屏蔽效應下手機電磁波發射功率 壹.原理 貳.材料 参.教學方式 肆.教學效果 2011物理教學及示範研討會 高淓翎 陳育鋒 陳俊享 李悅禎 嚴祖強 國立中山大學物理學系 壹.原理 一.何謂電磁波 電磁波是利用電場與磁場的交互作用產生及傳遞其能量。 而電磁波的強度在古典的觀點由其電磁場的振幅來決定，在量子的觀點則由其頻率決定，在此我們將以古典的觀點，即是以電場的振幅決定其電磁波的強度。 二、電磁波的規範 在台灣，電磁波的規範以 ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection，國際非游離輻射防護委員會)與FCC (Federal Communications Commission，美國聯邦通信委員會)為標準。其中ICNIRP主要規範的是功率密度(W/m2 , mW/cm2，單位面積、時間所發射的電磁波能量) ，而FCC則是SAR值(Specific Absorption Rate,生物體單位質量對電磁波功率吸收比 ) (W/kg , mW/kg，單位質量、時間所吸收的電磁波能量) ，SAR公式如下 手機訊號頻率不同會有不同的電磁波規範值，市面上的手機通常以900 MHz 及1800 MHz左右的頻率來發射電磁波，此頻率是由各家電信業者所決定，與手機本身無關，且同一家電信業者其GSM以及3G的頻率也不盡相同。另外，訊號頻率不同，SAR值公式中腦部電導率也會不同。 900 MHz 1800 MHz ICNIRP 功率密度 4.5 W/m2 9 W/m2 FCC SAR 1.6 W/kg SAR = σΕ2/ρ (W/kg) ρ：組織液密度 σ：腦部的電導率 Ε：電磁波形成之電場最大值 ρ＝1000 kg/m3 σ＝1.2~1.5 Ω‧m (1800 MHz左右) σ＝0.85~0.95Ω‧m (900 MHz左右) ↑上圖為不同頻率下，ICNIRP與FCC對電磁波所設的規範值 ∴ 三、屏蔽效應 當電磁波通過導體金屬殼時，電場會使得導體上的電荷移動，電荷移動時會形成反向的電場抵銷掉電磁波原本的電場，因此電磁波穿過導體時，強度會耗損。 電梯內 電梯外 電場(V/m) 43.67 20.42 SAR(W/kg) 2.56 1.09 貳.材料 TES-92 Electrosmog Meter、 30 cm長尺(在紙上標上刻度)、待測手機數支、sim卡數張(不同電信公司) 参.教學方式 先讓學生理解簡易的電磁波特性，並教導電磁波測量器使用方法，介紹與電磁波有關之測量單位，再以測量器量測不同環境下電磁波的差別，從中觀察出手機於屏蔽環境下撥打或接收的電磁波強度是否超出規範值，由其實驗結果與上述規範值相比，得知在屏蔽環境中使用手機的危險程度，並找出使用手機的安全方式。 肆.教學效果 藉由測量電磁波的電場，並將測得數據換算成規範值，得知在哪些環境下使用手機較為危險，以及手機使用的安全距離，從中觀察電磁波的特性，且能安全的使用通訊產品。 左上右上場型圖來源：http://www.cst.com/Content/Applications/Article/Mobile+Phone+Simulations+with+Human+Head+and+Hand+Models