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Messung und Bewertung

elektromagnetischer Felder in

Wohnrumen

von Fabian Hartmann, Fabian Gan und Svenja Zeidl

Betreuung: Hr. Patrick Rder, Goetheschule Wetzlar

in Zusammenarbeit mit dem

Institut fr Medizinische Physik und Strahlenschutz (IMPS) der

Technischen Hochschule Mittelhessen (THM)

Betreuung: Prof. Dr. Joachim Breckow

Hr. Ulrich Weber

Inhaltsverzeichnis

2

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 Messgert .............................................................................................. 8

3.2 Wohnsituationen .................................................................................... 9

3.2.1 Elektrische Verbraucher .................................................................. 11

3.3 Vorversuch ........................................................................................... 12

4 Ergebnisse/Auswertung ............................................................................. 14

4.1 Wohnzimmer ........................................................................................ 14

4.2 Jugendzimmer ...................................................................................... 17

5 Diskussion ................................................................................................. 20

6 Literaturverzeichnis ................................................................................... 22

Einleitung

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1 EINLEITUNG

Tglich sind wir im Alltag von elektromagnetischen Feldern umgeben, ohne dass wir

sie tatschlich wahrnehmen. Jeder elektrische Verbraucher und jeder elektrische

Leiter erzeugt ein solches elektromagnetisches Feld. Doch was sind

elektromagnetische Felder berhaupt, wie entstehen sie und 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 Haushaltsgerten,

betrieben mit Netzspannung (230 V ~, 50 Hz), in durchschnittlichen Wohnrumen

sind. Dabei stieen 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 mgliche elektrische Verbraucher anhand von

Ausschlgen im Diagramm an der jeweiligen Position zuordnen kann. Wir erhofften

uns auch, dass elektrische Leitungen und Steckdosen erkennbar werden und so die

Rumlichkeit besser interpretiert werden kann.

Elektromagnetische Felder

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2 ELEKTROMAGNETISCHE FELDER

2.1 Grundlagen

Elektromagnetische Felder (EMF) entstehen berall dort wo elektrischer Strom fliet,

dessen Strke und Polaritt sich ndern. Sie sind abhngig von Stromstrke und

Frequenz und werden definiert ber die elektrische sowie die magnetische

Feldstrke.

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

fliet und die Gerte ausgeschaltet sind.

Im Gegensatz dazu treten niederfrequente

magnetische Felder nur bei Stromfluss auf. Das

magnetische Feld nimmt mit zunehmender

Stromstrke zu, jedoch mit zunehmendem Abstand

vom stromfhrenden Leiter ab. Seine Richtung

ndert es analog zu der des Stromes.

Niederfrequente magnetische Felder lassen sich

jedoch, anders als elektrische Felder, nur schwer

abschirmen und durchdringen Hauswnde,

organisches Gewebe und den menschlichen Krper.

Lediglich spezielle metallische Abschirmungen sind in

der Lage magnetische Felder abzuschwchen.

Zur Niederfrequenz (NF) zhlt unter anderem das Stromnetz mit 50 Hz

(Deutschland) und das Bahnstromnetz mit 16,7 Hz (Deutschland).

Abb. 2 Das Magnetfeld verluft im Uhrzeigersinn um einen

stromdurchflossenen Leiter (technische Stromrichtung). (Quelle: BfS)

Abb. 1 Das elektrische Feld dargestellt an

den Kraftlinien zwischen zwei Polen.

(Quelle: BfS)

Elektromagnetische Felder

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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 kHz300 GHz, vor.

Zwar verringern sich auch hier die Feldstrken mit zunehmendem Abstand schnell,

jedoch kann aufgrund des hufig starken Richtcharakters des Abstrahlers nicht

unbedingt alleine vom Abstand zu diesem auf die Intensitt geschlossen werden.

Auerdem gibt es Materialien, die das Feld reflektieren oder ganz bzw. teilweise

absorbieren.

Mithilfe von Metallfolien, Metallgitternetzen oder hnlichen leitfhigen Materialien

knnen hochfrequente elektromagnetische Felder vollstndig oder teilweise

abgeschirmt werden.

2.2 Auswirkungen

2.2.1 Niederfrequenz

Im menschlichen Gehirn induzieren starke niederfrequente elektromagnetische

Felder Strme. Da sich das Frequenzspektrum menschlicher Gehirnstrme 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 fhrt. Ein leicht erhhtes Risiko an Leukmieerkrankung zeigt sich

jedoch bei Kindern, die in anderen Studien ber lngere Zeit auch schwcheren

Magnetfeldern ausgesetzt waren.

Deshalb empfiehlt das Bundesamt fr Strahlenschutz die Dauer der Exposition so

gering wie mglich zu halten und einen mglichst groen Abstand zu Feldquellen

einzuhalten. Letzteres gilt insbesondere nachts, da eine lngere Dauer der

Exposition vorliegt, und bei Suglingen und Kleinkindern.

Elektromagnetische Felder

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Auch legt die 26. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) fr 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 knnen darin in Abhngigkeit von Intensitt und Frequenz des

Feldes, sowie den Eigenschaften und Strukturen des Gewebes zu unterschiedlichen

Wirkungen fhren.

Verantwortlich dafr sind elektrische Ladungen in Zellwnden,

Wasserstoffmoleklen und anderen polare Moleklen, die sich unter Einfluss des

elektromagnetischen Feldes verschieben. Polare Molekle werden dem Feld

entsprechend stetig neu ausgerichtet und Ionen bewegt. Die dabei entstehenden

Schwingungen fhren zu Reibungen zwischen den Teilchen, wodurch wiederum

Wrme entsteht.

Wirkt ein elektromagnetisches Feld auf den menschlichen Krper kann dieser die

dadurch zugefhrte Wrme in der Regel durch Thermoregulation mithilfe des

Blutkreislaufs und Transpiration abfhren. Eine zu starke Wrmeentwicklung fhrt

jedoch bei lokaler Einwirkung zu Verbrennungen bzw. zu einer

Krpertemperaturerhhung (Fieber) bei Einwirkung auf den gesamten Organismus.

Insbesondere die Augen sind vor Mikrowellen zu schtzen, da bei zu starker

Erwrmung Grauer Star, eine Trbung der Augenlinse, ausgelst werden kann.

Mikrowellenhren tritt bei kurzer, leistungsstarker Belastung einiger

Gehirngewebeareale mit Hochfrequenzsignalen auf. Durch dessen thermoelastische

Eigenschaften dehnt es sich bei der Erwrmung aus und erzeugt mechanische

Wellen im hrbaren Bereich, die das Innenohr anregen. Es werden akustische Reize

in Form von Summen oder Klicken wahrgenommen.

Je nach Frequenz ndert sich auerdem die Eindringtiefe in das biologische Gewebe.

Sie sinkt, je hher die Frequenz ist und reicht von zehn bis dreiig Zentimeter im

Megaherzbereich (Rundfunk), ber nur wenige Zentimeter im Ein-Gigaherz-Bereich

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(Mobilfunk) und wenige Millimeter im Zehn-Gigaherz-Bereich (Radar), bis zu