COME SI MISURANO I CAMPI ELETTROMAGNETICI

L’intensità dei campi elettrici è massima vicino a una carica, o a un conduttore carico, e diminuisce rapidamente allontanandosi da questi. I conduttori, come ad esempio i metalli, schermano molto efficacemente i campi elettrici. Altri mezzi, come i materiali da costruzione e gli alberi, hanno una certa capacità di schermatura. Quindi, i campi elettrici prodotti all’esterno da linee ad alta tensione sono attenuati dalle pareti, dagli edifici e dagli alberi. Quando gli elettrodotti sono interrati, il campo elettrico in superficie è a malapena misurabile.

I campi magnetici derivano dal moto delle cariche elettriche. L’intensità del campo magnetico si misura in ampere al metro (A/m); in genere, nella ricerca sui campi elettromagnetici, gli scienziati usano invece un’altra grandezza a questa collegata, l’induzione magnetica (misurata in tesla, T, o nei suoi sottomultipli come il microtesla, μT). A differenza dei campi elettrici, un campo magnetico si produce soltanto quando un apparecchio è acceso e circola della corrente elettrica. Più alta è la corrente, maggiore è l’intensità del campo magnetico.

Come i campi elettrici, anche quelli magnetici sono massimi vicino alla loro sorgente e diminuiscono rapidamente a distanze maggiori. I campi magnetici non vengono bloccati dai materiali comuni, come le pareti degli edifici.

RIASSUMENDO

• I CAMPI ELETTRICI

1. I campi elettrici derivano dalla tensione.
2. La loro intensità si misura in volt al metro (V/m).
3. Un campo elettrico può essere presente anche se un apparecchio è spento.
4. L’intensità del campo elettrico diminuisce con la distanza dalla sorgente.
5. La maggior parte dei materiali scherma in qualche misura i campi elettrici.

• I CAMPI MAGNETICI

1. I campi magnetici derivano dalla corrente elettrica.
2. La loro intensità si misura in ampere al metro (A/m). Generalmente, i ricercatori usano al suo posto una grandezza associata, l’induzione magnetica (di solito misurata in microtesla, μT, o in millitesla, mT). La frequenza (f) si misura in hertz (Hz).
3. I campi magnetici esistono solo se un apparecchio è acceso e circola una corrente.
4. L’intensità del campo magnetico diminuisce con la distanza dalla sorgente.
5. I campi magnetici non sono schermati dalla maggior parte dei materiali.

COME SI MISURANO I CAMPI ELETTROMAGNETICI

Ma se i campi elettromagnetici non si vedono e non si sentono, c’è un modo per scoprirli? Come li possiamo misurare?

Come avviene per molti fenomeni naturali, anche per i campi elettromagnetici si possono fare delle misure dirette. Per sentire gli odori nell’aria basta un naso, per “sentire” i campi elettromagnetici bisogna utilizzare un “naso” speciale, cioè una sonda, collegata ad un apparato di misura che ci permette di “stabilire” il valore del campo elettromagnetico nel punto dove vogliamo misurarlo.

• La sonda è sostanzialmente un’antenna ricevente e serve a “catturare” il campo elettromagnetico.
• L’apparato di misura è l’apparecchio che, dopo aver elaborato il segnale ricevuto dalla sonda, fornisce il valore del campo.

Per misurare i campi elettromagnetici, dobbiamo scegliere lo strumento e soprattutto la sonda più adatta, in funzione della frequenza del campo da misurare. Si ricorda infatti che le frequenze da misurare sono molto diverse e risultano bassissime, nel caso dei campi elettromagnetici prodotti dalle linee elettriche, ed elevate, nel caso dei campi emessi dalle antenne radiofoniche o stazioni radio base per i cellulari.

LE METODICHE DI MISURAZIONE

Le metodiche di misurazione, valutazione e analisi dei campi elettrico, magnetico ed elettromagnetico sono stabilite dalla normativa tecnica di settore (norme CEI 211-6 e 211-7) ed in aggiunta da altre guide elaborate da organismi competenti:

• Misurazioni in bassa frequenza.
• Misurazioni in alta frequenza.

LE MISURE A BANDA LARGA E A BANDA STRETTA

Nella scelta dell’apparato di misura è poi fondamentale avere le idee chiare su che cosa vogliamo sapere dalla misura di campo?

Le misure del campo elettromagnetico possono infatti essere eseguite con differenti modalità, a seconda dello scopo per le quali vengono attuate. Per capire questo facciamo un esempio: un’orchestra sta suonando in un teatro e il direttore controlla che i musicisti suonino correttamente, andando a tempo e senza errori.

Oltre a questo, il direttore deve controllare due cose, misurandole con l’unico strumento che ha a disposizione, e cioè l’orecchio:

• Il suono prodotto da tutti gli strumenti dell’orchestra non deve superare un certo volume, se fosse troppo forte il pubblico non apprezzerebbe.
• Nessuno strumento deve “gridare”, ma deve rispettare il limite previsto dalla partitura musicale.

Controllando queste due cose, il direttore d’orchestra fa due tipi diversi di misura:

• Se misura il suono totale, fa un tipo di misura che si chiama a banda larga, perché tiene conto di tutto quello che sente, usando l’orecchio come se fosse un largo cesto dove si fa entrare tutto quello che si trova.
• Se sta attento a qualche strumento in particolare, allora il direttore usa l’orecchio in modo diverso, concentrandosi sullo strumento che gli interessa e cercando di trascurare gli altri. Questa misura si chiama a banda stretta, perché isola una sola delle sorgenti che creano il suono e cerca di far entrare nell’orecchio solo i suoni emessi da quella.

IL MISURATORE DI BANDA LARGA, IL MISURATORE DI BANDA STRETTA

Tuttavia a differenza dell’orecchio umano che non è esattamente uno strumento di misura e la cui precisione varia molto da persona a persona, gli strumenti di misura dei campi elettromagnetici devono essere precisi, controllati e, naturalmente, dare lo stesso risultato indipendentemente da chi li usa.

Gli strumenti di misura dei campi elettromagnetici sono:

• A banda larga, utilizzati per sapere quanto vale il campo elettromagnetico totale.
• A banda stretta, utilizzati per catturare il campo elettromagnetico prodotto da una sola sorgente.

Prima di misurare i campi sarà importante avere una mappa della zona che ci interessa, dove sono indicati i punti in cui il campo potrebbe essere più alto.

LA BANDA LARGA

Banda larga (dall’inglese broadband) significa, in telecomunicazioni e in ambito informatico e di reti e internet, utilizzare mezzi e sistemi di telecomunicazione che sfruttano un ampiezza di banda maggiore dell’ampiezza di banda delle reti dei precedenti mezzi di telecomunicazione (ovvero a banda stretta, narrowband), per trasmettere, inviare e ricevere dati.

In poche parole, grazie alla banda larga è possibile avere connessioni internet più veloci, ascoltare la radio, fare telefonate e inviare e ricevere dati attraverso le linee telefoniche e di telecomunicazione in maniera molto più rapida e funzionale rispetto alle vecchie reti e sistemi a banda stretta.

Successivamente è stata anche realizzata la banda ultra larga, che è ancora più potente della banda larga.

LA BANDA STRETTA

Le misurazioni a banda stretta rappresentano un metodo di analisi dei campi elettromagnetici di dettaglio. La strumentazione infatti è in grado di definire il contributo di ogni frequenza al campo elettromagnetico totale. Le misure di campo elettromagnetico in banda stretta consentono quindi di misurare i vari contributi di emissione delle sorgenti conoscendone la frequenza.

Le misurazioni a banda stretta di campi elettromagnetici sono più onerose delle misura a banda larga in termini di tempo, di strumentazione e di complessità.

Sono presenti però evidenti vantaggi: per esempio rendono possibile individuare, identificare e caratterizzare, tramite antenna direzionale, le singole sorgenti (incluse quelle sconosciute) e il loro tipo di emissione.

LE MISURE DI ESPOSIZIONE

La valutazione dell’esposizione viene condotta attraverso la misurazione della tensione (in V/m) dell’intensità (in A/m) e della potenza (in W/m2). La misurazione della grandezza dipende dalle caratteristiche della sorgente, dalla frequenza e della distanza del punto di misura di essa: in pratica bisogna considerare se la misurazione viene eseguita in regione di campo vicino reattivo o in regione di campo radioattivo (vicino o lontano). In generale le misurazioni finalizzate a valutare l’esposizione ai campi elettromagnetici possono essere eseguite secondo le seguenti modalità:

• Misurazioni a banda larga (broadband): vengono eseguite con l’impiego di strumenti che, entro un certo intervallo di frequenza, hanno una sensibilità presso chè indipendente dalla frequenza stessa e forniscono il valore globale del CE e del CM nell’intervallo considerato. La larghezza di banda deve essere abbastanza ampia da consentire il rilievo di tutte le frequenze rilevanti.
• Misurazioni a banda stretta o selettive (narrowband): vengono eseguite con l’impiego di strumenti che hanno la possibilità di essere sintonizzati su una frequenza selezionata e che forniscono l’intensità del campo corrispondente alla stessa. La banda di frequenze deve essere abbastanza stretta per consentire di rilevare accuratamente le singole componenti spettrali.

LA PREDISPOSIZIONE E LA VERIFICA DEL SISTEMA DI MISURA

L’allestimento della catena strumentale deve essere eseguito con estrema cura per contenere gli errori di misura entro limiti accettabili. Le misurazioni devono essere effettuate negli spazi accessibili ai soggetti potenzialmente esposti, ma in assenza degli stessi soggetti (campo imperturbato).

Precauzioni da adottare:

• I cavi di collegamento sensore-misuratore, se non in fibra ottica, devono essere disposti nel modo più rettilineo possibile e perpendicolarmente alla direzione di polarizzazione del campo.
• Durante la misurazione lo strumento non deve subire interferenze.
• Lo strumento non deve appoggiare su strutture conduttrici.
• L’operatore deve distare almeno 3 m dal sensore di misura.
• L’asta del sostegno proprio del sensore deve essere posta ortogonalmente alla direzione di polarizzazione del campo.
• Lo strumento deve essere utilizzato nel corretto campo di frequenza.
• Il sensore deve essere posto distante da oggetti metallici.

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