电磁炉电磁辐射对人体影响的计算
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摘 要：该文对电磁炉产生的电磁辐射对人体的影响进行了计算。将电磁辐射看成是由称为磁矩的磁偶极子所产生，然后向空间辐射。文中从电磁场理论的安培定律出发，推导了以磁感应强度表示的计算公式。最后用一个例子说明公式的应用。
关键词：电磁辐射 电磁炉 电磁场理论
中图分类号：T L 7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01
电磁波辐射就是将电场与磁场二者互相作用所形成的波动，以辐射形式向空间传播出去。事实上，由于医疗器械、家用电器等的使用，使人体无时不刻处在电磁波的辐射之中，电磁波辐射对环境及人体健康的影响日益受到研究者的关注。国家环保局推荐的《500 kV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）标准规定暴露磁感应强度的安全值为1高斯（即1 Gs=1000mGs=100 μT，微特斯拉）。1995年美国国家辐射防护委员会（NCRP）提出电磁场暴露导则，在居民区的工频磁感应强度安全标准为2 mGs（即0.2 μT，微特斯拉）。两者相差500倍。电磁炉是一种使用安全、清洁卫生、操作简便灵活的炉具。但在使用过程中，人们对它产生的电磁辐射给人体的影响存有疑虑。以往人们对电磁炉的辐射也有过不少讨论，但从科学观点出发进行严密的计算仍较少见。该文基于电磁场理论的安培定律，将电磁炉的核心部分即电磁体，看成是一个磁偶极子的辐射源，产生电磁振荡辐射到空间。电磁体由圆形导磁盘及在其上单层螺旋绕制的线圈组成。线圈输入30～50 kHz的高频电流I。线圈的平面面积S与电流I的乘积，Mm=IS 称为磁矩。该文推导出一个距离辐射源的空间某点上接受到的以磁感应强度表示的辐射量的计算公式，该文给出的公式正是以磁矩作为基本的计算数据。
1 电磁体产生电磁辐射的机理
图1为单匝平面线圈在距离R的观测点G产生的磁感应强度B的机理图。线圈平面与G均处在X―Y坐标平面上，线圈平面法线与Z轴重合，R与X轴夹角为θ，与Y轴夹角为Ф。线圈回路电流为I，反时针方向，回路半径为ρ。回路上取无限短的一段长度dl，电流元在G上产生的磁感应强度为。d为微分算符，为向量。电磁场理论中的安培定律的微分形式为
2 计算实例
设某电磁炉的参数如下：工作电压220 V，功率1～2000 W可调，设计时未加屏蔽或防辐射措施，所用烹锅底面足够大，大于设计规定的12 cm，且放置在与线圈导磁盘完全对应的位置上（即没有放歪）；电磁炉盘式线圈最外圈直径17.5 cm，最内圈直径4 cm，共32圈；线圈总面积S为各圈面积之和；取最大功率档1800W计算；取功率因数Cosф=0.75。求得电流 I=1800/220・0.75=10.91 A。θ角取法如下：求公式（1）右端括号内的函数对θ的最大值，可得θ=45 °，得Sinθ=Cosθ= 0.707。当磁感应强度单位用高斯制即以Gs为单位、电流用MKS制即安培单位时，给出的电流值应除以10后才代入计算。磁导率μ取高斯制单位时，其值为4π×10-3GsA/m。r从电磁盘中心点到观测点G距离变化时，计算结果如表1。结果分析：表中第8点的数据表明，当人体离开电磁炉中心距离0.5 m时，其电磁辐射为2毫高斯（0.002 Gs），即可达到美国NCRP的标准。但如以国家HJ/T241998的1Gs为标准，即使将手放在炉板上也是十分安全的。
3 结语
未加屏蔽的电磁炉在使用中确实存在电磁辐射，并在一定程度上对人体产生影响。影响大小视电磁体线圈电流的大小和人体到电磁炉的距离而定。应该指出，电磁辐射对人体的伤害主要是短波、超短波，而工频电的波长为10000 m，况且人们使用电磁炉是短时和间歇的，因此，即使有影响也是微小的。近年来市场上出现带电磁辐射屏蔽装置的电磁炉产品。不过，其防辐射效果如何还有待研究。
参考文献
[1] 阎金瑶.无线网络的电磁辐射强度研究与防护[J].科技创新导报，2010（7）：17.