Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 02
Любой проводник, находящийся в поле радиоволн, является приемной антенной. Если его длина равна целому числу полуволн приходящего излучения (для предметов, стоящих на земле, — четвертей волн), то возникает резонанс и проводник сам начинает излучать радиоволны. При этом вблизи проводника напряженность излучаемых им электромагнитных волн может оказаться во много раз выше напряженности волн, приходящих от радиостанции.
В г. Электросталь под действием излучения расположенной неподалеку мощной радиостанции на 50-метровой башне подъемного крана, стреле и тросе возникла стоячая волна. Пучность напряжения (зона с максимально высокой амплитудой) оказалась именно на крюке.
Поскольку энергия радиоволн накапливалась на протяжении многих периодов колебаний, амплитуда электрического поля возросла до нескольких тысяч вольт на метр на крюке, как на самой острой детали. В результате начался электрический разряд, и возможно было даже свечение. Почему крюк начал звучать?
Воздух вокруг крюка электрически заряжался, ионизировался. Ионы под действием электрического поля пришли в движение. А радиостанция, не будем забывать, передавала сигнал, модулированный по амплитуде. Колебания воздуха у крюка в точности повторяли амплитуду передаваемых сигналов. Так появился звук. Надо сказать, что на этом принципе работает ионофон — громкоговоритель, очень чисто воспроизводящий звук.
Подобные явления наблюдали и в США, и в Японии. Сообщений о звуке, правда, не было, но рабочие получали ощутимые электрические удары, прикасаясь к крюку подъемного крана, расположенного невдалеке от радиостанции. Из этой истории проистекают, к сожалению, грустные выводы. Если для приходящих радиоволн предельно допущенные уровни напряженности поля соблюдены, то вторичное излучение различных предметов никто не контролирует. Может случиться так, что первичное поле будет усилено и даже превзойдет предельный уровень. Особенно велико усиление, если проводник попадает в резонанс с колебаниями приходящих волн.
Вопрос этот был подробно рассмотрен на примерах, с использованием элементарных сведений из теории антенн, в статье к.т.н., профессора В.Т.Полякова «Дома-антенны. Неожиданная радиоволновая опасность, связанная со вторичным излучением радиоволн зданиями и другими конструкциями». Она была опубликована в журнале «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века», № 11 (82), 2005, с. 62…65. Не будем утомлять читателя математическими выкладками, а расскажем лишь о некоторых полученных результатах.
Для примера рассмотрим кирпичную трубу высотой 70 м. Пусть эта труба удалена на несколько километров от передатчика, где напряженность равна 1 В/м и, казалось бы, не представляет никакой опасности. Но на вершине трубы имеется металлическое кольцо с молниеотводами и от него к заземлению вдоль стенки трубы проложена металлическая шина. Все это превращает ее в весьма эффективную антенну, настроенную на волну длиной около 300 м, соответствующую частоте 1 МГц средневолнового диапазона. В зоне радиусом 70… 100 м вокруг трубы будет действовать ее собственное ближнее поле, которое легко достигнет 20 В/м, то есть станет в 20 раз сильнее внешнего и, главное, в 4 раза больше предельно допустимого.
Очень часто между домами подвешены линии электропроводов. Они действуют как антенны СВ- и ДВ-диапазонов. При случайном совпадении резонансной частоты воздушной линии с частотой местной радиостанции, электрическое поле под средней частью провода возрастет в десятки раз. А если там расположена детская площадка?..
Многие из нас живут в зданиях со стальными каркасами. В некотором смысле это «клетка Фарадея», которая не пропускает радиоволны длиной более 30–50 см. Но в этой клетке есть окна, и они по конструктивным соображениям бывают окружены кольцом арматуры. Такое кольцо — прекрасная антенна для волн первого канала телевидения. Вблизи окна концентрация энергии радиоволн может возрасти в 20–25 раз.
КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭНЕРГИИ РАДИОВОЛН ВБЛИЗИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ
Точно так же в деревянном или кирпичном здании действуют металлические рамы. Даже обычный металлический карниз для штор в прозрачном для радиоволн деревянном или кирпичном доме может повысить напряженность поля УКВ-радиостанции во много раз, если его длина равна половине длины волны.
Мы не призываем к отказу от радиовещания или сложившихся традиций строительства. Просто о существующей опасности надо знать и подходить к ней с открытыми глазами.
В одном из ближайших номеров мы вам расскажем, как и чем измерить интенсивность радиоволн, сконцентрированных различными окружающими нас предметами, а также защититься от их опасного воздействия. Но это лишь часть решения проблемы. Мы считаем, что безопасность людей должна быть главной заботой государства. Об отношении официальных структур к данным, приведенным в статье, мы вам сообщим.
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Дорогие друзья!
Мы продолжаем публикацию глав из книги Тома Тита «Научные забавы», выпущенной в свет «Издательским домом Мещерякова» (начало см. в «ЮТ» № 9 за 2007 г.).
СИЛА ДЫХАНИЯ
Приготовь для опыта: 2 толстые книги, полиэтиленовый пакет.
Силу, с которой ты выдуваешь воздух из легких, можно измерить специальными приборами. Но достаточно простого полиэтиленового пакета, чтобы убедиться в том, как велика эта сила.
Положи пакет на стол, открытым концом к себе, а на него — две толстые книги. Тебе не составит труда силой своего дыхания сбросить этот груз с пакета.
БУМАЖНАЯ КАСТРЮЛЯ
Приготовь для опыта: бумагу, проволоку, свечу, булавку, спички, спиртовку, нитки, воду.
Вырежи из бумаги круг 15 см в диаметре. Один конец толстой проволоки согни в кольцо 7 см в диаметре, другой конец оберни вокруг свечи, как на рисунке. Теперь придай бумаге вогнутую форму и помести эту бумажную чашечку на кольцо так, чтобы по крайней мере на 2 см бумага выступала над кольцом. Это даст возможность налить в чашечку столько воды, чтобы уровень ее был немного выше проволочного кольца.
Это — обязательное условие, иначе не выйдет опыт.
Зажги свечу и отрегулируй высоту кольца над огнем; пламя должно слегка лизать самое донышко нашей бумажной кастрюли. Укрепи проволочную спираль в нужном положении, воткнув в свечу под спиралью булавку. Через несколько минут вода в бумажной кастрюле закипит, а бумага не загорится, так как вода будет поглощать все тепло, отдаваемое пламенем свечи.
Можно сделать бумажную кастрюлю иначе: сложить из листа бумаги коробочку и подвесить ее над огнем на нитках.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сверхэкономичный индикатор
Этот материал я начал делать 8 декабря 2007 г., в Международный день борьбы с изменением климата, вызванным экономической деятельностью человечества. Сжигание огромной массы углеводородов — нефти, газа, угля — на тепловых электростанциях приводит к повышению концентрации СО2 в атмосфере, парниковому эффекту и глобальному потеплению, не говоря уж о том, что запасы углеводородов невосполнимы.
Стало совершенно очевидно, что электроэнергию надо экономить и, уж во всяком случае, не потреблять ее там, где без этого можно обойтись. В этот день, в 20 часов по среднеевропейскому времени, отключали освещение Бранденбургских ворот в Берлине, Эйфелевой башни в Париже, а многие жители разных стран, участвовавшие в акции, отключали в своих домах ненужные электроприборы. И я решил внести свой, пусть небольшой, вклад в решение общей проблемы.
Вы знаете: почти во всех электро- и радиоприборах есть индикаторы включения. Когда-то ими служили лампочки накаливания, потребляющие 1…2 Вт мощности (помножьте 6,3 В на 0,28 А для стандартной миниатюрной лампочки), потом появились светодиоды (СД), потребляющие меньше, всего 10…15 мА при напряжении зажигания около 2 В (20…30 мВт). Но эта мощность выделяется на самом СД, а сколько еще на гасящем резисторе R1 (см. рис. 1) в стандартной схеме включения?
При напряжении питания 9 В получается уже почти 100… 150 мВт, что для батарей питания довольно много. Действительно, батарея из «пальчиковых» элементов АА разряжается полностью таким током индикатора дня за четыре, батарея «Крона» еще быстрее, но ведь надо еще питать и сам аппарат, например, радиоприемник. А ведь элементы и батареи стоят денег, да и производство их требует намного больше энергии, чем они в себе содержат!
В основу предлагаемых индикаторов положены два принципа.
1. Постоянно горящий индикатор, хотя мы к нему и привыкли, неэффективен в выполнении своей основной функции — привлечения внимания к работающему аппарату. Мигающий свет и заметен лучше, и требует меньшей яркости. Вспомните, как мигает огнями самолет, идущий на взлет или посадку, и насколько он заметнее на фоне постоянно горящих звезд или огней ночного города.
