Existem vários efeitos dos campo eletromagnéticos em seres humanos e muitas recomendações bastante diferentes e padrões para os limites de segurança de exposição humana à radiação eletromagnética.
Um deles é o padrão IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), cujas recomendações para a intensidade no médio tempo permissível máxima do vetor de Poynting em ambientes não controlados (onde as pessoas quase sempre não têm conhecimento ou controle de sua exposição a campos eletromagnéticos) em frequência entre 100 MHz e 300 GHz são as seguintes:
(i)
para
, (ii)
(f em MHz) para
, e (iii)
para
. Com base neste padrão, calcule os níveis máximos admissíveis para as intensidades dos campos elétricos e magnéticos no ar, nas frequências de
, respectivamente.
Um deles é o padrão IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), cujas recomendações para a intensidade no médio tempo permissível máxima do vetor de Poynting em ambientes não controlados (onde as pessoas quase sempre não têm conhecimento ou controle de sua exposição a campos eletromagnéticos) em frequência entre 100 MHz e 300 GHz são as seguintes:
(i)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício que fala sobre os limites de segurança para a exposição humana a campos eletromagnéticos, segundo o padrão IEEE. A gente precisa calcular os níveis máximos permitidos para as intensidades dos campos elétricos e magnéticos no ar, para três frequências específicas: 150 MHz, 1,5 GHz e 15 GHz. Para isso, vamos usar as recomendações do IEEE sobre a intensidade do vetor de Poynting, que basicamente mede a potência por unidade de área transmitida pelos campos eletromagnéticos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o vetor de Poynting. Ele é representado por S e indica a quantidade de energia que passa por uma área por unidade de tempo. A fórmula dele é:
Onde E é o campo elétrico (em V/m) e H é o campo magnético (em A/m). No caso de ondas eletromagnéticas no ar, esses campos são perpendiculares e a intensidade de S é:
Passo 3
No vácuo (e praticamente no ar), os campos elétrico e magnético estão relacionados pela impedância do espaço livre, que é aproximadamente 377 Ω. Isso significa que:
Onde
.
Podemos rearranjar essa equação para encontrar H em termos de E:
Passo 4
Agora, substituindo
na fórmula do vetor de Poynting:
Queremos encontrar E, então isolamos E:
E para H:
Passo 5
Vamos calcular para cada frequência:
a) f₁ = 150 MHz
Para 100 MHz ≤ f < 300 MHz:
Calculando E_max:
Calculando H_max:
b) f₂ = 1,5 GHz
Para 300 MHz ≤ f < 15 GHz:
Calculando E_max:
Calculando H_max:
c) f₃ = 15 GHz
Para 15 GHz ≤ f ≤ 300 GHz:
Calculando E_max:
Calculando H_max:
Resposta
Para as frequências dadas, os níveis máximos admissíveis das intensidades dos campos elétricos e magnéticos no ar são:
-
150 MHz:
-
-
1,5 GHz:
-
-
15 GHz:
-