降低身边的电磁辐射

杨再华 陈飞 龙元平

随着科技的发展，电子产品越来越广泛地进入我们的生活。然而，各种电器带来的辐射对健康的可能危害，也让人们担忧不已。如何有效地避免这些辐射，成为大家普遍关心的话题。为此，我们尝试自己动手制作一种能有效吸收电磁辐射的装置。

辐射是指能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。生活中存在的辐射，主要有电磁辐射、太阳辐射和热辐射等（详见本刊2014年第11期《终结那些关于辐射的谣传》一文）。

我们所制作的这个防辐射装置，其原理主要是利用了电荷在金属尖端集聚现象以及静电平衡原理。

静电平衡状态下导体的电场：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，导体内的自由电子受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动。这样，在导体的AB面上将出现负电荷，在CD面上将出现正电荷。

导体两面出现的正负电荷，会在导体内部产生与E0方向相反的电场E，这两个电场叠加，使导体内部电场减弱。但是，只要导体内部的电场不为0，自由电子就会继续做定向移动，导体两面的正负电荷就会继续增加，导体内部的电场就会进一步消弱，直到导体内部各点的合场强等于0为止。于是，导体内部的自由电子不再发生定向移动。

导体上电荷的分布：一个导体，不论原来是不是带电，放入电场中以后，都会由于静电感应而在导体的不同部位出现电荷。静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点：

1. 导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。

2. 在导体外表面，越尖锐的位置电荷密度（单位面积的电荷量）越大，附近场强越强，凹陷的位置几乎没有电荷。

电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效地传递能量和动量。电磁波其实是在空间向前传播的一种时变电磁场，其所携带的能量主要包含在电场部分。

由于电磁辐射的能量主要集中在电场部分，所以，我们的设计只考虑吸收电场部分而忽略磁场部分。尽管电磁波中的电场是时变电场而非静电场，但静电平衡的原理在这里还是可以应用的，因为导体上的感应电荷的分配时间是极短的，对于变化的电场，感应电荷完全可以调整其产生的电场以适应外界电场的变化。

根据静电平衡原理和带电导体上电荷集聚尖端的现象，我们将电磁辐射吸收装置设计成球形，在球的表面是星射状的大头针，针尖朝外，各大头针之间用导线相互接通并接地。

由于感应电荷往尖端集聚，因此在每颗大头针的针尖部分的电场强度都非常强，局部空间内，大部分电场将往针尖所在区域汇聚。根据能量守恒原理，大部分电场往针尖部分汇聚，那么，其他区域的电场也就减弱，从而辐射能量也就降低，达到吸收的目的。

我们的实验地点，是在贵阳实验三中的一间教师办公室内，将室内的路由器接通电源让其正常工作。现在，就让我们通过对比实验来看看吸收效果。

对比实验1：首先，我们用电场辐射检测仪直接测量某处电磁辐射强度。

然后，再在该处放置我们设计的电磁辐射吸收装置，再用电磁辐射吸收仪测量该处的电磁辐射强度。测试地点距离路由器30厘米。

由测量数据可知，在没有放电磁吸收器前，该处的辐射功率是每平方米面积上1.8微瓦；放上电磁吸收器后，它的辐射功率是每平方米面积上77. 5微瓦，是原来的43倍！该装置对电磁辐射的汇聚效果非常明显！

对比实验2：我们又测量了离路由器200厘米的情况，在没有放电磁吸收器前，它的辐射功率是每平方米面积上0.015微瓦；放上电磁吸收器后，它的辐射功率是每平方米面积上0.077微瓦，是原来的5倍。

那么，如果在辐射源与测试点之间放上我们的电磁吸收装置后，效果又会怎样呢？

对比实验3：我们测量了离路由器100厘米处的情况，在没有放电磁吸收器前，它的辐射功率是每平方米面积上0.195微瓦；在路由器与测试点之间放上电磁吸收器后，它的辐射功率是每平方米面积上0.033微瓦，辐射强度明显减少。

对比实验4：我们还测量了离路由器200厘米处的情况，在没有放电磁吸收器前，它的辐射功率是每平方米面积上0.012微瓦；在路由器与测试点之间放上电磁吸收器后，它的辐射功率是每平方米面积上0.007微瓦，辐射强度相应在减少。

通过多次测试，证明我们这个电磁吸收装置吸收电磁辐射的效果是非常明显的。如果你也在担心辐射危害的话，就赶紧动手给自己做一个这样的装置吧！（责任编辑/余风）

辐射的危害

辐射是心血管病、糖尿病、癌突变的主要诱因；它容易对人体的生殖系统、神经系统和免疫系统造成伤害；同时，辐射还是孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素，能直接影响儿童的发育、骨髓发育，导致视力下降、视网膜脱落、肝脏造血功能下降；此外，辐射还会使性功能下降、女性内分泌紊乱、月经失调。

现在，我们的工作越来越多地依赖于电脑，但电脑所散发出的辐射电波却往往为人们所忽视。依国际MPRⅡ防辐射安全规定：在50cm距离内必须小于等于25V/m的辐射暴露量。可是你是否知道计算机的辐射量是多少？答案是：键盘1000V/m、鼠标450V/m、屏幕218V/m、主机170V/m、笔记本电脑2500V/m。（来源：本刊资料室）