手機電磁輻射對人體影響的分析計算

摘 要:本文從電磁場理論出發(fā)，將手機看成是一個電偶極子輻射源，推導出手機電磁輻射功率的公式。并用一計算例說明公式的應用。

關鍵詞:電磁輻射 手機 輻射功率

中圖分類號:TL7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0091-01

1 引言

手機已成為相當普及的通信工具。在使用中，人們對手機的電磁輻射給人體帶來的影響常有爭議。本文認為應該對手機的電磁輻射進行定量計算，以便得出量的數(shù)值，再與安全標準比較，才能得到合理結(jié)論。手機工作于高頻率范圍內(nèi)。鑒于手機行業(yè)常以功率密度作為安全評價標準，因此，本文從電磁場能量理論出發(fā)，推導出手機的求取電磁輻射功率的公式，進而求出功率密度，即可確定手機的輻射量對人體的影響。

文中第二部分是公式推導。涉及電磁場理論的某些數(shù)學關系，供對公式的依據(jù)感興趣的人士閱。也可以跳過第二部分直接應用推導出來的公式。

2 手機電磁輻射功率公式的推導

由電工理論中的電磁場理論知，電磁場能量在空間的分布、傳播和能量轉(zhuǎn)換，可通過稱為烏莫夫－波印亭(YmoB-Pontine)向量來描述(簡稱烏－波向量)，還可以求出其向空間輻射的功率。烏－波向量是電場強度E與磁場強度H的向量積，記為。符號“.”表示復數(shù)，變量頂上“一”表示該變量為向量，方括號表示向量積。因電流作正弦變化i=ImSinωt，用復數(shù)表示時運算會簡便得多。如要求出烏－波向量，應求出空間某點的電場強度E與磁場強度H。按照電磁場理論的安培定律，可得在高頻狀況下，由向量磁位產(chǎn)生的磁感應強度的微分形式為

用復數(shù)表示上式的瞬時值，再求i對t導數(shù)，取t=0為起點，得

，

式中，，

此處f 為電流頻率，λ為波長，c為光速。與此類似，由向量磁位還可求出

輻射是向全空間的，在球坐標(R、α、θ)上表示最方便。在球座標上二式對l積分得

，或

求得烏－波向量為

＝

可見烏－波向量是一實數(shù)。將此向量沿半徑R作球面閉合積分，可得向周圍空間輻射的功率SE。

，

單元表面

(W)

即輻射功率與電流、偶極子臂長、工作頻率三者的平方均成正比。

3 手機計算實例

各量均用MKS單位制。設手機工作電流I＝80mA，I2=64×10-4A2，工作頻率f=900MHz，ω=2πf，ω2=4π2f 2=4π|·81×1016(1/s2)。波長λ＝c/f=3×108/9×108=0.333m，偶極子長度<<λ，取=0.1·0.333=0.0333。2＝1.11×10、。磁導率μ0＝4π×10－7Mag(馬格)或Ω·s/m。

＝50.48mw

此結(jié)果是手機向四周空間發(fā)出的輻射功率，是球狀全通量。

如右圖，設人頭接受輻射面積12×22cm2＝264cm2。

手機天線頭距人頭2cm。則r=(22+112)1/2＝11.18cm。

球面積4πr 2=1570.8cm2。人頭受輻射面積占百分比

264/1570.8=0.168。人頭總接受輻射功率50.48mW×0.168=8.48mW。

功率密度為

此結(jié)果比移動通訊的GSM制常用標準:功率密度<40μW/cm2相近，而略小一些。有的手機產(chǎn)品的工作電流與本例不同，求得的功率密度也不一樣。與衛(wèi)生部1989年的《作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準》給出的限值:0.4mW/cm2=400μW/cm2比較，則低得很多(如圖1）。

參考文獻

[1]閻金瑤，等.無線網(wǎng)絡的電磁輻射強度研究與防護[J].科技創(chuàng)新導報，2010，7:17.

“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”