Характеристики и свойства магнитного пола. проявления магнитного поля в жизни

План. 1 Магнитное поле и его характеристики. 2 Влияние магнитного поля на организм

Сохрани ссылку в одной из сетей:

ЛЕКЦИЯ №

Магнитные свойства биологических объектов. Магнитотерапия и магнитодиагностика.

План.

1) Магнитное поле и его характеристики.

2) Влияние магнитного поля на организм.

3) Магнитотерапия.

4) Магнитодиагностика.

Магнитное поле – это особая форма существования материи,

посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися зарядами.

Качественной характеристикой магнитного поля являются силовые линии.

Силовые линии – это линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора магнитной индукции.

Силовая характеристика магнитного поля в вакууме – напряженность магнитного поля.

С учетом магнитных свойств среды вводят характеристику магнитного поля. Формула связи

– относительная магнитная проницаемость среды.

– магнитная проницаемость вакуума

Закон Био-Савара-Лапласа позволяет определить индукцию магнитного поля любого проводника с током.

.

а) для кругового проводника с током

б) для прямолинейного проводника, с током:

в) для соленоида,

– число витков,

. – длина соленоида.

В магнитном поле на проводник с током действует сила Ампера

.

На движущийся заряд в магнитном поле действует сила Лоренца

.

Основной закон электромагнетизма

Поток магнитной индукции Ф – количество силовых линий магнитной индукции пронизывающих ту или иную поверхность.

гдеугол междуи- нормально к поверхности.

Закон Фарадея.

– электродвижущая сила.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Э.д.с. электромагнитной индукции, возникает в контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через площадь ограниченную контуром.

Э.д.с. самоиндукции, возникающая в контуре, пропорционально скорости изменения тока в самом контуре.

;

-коэффициент пропорциональности называется индуктивностью.

Физический смысл;

прямо пропорционально.- зависимость от размеров и формы контура и магнитной проницаемости среды

.

Энергия магнитного поля.

Одним из проявлений электромагнитной индукции является возникновение замкнутых индукционных токов (вихревые токи или токи Фуко) в сплошных проводящих телах (биологических тканях).

Вихревые токи возникают при перемещении проводящего тела в магнитном поле при изменении магнитного поля в единицу времени. Вихревые токи зависят: от сопротивления ткани, индуктивности, удельного сопротивления, скорости изменения магнитного потока. Вихревые токи согласно с законом Джоуля – Ленца нагревают проводники.

В физиотерапии разогрев отдельных частей тела человека вихревыми токами, называют лечебной процедурой – индуктотермия (для тканей не содержащих липиды).

Магнитотерапия и магнитодиагностика.

.Магнитотерапия – метод, при котором на ткани действуют переменным низкочастотным или постоянным магнитным полемМагнитное поле оказывает воздействие на движущие заряды, поэтому следует ожидать воздействие этого поля на нервную систему и кровеносную, т.к. в основе жизнедеятельности лежат нервные импульсы. Человек находится под воздействием естественных и искусственных магнитных полей.

Магнитное поле проникает через одежду человека и оказывает воздействие на:

1) поток ионов через клеточные мембраны;

2) распространение возбуждения (ПД) вдоль нервного волокна;

3) клетки крови, которые несут на себе заряды.

На организм человека оказывает влияние:

1) Геомагнитное поле, которое подразделяется на:

а) магнитное поле Земли;

б) магнитные аномалии (залежи магнитной руды).

2) Искусственные магнитные поля.

Магнитное поле Земли имеет естественные периодические циклы:

1. 11-летние, связанные с цикличностью активности Солнца (радиоактивность):

2. годичные, связанные с вращением Земли вокруг Солнца;

3. 27-дневные циклы, связанные с вращением Солнца вокруг своей оси;

4. короткие периоды.

Наибольшее влияние на организм человека оказывают спонтанные изменения солнечной активности, приводящие к магнитным бурям.

Повышаются: нервно-психические заболевания, самоубийства, психоклинические заболевания, дорожные происшествия, количество гипертонических кризов

Искусственные поля изучали: Шарко, Боткин

Проявления различные (индивидуально):

1. ощущение зуда, покалывания, ползание мурашек;

2. восстанавливается чувствительность кожи, сетчатки;

3. улучшает кровообращение, трофику ткани;

4. снимает фантомные боли.

Однако длительное воздействие магнитных полей вызывает ощущение сонливости, усталости, головные боли.

1913 г. – Дюрвиль исследовал группу из 100 человек (магнитные браслеты). Эффект воздействия индивидуальный.

Лечение с помощью магнитных полей.

Необходимо отметить, что механизм действия магнитного поля на организм человека до конца не выяснен.

Воздействуют слабыми магнитными полями В=5-50мТл.

На действие магнитным полем организм действует нестабильно (реакции разнообразные).

Магнитные поля используют во всех областях медицины.

Разработали лечебные методики действия МП на область легких, желудка, спинного мозга, челюстно-лицевого и черепно-мозговой области.

Магнитное поле используют:

1) в травматологии – для лечения сложных переломов трубчатых костей, лечения фантомных болей;

2) сосудистые заболевания – варикозное расширение вен, трофические язвы, острый тромбофлебит;

3) лечение воспалительных заболеваний: отитов, простатитов;

4) ишемические поражения мозга;

5) аллергические заболевания у детей (бронхиальная астма).

Магнитодиагностика – это оценка деятельности организмов человека путем регистрации магнитного поля, созданного этими тканями.

Сердце человека – тоже магнит. Напряженность магнитного поля сердца составляетот напряженности магнитного поля Земли. Магнитное поле сердца переменное и связано с электрической активностью сердца.

Магнитокардиограмма – запись магнитного поля сердца. Используется для диагностики сердечной патологии.

С помощью индукционных датчиков удалось зафиксировать магнитное поле возбужденных нервов и магнитное поле головного мозга человека, которое в 1000 раз слабее, чем магнитное поле сердца.

Метод диагностики ЯМР – избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом, находящемся в сильном магнитном поле в результате взаимодействия магнитного поля ядра с внешним магнитным полем (переориентация спинов).

Создан ЯМР-томограф, который позволяет получать изображение срезов любого участка тела человека. Такой метод диагностики назван магнитная резонансная томография (МРТ).

Он позволяет различать изображение мягких тканей, отличает изображение серого вещества от белого, опухолевых клеток от здоровых, при этом минимальные размеры патологических «включений» могут составлять доли миллиметра.

ЯМР – эффектный метод диагностики заболеваний, которые связаны с изменением состояния органов и тканей. Частота электромагнитных волн, вызывающая переходы между энергетическими состояниями при ЯМР соответствует радиодиапазону. МРТ безвредна по сравнению с рентгеном.

Литература

1. А.Н.Ремезов Медицинская и биологическая физика:М. «Высшая школа»1996г.

2. Л.Ємчик, Я.Кміт Медична біофізика: Львів, 1998р.

3. Под ред. Проф. О.В.Чалого Медична і біологічна фізика, Київ, 2005р.

Лекція складена доц. О.І.Івановою.

Лекція обговорена і затверджена на методичному засіданні кафедри. Протокол № від

1. Автореферат диссертации

   док.физ.-мат.наук, А.А. Нусинов, зав. лабораторией Солнечно-земных связей –главный научный сотрудник, Институт прикладной геофизики имени академика Е.К.

2. Автореферат

   Защита состоится 25 октября 2011 г. в 1 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл.

3. Реферат

   “ Если технология XX столетия создавалась в середине века, то технологический базис XXI века уже родился – это торсионные технологии. Если теория физического вакуума решила, например, задачу Бора – “новая физика должна включать в

4. Учебник

   Проблемы разработки и использования электронных средств обучения актуальны на протяжении всего периода внедрения информационных технологий в образовательный процесс.

5. Документ

   В настоящее время, только глухой не услышит рассуждений о влияние магнитных бурь на здоровье человека, но и он найдет массу публикаций на эту тему. И все они, за исключением чисто научных сообщений, негативно оценивают воздействие

Источник: https://refdb.ru/look/2956914.html

Основные характеристики магнитного поля

План лекции

6.1. Основные характеристики магнитного поля.

6.2. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчетам магнитного поля.

Основные характеристики магнитного поля.

Эксперимент показывает, что так же, как в пространстве вокруг электрических зарядов возникает электрическое поле, так и в пространстве, окружающем электрические токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным.

Наличие этого поля обнаруживается по силовому воздействию на внесенные в него проводники с током или постоянные магниты. Сам термин «магнитное поле» возник в 1820 году, когда датский физик Эрстед1 обнаружил ориентирующее действие проводника с током на стрелку компаса.

Было установлено, что в отличие от электрического поля (которое действует и на покоящиеся и на движущиеся заряды), магнитное поле действует только на движущиеся электрические заряды.

Опыты показывают, что магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие, поворачивая ее определенным образом (обычно говорят: «…рамка с током свободно установилась в магнитном поле»). Для характеристики этого процесса вводят положительную нормаль, связанную с рамкой. Направлениесвязанно с током в рамке по правилу правого винта (рис.6.1).

Рис.6.1

За направление магнитного поля в данной точке принимается направление положительной нормалирамки с током, свободно установившейся в магнитном поле.

[1] Эрстед Ханс Кристиан (1777 – 1851), немецкий физик

Ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током означает, что на рамку действует вращающий момент. Эксперимент дает зависимость

(6.1)

где– вектор магнитной индукции, являющийся количественной характеристикой магнитного поля (направлениеопределяет направление магнитного поля);– вектор магнитного момента рамки с током, характеризующий ее магнитные свойства. Для плоского контура с током

(6.2)

где S – площадь поверхности контура,– единичный вектор положительной нормали к поверхности рамки. Направление, как следует из (6.2), совпадает с.

Если в данную точку магнитного поля помещать разные рамки с током, то согласно (6.1) и (6.2) для всех контуров отношениебудет одно и тоже (здесь Мmax – максимальный вращающий момент).

Отношение

(6.3)

служит характеристикой магнитного поля, называемой магнитной индукцией. Таким образом, магнитная индукция в данной точке однородного магнитного поля определяется максимальным вращающим моментом, действующим на рамку с током, магнитный момент которой равен единице (рm=1) и направлен вдоль положительной нормалик рамке.

В каждой точке поля векторимеет единственное значение и направление. Поэтому силовое магнитное поле, также как и электрическое, изображают с помощью линий магнитной индукции – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора.

Их направление задается правилом правого винта: головка винта, ввинчиваемого по направлению тока, вращается в направлении линий магнитной индукции. Густота линий магнитной индукции определяет в данной точке числовое значение магнитной индукциина единицу площади.

Если приписать величинеразмерность В, то

. (6.4)

Рис.6.2

Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током. Этим они отличаются от линий напряженности электростатического поля, которые всегда разомкнуты (начинаются на положительных и кончаются на отрицательных зарядах). Эксперименты с постоянными магнитами показывают, что, разрезая магнит на части, невозможно разделить его полюса.

У каждого отрезанного куска появляется соответственно новый южный или северный полюс. Эти эксперименты отражают один из фундаментальных законов природы: существуют разноименные электрические заряды, которые всегда можно разделить и не существует их магнитных аналогов.

Из этого свойства и вытекают все различия между магнитными и электростатическими полями.

Эти микротоки создают магнитное поле и могут ориентироваться определенным образом под действием магнитного поля макротока, помещенного вблизи тела, то есть при одном и том же токе и прочих равных условиях векторв различных средах будет иметь различные значения.

Магнитное поле микротоков описывается вектором напряженности. Для однородной изотропной среды вектораисвязанны следующим соотношением

, (6.5)

где– магнитная проницаемость среды (безразмерная величина), показывающая

во сколько раз магнитное поле макротока изменяется за счет поля микротоков среды; μ0 – магнитная постоянная, причем

[1] Ампер Андре Мари (1775 – 1836), французский физик, математик и химик

, (6.6)

где i – число макротоков.

Источник: https://stydopedia.ru/5x1af8.html

Магнитное поле

Уже в VI в. до н.э. в Китае было известно, что некоторые руды обладают способностью притягиваться друг к другу и притягивать железные предметы. Куски таких руд были найдены возле города Магнесии в Малой Азии, поэтому они получили название магнитов.

Посредством чего взаимодействуют магнит и железные предметы? Вспомним, почему притягиваются наэлектризованные тела? Потому что около электрического заряда образуется своеобразная форма материи – электрическое поле. Вокруг магнита существует подобная форма материи, но имеет другую природу происхождения (ведь руда электрически нейтральна), ее называют магнитным полем.

Для изучения магнитного поля используют прямой или подковообразный магниты. Определенные места магнита обладают наибольшим притягивающим действием, их называют полюсами (северный и южный). Разноименные магнитные полюса притягиваются, а одноименные – отталкиваются.

Для силовой характеристики магнитного поля используют вектор индукции магнитного поля B. Магнитное поле графически изображают при помощи силовых линий (линии магнитной индукции). Линии являются замкнутыми, не имеют ни начала, ни конца. Место, из которого выходят магнитные линии – северный полюс (North), входят магнитные линии в южный полюс (South).

Магнитное поле можно сделать “видимым” с помощью железных опилок.

Магнитное поле проводника с током

А теперь о том, что обнаружили Ханс Кристиан Эрстед и Андре Мари Ампер в 1820 г. Оказывается, магнитное поле существует не только вокруг магнита, но и любого проводника с током.

Любой провод, например, шнур от лампы, по которому протекает электрический ток, является магнитом! Провод с током взаимодействует с магнитом (попробуйте поднести к нему компас), два провода с током взаимодействуют друг с другом.

Силовые линии магнитного поля прямого тока – это окружности вокруг проводника.

 

Направление вектора магнитной индукции

Направление магнитного поля в данной точке можно определить как направление, которое указывает северный полюс стрелки компаса, помещенного в эту точку.

Направление линий магнитной индукции зависит от направления тока в проводнике.

Определяется направление вектора индукции по правилу буравчика или правилу правой руки.

Вектор магнитной индукции

Это векторная величина, характеризующая силовое действие поля.

Индукция магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током на расстоянии r от него:

Индукция магнитного поля в центре тонкого кругового витка радиуса r:

Индукция магнитного поля соленоида (катушка, витки которой последовательно обходятся током в одном направлении):

Принцип суперпозиции

Если магнитное поле в данной точке пространства создается несколькими источниками поля, то магнитная индукция – векторная сумма индукций каждого из полей в отдельности

Сравнительная таблица магнитного и электрического полей

Магнитное поле Земли

Земля является не только большим отрицательным зарядом и источником электрического поля, но в то же время магнитное поле нашей планеты подобно полю прямого магнита гигантских размеров.

Географический юг находится недалеко от магнитного севера, а географический север приближен к магнитному югу. Если компас разместить в магнитном поле Земли, то его северная стрелка ориентируется вдоль линий магнитной индукции в направлении южного магнитного полюса, то есть укажет нам, где располагается географический север.

Характерные элементы земного магнетизма весьма медленно изменяются с течением времени – вековые изменения. Однако время от времени происходят магнитные бури, когда в течение нескольких часов магнитное поле Земли сильно искажается, а затем постепенно возвращается к прежним значениям. Такое резкое изменение влияет на самочувствие людей.

Магнитное поле Земли является “щитом”, прикрывающего нашу планету от частиц, проникающих из космоса (“солнечного ветра”). Вблизи магнитных полюсов потоки частиц подходят гораздо ближе к поверхности Земли. При мощных солнечных вспышках магнитосфера деформируется, и эти частицы могут переходить в верхние слои атмосферы, где сталкиваются с молекулами газа, образуются полярные сияния.

Частицы диоксида железа на магнитной пленке хорошо намагничиваются в процессе записи.

Поезда на магнитной подушке скользят над поверхностью совершенно без трения. Поезд способен развивать скорость до 650 км/ч.

Работа головного мозга, пульсация сердца сопровождается электрическими импульсами. При этом в органах возникает слабое магнитное поле.

• Магнитное поле. Основные понятия
• Магнитное поле. Вектор магнитной индукции

Источник: http://msk.edu.ua/ivk/Fizika/Konspekt/mag_pole-1.php

Магнитное поле, его свойства и характеристики

Магнитное поле и его характеристики

[1] гл.14

План лекции:

1. Магнитное поле. Индукция и напряженность магнитного поля.

2. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного потока.

3. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета магнитных полей.

4. Теорема о циркуляции вектора(закон полного тока) и ее применение для расчета магнитных полей.

Магнитное поле, его свойства и характеристики.

Магнитное поле – форма существования материи, окружающей движущиеся электрические заряды (проводники с током, постоянные магниты).

Это название обусловлено тем, что, как обнаружил в 1820 году датский физик Ханс Эрстед, оно оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку. Опыт Эрстеда: под проволокой с током помещалась магнитная стрелка, вращающаяся на игле. При включении тока она устанавливалась перпендикулярно проволоке; при изменении направления тока поворачивалась в противоположную сторону.

Основные свойства магнитного поля:

1) порождается движущимися электрическими зарядами, проводниками с током, постоянными магнитами и переменным электрическим полем;

3) переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле.

Из опыта Эрстеда следует, что магнитное поле имеет направленный характер и должно иметь векторную силовую характеристику. Ее обозначаюти называют магнитной индукцией.

Магнитное поле изображается графически с помощью магнитных силовых линий или линий магнитной индукции. Магнитными силовыми линиями называются линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются железные опилки или оси маленьких магнитных стрелок. В каждой точке такой линии векторнаправлен по касательной.

Линии магнитной индукции всегда замкнуты, что говорит об отсутствии в природе магнитных зарядов и вихревом характере магнитного поля.

Условно они выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Густота линий выбирается так, чтобы число линий через единицу площади, перпендикулярную магнитному полю, было пропорционально величине магнитной индукции.

Магнитное соленоида с током

Направление линий определяется правилом правого винта. Соленоид – катушка с током, витки которой расположены вплотную друг к другу, а диаметр витка много меньше длины катушки.

Магнитное поле внутри соленоида является однородным. Магнитное поле называется однородным, если векторв любой точке постоянен.

Магнитное поле соленоида аналогично магнитному полю полосового магнита.

Соленоид с током представляет собой электромагнит.

Опыт показывает, что для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: индукция магнитного поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме индукций магнитных полей, создаваемых каждым током или зарядом:

Векторвводится одним из 3-х способов:

а) из закона Ампера;

б) по действию магнитного поля на рамку с током;

в) из выражения для силы Лоренца.

Ампер экспериментально установил, что силас которой магнитное поле действует на элемент проводникас током I, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе

тока I и векторному произведению элемента длинына магнитную индукцию:

– закон Ампера

Сила, действующая на провод конечной длины, найдется интегрированием по всей длине.

При I = const, B=const, F = B×I×l×sina

Если a =900, F = B×I×l

Индукция магнитного поля – векторная физическая величина, численно равная силе, действующей в однородном магнитном поле на проводник единичной длины с единичной силой тока, расположенный перпендикулярно магнитным силовым линиям.

1Тл – индукция однородного магнитного поля, в котором на проводник длиной 1м с током в 1А, расположенный перпендикулярно магнитным силовым линиям, действует сила 1Н.

До сих пор мы рассматривали макротоки, текущие в проводниках. Однако, согласно предположению Ампера, в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах.

при одном и том же макротоке векторв различных средах имеет разные значения.

Магнитное поле макротоков описывается вектором магнитной напряженности.

Для однородной изотропной среды

,

m0= 4p×10-7Гн/м – магнитная постоянная, m0= 4p×10-7Н/А2,

m – магнитная проницаемость среды, показывающая, во сколько раз магнитное поле макротоковизменяется за счет поля микротоков среды.

Источник: https://mykonspekts.ru/2-116828.html

Лечебные свойства магнитов и история магнитотерапии

О лечебных свойствах магнитов людям было известно с далекой древности.

Представление о воздействии магнитного поля у наших предков формировалось постепенно и основывалось на многочисленных наблюдениях.

Первые описания того, что дает магнитотерапия человеку, датированы Х веком, когда лекари применяли магниты для лечения спазмов мышц. Позже их стали использовать и для избавления от других недугов.

Магнит считается одним из самых древних открытий, которое было сделано людьми. В природе он встречается в виде магнитного железняка. С давних времен свойства магнита интересовали людей.

То, что население нашей планеты существует в магнитном поле и подвержено его воздействию, а также тот факт, что сама Земля является гигантским магнитом, было известно давно.

Многие специалисты полагают, что магнитное поле Земли имеет исключительно благотворное влияние на здоровье всех живых существ на планете, другие же придерживаются иного мнения. Обратимся к истории и посмотрим, как формировалось представление о воздействии магнитного поля.

Магнетизм получил свое название от города Магнесиина-Меандре, расположенного на территории современной Турции, где и были впервые обнаружены залежи магнитного железняка — камня, обладающего уникальными свойствами притягивать железо.

Еще до нашей эры люди имели представление об уникальной энергии магнита и магнитного поля: не было ни одной цивилизации, в которой магниты не применялись бы в какой-либо форме для улучшения здоровья человека.

Одним из первых предметов для практического применения магнита стал компас. Были выявлены свойства простого продолговатого кусочка магнитного железа, подвешенного на нитке или прикрепленного к пробке, находящейся в воде.

При этом эксперименте выяснилось, что такой предмет всегда располагается особым образом: один его конец показывает на север, а второй — на юг. Компас был изобретен в Китае около 1000 года до н. э., а в Европе стал известен только с XII века.

Без такого простейшего, но в то же время уникального навигационного магнитного прибора не было бы великих географических открытий XV-XVII веков.

В Индии существовало поверье, что от положения голов супругов во время зачатия зависит пол будущего ребенка. Если головы расположены на север, то родится девочка, если на юг, то на свет появится мальчик.

Тибетские монахи, зная о влиянии магнита на человека, прикладывали магниты к голове для улучшения концентрации внимания и повышения способности к обучению.

Интерес к влиянию магнитных полей на человеческий организм появился сразу после открытия этого уникального явления, и люди начали приписывать магниту самые удивительные свойства. Ходило поверье, что мелко истолченный «магнитный камень» является отличным слабительным средством.

Кроме того, описывались такие свойства магнита, как способность вылечивать от водянки и безумия, останавливать различные виды кровотечений.

Во многих документах, дошедших до наших дней, рекомендации даются часто противоречивые.

Например, по мнению одних лекарей, влияние магнита организм сравнимо с воздействием яда, по мнению других же он должен, наоборот, использоваться в качестве противоядия.

Наибольшее влияние на человека приписывают неодимовым магнитам: они имеют химическую формулу NdFeB (неодим — железо — бор).

Одним из преимуществ таких камней считается способность совмещения небольших размеров и сильного воздействия магнитного поля. Например, неодимовый магнит, обладающий силой в 200 гаусс, весит примерно 1 грамм, а обычный железный магнит, имеющий ту же самую силу, весит 10 граммов.

У неодимовых магнитов есть еще одно достоинство: они довольно устойчивы и могут сохранять свои магнитные свойства в течение многих сотен лет. Сила поля таких камней уменьшается примерно на 1% за 100 лет.

Лечебные свойства неодимовых магнитов заключаются в улучшении кровообращения, стабилизации давления, препятствии в возникновении мигреней.

История магнитотерапии как метода использования целебных свойств магнитов в лечебных целях началась около 2000 лет назад. В Древнем Китае магнитотерапия упоминается даже в медицинском трактате императора Хуанди.

В Древнем Китае принято было считать, что здоровье человека во многом зависит от циркуляции в организме внутренней энергии Ци, образующейся от двух противоположных начал — инь и ян.

Что касается непосредственно магнитотерапии, то сохранились многие документы периода Древнего Египта, предоставляющие прямые доказательства использования данного метода для восстановления здоровья человека. Одна из легенд того времени рассказывает о неземной красоте и здоровье Клеопатры, которыми она обладала благодаря постоянному ношению магнитной ленты на голове.

Настоящий прорыв в магнитотерапии случился в Древнем Риме. В известной поэме Тита Лукреция Кара «О природе вещей», написанной еще в I веке до н. э., говорится: «Также бывает, что попеременно порода железа может от камня отскакивать или к нему привлекаться».

В конце X века один персидский ученый подробно описал влияние магнита на организм человека: он уверял, что магнитотерапию можно применять при спазме мышц и многочисленных воспалениях. Есть документальные свидетельства, которые описывают использование магнитов для увеличения мышечной силы, прочности костей, уменьшения болей в суставах и улучшения работоспособности мочеполовой системы.

В конце XV — начале XVI веков некоторые европейские ученые начинают изучение магнитотерапии как науки и ее применение в лечебных целях. Даже придворный врач английской королевы Елизаветы I, которая страдала артритом, использовал для лечения магниты.

В 1530 году известный швейцарский доктор Парацельс, изучив, как действует магнитотерапия, опубликовал несколько документов, в которых содержались доказательства эффективности воздействия магнитного поля.

Он охарактеризовал магнит словами «король всех тайн» и начал использовать различные полюсы магнита с целью достижения определенных результатов в лечении.

Хотя доктору ничего не было известно о китайском представлении об энергии Ци, он точно так же полагал, что природная сила (археус) способна наделять человека энергией.

Парацельс был уверен в том, что влияние магнита на здоровье человека настолько высоко, что придает ему дополнительную энергию. К тому же он отмечал способность археуса стимулировать процесс самоизлечения.

Абсолютно все воспаления и многочисленные заболевания, по его мнению, намного лучше поддаются лечению магнитом, чем при использовании обычных медицинских средств.

Парацельс на практике применял магниты в борьбе с эпилепсией, кровотечениями и расстройством пищеварения.

Сначала в Вене, а позже и в Париже он довольно успешно лечил с помощью магнита многие заболевания.

Он настолько проникся вопросом воздействия магнитного поля на человеческое здоровье, что защитил диссертацию, которая позднее была взята за основу исследований и развития учения о магнитотерапии в западной культуре.

Полагаясь на свой опыт, Месмер сделал два фундаментальных вывода, Первый заключался в том, что тело человека опоясывает магнитное поле, такое влияние он назвал «животным магнетизмом». Сами уникальные магниты, воздействующие на человека, он считал проводниками этого «животного магнетизма». Второй вывод основывался на том, что планеты имеют большое влияние на организм человека.

Великий композитор Моцарт был настолько поражен и восхищен успехами Месмера в медицине, что в своей опере «Cosi fan tutte» («Так поступают все») воспел эту уникальную особенность действия магнита («Это магнит, камень Месмера, из Германии пришедший, во Франции прославившийся »).

Также в Великобритании члены Королевского медицинского общества, в котором проводились исследования в области применения магнитного поля, открыли для себя тот факт, что магниты можно эффективно применять в борьбе со многими заболеваниями нервной системы.

Европейские врачи начали рекомендовать своим пациентам ношение магнитных браслетов, амулетов, поясов и обручей.

В конце 1770-х годов французский аббат Ленобль рассказал о том, что лечит магнитотерапия, выступая на собрании Королевского медицинского общества.

В своих трудах он подробно рассматривал успешные результаты лечения зубной боли, артритов и других заболеваний, перенапряжения.

После Гражданской войны в США (1861-1865) магнитотерапия стала популярна не меньше, чем в обращались к данному способу лечения из-за того, что условия жизни были далеко Европе. Особенно заметное развитие она приобрела на Среднем Западе.

В основном люди не лучшими, не хватало профессиональных врачей, отчего и приходилось заниматься самолечением. В то время производилось и продавалось огромное количество различных магнитных средств, обладающих обезболивающим эффектом. Во многих объявлениях упоминалось об уникальных свойствах магнитных лечебных средств.

В XIX веке во многих статьях и книгах описывалось, для чего нужна магнитотерапия, и какова её роль в лечении многих заболеваний. Например, в докладе знаменитой французской больницы Сальпетриер говорилось, что магнитные поля обладают свойством повышения «электрического сопротивления в двигательных нервах» и поэтому очень полезны в борьбе с гемипарезом (односторонним параличом).

В XX веке свойства магнита начали широко применяться как в науке (при создании различной техники), так и в обыденной жизни.

Постоянные магниты и электромагниты расположены в генераторах, производящих ток, и в электромоторах, которые его потребляют.

В Японии влияние магнитов на здоровье стало предметом многочисленных дискуссий и пристальных исследований. Огромную популярность в этой стране приобрели так называемые магнитные кровати, которые используются японцами для снятия стресса и заряжения организма «энергией». По мнению японских специалистов, магниты хорошо помогают при переутомлении, остеохондрозе, мигрени и других заболеваниях.

Запад позаимствовал традиции Японии. Методы по использованию магнитотерапии нашли много приверженцев среди европейских врачей, физиотерапевтов и спортсменов.

Кроме того, учитывая, чем полезна магнитотерапия, этот метод получил поддержку у многих американских специалистов в области физиотерапии, например у ведущего невролога Уильяма Фил пота из штата Оклахома.

Доктор Фил пот считает, что воздействие отрицательного магнитного поля на тело стимулирует выработку мелатонина — гормона сна — и тем самым делает его более спокойным.

Некоторые американские спортсмены отмечают положительное влияние магнитного поля на поврежденные диски позвоночника после травм, а также значительное уменьшение болей.

Многочисленные медицинские эксперименты, проведенные в университетах США, показали, что появление болезней суставов происходит из-за недостаточного кровообращения и нарушения деятельности нервной системы. Если в клетки не поступают питательные вещества в нужном количестве, то это может привести к развитию хронического заболевания.

Первым в современной медицине ответ на вопрос «чем помогает магнитотерапия» дал в 1976 году известный японский врач Никагава. Он ввел понятие «синдром дефицита магнитного поля».

После проведения ряда исследований были описаны следующие симптомы данного синдрома: общая слабость, повышенная утомляемость, снижение работоспособности, нарушение сна, мигрень, боли в суставах и позвоночнике, изменения в работе пишеварительной и сердечно-сосудистой системы (гипертония или гипотония), изменения на коже, гинекологические дисфункции. Соответственно, применение магнитотерапии позволяет нормализовать все эти состояния.

Многие ученые продолжали ставить новые эксперименты с магнитными полями. Пожалуй, самым популярным из них стал эксперимент с ослабленным внешним магнитным полем или его отсутствием. При этом необходимо было доказать негативное влияние такой ситуации на организм человека.

Одним из первых ученых, который поставил подобный эксперимент, был канадский исследователь Ян Крейн. Он рассматривал ряд организмов (бактерий, животных, птиц), которые находились в специальной камере с магнитным полем. Оно было значительно меньше поля Земли.

После того как бактерии провели трое суток в таких условиях, их способность к размножению уменьшилась в 15 раз, намного хуже стала проявляться нейромоторная активность у птиц, у мышей стали наблюдаться серьезные изменения в обменных процессах.

Если пребывание в условиях ослабленного магнитного поля было более длительным, то в тканях живых организмов возникали необратимые изменения.

Подобный эксперимент был осуществлен и группой российских ученых под руководством Льва Непомнящих: в камеру, закрытую от магнитного поля Земли специальным экраном, были помещены мыши.

Спустя сутки у них стало наблюдаться разложение тканей. Детеныши зверьков появлялись на свет лысыми, и впоследствии у них развились многие заболевания.

На сегодняшний день известно большое количество подобных экспериментов, и везде наблюдаются схожие результаты: снижение или отсутствие естественного магнитного поля способствует серьезному и быстрому ухудшению здоровья у всех подвергавшихся исследованиям организмов. Также сейчас активно применяются многочисленные типы природных магнитов, которые формируются естественным образом из вулканической лавы, содержащей железо и атмосферный азот. Такие магниты были в ходу еще тысячи лет назад.

Источник: http://violetnotes.com/?p=5582

Магнитное поле и его характеристики

Конспект лекций 4

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Магнитное поле и его характеристики

Магнитное поле – это силовое поле, которое проявляет себя действием на проводник с током или магнитную стрелку.

Основные характеристики магнитного поля:

Индукция[ Тл ]

Напряженность[ А/м ]

и- это силовые характеристики магнитного поля.

m0 = 4p×10-7 Гн/м – магнитная постоянна

μ – магнитная проницаемость среды. (Показывает, во сколько раз магнитное поле в данной среде отличается по сравнению с вакуумом).

Силовые линии магнитного поля (или линии магнитной индукции) – это линии, касательные к которым совпадают с векторомв каждой точке. В отличие от электрического поля, силовые линии магнитного поля всегда замкнуты Направление силовых линий определяется правилом правого винта или правой руки.

Закон Био – Савара – Лапласа

И его применение к расчету магнитных полей

Для проводника с током I , элемент которого dl создает в некоторой точке А индукцию поля dB:

(1)

гдевектор, равный длине dl , совпадает по направлению с током I

радиус–вектор , проведенный из dl в точку А

r модуль вектора

– модуль векторного произведения (2)

α – угол междуи

Если подставить (2) в (1), получим формулу для расчета модуля вектора магнитной индукции ;

Модуль вектора индукции(3)

Принцип суперпозиции магнитных полей

Примеры расчёта магнитных полей

a) Поле прямолинейного проводника с током

Рассмотрим отрезок проводника длиной l с током I. Пусть интересующая нас точка А поля находится на расстоянии R от проводника. Произвольно выберем на проводнике

бесконечно малый элементс током и проведём от него радиус-векторв интересующую нас точку. Элементарные индукции магнитного поля, созданные такими элементами направлены вдоль одной прямой перпендикулярно плоскости рисунка от нас.

Результирующая индукция

Если проводник имеет бесконечную длину

b) Поле в центре кругового тока.

c) Поле на оси витка.

Индукция поля на оси (на рисунке Y) витка, , направлена вдоль этой оси.

d) Поле в центре соленоида.

N – число витков соленоида;

L – длина соленоида;

n = N/L – число витков на единицу длины соленоида.

Вектор индукции магнитного поля параллелен оси соленоида

e) Поле тороида

N – число витков соленоида;

R – радиус тороида.

Это сила, с которой магнитное поле действует на проводник длиной 1м, по которому течет ток 1А

Закон Ампера применяется для определения силы взаимодействия двух токов.

Это взаимодействие проявляется в притяжении и отталкивании, однако, не является кулоновским. Отталкиваются (рис. а) проводники с токами противоположно направленными, притягиваются одинаково направленные токи (рис. б).

Сила Лоренца.

Применение силы Лоренца

1. Масс-спектрометры

На применении силы Лоренца основана работа масс-спектрометров, с помощью которых определяют массы заряженных частиц.

Пучок заряженных частиц, ускоренный разностью потенциалов, влетает в селектор, представляющий собой заряженный конденсатор, находящийся в магнитном поле, перпендикулярном силовым линиям электрического поля. Сквозь селектор могут прорваться только частицы, для которых сила Лоренца уравновешивает силу Кулона (остальные частицы отклоняются и оседают на пластины)

→

.Отобранные частицы равных скоростей попадают в магнитное поле индукцией, перпендикулярное направлению скорости частиц, и движутся по круговой траектории с радиусом

Если известен заряд частицы, рассчитывают её массу. Так, систематически измеряя массы атомных ядер, обнаружили существование изотопов.

2. Ускорители заряженных частиц:

a) Линейный ускоритель (ускорение частиц до энергии ≈ 10 МэВ);

b) Циклотрон (ускорение протонов до энергии ≈ 20 МэВ);

c) Фазотрон (ускорение протонов до энергии ≈ 1 ГэВ);

d) Синхротрон (ускорение электронов до энергии ≈ 10 ГэВ);

e) Синхрофазотрон (ускорение тяжелых заряженных частиц , например, протонов и ионов до энергии ≈ 500 ГэВ)

Электромагнитная индукция

В замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции dФ , охватываемого контуром, возникает электрический ток, называемый индукционным, т.е. в контуре возникает ЭДС εi электромагнитной индукции.

Закон Фарадея:[ В] = [Вб/с]

Направление индукционного тока определяет правило Ленца:

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре всегда имеет такое направление, что созданный этим током собственный магнитный поток противодействует изменениям внешнего магнитного потока, вызвавшего индукционный ток.

Явление ЭМИ используется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этого используется генератор.

Пусть рамка вращается в магнитном поле (B = const) с угловой скоростью ω. Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S :

Ф = Bn S = D S cos α = B S cos ωt

→ εmax = B S ω

Энергия магнитного поля

Для контура индуктивностью L, по которому течет ток I

Для соленоида

Так каки, то:

Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида V = S∙ l и распределена в нем с объемной плотностью энергии:

Эффект Холла

(лаб. раб. 305)

Если металл (или полупроводник) с током І поместить в магнитное поле, то в проводнике возникает электрическое поле в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поляи направлению тока І.

Под действием силы Лоренца электроны отклоняются к верхней грани пластины (она заряжается отрицательно), а у нижней грани образуется не скомпенсированный положительный заряд. То есть, между верхним и нижним краем пластины возникает дополнительное поперечное электрическое поле.

h – высота пластины; d – толщина пластины v– скорость движения электронов

Когда напряженность этого поля Ех достигнет величины, способной уравновесить действие силы Лоренца, установится стационарное распределение зарядов в поперечном (относительнои І ) направлении. Тогда:

или:( холловская разность потенциалов).

Так как, то,

То есть холловская разность потенциалов прямо пропорциональна индукции магнитного поля В, силе тока І и обратно пропорциональна толщине пластины d.

Таким образом, холловская разность потенциалов

,

где- заряд электрона;

n,– концентрація электронов;

,- постоянная Холла.

Постоянная Холла позволяет:

а) определить концентрацию носителей тока в проводнике (если известен характер и заряд носителей);

б) судить о природе проводимости полупроводника, так как знак постоянной Холла совпадает со знаком заряда носителей тока (дырок или электронов).

Эффект Холла используется для изучения энергетического спектра носителей тока в металлах и полупроводниках.

Магнитные свойства веществ

(лаб раб. 304)

Типы магнетиков

Любое вещество способно намагничиваться (приобретать магнитный момент) под действием внешнего магнитного поля.

Количественной мерой интенсивности намагниченности вещества является вектор намагниченности, численно равный магнитному моменту единицы объёма магнетика. Вектор намагниченности прямо пропорционален индукции внешнего поля:

c – магнитная восприимчивость вещества.

Полная индукция в веществе равна

Индукция внутреннего поля, связанного с намагничиванием вещества:

Тогда→

Диамагнетики – это вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле против направления поля. Они незначительно ослабляют внешние магнитные поля, поэтому значения их магнитной восприимчивости отрицательны и невелики (10-4 ¸ 10-6).

К диамагнетикам относятся инертные газы, вода, углерод, Cu, Zn, Ag, Sb, Au, Hg, Pb, Bi и многие соединения, суммарный магнитный момент которых равен нулю.

Диамагнетизм проявляется в том, что диамагнетики выталкиваются из неоднородного магнитного поля, а в однородном поле протяжённый диамагнитный стержень стремится ориентироваться в направлении перпендикулярном силовым линиям поля.

Парамагнетики – это вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле по направлению поля.

Парамагнетиками являются Mg, Al, Ca, Cr, Mn, Pt, O, соли железа, кобальта, никеля и другие вещества.

В отсутствие внешнего поля, вследствие теплового движения, собственные магнитные моменты атомов и молекул ориентированы хаотически и намагничивания не наблюдается. Во внешнем поле намечается ориентация собственных магнитных моментов параллельно силовым линиям поля с его усилением.

Парамагнетизм проявляется в том, что парамагнетики втягиваются в неоднородное магнитное поле, а в однородном поле протяжённый парамагнитный стерженёк стремится ориентироваться параллельно силовым линиям внешнего поля.

Ферромагнетики – это сильномагнитные вещества, которые имеют очень большие значения магнитной восприимчивости (102 ¸106) и могут находиться в намагниченном состоянии даже в отсутствие внешних магнитных полей.

К ферромагнетикам относятся химические элементы Fe, Ni, Co, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, а также некоторые их сплавы,

Намагничивание ферромагнетиков сложным образом зависит от характеристик внешнего поля. В слабых поляхбыстро растёт, опережая линейную зависимость. Однако при достаточно больших значениях напряжённости внешнего поля рост намагничивания замедляется и модульасимптотически приближается к значению насыщения.

Это объясняется тем, что в ферромагнетиках существуют локальные области спонтанного намагничивания – домены, в пределах которых собственные магнитные моменты всех атомов одинаково направлены.

При внесении ферромагнетика в магнитное поле и по мере роста его напряжённости, происходит постепенная ориентация доменов в направлении силовых линий поля.

При этом в первую очередь ориентируются домены, угол между магнитным моментом и напряжённостью поля которых наименьший. Быстро растёт индукция магнитного поля в ферромагнетике (рис.

б), достигая насыщения к моменту ориентации всех доменов в направлении внешнего поля (рис. в).

Это обусловливает остаточную намагниченность ( В0 ) ферромагнетика, придавая ему свойства постоянного магнита.

Магнитный гистерезис – это явление, при котором процесс размагничивания отстает от процесса намагничивания.

Коэрцитивная сила – это напряжённость внешнего поля Нк, котороенеобходимо приложить для полного размагничивания ферромагнетика, Величина коэрцитивной силы определяет площадь петли гистерезиса и степень «жёсткости» ферромагнетика.

Площадь петли гистерезиса пропорциональна работе по перемагничиванию ферромагнетика

Для изготовления постоянных магнитов используют «жёсткие» стали (с большой коэрцитивной силой, то есть с широкой петлей гистерезиса), а для сердечников катушки с переменным током применяют «мягкие» материалы, например пермаллой – сплав железа с никелем.

Точка Кюри – это температура, при которой происходит разрушение доменной структуры и ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик.

Размагнитить постоянный магнит (снять остаточную намагниченность) можно любым способом, который приводит к дезориентации направленности доменов и ли к разрушению доменной структуры:

1. поместить ферромагнетик в убывающее по величине переменное магнитное поле (в катушку с убывающим до нуля переменным током);

2. сильно постучать по нему молотком;

3. нагреть выше температуры Кюри.

Конспект лекций 4

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Магнитное поле и его характеристики

Магнитное поле – это силовое поле, которое проявляет себя действием на проводник с током или магнитную стрелку.

Основные характеристики магнитного поля:

Индукция[ Тл ]

Напряженность[ А/м ]

и- это силовые характеристики магнитного поля.

m0 = 4p×10-7 Гн/м – магнитная постоянна

μ – магнитная проницаемость среды. (Показывает, во сколько раз магнитное поле в данной среде отличается по сравнению с вакуумом).

Силовые линии магнитного поля (или линии магнитной индукции) – это линии, касательные к которым совпадают с векторомв каждой точке. В отличие от электрического поля, силовые линии магнитного поля всегда замкнуты Направление силовых линий определяется правилом правого винта или правой руки.

Источник: https://cyberpedia.su/8xd4e4.html