкретных проводников, можно было бы вычислить напряжение. Но возникают какие-то миллионы вольт. Вероятно, направление проводника должно совпасть с направлением силовых линий поля — чего в реальности не бывает.

Тогда если подходить с другой стороны, то можно взять данные из советского эксперимента. Напряжённость поля в 15000 В/м даёт в каждом дополнительном метре проводника силу тока в 4,4 милиампера (2500/570000). Это довольно мало. Скажем, на петле трансформатор — загородный дом длиной около 2000 метров это даст всего лишь 9 ампер — как чайник включить, ни о чём.

Т.е. для ЛЭП максимум 10А на 1 км (10 мА на 1 м) (похоже на 4,4 мА из эксперимента)
Для антенн: максимум 10А на 1м
Для внутренней проводки (тут неясна длина): около 0,1 А — 1 А на 1м

Как видно, разница — на порядки, что затрудняет дальнейшие изыскания

II. Промежуточные выводы

1. Что в эпицентре взрыва, что на расстоянии в сотни километров значение напряжённости отличается лишь в 2-3 раза. Достаточно одного подрыва над Москвой, чтобы накрыть эффектом всю европейскую часть России. Поэтому прятать электронику на даче подальше от города смысла нет.
2. Линии электропередач гальванически развязаны с местными линиями, от которых питаются загородные дома с помощью трансформатора. Поэтому если высоковольтные ЛЭП и сгорят, то местным вряд ли что-то грозит — длина мала. Кроме того, недавно реконструированные защищаются грозовыми разрядниками, которые способны нивелировать скачок напряжения до нескольких тысяч вольт.
3. Даже если в проводке в домах возникнут токи 10-100А к порче самой проводки это никак не приведёт. Кроме того, сработают автоматы защиты. Но кое-что, конечно, сгореть может. Скажем, если у Вас на линии автомат 16А, включена только лампочка 100 ватт, а в результате ЭМИ через неё потекло ещё 10А, то она перегорит. С другими бытовыми приборами включённым в сеть точно сказать нельзя. Мощные потребители, защищённые автоматом небольшого номинала не сгорят (например, работающая 2000-ваттная болгарка или чайник под автоматом 16А).
4. Рации с антеннами могут сгореть вне зависимости от того, вынуты аккумуляторы или нет

Часть III. Аккумуляторы, полупроводники, автомобили

С этими вещами неопределённость выше.

В общем, если прибор, содержащий полупроводники был воткнут в сеть, а автоматическая защита не сработала, то, похоже, всё сгорит. В том числе зарядки для мобильников, блоки питания, инверторы. С другой стороны, если это всё лежало не воткнутым в розетку, то должно сохраниться в исправности.

4. Автомобили. Тут неясно. С одной стороны, современные автомобили содержат электронику. Но длина проводов в автомобиле не такая уж большая, к тому же какой-никакой экран. С другой стороны, на Гавайях автомобили не заводились после ЭМИ, хотя тогда ещё никакой электроники в них быть не могло. Вопрос остаётся открытым: что именно там вышло из строя?

Общий вывод

1. Центральное электроснабжение прервётся на очень долгий срок
2. Внутренние сети и даже поселковые сети можно будет использовать, запитав от генераторов
3. Если Вы что-то хотите сохранить (кроме раций с антеннами) — не нужно строить металлический ящик, достаточно отключить питание.

Читайте также: