89. Основные хар-ки магнитного поля

Магнитным полем называют вид материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на движущиеся электрические заряды, помещенные в поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом..

Основные характеристики магнитного поля

Аналогично электрическому полю, необходимо для магнитного поля ввести количественную характеристику. Для этого выбирают некоторый объект — «пробное тело», реагирующее на магнитное поле. В качестве такого тела достаточно взять малую рамку (контур) с током, чтобы можно было считать, что рамка помещается в некоторую точку поля. Опыт показывает, что на пробную рамку с током в магнитном поле действует момент силы М, зависящий от ряда факторов, в том числе и от ориентации рамки. Максимальное значение М зависит от магнитного поля, в котором находится контур, и от самого контура: силы тока I, протекающего по нему, и площади S, охватываемой контуром, т. е.M_max ~ IS.

Величину p_m = IS называют магнитным моментом контура с током. Таким образом, M_max  p_m

Магнитный момент — векторная величина. Для плоского контура с током вектор направлен перпендикулярно плоскости контура и связан с направлением тока I правилом правого винта (рис. 13.1).

Магнитный момент является характеристикой не только контура с током, но и многих элементарных частиц (протоны, нейтроны, электроны и т. д.), определяя поведение их в магнитном поле.

Единицей магнитного момента служит ампер-квадратный метр (А • м²). Магнитный момент элементарных частиц, ядер, атомов и молекул выражают в особых единицах, называемых атомным (_б) или ядерным (_я) магнетоном Бора:_б = 0,927 • 10^-23 А • м² (Дж/Тл), _я = 0,505 • 10 ²⁶ А • м² (Дж/Тл).

Зависимость (13.3) используют для введения силовой характеристики магнитного поля — вектора магнитной индукции .

Магнитная индукция в некоторой точке поля равна отношению максимального вращающего момента, действующего на рамку с током в однородном магнитном поле, к магнитному моменту этой рамки.B = M_mах/р_m.Единицей магнитной индукции является тесла (Тл):

Магнитное поле графически изображают с помощью линий магнитной индукции, касательные к которым показываю направление вектора . Циркуляция вектора магнитной индукции по любой линии магнитной индукции не равна нулю: Ф = BS cos или Ф = B_nS, где В_п = В cos  — проекция вектора на направление нормали п к площадке, Ф — магнитный поток.

Единицей магнитного потока, согласно (13.6), является вебер (Вб):

Вб = 1 Тл • м².

Выражение для объемной плотности энергии магнитного поля имеет следующий вид:

где w — магнитная проницаемость среды, а ₀ — магнитная постоянная.

Нет таких веществ, состояние которых не изменялось бы при помещении их в магнитное поле. Более того, находясь в магнит­ном поле, вещества сами становятся источниками такого поля. В этом смысле все вещества принято называть магнетиками

Магнетики делят на три основных класса: парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики. Каждому из них соответствует и свой тип магнетизма: парамагнетизм, диамагнетизм и ферромагнетизм.

Магнитные свойства веществ зависят от строения молекул, поэтому магнитные методы измерений используют в химических исследованиях. Специальный раздел физической химии — магнетохимия — изучает связь между магнитными и химическими свойствами вещества.

Ткани организма в значительной степени диамагнитны, подобно воде. Однако в организме имеются и парамагнитные вещества, молекулы и ионы. Железо в организме присутствует в таких соединениях, которые не являются ферромагнитными.

Магнетизм биологических объектов, т. е. их магнитные свойства и магнитные поля, создаваемые ими, получили название биомагнетизма.

Магнитные поля, создаваемые биологическими объектами, достаточно слабы и возникают от биотоков. В некоторых случаях магнитную индукцию таких полей удается измерить. Так, например, на основании регистрации временной зависимости индукции магнитного поля сердца (биотоков сердца) создан диагностический метод — магнитокардиография.

магнитокардиограмма аналогична электрокардиограмме. Однако магнитокардиография в отличие от электрокардиографии является бесконтактным методом, ибо магнитное поле может регистрироваться и на некотором расстоянии от биологического объекта — источника поля.

Магнитное поле оказывает воздействие на биологические системы, которые в нем находятся. Это воздействие изучает раздел биофизики, называемый магнитобиологией

91.Электростимуляция тканей и органов.Импульсный сигнал и его параметры

Электростимуляция - побуждение деятельности органа или ткани с помощью электрических импульсов. Достоинства электростимуляции:

1) отсутствие побочных воздействий,

2) хорошая переносимость воздействия,

3) минимальное количество противопоказаний (поздние сроки беременности, онкологические больные)

4) локальность воздействия,

5) легкость дозировки воздействия,

6) повышение технического уровня врачей (кругозор),

7) развитие техники.

Классификация электростимуляторов (по объекту воздействия):

1. Стимуляция ЦНС.

2. Стимуляция нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата.

3. Стимуляция сердечно-сосудистой системы.

4. Стимуляция дыхания.

5. Стимуляция органов моче-половой системы.

6.Стимуляция желудочно-кишечного тракта.

Назначение:

а) для восстановления временно утраченной функции,

б) усиление какой-либо функции, если она ослаблена,

в) замена функции.

Примером стимулятора широкого назначения является универсальный электростимулятор УЭИ-1. Он представляет собой генератор импульсного тока прямоугольной и экспоненциальной формы. Аппарат позволяет измерять амплитуду импульса тока в цепи пациента. На экране электронно-лучевой трубки можно наблюдать форму импульсов на выходе аппарата.

Другим прибором для электролечения является аппарат СНИМ-1, частота импульсов около 100 Гц, форма тока показана на рисунке.

.Импульсный сигнал и его параметры.

Под импульсом подразумевают быстрое появление и исчезновение электрической величины (напряжения, тока), то есть действие напряжения (тока) на нагрузку (электрическая схема, ткани организма) в течение короткого промежутка времени t_n, значительно меньшего паузы t_п между импульсами.

Электрическим импульсом назовем кратковременное изменение электрического

напряжения или силы тока.

В технике импульсы подразделяются на две большие группы: видео- и радиоимпульсы.

Видеоимпульсы — это такие электрические импульсы тока или напряжения, которые имеют постоянную составляющую, отличную от нуля. Таким образом, видеоимпульс имеет преимущ­ственно одну полярность.

Радиоимпульсы — это модулированные электромагнитные колебания

Отношение называют крутизной фронта.

Повторяющиеся импульсы называют импульсным током. Он характеризуется периодом (периодом повторения импульсов) Т — средним временеммежду началами соседних импульсови частотой (частотой повторения импульсов) f = 1/Т. Скважностью следования импульсов называется отношение: Величина, обратная скважности, есть коэффициент заполнения:K=1/Q= f. _и

92.Связь амплитуды, формы импульса, частоты следования импульсов, длительности импульсного сигнала с раздражающим действием импульсного тока. Закон Дюбуа-Реймона.

закону Дюбуа-Раймона, раздражающее действие тока зависит от скорости нарастания его мгновенных значений, то есть от крутизны переднего фронта импульса. Это связано со свойством возбудимых тканей повышать порог (“приспосабливаться”) к постепенно нарастающей силе раздражения. Это свойство тканей называется аккомодацией и характеризуется снижением порогового тока “I_n” при возрастании крутизны переднего фронта одиночных достаточно длительных импульсов. Исследование аккомодации производится с помощью треугольных или трапецеидальных импульсов с регулируемой крутизной переднего фронта.

Амплитуда импульсов, обуславливающая силу тока в цепи, зависит главным образом от числа ионов, вовлеченных в движение. Изменением амплитуды импульсов при определенных их форме и длительности обычно регулируется сила раздражения при данной процедуре.

Действие на ткани ритмически повторяющихся одиночных импульсов называется частотным раздражением. Частотное раздражение позволяет выявить особое свойство возбудимых тканей, названное Н.Введенским лабильностью или функциональной подвижностью, которое характеризует способность ткани давать оптимальную реакцию только в определенных пределах частоты повторения раздражающих импульсов. Определение лабильности осуществляется путем наблюдения характера реакции, например, тетанического сокращения мышц, при различной частоте раздражающих импульсов тока.

Из области физиологических исследований электростимуляция перешла в клинику, где она используется в качестве лечебного воздействия при недостаточности или нарушении естественной функции тех или иных органов или систем.

Раздражение тканей зависит также и от формы импульсного тока, длительности импульса и его амплитуды. Так, например, увеличение крутизны фронта импульса уменьшает пороговую силу тока, который вызывает сокращение мышц. Это свидетельствует о том, что мышцы приспосабливаются к изменению силы тока, наступают ионные компенсационные процессы.