Elektromagnetisches Feld
Das elektromagnetische Feld gehört zum Bereich der nicht ionisierenden Strahlung. Man unterscheidet sie in elektromagnetisch hochfrequente und niederfrequente Felder. Im Vergleich zu niederfrequenten Feldern zeichnen sich hochfrequente Felder durch eine höhere Frequenz und eine geringere Wellenlänge aus.
Niederfrequente Felder
Im elektromagnetischen Spektrum sind die niederfrequenten elektrischen und magnetischen Felder im Frequenzbereich zwischen etwa 1 Hertz und < 9 Kilohertz angesiedelt. Im Gegensatz zu hochfrequenten elektromagnetischen Feldern treten bei niederfrequenten Feldern deutlich weniger Richtungswechsel des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes auf. Im Alltag treten niederfrequente elektrische und magnetische Felder in folgenden Bereichen auf:
- die Stromversorgung (z.B. Hochspannungsleitungen), Frequenz 50 Hz
- Haushaltsgeräte und Elektroinstallationen im Haus
- elektrifizierten Verkehrssysteme wie Eisenbahnen, Frequenz 16,7 Hz
Hochfrequente Felder
Durch den Einsatz moderner Funktechnologien entstehen in der Umwelt des Menschen hochfrequente elektromagnetische Felder. Im elektromagnetischen Spektrum sind die hochfrequenten elektromagnetischen Felder im Frequenzbereich zwischen etwa 100 Kilohertz und 300 Gigahertz angesiedelt. Im Gegensatz zu niederfrequenten Feldern wechseln bei hochfrequenten Feldern sowohl das elektrische Feld als auch das magnetische Feld zwischen zigtausend und mehreren Milliarden Mal in der Sekunde ihre Richtung. Demzufolge besteht eine sehr enge Kopplung von magnetischer und elektrischer Komponente.
Hochfrequente elektromagnetische Felder werden zur Übertragung von Bild, Ton und Daten in folgenden modernen Kommunikationsmitteln genutzt:
- Rundfunk und Fernsehen
- Schnurlose Telefone (DECT)
- Mobilfunk
- Babyphone
- Wireless LAN (WLAN) und Bluetooth zur Vernetzung von Computern untereinander und mit Peripherie-Geräten
- Polizei und Feuerwehr nutzen ein eigenes Funknetz zur Kommunikation über größere Entfernungen.
Entstehung von Feldern
Das Feld wird in einem Schwingkreis angeregt. Die elektrische Energie in diesem Schwingkreis verlagert sich zwischen dem elektrischen Feld und dem magnetischen Feld. Als Energiespeicher dient ein Kondensator für das elektrische Feld und eine Spule für das magnetische Feld. Der Rhythmus dieser Verlagerung wird als Frequenz (Hz) bezeichnet.
Das elektromagnetische Wechselfeld hat die Eigenschaft, den Schwingkreis über eine Antenne zu verlassen und als elektromagnetische Welle in den Raum zu strahlen (Sendeanlage).
Falsch ist jedoch die Annahme, dass sich eine elektromagnetische Welle erst im HF-Bereich (Hochfrequenz) ab 30 kHz von einer Antenne ablöst. "Als Längstwellen (engl. Very Low Frequency kurz VLF, nicht zu verwechseln mit Längswellen) bezeichnet man elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich unter 30 kHz." (Siehe: Längstwelle)
Wirkungen elektromagnetischer Felder
Elektromagnetische Felder gehören zur nichtionisierenden Strahlung. Die Photonen der nichtionisierenden Strahlung besitzen im Gegensatz zur ionisierenden Strahlung nicht genügend Energie, um Atome und Moleküle zu ionisieren, das heißt aus der Hülle Elektronen herauszuschlagen und damit positiv geladene Teilchen (Ionen) zu erzeugen. Dies bedeutet unter anderem, dass im Gegensatz zum Beispiel zur Röntgenstrahlung ihre Energie zu gering ist, um das Erbmaterial direkt zu schädigen und damit unmittelbar an der Entstehung von Krebs beteiligt zu sein.
Elektromagnetische Felder können aber auf anderem Wege gesundheitliche Schäden auslösen:
- Niederfrequente elektrische und magnetische Felder können elektrische Felder und Ströme im Körper erzeugen.
- Durch hochfrequente elektromagnetische Felder kann biologisches Gewebe erwärmt werden.
Erforschung
Der deutsche Physiker Heinrich Hertz konnte 1888 die von James Clerk Maxwell theoretisch vorausgesagte elektromagnetische Welle experimentell nachweisen. Im Februar 1892 schrieb Sir William Crookes unter dem Titel "Some Possibilities of Electricity": „Es ergibt sich hier die Möglichkeit, einer Telegraphie ohne Drähte.“ Der Engländer Preece demonstrierte 1896 mit Hilfe eines Marconischen Senders und Empfängers dies in London.
Personen, die an der Erforschung des elektromagnetischen Wechselfeldes und der elektromagnetischen Welle beteiligt waren:
- 1890 - Édouard Branly - Physiker und Chemiker - Paris
- 1890 - Sir Oliver Lodge - Professor - England
- 1894 - Professor Augusto Righi - Universität Bologna - Vorlesung über elektromagnetische Wellen
- 1894 - Guglielmo Marconi (1874–1937) - Universität Bologna - Teilnehmer an der Vorlesung
- 1895 - Alexandr Popow - 250 m drahtlose Übertragung zwischen Sender u. Empfänger
- 1896 - Guglielmo Marconi (geb. 1874) - britisches Patent (Nr. 12039) auf dem Gebiet der drahtlosen Telegraphie
- 1882 - William Henry Preece, Faraday
- 1897 - William Henry Preece, Faraday, Adolf Slaby - 5,5 km Funkverbindung
- 13. Mai 1897 Geburtsstunde der drahtlosen Telegraphie
- 1901 - Guglielmo Marconi (geb. 1874) - überbrückt den Atlantik per Funk