ELETTROMAGNETISMO: DESCRIZIONE DEL FENOMENO E DELLE SUE CAUSE

  
Lo spettro delle onde elettromagnetiche è l’insieme delle componenti della radiazione elettromagnetica distribuite in funzione della frequenza o della lunghezza d’onda.
 

Le due grandi categorie in cui si può dividere lo spettro elettromagnetico sono:

- RADIAZIONI IONIZZANTI (IR)
- RADIAZIONI NON IONIZZANTI (NIR)


Il termine Radiazioni Non Ionizzanti indica la parte dello spettro elettromagnetico in cui il meccanismo primario di interazione con la materia non è la ionizzazione.
Le NIR comprendono gran parte dell’ultravioletto, il visibile, l’infrarosso, le microonde, le radiofrequenze e arrivano fino alle frequenze più basse (ELF); la parte dello spettro che contribuisce al cosiddetto “inquinamento elettromagnetico” è quella che comprende le radiazioni da 0 a 300 GHz; questa zona dello spettro elettromagnetico è stata divisa in due intervalli:

  • bassa frequenza (0 – 10 kHz);

  • alta frequenza (10 kHz – 300GHz).

I settori applicativi dei campi elettromagnetici sono i più disparati, dalle attività domestiche ai processi produttivi industriali, dalle telecomunicazioni alla radiolocalizzazione e al telerilevamento, dalle attività terapeutiche e diagnostiche a quelle di ricerca.
Le principali sorgenti di campi elettromagnetici sono descritte, suddivise per classi di frequenza, nei paragrafi che seguono.


Basse Frequenze (ELF)
ELF è la terminologia anglosassone per definire i campi elettromagnetici a frequenze estremamente basse, comprese tra i 30 Hz e i 300 Hz.
Principali sorgenti artificiali di campi ELF sono gli elettrodotti a bassa, media ed alta tensione, le linee elettriche di distribuzione e tutti i dispositivi alimentati da corrente elettrica alla frequenza di 50 Hz, quali elettrodomestici, videoterminali. 
I campi ELF sono caratterizzati da due entità distinte: il campo elettrico, generato dalla presenza di cariche elettriche, ed il campo magnetico, generato dalle correnti elettriche.
In relazione alle diverse caratteristiche del campo emesso, si possono considerare due distinte tipologie di sorgenti: quelle deputate al trasporto e alla distribuzione dell’energia elettrica e quelle deputate al suo utilizzo.


Radiofrequenze e Microonde
Questi campi elettromagnetici hanno frequenze comprese fra i 100 kHz e 300 GHz;
Radiofrequenze (RF), frequenze fino a 300 MHz;
Microonde (MO), frequenze da 300 MHz a 300 GHz.
Gli apparati che generano radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti a radiofrequenze e microonde possono essere suddivisi in:
* riscaldatori industriali;
* apparati per telecomunicazioni:
* apparecchiature per applicazioni biomedicali.
La presenza di tali tipi di radiazioni nell’ambiente esterno è legata a sorgenti predisposte per la telecomunicazione, come i ripetitori radio TV, telefonia cellulare.


Impianti fissi per le telecomunicazioni
Gli apparati per telecomunicazione sono sistemi che per svolgere la loro funzione devono emettere verso l’esterno l’energia elettromagnetica generata e amplificata da un trasmettitore; questa emissione avviene attraverso un trasduttore, anche chiamato antenna trasmittente.
Le antenne sono quindi dispositivi aventi la funzione di trasformare un segnale elettrico in energia elettromagnetica irradiata nello spazio libero (antenne trasmittenti) oppure effettuare la conversione inversa (antenne riceventi).
La trasmissione può essere di tipo broadcasting oppure di tipo direttivo: nel primo caso l’antenna deve diffondere il segnale su aree abbastanza vaste per raggiungere il maggior numero di utenti (ripetitori radiotelevisivi,impianti di telefonia cellulare) coprono bacini di utenza che interessano anche più province, mentre nel secondo le antenne costituiscono un ponte radio, cioè un collegamento tra due punti di vista, interessano aree di qualche chilometro.
I ponti radio vengono usati per collegare due punti (antenne) distanti senza interposizione di ostacoli; funzionano a frequenze comprese tra 500 MHz e 10 GHz in bande assegnate molto strette. Vengono realizzati con antenne paraboliche che irradiano l’energia elettromagnetica in fasci molto stretti, sia orizzontalmente che verticalmente.
La telefonia mobile prevede la comunicazione fra apparecchi mobili (telefoni portatili) e trasmettitori base fissi (stazione radiobase) che forniscono la copertura di aree specifiche dette celle.
I telefoni portatili sono piccole ricetrasmittenti che vengono tenute in prossimità della testa. La loro struttura radiante e ricevente è di norma un’antenna montata su un involucro metallico. La testa dell’utente è nel campo vicino della sorgente, in quanto la distanza dell’antenna dalla testa è di pochi cm, cioè dello stesso ordine di grandezza della lunghezza d’onda della radiazione emessa. I telefoni cellulari operano a frequenze da circa 900 MHz a circa 1800 MHz e i più recenti ad oltre 2GHz; le radiazioni da essi emesse vengono efficacemente assorbite dai tessuti biologici, soprattutto da quelli ad alto contenuto di acqua.
Nella tabella che segue è riportata la suddivisione delle onde radio nelle varie bande di frequenza, con le relative denominazioni secondo lo standard IEEE (Institute of Elechtrical and Electronic Engineers – Organizzazione professionale USA -), adottato dall’ITU (International Telecommunication Union – Agenzia della Nazioni Unite -).

SIMBOLO (SIGLA)  GAMMA DI FREQUENZA LUNGHEZZA D’ONDA DEFINIZIONE
VLF (Very Low Frequencies) da 3 a 30 KHz da 100 a 10 km miriametriche
LF (Low Frequencies) da 30 a 300 KHz da 10 a 1 km chilometriche
MF (Medium Frequencies) da 300 a 3000 KHz da 1 a 0.1 km ettometriche
HF (High Frequencies) da 3 a 30 MHz da 100 a 10 m decametriche
VHF (Very Hight Frequencies) da 30 a 300 MHz da 10 a 1 m metriche
UHF (Ultra Hight Frequencies) da 300 a 3000 MHz da 100 a 10 cm decimetriche
SHF (Super Hight Frequencies) da 3 a 30 GHz da 10 a 1 cm centimetriche
EHF (Extra Hight Frequencies) da 30 a 300 GHz da 10 a 1 mm millimetriche
microonde da 300 a 3000 GHz da 1 a 0.1 mm decimillimetriche