Вопросы и задачи к главе 4

1. Чем определяются верхние частотные границы ультразвука?

2. Почему при помощи ультразвуковых исследований можно определить пол плода уже на четвёртом месяце беременности, а звуковыми методами нельзя?

3. Почему при помощи ультразвука можно диспергировать – измельчать лекарственные вещества с целью получения лечебных суспензий, эмульсий, аэрозолей, а с помощью звука нельзя?

4. Почему ультразвук можно применять для лечебного прогревания, а звук нельзя?

5. Что опаснее для человеческого организма: звуковые волны интенсивностью 10 Вт/м² или ультразвуковые той же интенсивности?

6. Что может нанести больший вред человеческому здоровью: звук, ультразвук или инфразвук?

7. Каково наиболее правдоподобное объяснение феномена «Летучий голландец»?

8. Какова амплитуда ультразвуковой волны с интенсивностью

1 Вт/м² , и частотой 1МГц, распространяющейся в мягких тканях человека? Плотность среды принять равной 10³ кг/м³ .

9. На каком расстоянии от датчика-излучателя при УЗИ находилась неоднородность, если ультразвуковой сигнал, распространяющийся в мягких тканях, вернулся, отразившись от неё, через 40 мкс?

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны

5.1. Некоторые необходимые сведения об основах электричества и магнетизма.

1. Электрические заряды

На рисунке 5.1 а) изображена очень упрощённая схема строения атома углерода.

Рисунок 5.1 Упрощённая схема строения атома углерода - а, катион – б, анион – в.

В ядре атома углерода, как и во всех других атомах, за исключением атома водорода содержатся положительно заряженные частицы протоны - - примерно равные протонам по массе нейтральные частицы нейтроны - - (В ядре атома водорода – только

один протон, а нейтронов нет). Заряд протона 1,6 ∙ Кл, и такой же по абсолютной величине заряд, но отрицательный - 1,6 ∙ Кл, у лёгких (их масса примерно в две тысячи раз меньше, чем масса протона) электронов - , окружающих ядро на огромном расстоянии по сравнением с размером ядра. Радиус ядра порядка 10^-15 м, а размер атома – 10^-10 м.

Представим себе ядро атома, увеличенным до головы памятника Пушкину в центре Москвы. Тогда атом увеличится до размеров всего города в пределах московской кольцевой автодороги.

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов в ядре ( рис. 5.1 а ). Если в атоме число электронов окажется меньше числа протонов атом приобретает положительный заряд – превращается в катион ( рис.5.1 б ), если к атому присоединятся лишние электроны, атом становится положительно заряженным анионом ( рис. 5.1 в ). Любое тело, в котором нехватка электронов по сравнению с числом протонов, - положительно заряжено, а если есть лишние электроны – отрицательно заряжено.

Одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Взаимодействие электрических зарядов.

2. Закон кулона

Сила, с которой взаимодействуют два точечных заряда (заряженные тела, размеры которых значительно меньше расстояния между ними):

F = k ,

где r - расстояние между зарядами, | и - абсолютные величины зарядов, а коэффициент k в системе СИ

k = 9∙ = 9∙ k =

= ∙ ≈ 8,85 ∙ - электрическая постоянная, ε - диэлектрическая проницаемость среды (о ней будет рассказано ниже).

3) НАПРЯЖЁННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГОТ ПОЛЯ

– силовая характеристика поля в данной точке – отношение силы , с которой поле действует на точечный положительный заряд q, помещённый в данную точку, к величине заряда:

= ( = )

ε - диэлектрическая проницаемость среды – показывает, во сколько раз напряжённость электрического поля в среде Е меньше, чем в вакууме :

ε = ,

4) РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ (НАПРЯЖЕНИЕ) МЕЖДУ ДВУМЯ ТОЧКАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ∆φ (U)

∆φ = U – отношение работы поля по переносу точечного положительного заряда из одной точки в другую к величине этого заряда q:

∆φ = U = ( = В)