Messung und Bewertung elektromagnetischer Felder in Wohnräumen

Messung und Bewertung
elektromagnetischer Felder in
Wohnräumen
von Fabian Hartmann, Fabian Ganß und Svenja Zeidl
Betreuung:
Hr. Patrick Röder, Goetheschule Wetzlar
in Zusammenarbeit mit dem
Institut für Medizinische Physik und Strahlenschutz (IMPS) der
Technischen Hochschule Mittelhessen (THM)
Betreuung:
Prof. Dr. Joachim Breckow
Hr. Ulrich Weber
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung ..................................................................................................... 3
2
Elektromagnetische Felder ............................................................................ 4
2.1
Grundlagen ............................................................................................ 4
2.1.1 Niederfrequente elektromagnetische Felder ...................................... 4
2.1.2 Hochfrequente elektromagnetische Felder ........................................ 5
2.2
Auswirkungen ........................................................................................ 5
2.2.1 Niederfrequenz ................................................................................ 5
2.2.2 Hochfrequenz ................................................................................... 6
3
Versuchsaufbau ............................................................................................ 8
3.1
Messgerät .............................................................................................. 8
3.2
Wohnsituationen .................................................................................... 9
3.2.1 Elektrische Verbraucher .................................................................. 11
3.3
4
Vorversuch ........................................................................................... 12
Ergebnisse/Auswertung ............................................................................. 14
4.1
Wohnzimmer ........................................................................................ 14
4.2
Jugendzimmer ...................................................................................... 17
5
Diskussion ................................................................................................. 20
6
Literaturverzeichnis ................................................................................... 22
2
Einleitung
1
EINLEITUNG
Täglich sind wir im Alltag von elektromagnetischen Feldern umgeben, ohne dass wir
sie tatsächlich wahrnehmen. Jeder elektrische Verbraucher und jeder elektrische
Leiter
erzeugt
ein
elektromagnetische
solches
Felder
elektromagnetisches
überhaupt,
wie
Feld.
entstehen
Doch
sie
was
und
sind
welche
Auswirkung/Bedeutung haben sie? Sehen kann man sie nicht – aber messen, doch
wie funktioniert das? Diesen Fragen wollten wir auf den Grund gehen und
herausfinden wie stark elektromagnetische Felder, erzeugt von Haushaltsgeräten,
betrieben mit Netzspannung (230 V ~, 50 Hz), in durchschnittlichen Wohnräumen
sind. Dabei stießen wir auf die Idee, dass man eventuell auf Grundlage eines
Diagramms, welches die Messungen im jeweiligen Raum visualisiert, die Struktur
des Raumes nachvollziehen kann und mögliche elektrische Verbraucher anhand von
Ausschlägen im Diagramm an der jeweiligen Position zuordnen kann. Wir erhofften
uns auch, dass elektrische Leitungen und Steckdosen erkennbar werden und so die
Räumlichkeit besser interpretiert werden kann.
3
Elektromagnetische Felder
2
ELEKTROMAGNETISCHE FELDER
2.1 Grundlagen
Elektromagnetische Felder (EMF) entstehen überall dort wo elektrischer Strom fließt,
dessen Stärke und Polarität sich ändern. Sie sind abhängig von Stromstärke und
Frequenz und werden definiert über die elektrische sowie die magnetische
Feldstärke.
Je
nach
Frequenz
unterscheidet
man
zwischen
hochfrequenten
und
niederfrequenten elektromagnetischen Feldern.
2.1.1
Niederfrequente elektromagnetische Felder
Niederfrequente elektrische Felder werden durch
niederfrequente elektrische Spannungen erzeugt,
d. h. sie sind auch vorhanden, wenn kein Strom
fließt und die Geräte ausgeschaltet sind.
Im
Gegensatz
dazu
treten
niederfrequente
magnetische Felder nur bei Stromfluss auf. Das
Abb. 1 Das elektrische Feld dargestellt an
den Kraftlinien zwischen zwei Polen.
(Quelle: BfS)
magnetische
Feld
nimmt
mit
zunehmender
Stromstärke zu, jedoch mit zunehmendem Abstand
vom stromführenden Leiter ab. Seine Richtung
ändert es analog zu der des Stromes.
Niederfrequente
magnetische
Felder
lassen
sich
jedoch, anders als elektrische Felder, nur schwer
abschirmen
und
durchdringen
Hauswände,
organisches Gewebe und den menschlichen Körper.
Lediglich spezielle metallische Abschirmungen sind in
der Lage magnetische Felder abzuschwächen.
Abb. 2 Das Magnetfeld verläuft im Uhrzeigersinn um einen
stromdurchflossenen Leiter (technische Stromrichtung). (Quelle: BfS)
Zur
Niederfrequenz (NF)
zählt unter anderem
das
Stromnetz
(Deutschland) und das Bahnstromnetz mit 16,7 Hz (Deutschland).
4
mit 50 Hz
Elektromagnetische Felder
2.1.2
Hochfrequente elektromagnetische Felder
Elektromagnetische Felder im Hochfrequenzbereich (HF) hingegen findet man als
elektromagnetischen Wellen, wie Radiowellen (z. B. Rundfunk, Mobilfunk …) und
Mikrowellen mit 3 kHz–300 GHz, vor.
Zwar verringern sich auch hier die Feldstärken mit zunehmendem Abstand schnell,
jedoch kann aufgrund des häufig starken Richtcharakters des Abstrahlers nicht
unbedingt alleine vom Abstand zu diesem auf die Intensität geschlossen werden.
Außerdem gibt es Materialien, die das Feld reflektieren oder ganz bzw. teilweise
absorbieren.
Mithilfe von Metallfolien, Metallgitternetzen oder ähnlichen leitfähigen Materialien
können
hochfrequente
elektromagnetische
Felder
vollständig
oder
teilweise
abgeschirmt werden.
2.2 Auswirkungen
2.2.1
Niederfrequenz
Im menschlichen Gehirn induzieren starke niederfrequente elektromagnetische
Felder Ströme. Da sich das Frequenzspektrum menschlicher Gehirnströme im
gleichen
Bereich
befindet,
sind
Wechselwirkungen
mithilfe
der
Elektroenzephalografie (EEG) nachweisbar. Obwohl einige epidemiologische Studien
darauf hindeuten ist bislang noch nicht eindeutig nachgewiesen, ob eine starke
Exposition mit solchen Feldern zu einem Auftreten von neurodegenerativen
Erkrankungen führt. Ein leicht erhöhtes Risiko an Leukämieerkrankung zeigt sich
jedoch bei Kindern, die in anderen Studien über längere Zeit auch schwächeren
Magnetfeldern ausgesetzt waren.
Deshalb empfiehlt das Bundesamt für Strahlenschutz die Dauer der Exposition so
gering wie möglich zu halten und einen möglichst großen Abstand zu Feldquellen
einzuhalten. Letzteres gilt insbesondere nachts, da eine längere Dauer der
Exposition vorliegt, und bei Säuglingen und Kleinkindern.
5
Elektromagnetische Felder
Auch legt die 26. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) für ortsfeste
Stromversorgungs- und Bahnstromanlagen Grenzwerte fest:

Normales Stromnetz (50 Hz):
100 nT

Bahnstromnetz (16,7 Hz):
300 nT
2.2.2
Hochfrequenz
Hochfrequente elektromagnetische Felder werden von biologischem Gewebe
absorbiert und können darin in Abhängigkeit von Intensität und Frequenz des
Feldes, sowie den Eigenschaften und Strukturen des Gewebes zu unterschiedlichen
Wirkungen führen.
Verantwortlich
dafür
sind
elektrische
Ladungen
in
Zellwänden,
Wasserstoffmolekülen und anderen polare Molekülen, die sich unter Einfluss des
elektromagnetischen Feldes verschieben. Polare Moleküle werden dem Feld
entsprechend stetig neu ausgerichtet und Ionen bewegt. Die dabei entstehenden
Schwingungen führen zu Reibungen zwischen den Teilchen, wodurch wiederum
Wärme entsteht.
Wirkt ein elektromagnetisches Feld auf den menschlichen Körper kann dieser die
dadurch zugeführte Wärme in der Regel durch Thermoregulation mithilfe des
Blutkreislaufs und Transpiration abführen. Eine zu starke Wärmeentwicklung führt
jedoch
bei
lokaler
Einwirkung
zu
Verbrennungen
bzw.
zu
einer
Körpertemperaturerhöhung (Fieber) bei Einwirkung auf den gesamten Organismus.
Insbesondere die Augen sind vor Mikrowellen zu schützen, da bei zu starker
Erwärmung Grauer Star, eine Trübung der Augenlinse, ausgelöst werden kann.
„Mikrowellenhören“
tritt
bei
kurzer,
leistungsstarker
Belastung
einiger
Gehirngewebeareale mit Hochfrequenzsignalen auf. Durch dessen thermoelastische
Eigenschaften dehnt es sich bei der Erwärmung aus und erzeugt mechanische
Wellen im hörbaren Bereich, die das Innenohr anregen. Es werden akustische Reize
in Form von Summen oder Klicken wahrgenommen.
Je nach Frequenz ändert sich außerdem die Eindringtiefe in das biologische Gewebe.
Sie sinkt, je höher die Frequenz ist und reicht von zehn bis dreißig Zentimeter im
Megaherzbereich (Rundfunk), über nur wenige Zentimeter im Ein-Gigaherz-Bereich
6
Elektromagnetische Felder
(Mobilfunk) und wenige Millimeter im Zehn-Gigaherz-Bereich (Radar), bis zu
Wirkungen die lediglich die Hautfläche betreffen, bei über 10 GHz.
Abhängig von Körpergröße und Raumorientierung wirkt der Mensch zusätzlich als
Resonator einer bestimmten Frequenz – er liegt in dessen Resonanzbereich, d. h.
seine Größe entspricht etwa einer halben Wellenlänge der Strahlung. Dadurch nimmt
er besonders viel Strahlungsenergie auf und wirkt quasi als Empfangsantenne.
Ein erwachsener Mensch resoniert Frequenzen im Bereich von 70–110 MHz (≈ UKWHörfunk); Kinder, da sie kleiner sind, entsprechend höhere Frequenzen.
Die Spezifische Absorptionsrate (SAR) gibt die Leistung hochfrequenter Felder, die
pro Masse Gewebe absorbiert wird, in Watt pro Kilogramm [W/kg] an und ist
maßgebend für die biologischen Auswirkungen.
Ein SAR-Wert mit durchschnittlich 4 W/kg über den gesamten menschlichen Körper
führt zu einer Temperaturerhöhung von 1 Grad Celsius [°C]; die Leistung ist hierbei
ähnlich der einer normalen Muskelaktivität.
Verwendung findet die Angabe des SAR-Wertes bei Mobiltelefonen, wobei der Wert
eines modernen Geräts ungefähr zwischen 0,10 und 1,99 W/kg liegt. Die
Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt obersten Grenzwert von 2 W/kg. Ab
einem SAR-Wert von 0,6 W/kg abwärts kann ein Mobiltelefon mit dem Blauen Engel
ausgezeichnet werden.
7
Versuchsaufbau
3
VERSUCHSAUFBAU
3.1 Messgerät
Das Messgerät, welches uns vom Institut für medizinische Physik und Strahlenschutz
der Technische Hochschule Mittelhessen zur Verfügung gestellt wurde, ist der
Wandel & Goltermann Feldanalysator EFA-3 mir externer B-Feld-Präzisionssonde (A
= 100 cm²) für Messungen von magnetischen Wechselfeldern nach VDE und IEC
Standard.
Diese Magnetfeldsonde besitzt dreidimensional isotrop angeordnete Spulen, in
denen das magnetische Wechselfeld unabhängig von der Ausrichtung des
Messgeräts eine Spannung induziert. Diese Spannung erfasst ein A/D-Wandler und
setzt sie für den eingebauten Signalprozessor in ein digitales Signal um, welcher
schließlich die Ergebnisdaten berechnet.
Die Magnetfeldsonde hat einen Messbereich von 5 nT bis 10 mT und bei der von
uns genutzten Filterfrequenz von 50 Hz (selektiv) eine Messungenauigkeit von bis
zu ± 3 % bzw. ± 1 nT ab 40 nT.
Es
lassen sich sowohl das spektrale Gesamtfeld, als auch die einzelnen
Feldkomponenten
anzeigen.
Weiterhin
können
diverse
Breitband-
sowie
Selektivfilter eingeschaltet werden und man kann zwischen Spitzenwert- und
Effektivwertdetektion wählen.
Zur Vereinfachung der Messung besitzt das Messgerät außerdem eine Peak-HoldFunktion, die den gemessen Höchstwert anzeigt.
8
Versuchsaufbau
Abb. 3 Die Abbildung zeigt den, dem Feldanalysator
EFA-3 ähnlichen, Feldanalysator EFA-2, mit PräzisionsB-Feldsonde (oben), der für die Messung magnetischer
Felder die gleichen Funktionen bietet. (Quelle: Wandel
& Goltermann)
Den Selektivfilter f = 50 Hz haben wir deshalb verwendet, da wir lediglich die von
der Netzspannung in den Leitungen und Geräten erzeugten, niederfrequenten
magnetischen Wechselfelder messen wollten und nicht eventuell vorhandene
hochfrequente magnetische Felder, wie sie in Form von elektromagnetischen Wellen
durch Rund- und Mobilfunk usw. auftreten.
Weiterhin haben wir die Effektivwertdetektion (RMS) aktiviert.
3.2 Wohnsituation
Da wir die magnetischen Felder in Situationen des alltäglichen Lebens messen
wollten, haben wir uns für zwei Räume, die mit passenden Geräten ausgestattet
sind, entschieden. Einmal ein Wohnzimmer (14,7 m²) in dem gerade Staub gesaugt,
genäht und ferngesehen wird.
9
Versuchsaufbau
Weiterhin ein typisches Jugendzimmer (15,8 m²) mit laufendem Fernseher und PC
mit dazugehörigem Monitor und Drucker, sowie einem Gitarrenverstärker, einem
Gitarren-Effektgerät und einer Lavalampe.
Als Messabstand legten wir 20 cm fest und teilten die Räume in Planquadrate ein;
als Messhöhe wählten wir 1 m über Boden. Zur Positionsbestimmung nutzten wir
einen Linienlaser, mit dessen Hilfe wir den Raum vertikal einteilten, einen
Gliedermaßstab zur Abstandsmessung entlang der vertikalen Linien sowie einen Lot
zur Höhenbestimmung und Ausrichtung der Sonde direkt über dem Messpunkt.
Bei einem Messabstand von 10 cm wären sehr viele Messungen notwendig gewesen,
die einzelnen Positionen hätten nicht genau genug festgelegt werden können und
sich womöglich sogar teilweise überlagert. Bei größeren Messabständen von 30
oder 40 cm jedoch wären die Ergebnisse wiederum zu ungenau geworden.
10
Versuchsaufbau
Die Messhöhe von 1 m war deshalb günstig, da wir auf dieser Höhe die Messungen
über den meisten Gegenständen hinweg durchführen konnten.
3.2.1
Elektrische Verbraucher
Wohnzimmer
Jugendzimmer
SINGER Prestige (Nähmaschine)
Lipan Ind. Lavalampe
Modellnummer: 6238
Modellnummer: LP-10
Seriennummer: N826009117
Nennspannung: 230 V ~, 50 Hz
Nennspannung: 220 V ~, 50 Hz
Nennleistungsaufnahme: 40 W
Nennleistungsaufnahme: 85 W
Nokia SAT800 (Analoger Satellitenreceiver)
Grundig Davio 21 (Röhrenfernseher)
Seriennummer: 5945
Modellnummer: T55-4501 Text
Nennspannung: 230 V ~, 50 Hz
Nennspannung: 230 V ~, 50 Hz
Nennleistungsaufnahme: 15 W
TOSHIBA Regza LCD Colour TV
Modellnummer: 32AV603PG
Vorwerk ET 30 electronic (Stabstaubsauger)
Seriennummer: 925G35PO7716L1
Modellnummer: VK 116
Nennspannung: 220–240 V ~, 50/60 Hz
Seriennummer: 6837410
Nennleistungsaufnahme: 160 W
Nennspannung: 220 V ~, 25–60 Hz
Nennleistungsaufnahme: 200 W
Thompson DTI series 1000 (Digitaler
Coxx Guitar Amp CG-15R
Nennspannung: 230 V ~, 50/60 Hz
Nennleistungsaufnahme: 40 W
Antennenreceiver [DVB-T])
Nennspannung: 230 V ~, 50/60 Hz
Digitec RP250 (Digitales Effektgerät)
Nennleistungsaufnahme: 10 W
Modellnummer: RP250V-EU
Seriennummer: 00012725 RoHS
Nennspannung: 230 V ~, 50 Hz
Nennleistungsaufnahme: 20 W
11
Versuchsaufbau
POWER LC600H-12 V2.31 Active PFC
Switching Power Supply
Nennspannung: 230 V ~, 50 Hz
Nennstrom: 5 A
Samsung 2032MW Color Display Unit
Typnummer: PM20WS
Nennspannung: 100–240 V ~, 50 Hz
Nennstrom: 1 A
Moll Mobilight (Schreibtischleuchte)
Nennspannung: 230 V ~, 50 Hz
Nennleistungsaufnahme: 11 W
Canon Pixma MX310 (Multifunktionsdrucker)
Nennspannung: 100–240 V ~, 50/60 Hz
Nennstrom: 0,7 A
12
Versuchsaufbau
3.3 Vorversuch
Um herauszufinden, wie sich das magnetische Feld in Abhängigkeit des Abstands
zum erzeugenden Gerät verhält, haben wir zuvor Messungen an einem im Zimmer
befindlichen Gerät, welches ein relativ starkes magnetisches Feld erzeugt,
durchgeführt – in unserem Fall war dies der PC-Monitor (Samsung 2032MW Color
Display Unit, 230 V ~, 50 Hz, 1 A) aus dem Jugendzimmer.
Dazu haben wir die magnetische Feldstärke in Abständen von 5 cm, einmal bei
eingeschaltetem und einmal bei ausgeschaltetem Gerät, gemessen. Um nur das
magnetische Feld, das vom Monitor erzeugt wird, zu untersuchen, haben wir dann
die Differenz beider Messwerte errechnet.
Abstand (r)
Magnetische Feldstärke (B)
0 cm
477,6 nT
5 cm
191,3 nT
10 cm
79,7 nT
15 cm
35,4 nT
20 cm
20,9 nT
Es zeigt sich, dass die magnetische Feldstärke relativ schnell sinkt, je weiter man
sich vom Gerät entfernt, sodass, trotz der 477,6 nT direkt am Monitor, nach 20 cm
bereits nur noch 20,9 nT, also rund 4 %, zu messen waren. Genau genommen nimmt
das magnetische Feld mit 1/r ab, wobei r der Abstand zum stromdurchflossenen
Leiter darstellt.
13
Ergebnisse/Auswertung
4
ERGEBNISSE/AUSWERTUNG
Die Messergebnisse haben wir zunächst in ein Messprotokoll eingetragen und
anschließend in ein Tabellenkalkulationsprogramm übertragen. Mit diesem haben
wir dann die Ergebnisse grafisch, in Form von 3D-Oberflächendiagrammen,
dargestellt.
Da es in beiden Räumen jeweils einige wenige herausstechende Höchstwerte gab
und somit feinere Unterschiede in den Messwerten nicht mehr sichtbar gewesen
wären,
haben
wir
bei
der
Vertikalachse
die
lineare
Skalierung
zu
einen
logarithmischen Skalierung mit der Basis 10 geändert.
Zur besseren räumlichen Zuordnung haben wir die Diagramme zusätzlich in Form
von 3D-Drahtmodelldiagrammen über die Zeichnungen der Räume gelegt.
4.1 Wohnzimmer
Im Wohnzimmer zeigte sich, dass das Magnetfeld des Fernsehers das größte war
(5,6 mT), was wir auch erwartet hatten, da es sich um einen Röhrenfernseher
handelt,
welcher
große
magnetische
Ablenkspulen
zur
Ablenkung
des
Elektronenstrahls besitzt. Weiterhin ist das Magnetfeld der Nähmaschine deutlich
erkennbar (469 nT), genauso das der Steckdose rechts unterhalb des Fensters (122
nT). Der Ausschlag vorne links ist vermutlich auf den Stromzähler im Treppenhaus
vor dem Wohnzimmer zurückzuführen. Lediglich die Position des Staubsaugers ist
nicht feststellbar, was wahrscheinlich mit der gewählten Höhe auf der wir die
Messungen
durchführten
zusammenhängt,
Receiver
Fernseher
da
Steckdose
der Staubsauger auf
dem Boden lag.
Stromzähler
(außerhalb)
Staubsauger
14
Nähmaschine
Magnetische Felstärke [nT]
Ergebnisse/Auswertung
10000
1000
1000-10000
100
100-1000
10
10-100
16
1
1-10
11
SR
QP
6
ON
ML K
J I
HG
F E
D C
B A
Breite
Tiefe
1
17
15
Magnetische
13
Felstärke [nT]
11
9
1000-10000
Tiefe
100-1000
7
10-100
5
S R Q P ONM L K J I H G F E D C B A
1-10
3
1
Breite
A
1
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
79,4
62,3
80,8
45,9
55,4
49,8
25,4
31,7
50,3
41,8
2
108
71,2
59,8
82
54,1
64
52,1
25,9
32,6
48
41,1
3
65,2
62,8
56,4
58,7
50,5
62,8
44,2
25,1
31,2
48,5
41,7
4
59,2
48,1
46,2
53,4
43,1
56
42
43,3
29,3
49,3
41
5
91,6
44,2
42,3
54,8
43,3
39,9
45,4
43,3
29,5
45,2
36
6
37
43
38,4
59,3
42,1
40,6
73,5
43,1
31,7
44,6
35,4
7
37,2
38,4
50,4
74,6
70,8
80,4
139,7 76
36,1
41
31,7
8
56,8
31,1
60,8
132
163
140
197,4 194
43,4
43,5
26,4
15
Ergebnisse/Auswertung
9
52,9
49,1
83
208,9 612
442
541
131,1 34,8
40,7
30,7
10
31,7
47,5
82,7
168,2 409
410,8 551
126,2 42,3
30,9
26,8
11
37,7
43,4
46,7
84,2
127,4 468,8 286,8 81,5
68,9
38,1
29,9
12
35,4
42,3
43,8
47,4
88,2
364
98,5
64,5
63,9
28,4
34,4
13
27,8
29,6
42,1
37,3
31,5
53,7
51,7
26,7
56,8
35,3
38,5
14
27,6
49,1
32,7
42,6
32,6
49,2
26,3
31,2
29,3
36,8
52
15
24,7
45
38
40,1
37,6
20,8
28,2
32
30,6
38,9
59
16
31,8
47,6
39,9
28,7
36,4
23,8
27,3
31,8
35,6
40,9
59,6
17
33
45
46,9
35,1
27,9
26,8
24,4
34,4
44,7
41,3
71,6
18
28,1
34,8
34,1
40,7
122,2 34,6
29,1
52,2
42,9
35,8
79,5
L
M
N
O
P
Q
R
S
1
45,1
45,5
52,6
73,3
222,6 84,9
100,9 96,9
2
54,8
49,1
51,3
70,1
206,6 72,7
89,3
61,8
3
57,5
53
51
59,5
145,9 33,5
50
48,6
4
57,3
58,3
46,8
58,8
115,9 31,8
43,6
51,3
5
56,4
59,2
43,1
47,5
85
31,3
34,3
40
6
52,9
56,3
39,6
31,6
83
32,4
35,9
32,7
7
46,7
52,3
37
39,6
46,8
45,2
37,9
38,2
8
43,1
57,4
36,8
47,5
33,5
53
39,5
53,7
9
47,5
52,4
41,5
61,4
43,4
70,4
50,5
51
10
53,3
56,1
56,2
74,8
66,4
99,7
71,4
63,4
11
55,9
54,3
78,9
128,5 134,4 149
12
83,1
81
149,5 243
13
95
134,8 326
14
105,8 88,2
333,2 289,9 177,4 127,8
548
970,7 483,8 297,3 202,7
109,9 165,8 392
3233
2759
1560
687,3 337,2
15
144,3 195,7 550
1994
5635
2917
940,2 404,4
16
182,2 309,5 576,5 1521
3104
3060
731,6 423,6
17
152,6 312,9 637,3 1069
1745
2610
591,3 373,3
18
149,9 303,2 392,7 811,4 830
1100
384,3 279,8
Magnetische Feldstärke [nT]
16
Ergebnisse/Auswertung
4.2 Jugendzimmer
Im Jugendzimmer stellte sich der PC-Monitor als größte Feldquelle heraus und lag
mit 7,1 mT etwas über der mit dem Fernseher größten Feldquelle im Wohnzimmer
(5,6
mT).
Auch
die
Einheit
aus
Fernseher
und
Satellitenreceiver
sowie
Gitarrenverstärker und Effektgerät erzeugte ein, wenn auch geringeres, sichtbares
Magnetfeld (86 nT), die einzelnen Geräte lassen sich jedoch nur schwer bis
überhaupt nicht anhand des Diagramms unterscheiden. Der Computer mit seinem
Schaltnetzteil ging weiterhin nahezu komplett im Feld des Monitors unter, ebenso
wie Schreibtisch- und Lavalampe, die im dafür zu hohen Gesamtniveau des
Magnetfeldes nicht zu erkennen sind. Allerdings lässt sich die Position des
Multifunktionsdruckers einigermaßen erahnen.
Auch ist gut sichtbar, dass im Bereich des Bettes (A1–F11) nahezu alle Werte unter
20 nT lagen.
Fernseher
Gitarrenverstärker
Computer
Schreibtischlampe
Receiver
Lavalampe
Monitor
Effektgerät
17
Drucker
Magnetische Feldstärke [nT]
Ergebnisse/Auswertung
10000
1000
1000-10000
100-1000
100
10-100
10
1-10
17
1
13
VU
T S
R Q
P O
NM
L K
J I
H G
F E
D C
Breite
B A
9
Tiefe
5
1
17
15
Magnetische
13
Feldstärke [nT]
11
1000-10000
Tiefe
9
100-1000
10-100
7
1-10
5
3
V U T S R Q P O N M L K J
I H G F E D C B A 1
Breite
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
1
13,6
14,9
15,3
14,8
13,9
13
12,8
11,9
14
15,2
22,6
2
8
4,1
3,2
2,4
3
2,8
8,7
3,2
8,5
6,7
9,9
3
13,1
13,1
5,6
3,4
13,7
9,2
9,7
8,9
7,2
9,9
8,8
4
19,5
19,5
8,3
14,8
8
5,9
6,3
10
8,9
7,2
6,3
5
8,4
19,3
18,7
11,2
13,6
13,3
14,9
12,6
10,7
8,5
10,3
6
15,7
18,7
6,5
18,8
15,3
12,7
11,5
9,3
9,6
14,7
14,5
18
Ergebnisse/Auswertung
7
17,7
19,3
15,5
13,8
16,5
17,3
12,6
15,6
19,3
11,8
17,8
8
12,7
14
12,3
11,6
11,7
10,4
10,6
9,9
9,3
7,4
8
9
10,4
11,7
11,9
10,3
11,2
14,4
14,9
14,6
14,1
12,4
10,5
10
9,1
9,6
8,6
9,8
11,3
12,5
11,3
11,3
10,3
11
10,7
11
23,8
14,7
33,7
16
18
17,6
19,9
21,6
19,1
16,8
16,8
12
12,7
13,3
13,4
15,7
19,5
23,4
29,5
36,1
34,2
28,1
33,7
13
11,2
13,6
18,2
21,5
29,7
37,8
47
18,3
54,6
25,3
22,3
14
8,1
8,1
8,3
9,2
13,2
19,5
25,7
39,1
43,4
46,6
57
15
10,6
19,9
10
13,5
17,2
28,9
45,3
79,9
132,2 317,6 278,9
16
10,6
9,8
12,6
15,4
20,4
28,6
53,1
172,1 414,8 751,5 2009
17
8
9,4
11,1
12,1
20,9
41,1
91,8
269,2 1918
18
30,3
7,8
9
12,7
24,1
34,4
72,2
152,4 376,1 419,9 355,6
L
M
N
O
P
Q
1
13,7
10
10,2
11,1
10,2
8,8
2
8,7
8,8
6,2
8,7
6,5
6,4
3
8,3
6,2
7,7
7,7
6,8
6,3
5,5
4
7,4
7,3
9,2
6,8
5,6
8,8
12,7
13,1
5
9,6
8,3
8,6
9,8
8,6
8,3
9
10,9
21,3
6
13,4
13,5
14,5
13,6
13,6
17
17,7
22,4
33,1
7
22,1
18,9
13,1
23,2
26,4
20
21,8
33,2
36
8
4,1
11,3
13,9
15,8
20,9
22,7
26,1
22,6
9
11,6
15,2
17,4
17,5
8,2
29,3
12,3
13,9
10
11,8
15,7
23,2
32,1
34,6
51,2
42,4
11
19,9
22,1
27,1
36,1
50,2
69,7
112,3 67
12
37,7
39,9
40
47,4
20,9
26,4
32,3
13
23,7
21,8
20,3
21,6
31,5
36,3
14
54,8
46,1
32,2
29
40,9
15
156
106,5 59,4
39,5
16
R
S
T
7133
6259
U
V
14,6
21,3
25,1
19,7
66,5
22,4
111,1 20,7
22,4
23,7
28,7
27,4
86,3
31,6
38,5
34
36,8
51,7
58,4
59,1
53,9
49,9
55,2
70,4
75
65
29,4
42,4
43,3
46,7
68,9
78,6
71
67,2
44,6
322,3 260,5 127,9 39,9
35,9
49,7
69,1
76,9
74,9
58,7
39,8
17
1985 205
39,4
30,1
38,5
55,5
65,5
65,3
64,4
49
36
18
342,9 97,5
91,2
38,4
38,9
32,6
55,6
56,2
41,1
27,8
29,3
Magnetische Feldstärke [nT]
19
Diskussion
5
DISKUSSION
Eine Interpretation der Ergebnisse, so wie wir sie uns zunächst erhofft hatten, dass
man anhand der Diagramme die Struktur des Raumes nachvollziehen und die
elektrischen Geräte zuordnen kann, gelingt, wie man sieht, nur begrenzt.
So lassen sich zum Beispiel im Wohnzimmer Fernseher und Nähmaschine zuordnen,
wenn man Aufbau des Raumes kennt. Im Jugendzimmer ist es jedoch sehr schwierig
einzelne Geräte zuzuordnen, da diese sich auf unterschiedlichen Höhen befanden
und somit deren Magnetfeld auf Höhe des Messgerätes teilweise schon stark
abgeschwächt war, was in Verbindung mit dem hohen Gesamtniveau kaum zu
erkennbaren Ausschlägen führt.
Voraussetzung für eine eindeutige Zuordnung wäre gewesen, dass sich die Geräte
alle auf einer Ebene befinden und die Messungen dann in einem bestimmten
Abstand zu dieser Ebene durchgeführt werden. Unsere Fragestellung beruhte jedoch
darauf, ob man anhand des tatsächlichen Magnetfeldes Rückschlüsse auf den
Aufbau des Raumes ziehen kann, weshalb wir uns nicht für diese Methode
entschieden hatten.
Trotzdem kann es zu weiteren Verfälschungen der Ergebnisse durch externe
Feldquellen, wie beispielsweise dem Stromzähler im Treppenhaus vor dem
Wohnzimmer, kommen.
Was man jedoch feststellen kann sind Unterschiede zwischen den beiden Räumen.
So ist das Gesamtfeld im Jugendzimmer im Vergleich zum Wohnzimmer relativ hoch,
was mit der Anzahl der betrieben Geräte begründet ist. So ist es einerseits aufgrund
des hohen Stromverbrauchs, aber auch aufgrund der Exposition im höheren
Magnetfeld, wenig ratsam alle Geräte gleichzeitig zu betreiben, was jedoch in
Jugendzimmern häufiger vorkommt.
Auch ist besonders darauf zu achten dass Schlafplätze gut vor Magnetfeldern
geschützt sind, da durch die nächtliche Zeitspanne eine erhöhte Exposition vorliegt.
In unserem Fall zeigt sich, dass das Feld im Bereich des Bettes nahezu durchgehend
unter 20 nT liegt, was einen vergleichsweise guten Wert darstellt. Unnötige
Verbraucher sollten dennoch nachts komplett ausgeschaltet werden – kein
20
Diskussion
Standbybetrieb – und Radiowecker oder ähnliche Geräte nicht in unmittelbarer Nähe
des Kopfes platziert werden.
Im Wohnzimmer kann man jedoch davon ausgehen, dass nur wenige Geräte
gleichzeitig betrieben werden – so zum Bespiel Fernseher und Receiver. Das dazu
gleichzeitige Betreiben von Staubsauger und Nähmaschine ist eher nicht vorstellbar,
womit das Gesamtfeld und damit die Exposition der anwesenden Personen deutlich
sinkt. Auch das Feld des Fernsehers von 5,6 mT an der Geräteoberfläche, einem für
die längere Exposition nicht besonders günstigen Wert, erreicht nach rund einem
Meter Entfernung gesundheitlich unbedenkliche Werte, da die Feldstärke mit jedem
Zentimeter erheblich abnimmt, sodass auch bei längerem Fernsehen keine Gefahr
für den Zuschauer durch das Magnetfeld entsteht.
21
Literaturverzeichnis
6
Literaturverzeichnis
Wandel & Goltermann. Produktbeschreibung Feldanalysator EFA-1, EFA-2. URL:
http://www.helmut-singer.de/pdf/wagoefa1_efa2.pdf
Wandel & Goltermann. Bedienungsanleitung Feldanalysatorsystem EFA-3.
Wandel & Goltermann, Tandler, Dietmar. 14. Messung niederfrequenter elektrischer
und magnetischer Felder, EMVU-Kongress 29.03.1995. URL: http://www.nardasts.de/pdf/niederfrequenz/12_kongr_7.pdf
ITWissen.info. EMF (electromagnetic field). URL:
http://www.itwissen.info/definition/lexikon/electromagnetic-field-EMFElektromagnetisches-Feld.html
Bundesamt für Strahlenschutz. Elektromagnetische Felder. URL:
http://www.bfs.de/de/elektro/
Grehn, Joachim und Krause, Joachim. Metzler Physik, 4. Auflage. Schroedel,
Braunschweig 2009, S. 186–271. ISBN 978-3-507-10710-6
22