Champs électromagnétiques : définitions


Les rayonnements électromagnétiques sont des rayonnements non ionisants, qui sont présents dans de nombreux secteurs d’activité professionnels. Certaines définitions sont indispensables à connaître pour mieux appréhender ce risque professionnel.

Définition des rayonnements électromagnétiques
Définition des champs électromagnétiques selon l’article R 4453-1 du Code du travail
On classe en 6 familles les champs électromagnétiques dans l’industrie
Définition des grandeurs physiques relatives à l’exposition à des champs électromagnétiques

 

Définition des rayonnements électromagnétiques

Les rayonnements électromagnétiques sont des rayonnements non ionisants, c’est à dire que l’énergie photonique est trop faible pour provoquer l’ionisation d’une molécule biologique. Tandis que les rayonnements ionisants comme les rayons X ou gamma sont constitués de photons qui transportent suffisamment d’énergie pour rompre les liaisons moléculaires.
Les photons des ondes électromagnétiques qui se situent dans la gamme de fréquence de l’alimentation électrique ou des radiofréquences sont beaucoup moins énergétiques et ne possèdent pas cette propriété.

Une onde électromagnétique correspond à un transfert énergétique sous forme d’un champ électrique couplé à un champ magnétique.
Une onde électromagnétique est caractérisée par sa longueur d’onde ג ou sa fréquence f.
Par définition une onde est une vibration qui se propage dans un milieu donné. On connaît les ondes sonores, les ondes de choc, les ondes électromagnétiques, etc

La longueur d’onde de l’onde électromagnétique correspond à la distance qui sépare les 2 points correspondants d’oscillations qui se suivent.
La fréquence de l’onde électromagnétique définit le nombre d’oscillations en un point donné au cours d’une seconde.

La fréquence et la longueur d’onde d’un rayonnement électromagnétique sont inversement proportionnelles : plus la fréquence est élevée, plus la longueur d’onde est courte.

Quand une onde électromagnétique entre en contact avec la matière, il peut se produire divers types d’interaction qui varient suivant la longueur d’onde et la taille de l’objet, ainsi que la caractéristique physique des milieux rencontrés.

 

Le Spectre électromagnétique

spectreelectromagnetique

Les ondes électromagnétiques sont classées des plus basses aux plus hautes fréquences. L’ensemble des fréquences forme le spectre électromagnétique.On distingue diverses ondes électromagnétiques en fonction de leur longueur d’onde :

Définition des champs électromagnétiques selon l’article R 4453-1 du Code du travail

Selon l’article l’article R. 4453-1 ( décret n° 2016-1074  du 3 août 2016  qui s’appliquera en janvier 2017)

1° Champs électromagnétiques : des champs électriques statiques, des champs magnétiques statiques et des champs électriques, magnétiques et électromagnétiques variant dans le temps, dont les fréquences vont de 0 Hertz à 300 Gigahertz ;

Pour mémoire,
un champ électrique statique
est produit par tous les objets chargés électriquement, que cette charge soit naturelle ( champ électrique atmosphérique) ou crée par l’homme ( appareillage domestique ou professionnel).
Le fait de brancher la prise d’un appareil électrique sur le secteur crée un champ électrique autour de cet appareil électrique. Plus la tension est élevée, plus l’intensité du champ est forte. Cette tension existe même lorsqu’aucun courant ne passe, il n’est pas nécessaire d’allumer l’appareil pour qu’un champ électrique soit présent dans la pièce où il se trouve.
Le champ électrique statique est mesuré en volts par mètre.

Un champ magnétique statique
est produit par les aimants permanents ou tous les courants électriques continus, naturels ou artificiels.
Le champ magnétique  est provoqué par le déplacement de charges électriques, il n’apparaît donc que lorsque le courant électrique circule dans un appareil électrique.
Les champs électrique et magnétique coexistent donc dans l’environnement d’un appareil électrique.
Le champ magnétique statique est mesuré en ampères par mètre.

On classe en 6 familles les champs électromagnétiques dans l’industrie

Dans l’industrie, les applications des champs électromagnétiques ou rayonnements non ionisants, ont été classées en six familles
par l’INRS:

Champs statiques
=équipements fonctionnant avec un courant électrique continu (0 Hz),
tels que cuves d’électrolyse, appareil IRM dans le monde médical, fours électrique à courant continu.

Champs de fréquences extrêmement basses (ELF)
= rayonnements de très basses fréquences (50 Hz).
Toute installation qui consomme du courant électrique est source de champs ELF,
tels que lignes à haute tension pour distribuer l’électricité, transformateurs, etc

Champs de moyennes fréquences
Cette famille regroupe les machines qui utilisent le procédé d’électrothermie par induction
= de 50 Hz à 3 MHz,
tels que le traitement thermique en sidérurgie et métallurgie, fours à induction en industrie électronique, etc

Champs de hautes fréquences ou radio-fréquences
Cette famille regroupe les machines qui utilisent l’électrothermie par effet diélectrique,
les fréquences vont de 3 MHz à 3 GHz,
tels que la commandes de ponts roulants, les lecteurs optiques.

Champs d’hyperfréquences ou micro-ondes
Le chauffage par micro-ondes s’obtient par l’émission d’un champ électromagnétique d’une fréquence de 2,45 GHz.
Les fours industriels à micro-ondes en agroalimentaire,  industrie du caoutchouc (vulcanisation), dépose de films organiques
sur les métaux, etc

Télécommunications
Cette classe concerne tous les moyens de télécommunications : émissions de radiodiffusion, de télédiffusion, téléphonie mobile, transmissions par satellite, radars, etc

Définition des grandeurs physiques relatives à l’exposition à des champs électromagnétiques

Ces grandeurs physiques sont utilisées pour décrire l’exposition à des champs électromagnétiques, elles sont définies à l’annexe I de la directive européenne 2013/35/UE concernant les prescriptions minimales de sécurité et de santé relatives à l’exposition des travailleurs aux risques dus aux agents physiques (champs électromagnétiques)

 

L’intensité de champ électrique (E)

est une grandeur vectorielle qui correspond à la force exercée sur une particule chargée, indépendamment de son déplacement dans l’espace. Elle est exprimée en volt par mètre (Vm-1).
Une distinction doit être opérée entre le champ électrique ambiant et le champ électrique présent dans le corps (in situ) résultant de l’exposition au champ électrique ambiant.

Le courant induit dans les extrémités (IL )

Le courant induit dans les extrémités est le courant traversant les membres d’une personne exposée à des champs électromagnétiques dans la gamme de fréquences comprises entre 10 et 110 MHz résultant du contact avec un objet dans un champ électromagnétique ou du flux de courants capacitifs induits dans le corps exposé.
Il est exprimé en ampères (A).

Le courant de contact (IC )

Le courant de contact est un courant qui apparaît lorsqu’une personne entre en contact avec un objet dans un champ électromagnétique.
Il est exprimé en ampères (A).
Un courant de contact d’état stable se produit lorsqu’une personne est en contact continu avec un objet dans un champ électromagnétique. Au cours de l’établissement dudit contact, une décharge d’étincelles accompagnée de courants passagers associés est susceptible de se former.

La charge électrique (Q)

La charge électrique est une quantité appropriée utilisée pour la décharge d’étincelles;
elle est exprimée en coulombs (C).

L’intensité de champ magnétique (H)

L’intensité de champ magnétique est une grandeur vectorielle qui, avec l’induction magnétique, définit un champ magnétique en tout point de l’espace.
Elle est exprimée en ampère par mètre (Vm-1).

L’induction magnétique (densité de flux magnétique) (B)

Les champs magnétiques sont dus aux courants électriques. Leur densité de flux ( appelée aussi induction magnétique ) se mesure en microteslas ( μT ) ou en milliteslas (mT).

L’induction magnétique est une grandeur vectorielle définie en termes de force exercée sur des charges circulantes, exprimée en tesla (T).
En espace libre et dans les matières biologiques, l’induction magnétique et l’intensité de champ magnétique peuvent être utilisées indifféremment selon l’équivalence intensité de champ magnétique H de 1 Am-1 = induction magnétique B de 4π 10-7 T (soit environ 1,25 microtesla).

La densité de puissance (S )

La densité de puissance est une grandeur appropriée utilisée pour des hyperfréquences lorsque la profondeur de pénétration dans le corps est faible.
Il s’agit du quotient de la puissance rayonnée incidente perpendiculaire à une surface par l’aire de cette surface;
elle est exprimée en watt par m 2 (Wm-2 ).
La densité de puissance surfacique correspond au rapport S du flux energétique P émis par la source dans toutes les directions par la surface s

L’absorption spécifique (AS) de l’énergie

L’absorption spécifique est une énergie absorbée par une unité de masse de tissus biologiques;
elle est exprimée en joule par kilogramme (Jkg-1 .
Dans la présente directive, elle est utilisée pour limiter les effets des rayonnements micro-ondes pulsés.

Le débit d’absorption spécifique (DAS) de l’énergie moyenne sur l’ensemble du corps ou sur une partie quelconque du corps

Le débit d’absorption spécifique est le débit avec lequel l’énergie est absorbée par unité de masse du tissu du corps;
il est exprimé en watt par kilogramme (Wkg-1).
Le débit d’aborption spécifique c’est la dose absorbée par les tissus biologiques par unité de temps : elle entraîne une accumulation d’énergie qui s’exprime en watt par kilogramme de tissu.

Le DAS «corps entier»

Le DAS “corps entier”est une mesure largement acceptée pour établir le rapport entre les effets thermiques nocifs et l’exposition aux radiofréquences.
Outre le DAS «moyenne sur le corps entier», des valeurs de DAS local sont nécessaires pour évaluer et limiter un dépôt excessif d’énergie dans des petites parties du corps résultant de conditions d’exposition spéciales.
Citons comme exemples de ces conditions: un individu exposé à une radiofréquence dans la gamme inférieure des MHz (un poste de chauffage diélectrique, par exemple) et des individus exposés dans le champ proche d’une antenne.

 

Parmi ces grandeurs, l’induction magnétique (B), les courants de contact (IC), les courants induits dans les extrémités (IL ), l’intensité de champ électrique (E), l’intensité de champ magnétique (H) et la densité de puissance (S) peuvent être mesurés directement.

Les champs électromagnétiques font partie intégrante de notre environnement naturel. La Terre notamment, possède un
champ magnétique et un champ électrique actifs en permanence. Mais dans le monde du travail, dans les industries mais également dans tous les secteurs en raison des nouvelles technologies, nous sommes exposés à de plus en plus de champs électromagnétiques artificiels.

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