Луганский государственный медицинский университет

кафедра медицинской кибернетики, биофизики и медаппаратуры

Лекция №10

По курсу медицинская и биологическая физика

Магнитные свойства биообъектов.

Электромагнитные волны в биологических средах

(для иностранных студентов)

Подготовил: доцент, к.Т.Н. Руденко м.А. План лекции:

Введение

10.1. Магнитное поле. Силовые линии магнитного поля. Вектор магнитной индукции

10.2. Закон Ампера.

10.3. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема Гаусса для магнитного поля.

10.4. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

10.5. Магнитное поле в веществе. Напряженность магнитного поля.

10.6. Явление электромагнитной индукции

10.7. Э.д.с. самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля

10.8. Вихревое электрическое поле. Ток смещения

10.9. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля

10.10. Магнитотерапия

Введение

Люди погружены в естественные и техногенные электромагнитные поля. Они не безразличны к этим полям так же, как и другие живые системы. Данный факт подтверждается огромным числом научных работ. Однако большинство авторов отмечает наличие проблемы: физическая причина явления до сих пор неизвестна и парадоксальна. Какие процессы лежат в основе взаимодействия магнитного поля с биологическими системами?

МАГНИТОБИОЛОГИЯ - раздел биофизики, изучающий влияние внешних магнитных полей на живые организмы, а также магнитные поля, создаваемые в организме (напр., в мозге, нерве и т. д.).

10.1. Магнитное поле. Силовые линии магнитного поля. Вектор магнитной индукции.

До знаменитых опытов Эрстеда, Био, Савара, Ампера и Фарадея (1819-1832), установивших связь магнитных явлений с электрическим током, под магнетизмом подразумевали совокупность явлений, связанных со свойствами природных магнитов (железорудных минералов) и земного магнитного поля, действие которого на магниты было обнаружено еще в древности и позволило создать компас. В теории, созданной Ампером, действие природных магнитов объяснено как действие кольцевых токов микроскопического масштаба, постоянно протекающих в толще магнитного материала. Современная наука, основываясь на квантовой теории, развитой в 20 веке, дополняет концепцию Ампера представления­ми о собственном магнитном моменте частиц составляющих атомы и объясняет с единой точки зрения магнитные свойства не только природных магнитов, но и всех веществ.

В большинстве практических случаев магнитное поле – это поле, порождаемое электрическими токами (искусственными или природными) и действующее опять-таки на электрические токи. Это действие носит силовой характер.

Магнитное поле – это особый вид материи, посредством которого осуществляется связь и взаимодействие между движущимися электрическими зарядами. Существует в вещественной среде и в вакууме, обладает свойством неограниченности.

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности Е электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции В. Вектор магнитной индукции В определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

Рис. 10.1.1 Магнитные силовые линии: а) постоянного магнита; б) прямого провода; в) проволочного витка; г) катушки с током

За положительное направление вектора В принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить линии магнитной индукции, в каждой точке которых векторВ направлен по касательной. Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они нигде не обрываются. Это означает, что магнитное поле не имеет источников – магнитных зарядов. Силовые поля, обладающие этим свойством, называются вихревыми (рис.10.1.1).