電磁爐電磁輻射對人體影響的計算

摘 要：該文對電磁爐產生的電磁輻射對人體的影響進行了計算。將電磁輻射看成是由稱為磁矩的磁偶極子所產生，然后向空間輻射。文中從電磁場理論的安培定律出發，推導了以磁感應強度表示的計算公式。最后用一個例子說明公式的應用。

關鍵詞：電磁輻射 電磁爐 電磁場理論

中圖分類號：T L 7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-01

電磁波輻射就是將電場與磁場二者互相作用所形成的波動，以輻射形式向空間傳播出去。事實上，由于醫療器械、家用電器等的使用，使人體無時不刻處在電磁波的輻射之中，電磁波輻射對環境及人體健康的影響日益受到研究者的關注。國家環保局推薦的《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范》（HJ/T24-1998）標準規定暴露磁感應強度的安全值為1高斯（即1 Gs=1000mGs=100 μT，微特斯拉）。1995年美國國家輻射防護委員會（NCRP）提出電磁場暴露導則，在居民區的工頻磁感應強度安全標準為2 mGs（即0.2 μT，微特斯拉）。兩者相差500倍。電磁爐是一種使用安全、清潔衛生、操作簡便靈活的爐具。但在使用過程中，人們對它產生的電磁輻射給人體的影響存有疑慮。以往人們對電磁爐的輻射也有過不少討論，但從科學觀點出發進行嚴密的計算仍較少見。該文基于電磁場理論的安培定律，將電磁爐的核心部分即電磁體，看成是一個磁偶極子的輻射源，產生電磁振蕩輻射到空間。電磁體由圓形導磁盤及在其上單層螺旋繞制的線圈組成。線圈輸入30～50 kHz的高頻電流I。線圈的平面面積S與電流I的乘積，Mm=IS 稱為磁矩。該文推導出一個距離輻射源的空間某點上接受到的以磁感應強度表示的輻射量的計算公式，該文給出的公式正是以磁矩作為基本的計算數據。

1 電磁體產生電磁輻射的機理

圖1為單匝平面線圈在距離R的觀測點G產生的磁感應強度B的機理圖。線圈平面與G均處在X—Y坐標平面上，線圈平面法線與Z軸重合，R與X軸夾角為θ，與Y軸夾角為Ф。線圈回路電流為I，反時針方向，回路半徑為ρ。回路上取無限短的一段長度dl，電流元在G上產生的磁感應強度為。d為微分算符，為向量。電磁場理論中的安培定律的微分形式為

2 計算實例

設某電磁爐的參數如下：工作電壓220 V，功率1～2000 W可調，設計時未加屏蔽或防輻射措施，所用烹鍋底面足夠大，大于設計規定的12 cm，且放置在與線圈導磁盤完全對應的位置上（即沒有放歪）；電磁爐盤式線圈最外圈直徑17.5 cm，最內圈直徑4 cm，共32圈；線圈總面積S為各圈面積之和；取最大功率檔1800W計算；取功率因數Cosф=0.75。求得電流 I=1800/220·0.75=10.91 A。θ角取法如下：求公式（1）右端括號內的函數對θ的最大值，可得θ=45 °，得Sinθ=Cosθ= 0.707。當磁感應強度單位用高斯制即以Gs為單位、電流用MKS制即安培單位時，給出的電流值應除以10后才代入計算。磁導率μ取高斯制單位時，其值為4π×10-3GsA/m。r從電磁盤中心點到觀測點G距離變化時，計算結果如表1。結果分析：表中第8點的數據表明，當人體離開電磁爐中心距離0.5 m時，其電磁輻射為2毫高斯（0.002 Gs），即可達到美國NCRP的標準。但如以國家HJ/T241998的1Gs為標準，即使將手放在爐板上也是十分安全的。

3 結語

未加屏蔽的電磁爐在使用中確實存在電磁輻射，并在一定程度上對人體產生影響。影響大小視電磁體線圈電流的大小和人體到電磁爐的距離而定。應該指出，電磁輻射對人體的傷害主要是短波、超短波，而工頻電的波長為10000 m，況且人們使用電磁爐是短時和間歇的，因此，即使有影響也是微小的。近年來市場上出現帶電磁輻射屏蔽裝置的電磁爐產品。不過，其防輻射效果如何還有待研究。

參考文獻

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