- •Кафедра медицинской и биологической физики
- •Рекомендации к работе с пособием.
- •Приведём пример оформления решения задачи.
- •3. Колебания и волны, биоакустика
- •3.17. Гармонические колебания материальной точки массой 2 г происходят по закону:
- •4.28. Электронная поляризация в диэлектриках ..... От температуры.
- •4.45. Приведите примеры магнетиков, входящих в состав биологических систем.
- •4.46. Укажите тип магнетиков, к которому относятся свободные радикалы в биологических системах.
- •3.24. Уравнение затухающих колебаний в каноническом виде:
- •Для, учитывая, что при колебаниях, получаем, что соответствует максимуму знаменателя формулы:Значит, приговорить о резонансе не приходится.
- •3.27. В задаче 3.26 была найдена резонансная частота:
- •3.31. Ответ: 1) - в сторону уменьшения координаты х.
- •3.45. Интенсивность – это средняя по времени энергия, которую переносит волна через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно направлению распространения волны.
- •3.46. Тепловая энергия, которая должна быть поглощена водой для того, чтобы вода нагрелась от начальной температуры до температуры кипения при нормальных условиях:
- •4.32. Решение. Речь идёт о дисперсии (зависимости от частоты переменного электрического поля) диэлектрической проницаемости биологических тканей. Общий ход такой зависимости представлен на рисунке
- •4.41. Решение. 1) Действующий фактор – электрический ток частотой 5 мГц, который является квазистационарным для электрических цепей длиной до
- •4.42. Решение. Выделим в объёме проводника малую область в виде цилиндра с площадью δs и высотой V:
- •4.51. Решение. Элемент работы при повороте объекта с магнитным моментом получим, если учтём, что и момент сил поля противоположны по знаку.
- •4.54. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.
- •4.56. Решение. Для ответа на поставленный вопрос необходимо располагать данными о дисперсии импеданса живых и отмирающих биологических тканей. Эти данные представлены на рисунке.
- •4.65. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.
- •Справочные материалы Фундаментальные постоянные
- •Наименования и обозначения приставок си для образования десятичных кратных и дольных единиц и их множители
- •Правила приближённых вычислений.
4.65. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.

Рассматривая векторную диаграмму токов, получаем:
,
,
,
,
,
.
.
4.66. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.

Рассматривая векторную диаграмму токов, получаем:
,
,
.

,

Ответ:

4.67.
Решение. Под действием постоянного
электрического поля в проводнике
возникнет ток проводимости. Плотность
тока проводимости легко найти по закону
Ома в дифференциальной форме
E,
где
плотность тока проводимости,
-
удельная электропроводность,E
– напряжённость электрического поля
в проводнике. Очевидно, что при постоянной
E
плотность тока также будет постоянна.
Ответ.
Плотность тока будет постоянна и равна:
E
.
4.68.
Решение. Под действием переменного
электрического поля в проводнике
возникнет переменный ток проводимости.
Мгновенное значение плотности тока
проводимости легко найти по закону Ома
в дифференциальной форме
E
(
,
где
мгновенная плотность тока проводимости,
-
удельная электропроводность,E
– мгновенная напряжённость электрического
поля в проводнике. Всё это справедливо
в случае квазистационарных токов. В
нашем случае частота переменного поля
При такой частоте в большинстве
рассматриваемых случаев ток окажется
квазистационарным. Максимальная
плотность тока будет равна:
Ответ.
.
4.69.
Решение. Под действием постоянного
электрического поля в проводнике не
может возникнуть ток смещения. По
определению плотность тока смещения:
.
Производная от постоянной Е равна нулю.
Ответ.
= 0 ,так как
постоянная и
.
4.70. Решение. По определению плотность тока смещения:
.
В нашем случае
.
Следовательно:
.
Ответ.
.
4.71.
Решение. По определению, глубина
проникновения электромагнитной волны
в вещество
- это расстояние от поверхности вещества,
на которую попадает волна до точки
внутри вещества, где амплитуда
напряжённости электрического поля
волны уменьшится в «e»
раз. Поэтому:
.
Ответ.
.
4.72. Решение. Глубиной проникновения электромагнитной волны в вещество называется расстояние от поверхности вещества, на которую попадает электромагнитная волна, до точки в веществе, в которой амплитуда напряжённости электромагнитной волны уменьшится в « e » раз.
Амплитуда
напряжённости электрического поля
электромагнитной волны на глубине
проникновения:
.
Интенсивность
волны связана с амплитудой напряжённости
электрического поля в волне:
.
Тогда расчётная формула:
.
Подставив
числовые данные, получим окончательный
ответ:
4.73. Решение. Из условия задачи ясно, что предстоит выбирать между проводниками и диэлектриками. Если ток проводимости в веществе будет преобладать над током смещения, то вещество – проводник. Максимальное (амплитудное) значение плотности тока проводимости –
Максимальное
(амплитудное) значение плотности тока
смещения
-
.
Отношение этих величин:
Если это отношение будет равно ста или
больше, то это значит, что вещество –
проводник. На языке математики это
выглядит так:
,
то
В нашем случае:
=
=
Вещество – проводник. Это, кстати,
означает, что основной вклад в магнитное
поле в данном случае делает ток
проводимости.
Ответ.
:
=

Вещество – проводник.
4.74.
Решение. Длина электромагнитной волны
в вакууме:
,
где с – скорость света в вакууме. При
переходе волны из вакуума в вещество
частота колебаний в волне не изменяется,
уменьшается скорость распространения
и длина волны
),
где
- показатель преломления. Итак, в нашем
случае:

.
Ответ.
.
4.75.
Решение. Из-за особенностей, которые
возникают при излучении электромагнитных
волн всё пространство удобно разделить
на две области. Первая область начинается
сразу у излучателя электромагнитных
волн и называется «ближней зоной». На
расстоянии двух длин волн в вакууме от
источника заканчивается «ближняя зона»
и начинается «дальняя зона». Длина
электромагнитной волны в вакууме:
,
где с – скорость света в вакууме. Граница
« ближней зоны
.
Ответ.
Граница «ближней зоны» проходит на
расстоянии от излучателя
.
4.76.
Решение. Глубиной проникновения
электромагнитной волны в вещество
называется расстояние от поверхности
вещества, на которую попадает
электромагнитная волна, до точки в
веществе, в которой амплитуда напряжённости
электромагнитной волны уменьшится в «e
» раз. В простейшем случае:
.
Найдём отношение глубин проникновения для двух случаев:
.
Откуда:

Ответ.
.
4.77. Решение. Из условия задачи ясно, что предстоит выбирать между проводниками и диэлектриками. Если ток проводимости в веществе будет преобладать над током смещения, то вещество – проводник. Максимальное (амплитудное) значение плотности тока проводимости –
Максимальное
(амплитудное) значение плотности тока
смещения
-
.
Отношение этих величин:
Если это отношение будет равно ста или
больше, то это значит, что вещество –
проводник. На языке математики это
выглядит так:
,
то
В нашем случае:
=
=
Это
означает, что амплитуда тока смещения
почти в 695 раз превышает амплитуду тока
проводимости. В этом случае вещество
надо отнести к диэлектрикам. Это, кстати,
означает, что основной вклад в магнитное
поле в данном случае делает ток смещения.
Ответ.
:
.
Вещество – диэлектрик.
