Wanneer men spreekt over elektromagnetische velden, worden er onvermijdelijk technische en fysische begrippen gebruikt. Om het de lezer makkelijker te maken, worden hier enkele algemene begrippen uitgelegd.
Driefasenspanning
Elektrische spanning
Elektrisch veld
Elektromagnetische golf
Elektromagnetisch veld
Elektromagnetisch spectrum
Extreem lage frequenties (ELF, Extremely Low Frequencies)
Fase
Fotonen
Frequentie
Golflengte
Infrarood licht (IR)
Intermediaire frequenties (IF, Intermediate Frequencies)
Ioniserende straling
Magnetisch veld
Microgolven
Niet-ioniserende straling
Optische straling
Radiofrequenties (RF, Radio Frequencies)
Stralen
Stroomsterkte
Ultraviolet licht (UV of UV-straling)
Velden
Vermogen
Driefasenspanning
Een generator in een elektriciteitscentrale bevat drie aparte wikkelingen die ruimtelijk 120° ten opzichte van elkaar zijn verschoven. Omdat de generator steeds langs deze wikkelingen draait en ze één voor één passeert, zijn de opgewekte spanningen niet gelijktijdig op hun maximum: de drie spanningen zijn 120° uit fase. Vandaar de benaming driefasenspanning
Fig 1.
Elektrische spanning
Dit is het potentiaalverschil tussen twee punten, of de arbeid die moet worden verricht om een elektrische lading van het ene naar het andere punt te brengen. De elektrische spanning wordt gemeten in volt (V). Vandaar dat de spanning ook wel eens het voltage wordt genoemd. Bij hoogspanning gebruikt men eerder kilovolt (1 kV = 1.000 volt).
Elektrisch veld, E
Elektrische ladingen wekken een elektrisch veld op. Zo is er rond elk stopcontact een elektrisch veld aanwezig. De sterkte ervan neemt snel af met de afstand tot de bron. Hoe groter de elektrische spanning in de kabels, hoe groter het elektrisch veld. Het elektrisch veld wordt gemeten in volt per meter (V/m).
Elektromagnetische golf, elektromagnetisch veld
Bij zeer lage frequenties (bijvoorbeeld 50 Hz) worden het elektrisch veld en het magnetisch veld afzonderlijk beschouwd. Bij hoge frequenties zijn het elektrisch veld en het magnetisch veld ondeelbaar en worden ze in hun geheel als elektromagnetische golf of elektromagnetisch veld aangeduid. In de elektromagnetische golf planten de elektrische en de magnetische component zich loodrecht ten opzichte van elkaar voort in de ruimte.
Fig 2
Elektromagnetisch spectrum
Radiogolven, infrarood licht, zichtbaar licht, ultraviolet licht, röntgenstralen, gammastralen, … zijn allemaal elektromagnetische golven. Ze verschillen enkel in frequentie van elkaar: hoe sneller de golven elkaar opvolgen, hoe hoger de frequentie. De frequentie bepaalt de soort, de specifieke eigenschappen en de toepassing van elektromagnetische golven. Ons lichaam reageert anders op golven van verschillende frequenties. Het geheel van elektromagnetische golven noemt men het elektromagnetisch spectrum. Het spectrum omvat zowel ioniserende als niet-ioniserende straling, naargelang de frequentie en dus de fotonenergie.
Fig 3
Bron : FOD Economie
Extreem lage frequenties (ELF, Extremely Low Frequencies)
Zo noemt men frequenties tussen 0 Hz en 300 Hz. Bronnen in onze omgeving zijn hoogspanningslijnen en andere elektrische voorzieningen, elektrische apparatuur, elektrisch aangedreven voertuigen, …
Fase
De fase drukt uit hoeveel een golf trager loopt ten opzicht van een andere golf. De fase wordt uitgedrukt in graden of golflengten (1 golflengte = 360°). Als twee golven gelijk lopen, is het faseverschil gelijk aan 0. De golven zijn dan in fase. Is dit niet het geval, dan zijn ze uit fase. Als twee golven een faseverschil hebben gelijk aan de helft van de golflengte (dus 180°), dan zijn ze in tegenfase. Twee golven in tegenfase heffen elkaar op.
Fig 4 Golven met dezelfde fase
Fig 5 Golven met verschillende fase
Fotonen
Een elektromagnetische golf transporteert energie in kleine pakketjes, fotonen genoemd. Hoe hoger de frequentie, hoe groter de fotonenergie.
Frequentie
De frequentie van een elektromagnetische golf is het aantal golftoppen dat op een bepaald punt per seconde voorbijkomt. Eén cyclus per seconde is één hertz (Hz). Voor hoge frequenties gebruikt men de afgeleide eenheden kilohertz (1 kHz = 1.000 hertz), megahertz (1 MHz = 1 miljoen hertz), gigahertz (1 GHz = 1 miljard hertz).
Golflengte
De afstand tussen twee golftoppen is de golflengte (uitgedrukt in meter, millimeter, micrometer, …). Hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de golflengte.
Infrarood licht (IR)
Infrarood licht (IR) is onzichtbare optische straling, met een golflengte die langer is dan zichtbaar licht. In het elektromagnetisch spectrum bevindt het zich net onder het rood licht, vandaar infrarood. Naargelang de golflengte onderscheidt men 3 types: IRA, IRB en IRC, of nabij infrarood, middel-infrarood en ver-infrarood. We kunnen infrarood niet zien, maar we kunnen het wel voelen als warmte op onze huid. Ondanks dat we IR niet kunnen zien, kan het toch schadelijk zijn voor onze ogen.
Intermediaire frequenties (IF, Intermediate Frequencies)
Dit zijn frequenties tussen 300 Hz en 100 kHz. Bronnen hiervan zijn antidiefstal- en identificatiesystemen, …
Ioniserende straling
Energierijke fotonen zijn in staat elektronen weg te slaan uit atomen en moleculen die ze op hun weg tegenkomen. De atomen en moleculen worden daardoor elektrisch geladen: dit noemt men ionisatie. Tot de ioniserende straling behoren Röntgenstralen, gammastralen, en een deel van de ultraviolette stralen. (zie ook het elektromagnetisch spectrum)
Magnetisch veld, B of H
Wanneer er elektrische stroom door de draden vloeit, dus bij verbruik van elektriciteit (bijvoorbeeld als een lamp brandt of een stofzuiger werkt), bewegen de elektrische ladingen en wekken zo een magnetisch veld op rondom de draden en het toestel (dit verschijnsel noemt men inductie). De sterkte van het veld neemt snel af met de afstand tot de bron. De sterkte van het magnetisch veld hangt af van de stroomsterkte. Het magnetisch veld wordt gemeten in Tesla (T), maar de magnetische velden in onze omgeving zijn meestal zo klein dat ze uitgedrukt worden in microtesla (1 microtesla =1 miljoenste tesla, 1 µT = 0,000001 T).
Niet-ioniserende straling
Elektromagnetische golven waarvan de energie van de fotonen niet groot genoeg is om ionisatie teweeg te brengen vallen onder niet-ioniserende straling. Niet-ioniserend zijn het ultraviolet licht met kleinere frequentie, zichtbaar licht, infrarode stralen, radiogolven en elektromagnetische velden van intermediaire en extreem lage frequenties (IF- en ELF-velden). De elektromagnetische stralen afkomstig van kunstmatige bronnen – elektriciteit, microgolfovens, gsm – zitten in dat deel van het spectrum. (zie ook het elektromagnetisch spectrum)
Optische straling
Optische straling is niet alleen zichtbaar licht, maar ook UV-licht en infrarood licht. Ondanks dat we UV en IR niet kunnen zien, kunnen ze, als de blootstelling te intensief is of te lang duurt, wel schadelijk zijn voor onze ogen. Daarnaast kan optische straling ook schadelijk zijn voor de huid.
Radiofrequenties (RF, Radio Frequencies) en microgolven
Radiogolven hebben een frequentie tussen 100 kHz en 300 GHz. Microgolven behoren ook tot de radiogolven. Men gebruikt radiogolven voor radio-omroep, tv, radar voor luchtvaart, snelheidscontrole op de weg door middel van radar, mobiele telefonie, …
Stralen/velden
Men gebruikt meestal het woord stralen voor hoge frequenties: in dit geval vindt er overdracht van energie (energiestroom) plaats in de ruimte. Voor lage frequenties is de energie-uitstraling verwaarloosbaar. Men spreekt daarom van velden, al wordt dit woord ook wel eens voor hoge frequenties gebruikt.
Stroomsterkte
De hoeveelheid elektrische ladingen die per tijdseenheid voorbijkomen. Wordt gemeten in ampère (A).
Ultraviolet licht (UV of UV-straling)
UV-licht is onzichtbare optische straling, met een kortere golflengte dan zichtbaar licht. In het elektromagnetisch spectrum bevindt ultraviolet zich net naast het violet licht, vandaar ultraviolet. Naargelang de golflengte onderscheidt men 3 types UV-straling: UVA, UVB en UVC. UVA heeft de langste golflengte, UVC de kortste. Hoe korter de golflengte, hoe groter de energie van de straling en hoe schadelijker ze kan zijn voor de huid en de ogen. UVB is dus schadelijker dan UVA. UVC is nog schadelijker dan UVB, maar wordt gelukkig tegengehouden door de atmosfeer.
Vermogen
Het vermogen is afhankelijk van zowel de spanning als van de stroom en weerspiegelt het energieverbruik per tijdseenheid. Het vermogen wordt gemeten in watt (W). Vandaar ook het wattage van een toestel. In de praktijk gebruikt men ook wel eens milliwatt als eenheid (1 milliwatt = 1 duizendste van een watt, 1 mW = 0,001 W).