книги из ГПНТБ / Бордовский Г.А. Физика учеб. пособие для студентов фак. естествознания пед. ин-тов

ции через любую замкнутую поверхность всегда равен нулю:

обнаружил, что между электрическими и магнитными полями суще­ ствует еще более глубокая связь. Он установил, что при изме - нении магнитного потока, пронизывающего какой-либо замкнутый контур, в нем возникает электрический ток. Этот ток называет­ ся индукционным, а само явление получило название электромаг­ нитной индукции. Итак, не только электрическое поле вызывает

появление магнитного, но и изменение магнитного поля приводит

к появлению электрического поля. Фарбдеи показал, что величи­ на индуцируемой в контуре ЭДС прямо пропорциональна скорости

гласит, что -индуцируемый ток имеет такое направление, при ко­ тором возникающее магнитное поле препятствует изменению маг - нитного поля, вызвавшего индуцируемый ток.

щийся магнитный поток будет пронизывать контур П, и в нем воз­

никнет индукционный ток І2 . Это явление называют взаимной

индукцией. Легко также видеть, что при изменении тока в кон - туре I , сооственный изменяющийся магнитный поток также будет

- ІЮ -

В системе СИ единицей индуктивности служит I генри (Ігн ). Из последнего выражения легко видеть, что индуктивностью в I гн будет обладать такой контур,^при изменении тока в кото - ром со скоростью в I а/сек индуцируется ЭДС в I вольт.

4 .2 .4 . Электрические и магнитные свойства биологических тканей

Ткани, из которых состоят организмы, имеют весьма слож -

нугосструктуру. В состав тканей входят как вещества с очень ма­ лой электропроводностью (высокоомные), такие как роговой слой

высокоомные и низкоомные участки чередуются друг с другом. Та­

кое чередование может быть как микроскопическим (например ,

оболочка клетки является изолятором, а протоплазма и мѳжкле - точная жидкость относятся к проводникам), так и макроскопиче­ ским (например, сухожилия малопррводящи, и мышцы - достаточно хорошие проводники). С электрической точки зрения такие обра­ зования подобны конденсаторам. В электрическом поле пройсхо -

Электрический ток хорошо распространяется по внутренним

ных областей тела во многом определяется сопротивлением кожи, поскольку она является наиболее высокоомной частью. Электро - проводность кожи очень сильно зависит от состояния ее поверх­ ностного слоя. Влажная и нежная кока проводит электрический

нервной системы. При возбуждении проводимость организма воз - растает.

Биологические ткани подвержены влиянию и магнитного по - ля. В частности, в состав крови входит значительное количест­ во железа, поэтому она может намагничиваться. Внешнее магнит­ ное поле оказывает влияние на биотоки различных тканей орга -

известные экспериментальные законы, разработал стройную тео -

рию электромагнетизма. Эту теорию Максвелл представил нес -

колькини уравнениями. Фактически почти все из них уже разби - рались в двух предыдущих параграфах. В систему уравнений Мак­

Третьим уравнением Максвелла является закон электромаг - нитной индукции Фарадея. Уравнение (4 .4 8 ) можно записать как Викд =

(4 .5 3 )

Четвертым уравнением Максвелла является обобщенное выражение для циркуляции вектора напряженности магнитного поля(см^4.45)) Максвелл предположил, что в этом выражении следует использо -

ватъ не только ток проводимости (ток, обусловленный направлен­ ным движением зарядов), на и так называемый ток смещения. Это понятие можно уяснить на примере разрядки пластин конденсато­ ра ( р и с . 25). Если конденсатор разряжается, то между его обкладками существует переменное электрическое поле, которое порождает переменное магнитное поле. Это поле будет таким же, как если бы между пластинами протекал настоящий ток проводи - мости. По Максвеллу ток смещения равен

Уравнения Максвелла отражают неразрывную связь между эле­

Г л а в а У

ВОЛНОВЫЕ И КОРПУСКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИИ

§ 5 .1 . Колебания

На р и с.5.1 - 5А приведены временные зависимости различ­

ных физических величин. Несмотря на существенные различия ме­

жду ними, все они обладают определенным сходством, а именно ,

отражают колебательный процесс. Среди огромного множества

+fe

-Оі

Рис.5 А Выделение кислорода зеле - ными растениями. Заштрихо­ ванные промежутки соответ­ ствуют затемнению.

- II5

различных колебательных процессов (сокращение сердечной мыш - цы, движение рук и ног человека, при ходьбе, перемещение воз­ душных масс в атмосфере, движение атомов в кристаллах и т .п .) особое место занимают периодические колебания. Колебания на - зываются периодическими, если через один и тот же интервал времени Т полностью повторяется движение, совершаемое в пре - дыдущий промежуток времени Т. Величина Т называется периодом колебания. Примером периодических колебаний могут служить первый и третий из представленных выше процессов.

Любые самые сложные периодические колебания.могут быть

получены сложением достаточно большого числа синусоидальных колебаний (синусоидальные колебания иначе называются еще гар­

ром, которая является частью электрокардиограммы (р и с .5 .1 ) .

Гармонический ко­ лебательный процесс может быть представлен следующим математичес­ ким выражением:

У = Asin(u>t+.l) ( 5 л)

Максимальное отклоне -

ние Утах = А называет­ ся амплитудой, а вели­ чина, стоящая под зна­ ком синуса, - фазой колебания. Параметр об является начальной фа­ зой . Легко убедиться , что гармоническому ко­ лебанию, представлен - ному на рис.5 .6 , соот­ ветствует начальная

фаза- d. = у - . Величина со называется круговой частотой . Круговая частота равна числу полных колебаний, совершаемых за - II6 -

кий процесс изменения во времени электрического и магнитного

полей и называется электромагнитными колебаниями. Изменение

заряда на обкладках конденсатора в колебательном контуре мож­

где величина сов называется собственной частотой колебатель­ ного контура. Для,колебательного контура, состоящего только из индуктивности и емкости,

Очевидно, такие колебания будут продолжаться сколь угодно дол­ го. В реальных колебательных контурах неизбежны потери на наг­ ревание проводников, поэтому собственные электромагнитные ко­ лебания будут затухающими. Затухающие колебания описываются выражением' ( 5 . I I ) :

Ij, = IJc б Ж t COS (W ot -tot) ( 5 . I I ) '

Видно, что амплитуда колебаний уменьшается со временем по эк­ споненте, а быстрота затухания прямо пропорциональна сопроти­

влению контура R и обратно пропорциональна индуктивности

L (р и с .5 .1 0 ).

Для получения незатухающих электромагнитных колебаний не­

обходимо пополнять энергию колебательного контура. Простейший