Efeitos da exposição a campos de frequência extremamente baixa

Efeitos de Curta Duração

Existem efeitos biológicos estabelecidos devido à exposição aguda a níveis elevados (bem acima de 100 microTesla), explicados por mecanismos biofísicos conhecidos. Campos magnéticos ELF externos induzem campos eléctricos e correntes no corpo, os quais, quando a intensidade é muito elevada, causam a estimulação de nervos e músculos e alterações na excitabilidade de células nervosas do sistema nervoso central.

Efeitos potenciais de longo prazo

Grande parte da investigação científica que examina os riscos de exposição a longo prazo a campos magnéticos ELF focava-se na leucemia infantil. Em 2002, o IARC publicou uma monografia em que os campos magnéticos ELF são classificados como "possivelmente carcinogénicos" para humanos. Esta classificação é usada para designar um agente para o qual existe uma evidência limitada de carcinogénese em humanos e uma evidência menos que suficiente de carcinogénese em experiências com animais (outros exemplos de agentes do mesmo grupo incluem o café e emissões em processos de soldagem). Esta classificação foi baseada na análise de dados agregados de estudos epidemiológicos que demonstram um padrão consistente no aumento em duas vezes na leucemia infantil associado a uma exposição média residencial, a campos magnéticos na frequência da rede, acima de 0,3 a 0,4 microTesla. O Grupo de Trabalho concluiu que estudos adicionais desde então não modificaram esta classificação.

Sérgio Garcia

Diário de Bordo 19/02/09

Nesta aula os alunos José Marques, Luís Geraldes e Sergio Garcia realizaram medições com o aparelho de medição de radiações electromagnéticas. Experimentaram com vários aparelhos electrónicos, como um microscópio binocular.
Os alunos Ricardo Silva e André Fernandes trabalharam ao computador, realizando pesquisa de informação e organização da mesma.

Diário de Bordo 17/02/2009

O José o Ricardo e o Sérgio, estiveram a fazer medições com o aparelho de medições de campos magnéticos e eléctricos. Tendo em conta que esse aparelho ficou sem bateria, começaram a fazer pesquisa sobre os campos magnéticos dos aparelhos domésticos.
O Luis e o André, estiveram a elaborar tabelas em Microsoft Word, nas quais iremos posteriormente apontar os valores obtidos em cada medição que se irá realizar na próxima quarta-feira dia 19 de Fevereiro de 2009.

André Fernandes e Luis Geraldes

Diário de Bordo 12/02/2009

Hoje, o André e o Ricardo continuaram o planeamento de peças no programa Rhinoceros, as quais têm o intuito de posteriormente serem construidas para se executarem experiências e se fazerem demonstraçoes de vários conceitos abordados pelo grupo acerca do tema do Electromagnetismo. O José e o Sérgio estiveram a fazer algumas medições de campos magnéticos junto a uma bobina e a tirar algumas fotografias na sala de aula, para depois postarmos no nosso Blog. O Luis enviou um mail a um professor da universidade a fim de marcarmos uma entrevista sobre os efeitos biológicos da radiação e realizou um breve resumo de um artigo sobre os efeitos das radiações provocadas pelos telemóveis, publicado na Gazeta da Física.

André Fernandes

Magnetismo e Ímanes

Em 1820, o físico dinamarquês Oersted observou que uma corrente eléctrica num fio condutor perturbava uma bússola colocada sua vizinhança. Esta foi a primeira evidência de uma relação entre electricidade e magnetismo, que mais tarde haveria de ser amplamente confirmada em trabalhos experimentais por Ampére, em França, e Faraday, em Inglaterra. Faraday introduziu a noção de campo para descrever as interacções electromagnéticas.

Em 1865, o físico escocês James Clerk Maxwell sintetiou, em linguagem matemática, os resultados das experiências anteriores, propondo a teoria de campo electromagnético. Esta teoria não só unificou a electricidade e o magnetismo como conduziu à descoberta de uma relação entre campo electromagnético e luz: Maxwll previu que o campo electromagnético se propagava sob a forma de ondas – as ondas electromagnéticas – à velocidade da luz, sugerindo mesmo que a luz era essa onda. A realidade das ondas electromagnéticas foi comprovada experimentalmente pelo físico alemão Heinrich Hertz, em 1887, quando descobriu as ondas de rádio.

Ímanes

Os ímanes são materiais que provocam alguns fenómenos macroscópicos, devido às suas propriedades magnéticas:
1. Atraem o Ferro com forças cujas intensidades superam amplamente as intensidades das correspondentes forças gravitacionais
2. Ao serem suspensos pelo centro de gravidade, tendem a orientar-se pelo campo magnético existente. Na ausência de outros campos magnéticos tende a orientar-se pelo campo magnético terrestre.
3. A atracção exercida por um íman é mais forte nos pólos, enquanto na região central as acções magnéticas são praticamente neutras.
4. Pólos do mesmo tipo repelem-se e pólos de tipo contrário atraem-se.
5. Ao contrário das cargas eléctricas, os pólos magnéticos não têm existência isolada, ou seja, são inseparáveis. Um íman tem um pólo norte e um pólo sul. Quando se parte um magnete, cada um dos dois pedaços fica com um pólo norte e um pólo sul.
6. As linhas de campo magnético, criadas, divergem do pólo norte e convergem no pólo sul, sendo linhas fechadas. Isto porque, num íman saem do pólo norte, percorrem a zona que o rodeia, entram pelo pólo sul, e continuam no interior do íman, voltando a sair pelo pólo norte.

O campo magnético é o campo produzido por um íman ou por cargas eléctricas em movimento. O campo magnético de materiais ferro-magnéticos é causado pelo spin de partículas sub-atómicas, nomeadamente dos electrões e também é devido ao seu movimento em torno do núcleo atómico, portanto no fundo, o campo magnético é criado por cargas eléctricas em movimento.

Todos os electrões dos átomos têm spin (designado também por momento magnético), e por isso cada um origina um campo magnético. Contudo, os electrões são dispostos, na maior parte dos casos, de modo que tenham spin contrário dois a dois e por isso a soma vectorial do campo magnético criado é nula. É por isso que nem todos os materiais têm propriedades magnéticas.
Os electrões podem ser entendidos como ímanes elementares da matéria. Portanto, podemos entender que quando um corpo não apresenta carácter magnético, os seus ímanes elementares estão dispostos de tal forma que os seus efeitos se neutralizam, ou seja, os momentos magnéticos dos electrões estão desordenados.

Os ímanes têm os seus ímanes elementares orientados de tal forma que criam um campo magnético.

No caso do ferro e de materiais ferromagnéticos, basta que se aproxime um íman para que os seus ímanes elementares se ordenem, transformando o pedaço de ferro num íman artificial. Diz-se que o ferro foi magnetizado por influência magnética. Na maioria dos materiais ferromagnéticos, como o ferro, o cobalto e o níquel, os momentos magnéticos dos electrões apontam na mesma direcção, criando um campo magnético macroscópico.

No entanto um material ferromagnético apenas fica magnetizado por influência de um campo magnético, se tiver uma temperatura, acima do ponto de Curie. O ponto de Curie varia de material para material. Quando um corpo tem uma temperatura acima do seu ponto de Curie, os seus ímanes elementares orientam-se de tal modo a se ajustarem ao campo magnético existente, criando o próprio corpo um campo magnético. Depois se descer abaixo dessa temperatura, o material conserva as propriedades magnéticas do meio em que estava inserido. Se subir acima dessa temperatura, devido às propriedades magnéticas do meio o material perde as propriedades magnéticas.

Além da magnetização por influência, existe também a magnetização por fricção, em que se fricciona um corpo com outro sempre no mesmo sentido para que os seus ímanes elementares fiquem orientados.

Também se pode caracterizar a magnetização de um corpo em temporária ou permanente. É temporária quando deixa de existir após o afastamento do íman responsável pela sua magnetização, sendo exemplos deste tipo de materiais o ferro que contém o mínimo de impurezas (ferro-doce) e o aço não-temperado. A magnetização é permanente quando subsiste mesmo após o corpo se afastar de outras fontes magnéticas.

Aos pólos magnéticos podemos associar uma grandeza escalar denominada intensidade do pólo magnético ou massa magnética, cuja unidade é o weber (Wb). Para o pólo Norte a massa magnética é positiva e para o pólo sul a massa magnética é negativa.
Para um mesmo íman as massas magnéticas são iguais em valor absoluto.

Actualmente o conhecimento sobre fenómenos magnéticos e sobre magnetes permite o desenvolvimento de motores, transformadores, aparelhos de som e imagem, leitores magnéticos, microfones e altifalantes, computadores e tecnologias recorrentes como leitores MP3. A título de curiosidade, estima-se que em cada lar europeu exista, em média, cerca de uma centena de magnetes espalhados por vários aparelhos: microondas, televisões, frigoríficos, computadores, rádios, telefones e telemóveis, motores, leitores de CD, altifalantes e microfones, entre outros aparelhos domésticos.

Deste modo facilmente se percebe que estamos rodeados por aparelhos que emitem constantemente no nosso ambiente doméstico campos magnéticos (e consequentemente campos eléctricos, visto que campos magnéticos se devem a cargas eléctricas em movimento, e onde existem cargas eléctricas existem campos eléctricos). Assim podemos perceber a importância das medições de campos electromagnéticos que estamos a efectuar para termos uma melhor percepção de que no nosso quotidiano estamos constantemente rodeados de radiação, mas também de campos eléctricos e magnéticos estáticos, com os quais interagimos.

José Marques

Cuidados a ter na Medição de Campos Eléctricos e Magnéticos cuja frequência é menor que 500Khz

Para efectuar medições nestas condições, com o nosso aparelho de medição, é necessário, algum, conhecimento técnico. Se assim não for podem obter-se resultados pouco precisos. Factores que podem provocar tal situação são: proximidade de paredes, árvores, pessoas e de outros aparelhos que emitam radiação, que possa interferir com o objecto ou zona especifica alvo.
1. Deve maximizar-se a distância entre o corpo da pessoa que mede e o aparelho. Recomenda-se até, para esse fim, que se use um tripé, feito de material não condutor, para apoiar o aparelho durante as medições.
2. Principalmente para medições no exterior a recomendação anterior é muito importante. Assim o corpo da pessoa deve estar a 1 ou 2 metros do aparelho no caso de haver tripé. No caso de se estar a segurar o aparelho durante a medição, deve estar-se com o braço esticado.
3. Para diminuir a interferência de outros campos electromagnéticos, nomeadamente aqueles que existem na proximidade do chão deve segurar-se o aparelho a uma altura entre cerca de 1 e 3 metros.
4. Nas medições exteriores, principalmente, assegurar que não existem pessoas nas proximidades do aparelho, nem que ele esteja junto a arbustos, árvores ou paredes, não devendo também o aparelho estar coberto. Estas estruturas além emitirem campos electromagnéticos, são também barreiras físicas aos campos emitidos pelo objecto alvo da medição, principalmente para baixos comprimentos de onda, visto que estes campos têm baixa capacidade de se difractarem.
5. Visto que o aparelho apenas mede o campo eléctrico segundo a uma direcção, na medição deste deve usar-se um método denominado “panning approach”, com o qual o aparelho guarda qual o valor máximo registado enquanto se estava numa determinado região. Assim deve mover-se o aparelho nesse espaço segundo as três direcções espaciais para assim se determinar um valor máximo do campo eléctrico nessa região. Este método é especialmente útil para, por exemplo, salas onde existam muitos fios eléctricos e aparelhos que emitam campos electromagnéticos. Contudo para medições junto de linhas de alta tensão se a medição for efectuada sem recurso ao “panning approach” o erro associado a essa medição será de apenas 5%.
6. Aquando da medição deve registar-se as características físicas, como árvores, arbustos, máquinas, etc., da região onde ocorreu a medição para correctamente se poder interpretar os resultados obtidos.

Diário de Bordo 10/02/09

Nesta aula o Ricardo redigiu, para colocar no blog, um texto sobre força magnética ao qual juntaremos os vídeos obtidos em aulas passadas para experimentalmente demonstrar esse conceito. Depois ele juntamente com o André, continuou as projecções, no Rhinoceros, das actividades experimentais que estamos a desenvolver com a UBI. O José continuou a trabalhar com o aparelho de medição de campos electromagnéticos, tendo feito medições para três gamas de frequências diferentes, do campo eléctrico emitido pelo processador e depois pelo ecrã de um dos computadores portáteis com que trabalhamos nas aulas. Ele fez também medições do campo eléctrico máximo registado na sala de aula, longe de qualquer computador, através de uma técnica de utilização do aparelho, designada por "Panning Approach". Esses valores foram registados sendo divulgados no blog futuramente em conjunto com resultados de outras medições. O Luís enviou outro e-mail para a UBI a fim de tentarmos contactar um professor, preferencialmente da área da saúde, que nos possa esclarecer sobre os efeitos dos CEM na saúde. Depois disso o Luís e o Sérgio tiraram apontamentos de como elaborar um relatório, visto que se está a apresentar a data de ser feita tal apresentação. A professora dialogou também connosco sobre os textos colocados no blog a fim de melhorarmos cada vez mais o modo de concepção do trabalho.

José Marques

Diário de Bordo 05-02-2009

Hoje, o nosso grupo deslocou-se às instalações da Universidade da Beira Interior para falar com o professor António Espírito Santo acerca da área prática do nosso projecto.

Durante o encontro com o professor, este explicou-nos e esclareceu-nos várias dúvidas acerca do programa de desenho em três dimensões - o Rhinoceros - pois ainda só tínhamos umas noções básicas deste programa. Aconselhou-nos também no tipo de material que deveríamos usar para construir o transformador e o visualizador de espectros magnéticos, bem como a disponibilidade de nos ajudar no corte e moldagem desses mesmos materiais.

Além disso pedimos ajuda ao professor para nos explicar como poderíamos, do ponto de vista construtivo, executar a montagem e que tipo de materiais deveríamos usar.

O José referiu também a ideia de que poderíamos usar as bobinas existentes na nossa escola como um modelo na construção da parte prática, o que o professor achou ser uma boa hipótese ficando satisfeito com a ideia.

Terminado o encontro dirigimo-nos para a escola, perspectivando melhorar as projecções das experiências nas próximas duas semanas para que da próxima vez que nos dirigirmos à UBI seja já para trabalhar na parte construtiva.

Luís Geraldes

Diário de Bordo 03-02-09

Nesta aula houve um trabalho mais individual do grupo. Cada aluno realizou a sua tarefa:
O André Fernandes realizou uma pesquisa sobre impacto ambiental e social da radiação.
O José Marques realizou uma pesquisa sobre o funcionamento do aparelho e suas instruções, de forma a estar melhor preparado na ultilização do aparelho. Além disso enviou um mail a confirmar a data do próximo encontro com o professor António Espírito Santo, que deverá ser na próxima aula de Área de Projecto.
O Luís Geraldes preparou e enviou um email para a UBI a pedir ajuda a um professor sobre efeitos biológicos, e se possível realizar uma entrevista sobre esse mesmo tema.
O Ricardo Silva tratou de trabalhar no blogue, colocando informações sobre as equações de Maxwell, e o próprio diário de bordo, além de ter ajudado no envio do email, e no entendimento de algumas partes do livro de instruções do aparelho.
O Sergio Garcia pesquisou sobre aplicações da radiação electromagnética na sociedade, bem como colocar no blog essas informações.

Equações de Maxwell

James Clerk Maxwell (1831-1879) foi um físico e matemático britânico. Ao condensar tudo o que se sabia na altura sobre fenómenos eléctricos e magnéticos em quatro equações, uma das quais modificada por ele próprio, conseguiu unificar a Electricidade com o Magnetismo, dando assim origem ao Electromagnetismo. Pode-se dizer, portanto, que é o pai do Electromagnetismo. Essas equações são hoje conhecidas como Equações de Maxwell.
Quando Maxwell desenvolveu as suas quatro equações, apercebeu-se de que elas conduziam à existência de ondas electromagnéticas. E quando calculou a velocidade dessas ondas no vácuo, chegou ao valor de 300 000 000 metros por segundo. Como se sabia já na altura, essa era a velocidade da luz no vácuo. Desta forma, Maxwell percebeu que a luz mais não era do que uma onda electromagnética, o que acabou por fundir também a Óptica com o Electromagnetismo. Esta descoberta foi comprovada experimentalmente por Heinrich Hertz em 1888, e constitui um dos marcos mais importantes da física do século XIX.

Para saber mais:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%B5es_de_Maxwell

http://www.lucalm.hpg.ig.com.br/mat_esp/maxwell/maxwell.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell

Ricardo Silva

Aplicações da radiação electromagnética na sociedade

As radiações artificiais são as que provêm de técnicas desenvolvidas pelo Homem, sendo cada vez maior o seu campo de aplicação, quer na medicina, quer na indústria.
Uma das aplicações mais divulgadas é a do diagnóstico com raios X, cujos benefícios são indiscutíveis, sendo também frequentes as aplicações de radioisótopos no diagnóstico médico e a utilização de radiações para destruição de tumores cancerígenos, prolongando assim a vida de muitos doentes.

Uma outra aplicação das radiações é a esterilização de instrumentos cirúrgicos e produtos médicos. O método de esterilização possível para alguns produtos farmacêuticos, não oferece qualquer risco na utilização dos produtos, pois o tipo de radiação não induz radioactividade nos produtos tratados e tem sobre os processos químicos a vantagem de não deixar quaisquer resíduos indesejáveis.

A radiografia industrial, ao permitir detectar eventuais defeitos de fabrico, é outra aplicação essencial para garantir a segurança em muitos equipamentos e instalações. De muitas outras aplicações na indústria e nos estudos científicos destacamos a utilização das radiações na detecção de incêndios e o uso de moléculas marcadas com radioisótopos para seguir a deslocação de substâncias no metabolismo de plantas ou animais.

As radiações aparecem ainda como subproduto de processos cuja finalidade não é a sua produção. O mais conhecido é a produção de energia por via nuclear, mas existem outros exemplos, como a produção de imagens de TV e os mostradores luminosos de relógios ou outros instrumentos. Uma outra componente da exposição de origem artificial, presente no ambiente, provém da precipitação por agentes meteorológicos, das substâncias radioactivas formadas nas explosões nucleares para ensaio de armas nucleares na atmosfera, ou provenientes de acidentes em instalações nucleares.

Sérgio Garcia