HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition (Technik)

Wellenreiter, Montag, 02.11.2020, 10:50 (vor 1268 Tagen)

[Admin: Strang wegen Themenwechsel abgetrennt und umbenannt am 04.11.2020, 15:45 Uhr; Absprung <hier>]

Magnetic field (MF) non-ionizing radiation is a ubiquitous environmental exposure and a serious looming public health challenge. MFs are emitted from both traditional sources that generate low frequency MFs (e.g., power lines, appliances, transformers, etc.) and from emerging sources that generate higher frequency MFs (e.g., wireless networks, smart meter networks, cell towers, wireless devices such as cell phones, etc.).

Die rot markierte Passage benennt physikalischen Unsinn, denn keines der dort genannten Beispiele ist imstande, allein hochfrequente Magnetfelder zu erzeugen und zu emittieren. Alle genannten Beispiele sind jedoch imstande, mit einem hochfrequenten Magnetfeld zugleich ein damit gekoppeltes hochfrequentes elektrisches Feld zu erzeugen. Das daraus resultierende, den Studienautoren anscheinend nicht geläufige unsichtbare und geruchlose Ding nennt sich elektromagnetisches Feld (EMF), es wurde 1886 von Heinrich Hertz erstmals künstlich erzeugt und ist heute der Schrecken aller Mobilfunkgegner, die im Physikunterricht gerne mal geschlafen haben. Im Gegensatz zu hochfrequenten Magnetfeldern haben hochfrequente elektromagnetische Felder die erfreuliche Eigenschaft der "Fortpflanzung", die es ihnen ermöglicht, sich nach der Ablösung von einer Antenne selbsttätig über weite Strecken im Raum (Luft) auszubreiten.

Dieser Part müsste durchaus etwas differenzierter diskutiert werden. Für eine reine Fernfeldsituation könnte man vieleicht noch so argumentieren, im reaktiven Nahfeld ist das meines Erachtens jedoch nicht mehr richtig. In unmittelbarer Nähe zur Antenne (Kopf am Handy) liegen E und H eben nicht gekoppelt vor und durch die hochfrequente Magnetfeldkomponente induzierte Wirbelströme im Kopf haben eine direkte Rückwirkung auf die Antenne zur Folge (ganz analog zu den niederfrequenten MF). Meines Erachtens kann in der Nahfeldsituation (also Telefone am Kopf) also durchaus von hochfrequenten Magnetfeldern gesprochen werden.

HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

H. Lamarr @, München, Montag, 02.11.2020, 21:26 (vor 1267 Tagen) @ Wellenreiter

Meines Erachtens kann in der Nahfeldsituation (also Telefone am Kopf) also durchaus von hochfrequenten Magnetfeldern gesprochen werden.

Ja, da will ich Ihnen nicht widersprechen. Die Nahfeldexposition durch HF-Magnetfelder von Mobiltelefonen hatte ich nicht auf dem Schirm, da diese bei der hier diskutieren Studie unbeachtet blieb weil ausschließlich NF-Magnetfelder bis 1000 Hz erfasst wurden.

Inwieweit HF-Magnetfelder von Mobiltelefonen biologisch relevant sind kann ich nicht beurteilen, dazu reichen meine Kenntnisse nicht aus. Ich kann mich auch nicht erinnern, jemals etwas über die HF-Magnetfelder von Mobiltelefonen und deren Bedeutung für die Grenzwertfestsetzung gelesen zu haben. Allerdings habe ich auch noch nie danach gesucht. Beim Lesen Ihres Einwands dachte ich zunächst, diese Felder würden mit der Teilkörper-SAR erfasst, doch das stimmt nicht, da fließt nur das E-Feld mit ein. Insofern stimme ich Ihnen zu, dass diese HF-Magnetfelder einmal näher betrachtet werden sollten. Vielleicht kann uns "e=mc2" dazu einen Tipp geben.

--
Jedes komplexe Problem hat eine Lösung, die einfach, naheliegend, plausibel – und falsch ist.
– Frei nach Henry Louis Mencken (1880–1956) –

HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

Wellenreiter, Montag, 02.11.2020, 21:38 (vor 1267 Tagen) @ H. Lamarr

Beim Lesen Ihres Einwands dachte ich zunächst, diese Felder würden mit der Teilkörper-SAR erfasst, doch das stimmt nicht, da fließt nur das E-Feld mit ein. Insofern stimme ich Ihnen zu, dass diese HF-Magnetfelder einmal näher betrachtet werden sollten. Vielleicht kann uns "e=mc2" dazu einen Tipp geben.

Sie verwechseln hier externe und interne Expositionsgrößen. In die SAR fließt das gewebeinterne E-Feld ein. Und dieses interne E-Feld kann durch eine reines externes hochfrequentes Magnetfeld erzeugt werden. Ein Beispiel ist der Magnetresonanztomograph. Hier ist ebenfalls das hochfrequente externe Magnetfeld (Der HF-Puls, nicht das statische Feld) Treiber für die SAR, die durch induzierte Körper-interne E-Felder erzeugt wird.

HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

H. Lamarr @, München, Dienstag, 03.11.2020, 00:25 (vor 1267 Tagen) @ Wellenreiter

Beim Lesen Ihres Einwands dachte ich zunächst, diese Felder würden mit der Teilkörper-SAR erfasst, doch das stimmt nicht, da fließt nur das E-Feld mit ein. Insofern stimme ich Ihnen zu, dass diese HF-Magnetfelder einmal näher betrachtet werden sollten. Vielleicht kann uns "e=mc2" dazu einen Tipp geben.

Sie verwechseln hier externe und interne Expositionsgrößen. In die SAR fließt das gewebeinterne E-Feld ein. Und dieses interne E-Feld kann durch eine reines externes hochfrequentes Magnetfeld erzeugt werden. [...]

Hübsch kompliziert ist das. Wenn, ich bleibe jetzt mal beim Mobiltelefon mit elektrischem Dipol als Antenne, im Nahfeld die schwächere externe H-Komponente gewebeintern ein E-Wechselfeld erzeugt, dann müsste die stärkere externe E-Komponente gewebeintern ein H-Wechselfeld erzeugen. Warum spielt aber bei der SAR das gewebeinterne H-Wechselfeld anscheinend keine Rolle?

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HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

Wellenreiter, Dienstag, 03.11.2020, 07:30 (vor 1267 Tagen) @ H. Lamarr

Zunächst einmal dringt das hochfrequente externe E-Feld auch ins Gewebe ein und erzeugt dort gemeinsam mit der induzierten E-Feldkomponente eine hochfrequente Bewegung von Ladungsträgern (Bewegung von Ionen + Orientierungspolarisation Polarer Moleküle wie Wasser aufgrund der direkten Kraftwirkung des elektrischen Feldes). Diese hochfrequenten "Ströme" äußern sich in sogenannten dielektrischen Verlusten, ein Maß dafür ist die SAR. Für Magnetfelder ist biologisches Gewebe weitestgehend transparent, eine direkte Kraftwirkung in relevanten Größenordnungen, die zu ähnlichen Verlustströmen führt, gibt es nicht. Aus diesem Grund trägt die Magnetfeldkomponente nicht direkt zur SAR bei.

HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

H. Lamarr @, München, Dienstag, 03.11.2020, 17:09 (vor 1266 Tagen) @ Wellenreiter

Zunächst einmal dringt das hochfrequente externe E-Feld auch ins Gewebe ein und erzeugt dort gemeinsam mit der induzierten E-Feldkomponente eine hochfrequente Bewegung von Ladungsträgern (Bewegung von Ionen + Orientierungspolarisation Polarer Moleküle wie Wasser aufgrund der direkten Kraftwirkung des elektrischen Feldes). Diese hochfrequenten "Ströme" äußern sich in sogenannten dielektrischen Verlusten, ein Maß dafür ist die SAR. Für Magnetfelder ist biologisches Gewebe weitestgehend transparent, eine direkte Kraftwirkung in relevanten Größenordnungen, die zu ähnlichen Verlustströmen führt, gibt es nicht. Aus diesem Grund trägt die Magnetfeldkomponente nicht direkt zur SAR bei.

:danke:

Ich müsste wohl Physiker sein, um dieses Verwirrspiel mit externen E- und H-Feldern, die gewebeintern auch noch induktiv ihre H- und E-Rollen tauschen, durchdringend so gut zu verstehen, dass ich die richtigen Schlüsse ziehen kann. Mir will das heute nicht gelingen. Immerhin weiß ich jetzt, wo meine Grenzen sind. Im konkreten Fall will ich die auch gar nicht überwinden, weiß ich doch auch, wohin ich mich im Zweifelsfall getrost wenden kann :-).

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HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

Kuddel, Dienstag, 03.11.2020, 23:02 (vor 1266 Tagen) @ Wellenreiter
bearbeitet von Kuddel, Mittwoch, 04.11.2020, 00:05

Für Magnetfelder ist biologisches Gewebe weitestgehend transparent, eine direkte Kraftwirkung in relevanten Größenordnungen, die zu ähnlichen Verlustströmen führt, gibt es nicht. Aus diesem Grund trägt die Magnetfeldkomponente nicht direkt zur SAR bei.


Nö !
Natürlich trägt die Mangetfeldkomponenten zum SAR bei, sogar überwiegend.

Es hängt vom Gewebetyp der Frequenz und dem Antennentyp ab.
Das (extrene) E-Feld ist nur für Gewebe mit mit geringem Er (Fett) oder stark verkürzten Antennen von Bedeutung für die SAR

Bei Frequenzen >900 MHz und Geweben mit hoher Dielektrizitätskonsante (Er > 30, z.B. Haut, Muskelgewebe) ist es überwiegend der HF-Strom (H-Feld) welcher die SAR eines Mobiltelefons bestimmt.

Ein gestreckter Dipol parallel zum Gewebe weist sein SAR Maximum in der Dipolmitte auf. Ware das (externe) E-Feld bestimmend für die SAR, müßte das SAR Maximum an den Dipolenden auftreten, was nicht der Fall ist

Siehe z.B. diese Dissertation zu dem Thema

Zitat:

Research results suggested that the main absorption mechanism could be described by surface currents induced by the magnetic fields.
SAR values were found to be mainly proportional to the square of the incident magnetic field strength.

Bei Mangetresonanztomographen kann es natürlich anders sein, da die Frequenzen geringer sind (70...200 MHz) und die Antennen daher verkürzt werden müssen, um ins Gerät zu passen. Bei verkürzten Dipolen ist das H-Feld reduziert und das E-Feld erhöht, so dass mehr Energie über das E-Feld übertragen wird. Bei verkürzten Schleifen-Antennen ("Magnetic Loop") ist es wieder überwiegend das (externe) Magnetfeld, welches die SAR bestimmt.
Quasi wie bei einem Induktions-Kochfeld ;-)

K

HF-Magnetfelder bei Nahfeldexposition

Wellenreiter, Mittwoch, 04.11.2020, 00:06 (vor 1266 Tagen) @ Kuddel

Doch!

In meinen Posts zu diesem Thema (siehe Verlauf oben) habe ich Wert auf die Unterscheidung zwische externen (incident) und induzierten internen Feldern gelegt.

Das von Ihnen gebrachte Beispiel stützt vielmehr meinen Punkt: ein externes Magnetfeld hat im Gewebe induzierte interne elektrische Felder zur Folge, die zur SAR führen. Aus diesem Grund geht die gewebeinterne elektrische Feldstärke in die Formel der SAR ein, nicht aber das Magnetfeld selbst.

Ihr Beispiel ist zudem ein Beleg dafür, dass man im Falle eines Telefons am Kopf durchaus von hochfrequenten Magnetfeldern sprechen kann. (Siehe ebenfalls den kompletten Verkauf dieser Diskussion)

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