Elektromagnetický impuls

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Termín elektromagnetický impuls (EMP) má následující významy:

  • 1. Elektromagnetické záření pocházející z exploze (většinou jaderné) nebo z elektromagnetické bomby.
  • 2. Vysoce intenzivní, širokopásmový, velmi krátkou dobu trvající výron elektromagnetické energie.

Vznik[editovat | editovat zdroj]

V případě jaderného výbuchu nebo asteroidu se elektromagnetický puls skládá ze spojitého frekvenčního spektra. Většina energie je ve formě nižších frekvencí mezi 3Hz a 30kHz.

Paprsky gamma jaderného výbuchu produkují vysokoenergetické elektrony přes Comptonův rozptyl. Tyto elektrony jsou zachyceny v zemském magnetickém poli, ve výškách mezi 20 - 40 km, kde rezonují. Kmitavý elektrický proud produkuje soudružný elektromagnetický puls (EMP), který trvá asi 1 milisekundu až 1 mikrosekundu. Vedlejší efekty EMP mohou trvat více než sekundu.

Puls je velice silný a dlouhé kovové předměty (trubky, kabely) se chovají jako antény, na kterých se indukuje vysoké napětí, pokud puls nedokáží nijak uzemnit. Tato napětí a s tím spojené vysoké proudy jsou schopny zničit nechráněnou elektroniku, například elektrické spotřebiče, které nejsou v kovové, magneticky vodivé, uzemněné krabičce, především zničující je to pro polovodiče a absolutně nejhorší pro FET transistory. U EMP pulsu nebyly zaznamenány žádné účinky na biologické organismy.

Popis impulzu[editovat | editovat zdroj]

Samotný magnetický impuls nemá nikterak závratnou magnetickou intenzitu dá se srovnat se silnými neodymovými magnety (nejslabší EMP), ničivost pulsu spočívá v jeho rychlosti. Tudíž čím bude rychlejší změna magnetického toku, tím bude naindukované napětí větší. Tudíž B (magnetická indukce) vypočítáme z H (magnetické intenzita) takto

\mathbf{B} = \mu_0\mu_r\mathbf{H}

kde \mu_0 je permeabilita vakua, \mu_r je relativní permeabilita Takže pokud budeme vycházet z toho, že EMP je silné jako neodymové magnety, budeme tedy počítat s hodnotou 1,5 T, což je běžná hodnota u neodymových magnetů. Za plochu S si dosadíme plochu drátu, například 1 m * 1 mm a za indukci B velikost indukce.

\Phi = B S \cos \alpha \,,

úhel α je úhel, který svírá normálový vektor plochy s vektorem magnetické indukce. Jinými slovy nám určuje, pod jakým úhlem dopadá magnetický tok na plochu. Vycházejme z toho, že magnetický tok dopadá z 90°.

Takže teď už jen zbývá spočítat naindukované napětí:

U =\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}

při dosazení 0,0015 Wb za \Phi a 0,000001 s za t vyjde napětí 1500 V na drátu s plochou 0,0015 m2 například mobilní telefon má plochu 10 cm * 4 cm což je 0,00004 m2, při indukci 1,5 T nám vyjde tok 0,00006 Wb a při 1 uS je toto naindukované napětí rovno 60 V, což je pro mobilní telefon pracující s 3-4 V absolutně smrtelné.

Ionizovaný vzduch také naruší rádiový provoz na těch typech vln, které používají odraz od ionosféry ke svému šíření (DV, SV, KV,...). Vysílače využívající k šíření přímou viditelnost (FM pásmo) by měly být normálně slyšet, pokud nedostanou zásah EMP pulsem také.

Ochrana před impulzem[editovat | editovat zdroj]

Elektrické přístroje lze, jak už bylo řečeno výše, ochránit tím že je vložíme do uzemněné kovové krabičky, nebo do Faradayovy klece. Tímto je ochráníme před elektrickou složkou pulsu, ovšem abychom přístroje uchránili i před magnetickou složkou pulsu musíme je vložit do magneticky vodivé krabičky (železo, ferit). Pokud je spotřebič v sítí (230 V, LAN, atp) je vhodné spotřebič ochránit na těchto vstupech transilem nebo trisilem. Těmito součástkami se dají ochránit i vstupy antén. Samozřejmě odstíněná rádia nemohou správně pracovat, avšak starší zařízení na bázi elektronek není tak náchylné k působení EMP. Proto byla v době studené války sovětská letadla vybavována elektronickými systémy založenými na elektronkách. Ovšem sebelepší stínění nepomůže, pokud je přístroji ponechána zapojená anténa.