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Für die Influenz einer Stromdichte von 1 mA/m2 im Kopf oder Herzbereich eines homogenen Modells sind unter Zugrundelegung ungünstigster Expositionsbedingungen folgende äußeren Feldstärken erforderlich:
Kopf: 7 kV/m bis 20 kV/m
Herzbereich: 7 kV/m bis 14 kV/m
An anderen Körperstellen wie z. B. den Knöcheln mit der vergleichsweise geringen Querschnittsfläche bei einem relativ hohen Anteil schlecht leitender Knochen und Sehnen liegen lokale Stromdichten erheblich (um mehr als das zehnfache) höher.
b) Magnetische Wechselfelder
Während die Stromdichte im Körper beim einfachen Durchtritt elektrischen Wechselstroms lediglich aufgrund der inhomogenen Leitfähigkeitsverteilung variiert, ist im Fall der Induktion durch magnetische Wechselfelder zusätzlich die durch den Induktionsvorgang bedingte Ortsabhängigkeit zu berücksichtigen. Wegen der erzeugten Wirbelströme ist im Körperzentrum die Stromdichte Null und erreicht im Oberflächenbereich ihr Maximum. Für kreisförmige Strombahnen erhält man für die Stromdichte J die Beziehung
J􏰀B∙π∙f∙r∙σ
B magnetische Flussdichte in Tesla (T),
f Frequenz in Hz,
r Radius der Kreisbahn des Stroms im Körper in m, 􏰁 spezifische Leitfähigkeit in Siemens (S = 1/􏰂),
aus der hervorgeht, dass die Stromdichte proportional dem Radius und der Leitfähigkeit ist.
Üblicherweise verwendet man für den Menschen die folgenden Parameter: Radius 0,1 m (Kopf); 0,2 m (Thorax) und die Leitfähigkeit 0,1􏰃0,4 (1/(􏰂􏰄m)). Bei Berücksichtigung längs gestreckter Strombahnen erhöhen sich beim Menschen die berechneten Stromdichten gegenüber dem kreisförmigen Fall um etwa einen Faktor 2. Es gibt auch Rechenmodelle (z. B. FDTD, finite-difference-time domain, siehe Unterabschnitt 6.5.2), die mit hoher räumlicher Auflösung die Stromdichte im Körper berechnen können. Es zeigt sich insgesamt, dass die Stromdichten im Körper sehr inhomogen sind.
4.4 Wirkungen hochfrequenter Felder 4.4.1 Einleitung
Unter hochfrequenten Feldern werden zeitlich veränderliche Felder ab einer Frequenz von 100 kHz verstanden. Es besteht somit eine Überlappung mit der Definition von niederfrequenten Feldern (siehe Abschnitt 4.3). Dieser Überlapp wird betrachtet, da bereits ab 100 kHz Erwärmungen im Körper auftreten können. Im Hochfrequenzbereich ist eine getrennte Betrachtung von elektrischen und magnetischen Feldern oftmals nicht mehr möglich. Daher wird hier auch der Begriff elektromagnetische Felder verwendet.
Dieses Kapitel beschreibt die Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf den Menschen und teilweise auch auf die Technik. Die ersten beiden Abschnitte dieses Kapitels beschäftigen sich mit der thermischen Wirkung und Mikrowellenhören.
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