Mäta magnetfält

Har du en kraftledning utanför husknuten? I tätorter är kraftledningarna nedgrävda i gator, gång- och cykelbanor. Vagabonderande ström går där den inte ska. Den kan uppstå i rör för fjärrvärme och sopsug och mellan olika delar av ett hus. Magnetfält uppstår överallt där vi förbrukar ström och det behövs en mätare för att upptäcka dem.

Fysiken

Ström skapar magnetfält, magnetfält skapar ström.

Hur man mäter

Riktningen har betydelse för att hitta källan.

Mätare för magnetfält

Vad de mäter och omdömen.

Mobiltelefon

Kan inte mäta magnetfält från elledningar.

Mätare för magnetfält

Mätarna är inte billiga men nödvändiga för det finns inget annat sätt att upptäcka magnetfält än att mäta. Magnetfält mäts i mikrotesla (µT) eller nanotesla (nT). Det går 1000 nT på en µT. Vanligast är att man använder µT.

Frekvensområde

Magnetfält från elnätet har en frekvens på 50 hertz (Hz), vilket är detsamma som 50 svängningar per sekund. Järnvägens ström har en frekvens på 16 Hz. En del mätare har ett frekvensområde som sträcker sig ända upp till 100 000 Hz. Styrkan på magnetfälten vid så höga frekvenser är vanligtvis så liten att mätarna bara ger utslag alldeles intill det som skapar fälten. I praktiken krävs att det går att välja frekvensområde mellan hög- och lågfrekvens för att kunna upptäcka de högfrekventa magnetfälten. Trots den låga styrkan vid högre frekvenser är erfarenheten att de magnetfälten är mycket besvärande för människor.

Mätområde

Hur starka magnetfält som mätaren kan mäta. Vanligaste styrkan på magnetfält i bostäder är mellan 0,05 och 0,1 µT.1 Jämförbara magnetfält av naturligt ursprung ligger under 0,00005 µT.2 Om det står att en mätare kan mäta från noll µT betyder det inte att den kan mäta de naturliga magnetfälten. Det betyder bara att skalan börjar från noll. Den känsligaste magnetfältsmätaren för vanliga konsumenter kan mäta från 0,0001 µT. Gränsvärdet för 50 Hz magnetfält från elnätet är 100 µT medan riskern för cancer är fördubblad vid 0,4 µT jämfört med 0,05-0,1 µT.

Känslighet

Vid vilken nivå börjar mätarna ge utslag? 0,0001 och 0,001 mikrotesla är mycket lågt och vanligare är att de börjar ge utslag från 0,02 µT.

Noggrannhet

Mäter mätaren rätt? Noggrannheten anges som en procentuell avvikelse från mätvärdet. 0,100 µT och +/- 15 % noggrannhet betyder att mätvärdet ligger mellan 0,115 µT och 0,085 µT. Anges noggrannheten för en viss frekvens gäller den bara vid den frekvensen, annars gäller den för hela frekvensområdet.

Vilken mätare?

Mikrovågsmätare Tenmars TM-190 från Tenmars

En liten mätare som ryms i handen. Stort teckenfönster med tydliga siffror som förändras i långsam takt så det blir lättare att läsa av. Mäter elektriska fält, magnetfält, radio- och mikrovågor.

Specifikationer
Elektriska fält
Frekvensområde 50 - 60 Hz
Mätområde 50 - 2000 V/m
Noggrannhet +/- 7 % +50 sifror
Känsligheta 0 - 50 V/m
aMätaren kan visa 0 V/m medan tillverkaren anger att mätområdet börjar vid 50 V/m.
Magnetfält
Frekvensområde 50 - 60 Hz
Mätområde 0,02 - 200 µT
Treaxligt Ja
Noggrannhet +/- 15 %
Radio- & mikrovågor RF
Frekvensområde 50 - 3500 MHz
Mätområde 0,2 - 554 000 µW/m2
Noggrannhet +/- 2dB vid 2450 MHz
Känslighet 3,5 µW/m2
Var sensorerna sitter i mätaren är utritat på baksidan. Elektriska fält mäts bara på den högra sidan om man ser mätaren framifrån och det har stor betydelse vilken sida man håller mot elsladden. Mäter man magnetfält behöver man inte tänka på hur man riktar mätaren. Det är finessen med en treaxlig magnetfältsmätare. Tillverkaren uppger inte om det är toppvärde eller medelvärde mätaren visar, men jämför man med andra mätare kommer man till slutsatsen att det är toppvärde för radio- och mikrovågor och medelvärde för elektriska och magnetiska fält. Högtalaren används bara för tangentpip och larm när strålningen når över en viss nivå samt klickljud för knapparna.
Mikrovågsmätaren Cornet ED88Tplus från Cornet

Mäter elektriska fält, magnetfält, radio- och mikrovågor (RF). RF mäts i milliwatt per kvadratmeter (mW/m2) så det blir fyra siffror till höger om kommatecknet eftersom mätaren kan mäta ner till 0,5 mikrowatt per kvadratmeter (µW/m2) vilket är lika med 0,0005 mW/m2. Det innebär lite huvudräkning när man mäter.

Specifikationer
Elektriska fält
Frekvensområde 50 - 50 000 Hz
Mätområde 10 - 1000 V/m
Noggrannhet 25 %
Känslighet 2 V/m
Magnetfält
Frekvensområde 50 - 10 000 Hz
Mätområde 0,01 - 60 µT
Treaxligt Nej
Noggrannhet 20 %
Känsligheta 0,01-0,06 µT
a Känsligheten varierar efter valt frekvensområde (mode), LF600 eller LF 30.
Radio- & mikrovågor RF
Frekvensområde 100 - 8000 MHz
Mätområde 0,5 - 1 800 000 µW/m2
Noggrannhet +/- 3,5 dBm
Känslighet Topp 0,5 µW/m2
Var sensorerna sitter i mätaren är utritat på baksidan. Magnetfält mäts bara i en riktning och mätaren behöver vridas och vändas för att hitta max. Radio- och mikrovågor mäts på den vänstra sidan om man ser mätaren framifrån och det har stor betydelse vilken sida man håller mot mobilmasten. Högtalare för att lyssna på mikrovågorna finns inte men däremot ett hörlursuttag. Volymen regleras manuellt och ljudet ger bra vägledning för att hitta punkterna där strålningen är starkast. Hörlursuttaget måste aktiveras med Light-knappen.
EMF mätaren TriField TF2

Ger ett robust intryck. Mäter elektriska fält, magnetfält, radio- och mikrovågor (radifrekvent strålning, RF) som väljs med ett rejält vred. Mätaren har ett läge för elektriska och magnetiska fält där mätvärdena anpassas uppåt från 60 Hz upp till 1000 Hz för att ge en bild av den starkare ström som fälten med högre frekvens skapar i en människa. Från 1000 Hz avtar anpassningen med motiveringen att biologiska reaktioner generellt uppstår under 1000 Hz. Mätaren har en enkel bildskärm där man har försökt efterlikna en visare som slår i takt med pulserna i långsamt pulserande strålning från wifi och radar.

Specifikationer
Elektriska fält
Frekvensområde 40 - 100 000 Hz
Mätområde 1 - 1000 V/m
Medelvärde Ja
Toppvärde Ja
Noggrannhet +/- 4 % vid 50 Hz
Magnetfält
Frekvensområde 40 - 100 000 Hz
Mätområde 0,01 - 10 µT
Medelvärde Ja
Toppvärde Ja
Treaxligt Ja
Noggrannhet +/- 5 % vid 50 Hz
Radio- & mikrovågor, RF
Frekvensområde 20 - 6000 MHz
Mätområde 1 - 19 999 µW/m2
Medelvärde Ja
Toppvärde Ja
Noggrannhet +/- 20 % vid 1000 MHz
Känslighet Medel 3 µW/m2
Känslighet Topp 25 µW/m2
Mätaren är amerikansk och magnetfält anges i milligaus (mG). Dividera mätvärdet med 10 så blir det mikrotesla (µT). Radio- och mikrovågornas intensitet anges i milliwatt per kvadratmeter (mW/m2) och alltid med tre decimaler. Det gör att mätaren i princip visar mikrowatt per kvadratmeter (µW/m2) eftersom det går 1000 µW/m2 på 1 mW/m2. +/- 20 % noggrannhet innebär att vid 50 µW/m2 kan mätaren visar mellan 40 och 60 µW/m2. Toppvärdet för radio- och mikrovågor går aldrig under 25 µW/m2. Ljudfunktionen är ett tickande som övergår till ett surrande när mätvärdet ökar. Ingen möjlighet att lyssna på den radiofrekventa strålningen.
Mikrovågsmätaren ME3851A

Gigahertz ME3851A mäter både magnetfält och elektriska fält uppdelat på frekvensområdena endast 16 Hz (magnetfält från järnväg), 50 Hz och högre samt 2000 Hz och högre. Signalutgång för loggning av mätvärden till extern logger. Mätområdets undre gräns på 0,0001 µT ligger 10 gånger lägre än någon annan mätare. Magnetfält mäts bara i en riktning och mätaren behöver vridas och vändas för att hitta max.

Specifikationer
Frekvens- och mätområde
Frekvensområde 5 - 100 000 Hz
Mätområde elektriska fält 0,1 - 1999 V/m
Mätområde magnetfält 0,0001 - 19,99 µT
Medelvärde RMS Ja
Toppvärde Nej
Toppvärde lås Nej
Noggrannhet
5 - 400 000 Hz - 2 dB
50 Hz +/- 2 % eller 7 siffror
Radio- & mikrovågor, RF
Nej
Det här är mätaren för den som vill ha högsta möjliga känslighet för magnetfält från elektrifierad järnväg och elnätet.
Mikrovågsmätaren TriField TF2

Gigahertz NFA 400 mäter både magnetfält och elektriska fält uppdelat på frekvensområden enligt TCO-normen plus några till. TCO-skiva för mätning av elektriska fält helt enligt TCO-normen finns som tillbehör. Loggfunktion med 10 mätningar per sekund under minst 36 timmar utan yttre strömkälla. Kontakter finns för anslutning av andra mätare, exempelvis mikrovågsmätaren Gigahertz HF59B, vars mätvärden då också kan loggas. Loggade data bearbetas sedan i program som finns för gratis nedladdning. Med koordinater från GPS-logger kan programmet också skapa KML-filer så att mätningar över stora områden kan visas i Google Earth Pro (också gratis). Men priset för mätaren är mycket högt.

Specifikationer
Frekvens- och mätområde
Frekvensområde 5 - 400 000 Hz
Mätområde elektriska fält 0,1 - 1999 V/m
Mätområde magnetfält 0,001 - 19,99 µT
Medelvärde trueRMS Ja
Toppvärde Ja
Toppvärde lås Ja
Noggrannhet
50 / 60 Hz +/- 5 %
16 - 30 000 Hz +/- 1 dBa
5 - 400 000 Hz +/- 2 dB
Radio- & mikrovågor, RF
Nej
Det här är mätaren för den som vill löpa linan ut. Mätvärdena visas som nanotesla (nT) som är en tusendels mikrotesla (µT) och är mer lämpade för de eftersträvade nivåerna under 0,02 µT.
a 1 dB är 25 %, 2 dB är 60 %.

Fysiken

Ström skapar magnetfält

Magnetfält som roterar runt strömmens flöde

Magnetfält roterar runt en ledare för elektrisk ström. Om strömmen går åt samma håll som tummen pekar på högerhanden roterar magnetfälten i de övriga fingarnas riktning. Går ingen ström genom ledaren skapas inga magnetfält.

Magnetfält skapar ström

Magnetfält genom mätspole och visarinstrument

Om magnetfältets styrka ändras skapas ström i en elektrisk ledare som befinner sig i magnetfältet. Det här fenomenet används för att mäta magnetfält från elnätet. I mätaren finns en spole som består av många varv koppartråd. Ett magnetfält som går genom spolen skapar ström i trådarna när magnetfältets styrka varierar. Men bara då. Ström skapas i proportion till hur snabbt variationerna sker. Därefter kan mätaren räkna ut hur starkt magnetfältet är. Statiska magnetfält vars styrka inte varierar kan också skapa ström i spolen om den rör sig genom magnetfältet. Om mätaren skakas luras den att tro att jordens statiska magnetfält varierar i styrka.

Hur man mäter

Magnetfält genom spole och prallellt med spole

Mätaren visar max när magnetfältet går rakt igenom spolen och noll när det är parallellt med spolen. Riktningen på magnetfältet bestäms lättast genom att hitta läget där mätaren visar minst.

Magnetfält som går rakt igenom spolen skapar maximalt med ström. Kommer fältet rakt från sidan skapas ingen ström alls. Mätare med bara en spole måste vridas i många riktningar för att hitta ett läge där magnetfältet går rakt genom spolen och mätaren visar rätt och inte för lite. En mätare med en spole kallas enaxlig.

Mätare med tre spolar kallas treaxliga efter de tre riktningarna x, y och z. Höger vänster, framåt bakåt samt upp och ner. De är dyrare men visar rätt utan att man behöver vrida mätaren i olika riktningar. Utifrån strömmen från de tre spolarna räknar mätaren ut den rätta styrkan på magnetfältet. Treaxliga mätare kan ha en inställning för att bara använda en spole när man vill bestämma riktningen på magnetfältet för att hitta källan.

Magnetfält från elnätet kan kräva omfattande åtgärder för att skärma av. Då kan det vara lättare att åtgärda källan. Förutom riktningen är det bra att veta hur magnetfälten avtar med avståndet till källan.

Magnet med magnetfältlinjer

Motorer kan betraktas som magneter med nord- och sydpol. Magnetfälten minskar då med kubiken på avståndsökningen. Vid dubbla avståndet blir det 2 gånger 2 gånger 2, det vill säga en åttondel kvar.

Magnetfält runt en elledning

Längs elledningar där strömmen går fram och tillbaka i två ledare som ligger tätt ihop som i en lampsladd uppstår två motriktade magnetfält som motverkar varandra. Fälten minskar med kvadraten på avståndsökningen. 2 gånger 2 är 4 så det blir en fjärdedel kvar när avståndet fördubblas.

Magnetfält när ström vaganderar

När ström vagabonderar går den fram i en ledare och tillbaka i något annat som kan ligga långt bort. Det måste inte vara en elledning. Då kan inte fälten motverka varandra vilket skapar magnetfält med små variationer över stora ytor mellan de båda ledarna. Utanför halveras magnetfälten varje gång avståndet fördubblas.

Mäta magnetfält med mobiltelefon

Mobiltelefon med rött kryss över

Om din mobil har sensorer för magnetfält, alla har inte det, kan den bara mäta det statiska jordmagnetiska fältet som kompassen ställer in sig efter. Sensorn som känner av statiska magnetfält kallas magnetometer.8 Ingen mobil har inbyggda spolar för varierande magnetfält från elnätet och kan alltså inte mäta dem. Det finns appar till mobiltelefoner som hävdar att de kan förvandla mobilen till en mätare för EMF. En del skriver mer exakt magnetfält men det är alltså statiska magnetfält som de mäter. Appar som hittar "spöken" använder mobilens magnetometer.

Överkurs

Alla mätare för magnetfält mäter varierande magnetfält från elnätet som om de vore statiska och inte varierar. Det gör att de inte ger en rättvis bild av påverkan av magnetfälten som skapas av den moderna tekniken som bildskärmar, datorer, mobilladdare, LED-lampor eller solcellsanläggningar.

µT eller µT/s

Variationer i magnetfältens styrka skapar ström i människokroppen och syftet med gränsvärdena är att sätta en gräns för den strömmen. Begränsas magnetfältens variationer så begränsas också strömmen. Men µT anger bara styrkan på magnetfälten och inte hastigheten som styrkan varierar med och som är det som skapar strömmen i kroppen. Snabbheten i variationerna borde därför vara mest intressant. Så hur mäts och anges variationerna? Svar: De mäts med en spole och anges i mikrotesla per sekund (µT/s). Det är dessutom det mått som stämmer bäst med elöverkänsligast besvär. Så nästa fråga blir då varför man inte använder µT/s som mått på varierande magnetfält?

När magnetfält som en hälsorisk för allmänheten först uppmärksammades 1979 så gällde det magnetfält på 50 eller 60 hertz från elnätet och hastigheten i variationerna var var därmed känd. Forskning om biologiska effekter av magnetfält görs mest i laboratorier där både fältens styrka och variationer är kontrollerade och kända. Det fanns alltså inget stort behov av att mäta µT/s innan bildskärmar blev vanliga på kontoren under 1980-talet. Numera sprider modern och energisnål elektronik och teknik magnetfält som gamla bildskärmar. Att redovisa magnetfälten som den skapar som µT/s skulle avslöja den nya tekniken som miljöbov.

Om magnetfältens frekvens är känd är det enkelt att omvandla µT till µT/s. Man multiplicerar värdet i µT med 2 gånger 3,14 (pi) gånger frekvensen. Eller som formel µT/s=µT∙2∙π∙f. Om en LED-lampa ger 0,1 µT vid växelströmmens 50 hertz (Hz) på 10 centimeters avstånd blir det 31,4 µT/s. På samma avstånd ger den också magnetfält vid frekvensen 50 000 Hz men styrkan är bara 0,001 µT vilket blir 314 µT/s. På grund av den högre frekvensen och de snabbare variationerna ger det svagare magnetfältet 10 gånger starkare ström i en människa.3 Men magnetfältsmätaren som mäter µT kanske inte visar något alls.

Det finns ingen mätare för µT/s. Det finns heller ingen annan apparat som du kanske har och som kan mäta de varierande magnetfält som mätarna för magnetfält missar. Det bästa man kan göra är att använda en radio för att lyssna på magnetfälten. Se sidan om att

Mäta smutsig el


Fotnoter
  1. Non-ionizing Radiation, Part 1: Static and Extremely Low-frequency (ELF) Electric and Magnetic Fields, Vol. 80, Lyon: IARC Press, 2002, s. 95.
  2. Se sidan Bakgrundsstrålningen, Magnetfält, jordens magnetfält pulserar med i genomsnitt 3,5 Hz och 0,00005 µT i öst-västlig riktning i Kiruna; se sidan Bakgrundsstrålningen, Smutsig el, atmosfärens resonansfrekvens är 8 Hz och maximalt 0,000001 µT.
  3. Kaune WT, Guttman JL & Kavet R, Comparison of Coupling of Humans to Electric and Magnetic Fields With Frequencies Between 100 Hz and 100 kHz, Bioelectromagnetics, 1997;18(1):67-76.
  4. Strålsäkerhetsmyndighetens allmänna råd om begränsning av allmänhetens exponering för elektromagnetiska fält, SSMFS 2008:18, tabell 2.
  5. Non-ionizing Radiation, Part 1: Static and Extremely Low-frequency (ELF) Electric and Magnetic Fields, Vol. 80, Lyon: IARC Press, 2002, s. 332.
  6. Final Report, Assessment of EM Exposure of Energy-Saving Bulbs & Possible Mitigation Strategies pdf-ikon, IT'IS Foundation, Project BAG/08.004316/434.0001/-13 & BFE/15350, Table 5: LED Bulbs L2, 0,38 A/m.
  7. Mätrapport, Magnetfält från system för dynamisk induktiv laddning av elbussar, Strålsäkerhetsmyndigheten, diarienummer: SSM2015-1519, tabell 3, intill 20 kHz-kabeln på närmaste passagerarsäte.
  8. Position sensors, Android for Developers; Core Motion, Apple Developer.