测电磁辐射

测电磁辐射

MeasurementofElectromagneticRadiation

随着科学技术的发展，电子设备及电气装置越来越广泛地应用于工业、通信、医疗、科研、广播等众多领域，使人类的生活及生产方式发生了空前的变化。然而，这些设备与装置在给人们生活带来便利的同时，也带来了许多危害，如电磁辐射就是其中之一。电磁波的存在及电磁波强度能否可以利用简单的仪器来判断？在这里我们演示：如何应用收音机进行检测电磁辐射。

实验装置

多波段的收音机（有AM与FM频段）如图1所示；计算机（联想台式机与液晶显示器）如图2所示；光盘。

图1　多波段的收音机（有AM与FM频段）

图2　计算机（台式机与液晶显示器）

现象观察

将计算机连接好。收音机打开，选择AM（调幅）档，把频道调到没有电台声音的地方，此时我们听到轻微的静电噪音。根据下列步骤进行操作：①启动计算机，倾听收音机静电噪音发生的变化。②把收音机慢慢地靠近正常运行着的计算机，当静电噪音发生变化时，记录下收音机与计算机之间的距离。③向计算机插入一张光盘，倾听收音机静电噪音发生的变化。④将主机关掉，并把显示器打开，倾听收音机静电噪音发生的变化。⑤改变AM频道，再重复上述①至④，观察是否有变化。⑥收音机调到FM（调频）波段，再重复上述①至④，观察是否有变化。

我们观察到的现象：

①收音机与计算机主机的距离不同，发出的静电噪声大小不同。在AM波段，收音机逐渐靠近运行着的计算机至1m左右，收音机发出的噪音开始变大，距离越近噪声越响，至0.5m左右时，变化更加明显。②收音机放在主机的不同方位，发出的噪声大小也不同。主机的背后最响，其次是前面，两边噪声相对较小。由此可以简单判断计算机不同位置的电磁辐射大小。③改变AM频率分别为60×10kHz、100×10kHz和160×10kHz，计算机对收音机噪声的影响基本相同。④选择FM波段为100MHz与107MHz，计算机对收音机发出噪声的影响不大。

现象解密

根据麦克斯韦方程组，电路中只要有电流的变化就会产生电磁波，任何变化的电磁场都会向四周空间辐射电磁信号。计算机是靠高频脉冲电路工作的，由于电磁场的变化，必然要向外辐射电磁波。计算机本身就是一个电磁辐射源，微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都载有变化电磁信号，它们都会向外界辐射电磁能量。主机和显示器是计算机的主要电磁波辐射源：主机内的部件，如高频率的CPU、显卡上的GPU、主板上的电子元件、芯片、散热风扇以及电源构成主机辐射源；显示器及其周边电路构成显示器辐射源。

一般来说，收音机发出噪声的原因有：①发射台在信号调制过程中掺入了其他信号，因而声源本身就有干扰源；②在信号传输的过程中受到干扰，如闪电等产生的电磁波、其他电台信号或者遇到了高压电线等，这些干扰信号被收音机接收，从而产生噪声；③收音机在解调过程中受到干扰产生噪声等。

收音机靠近计算机产生噪声主要有两个方面的原因：一是计算机发射的电磁波频率与收音机所选定的波段频率一致或相近时，计算机产生的电磁波也成了收音机接收的信号源，经过解调之后产生声音，由于计算机产生的电磁波没有规律，因而人们听到的声音是噪声；二是计算机所发射的电磁波频率与收音机接收频率不一致，虽然这部分电磁波不通过调解而发出声音，但是这些变化的电磁波会对收音机的发声电路产生影响，如通过互感现象等在扬声器中发出噪声。

通过对上述实验现象的分析，我们得到以下结论：①计算机主机会发射电磁波，由收音机AM波段产生的噪声比FM波段大，可以推测计算机主机发射的电磁波波段更多集中在在550～1605kHz之间，即主机内的电子元件发出的是低频电磁波；②计算机对FM调频88～108MHz波段也有干扰，它主要是由于电磁波对收音机的发声电路产生电磁感应而形成的；③计算机发射的电磁波随着距离的增大而变小，所以计算机操作人员最好离开计算机0.5m以上；（4）在AM调幅与FM调频信号中，调频信号具有更强的抗噪声和干扰能力。

应用拓展

收音机能检测出微波炉辐射泄漏吗？

最近有一些媒体报道，可以利用600kHz收音机检测微波炉的电磁辐射泄漏。如果在距离微波炉门0.5m处，收音机还能收到噪音干扰，就说明有微波泄露，需专业人员修理。但是也有人认为收音机不能检测到泄漏的电磁波，因为微波炉的工作频率是2450MHz，微波泄露频率也是2450MHz，而收音机的接收频段是550～1605kHz（AM）和88～108MHz（FM），不可能接收到微波泄露。你认为这两种说法哪个正确吗？

思考题

1.电磁辐射对人体有哪些危害？

电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。热效应：人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响身体各器官的正常工作。非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定而有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏，人体的正常机能就会遭受破坏。累积效应：人体受到电磁波的热效应和非热效应作用而受到伤害后，在尚未来得及自我修复之前，若再次受到电磁波辐射，人体受到的伤害程度就会累积，久而久之便成为不可逆转的永久性伤害甚至危及生命。因此，对于长期接触电磁波辐射的群体，即使电磁波功率很小、频率很低，也会诱发意想不到的病变，应引起警惕。

2.如何防护电磁波辐射？

防护主要采取三种方式:一是屏蔽辐射源，利用屏蔽材料对辐射源发出的电磁波进行吸收与反射，大部分传递到屏蔽体上的电磁波被吸收，少部分被反射回屏蔽体内部，进入屏蔽体内的电磁波又有部分被吸收，由此透过屏蔽体的电磁场强度会大幅度衰减，使电磁泄漏降到最低；二是禁止电磁辐射泄露超标项目的实施；三是进行有效的个体防护。