Электричество и магнетизм
Пусть контур с током помещен в магнитное поле, причем он может вращаться вокруг вертикальной оси OO’ (рис. 5.30-1). Силы Ампера, действующие на стороны контура длиной l, перпендикулярны к ним и к магнитному полю и поэтому направлены вертикально: они лишь деформируют контур, стремясь растянуть его. Стороны, имеющие длину a, перпендикулярны B, так что на каждую из них действует сила F = BIa. Эти силы стремятся повернуть контур таким образом, чтобы его плоскость стала ортогональной B.
Рис. 5.30. Силы, действующие на контур с током в магнитном поле:
1 — вид сбоку; 2 — вид сверху (масштаб увеличен)
Видео 5.7. Контур с током в однородном магнитном поле.
Видео 5.8. Контур с током в неоднородном магнитном поле.
Момент пары сил (рис. 5.30-2) равен
(5. |
где — плечо пары сил, а — угол между вектором B и стороной l.
Величина, численно равная произведению силы тока I, протекающего в контуре, на площадь контура S = al называется магнитным моментом Pm плоского контура стоком
|
Таким образом, мы можем записать момент пары сил в виде
(5.36) |
Магнитный момент контура с током — векторная величина. Направление Рm совпадает с положительным направлением нормали к плоскости контура, которое определяется правилом винта: если рукоятка вращается по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта показывает направление вектора
Следовательно,
|
(5.37) |
то есть момент сил , действующий на виток с током в однородном магнитном поле, равен векторному произведению магнитного момента витка на вектор индукции магнитного поля (рис. 5.31). При величина момента сил максимальна
Рис. 5.31. Силы, действующие на прямоугольный контур с током в магнитном поле.
Магнитное поле вертикально, а магнитный момент перпендикулярен плоскости контура
Видео 5.9. Контур с током в магнитном поле: модель электродвигателя.
Опять-таки прозрачна аналогия с электростатикой: говоря об электрическом диполе, мы получили выражение для момента сил, действующих на него со стороны электрического поля в виде
где — электрический дипольный момент.
В системе СИ единицей измерения магнитного момента контура является ампер на квадратный метр (А · м2)
|
Пример. По тонкому проводу в виде кольца радиусом 30 см течет ток 100 A. Перпендикулярно плоскости кольца возбуждено однородное магнитное поле с магнитной индукцией 20 мТл (рис. 5.32). Найти силу, растягивающую кольцо.
Рис. 5.32. Силы, растягивающие кольцо с током в магнитном поле
Решение. Пусть магнитное поле направлено от нас за плоскость рис. 5.32 (показано крестиками), а ток идет по часовой стрелке. Выделим элемент длины dl, видный из центра под углом На этот элемент действует сила Ампера направленная по радиусу кольца. Кроме того, из-за растяжения кольца на концы элемента действуют силы натяжения F, которые и требуется найти в задаче. Проекция этих сила на радиальное направление равна
Приравнивая эту проекцию силе Ампера, находим
Биологическое и лечебное действие магнитного поля в Колпино
В естественных условиях живые организмы подвергаются влиянию магнитного поля Земли, местных магнитных аномалий, вызванных залежами полезных ископаемых, и т. п. В современной медицине искусственные магниты и генераторы магнитных полей давно и успешно используются в лечебных целях. Постоянное магнитное поле (ПМП) любой интенсивности в пределах от 10 до 100 мТл можно рассматривать, в основном, как неспецифический раздражитель биологических тканей. Установлено, что ПМП терапевтической напряженности (10–60 мТл) изменяет ориентационные связи — электростатические взаимодействия между диполями (например, в случае с фосфолипидной компонентой мембран), ионные связи и ион-дипольные взаимодействия (например, в хелатных соединениях), влияет на индукционные и дисперсионные связи (например, в отношении сложных липопротеидных надмолекулярных комплексов, удерживаемых в специфических структурах электростатическими силами).
ЦНС, кровь и эндокринная система — наиболее чувствительные к действию ПМП живые структуры. В ЦНС возникает охранительное торможение с небольшим повышением порога раздражения, т. е. снижается возбудимость. В эндокринной системе выявляется умеренная функциональная активность щитовидной и половых желез, тропных гормонов гипофиза (кроме АКТГ), повышение секреции глюкокортикоидов корой надпочечников. Наблюдается замедление процессов катаболизма и синтеза, а также противовоспалительный и обезболивающий эффекты. Биологический эффект может наблюдаться уже после однократного воздействия ПМП.
Вазодилататорный и дезагрегационный эффекты ПМП (5–10 мТл) реализуются в основном на микроциркуляторном уровне, мало затрагивая системный кровоток. Это объясняется тем, что биологические эффекты ПМП малой мощности сводятся к согласованию трех основных параметров гомеостаза: микроциркуляции, вазодилатации, дезагрегации. ПМП взаимодействует с движущимися электрически заряженными частицами, в частности эритроцитами. Это обусловливает избирательное влияние ПМП на свертываемость крови, микроциркуляцию и проницаемость микрососудов.
Терапевтический эффект воздействия на ткани живого организма излучения (особенно инфракрасного) светодиодов и лазеров значительно усиливается в магнитном поле. Это происходит за счет многоуровневой и разнонаправленной активации микроциркуляции, повышения активности тканевого метаболизма, усиления работы нейрогуморальных звеньев и других факторов активизации функционирования биологического субстрата. НИЛИ разрушает электролитические связи между ионами, молекулами воды и ионами, а ПМП препятствует рекомбинации ионов. Наведенная ЭДС при сочетанном воздействии на порядок выше, чем при отдельном воздействии НИЛИ и ПМП; увеличивается глубина проникновения в ткани лазерного излучения за счет переориентации диполей. Применение в клинике НИЛИ в сочетании с действием ПМП получило название магнитолазерной терапии, МЛТ.
Экспериментально показано, что МЛТ в терапевтических дозах восстанавливает внутриклеточный Са2+-гомеостаз в патологически измененных тканях и органах в результате активации эндогенных механизмов снижения проницаемости плазматической мембраны клеток для Са2+. Известно, что модификация внутриклеточного Са2+-гомеостаза выявляется при сердечно-сосудистой патологии, нарушениях гормонального статуса организма, почечной недостаточности и других заболеваниях. Метаболические и структурные изменения клеточных и субклеточных образований при магнито-лазерной терапии лежат в основе мощного регенераторного эффекта магнито- лазерной терапии.
Неспецифический, триггерный характер магнито-лазерного воздействия опосредуется центральной нервной системой и завершается системными реакциями организма. Это практически не зависит от локализации магнито-лазерного воздействия, так как любой участок тела через ЦНС связан с тем или иным органом. Лечебный эффект магнито-лазерного воздействия основан на биостимуляции и мобилизации имеющегося энергетического потенциала организма и проявляется как иммуномодулирующий, десенсибилизирующий, нейротрофический, противовоспалительный, обезболивающий, противоотечный, регенераторный, нормализующий реологию крови и гемодинамику, гипохолестеринемический. Это определяет широкий диапазон показаний для магнито-лазерной терапии и многообразие методических подходов.
Магнито-лазерная терапия эффективна при различных заболеваниях в связи с тем, что совокупностью своих механизмов действует на общие для разноплановых по природе болезней патогенетические звенья. По спектру неспецифических регуляторных эффектов НИЛИ может быть сравнимо с группой адаптогенов различной природы, витаминов, полиненасыщенных жирных кислот, незаменимых аминокислот (не синтезируемых в организме), природных антиоксидантов, метаболически активных веществ, иммуномодуляторов и иммуностимуляторов. Необходим целостный подход к анализу патологии и тактике лечения.
Магнитные поля токов
Магнитные поля токов Линии магнитного поля
вокруг длинного провода, который
проводит электрический ток
образуют концентрические круги
вокруг провода.
направление
магнитное поле
перпендикулярно проводу
и находится в направлении
пальцы
твоя правая рука
свернулся бы, если бы ты
завернули их
вокруг провода
с вашим
большой палец в направлении
тока.
| Индекс Концепции магнитного поля Токи как источники магнитного поля | |||||||||||||||||||||
|