обусловливает трудности измерения электрического сопротивления живых биологических систем.
Электропроводимость отдельных участков организма, находящихся между электродами, наложенными непосредственно на поверхность тела, существенно зависит от сопротивления кожи и подкожных слоев. Внутри организма ток распространяется в основном по кровеносным и лимфатическим сосудам, мышцам, оболочкам нервных стволов. Сопротивление кожи в свою очередь определяется ее состоянием: толщиной, возрастом, влажностью и т. п.
Электропроводимость тканей и органов зависит от их функционального состояния и, следовательно, может быть использована как диагностический показатель.
Так, например, при воспалении, когда клетки набухают, уменьшается сечение межклеточных соединений и увеличивается электрическое сопротивление; физиологические явления, вызывающие потливость, сопровождаются возрастанием электропроводимости кожи и т. д.
Газ, состоящий только из нейтральных частиц, является изолятором. Если его ионизировать, то он становится электропроводным. Любое устройство, явление, фактор, способные вызвать ионизацию молекул и атомов газа, называют ионизатором. Им могут быть свет, рентгеновское излучение, пламя, ионизирующее излучение и пр. Электрический заряд в воздухе может образовываться и при распылении в нем полярных жидкостей (баллоэлектрический эффект), т. е. таких жидкостей, молекулы которых имеют постоянный электрический ди-польный момент. Так, например, при дроблении в воздухе вода распадается на заряженные капельки. Знак заряда крупных капель (положительный для жесткой воды) противоположен по знаку заряду мельчайших капель. Более крупные капли сравнительно быстро оседают, и в воздухе остаются отрицательно заряженные частицы воды. Такое явление наблюдается у фонтана.
Электропроводимость газа зависит также и от вторичной ионизации. Ионизированный потенциал внутренних электронов значительно выше.
В земных условиях воздух практически всегда содержит некоторое количество ионов благодаря природным ионизаторам, главным образом радиоактивным веществам в почве и газах и космическому излучению. Ионы и электроны, находящиеся в воздухе, могут, присоединяясь к нейтральным молекулам и взвешенным частицам, образовать более сложные ионы. Эти ионы в атмосфере называют аэроионами. Они различаются не только знаком, но и массой, их условно делят на легкие (газовые ионы) и тяжелые (взвешенные заряженные частицы – пылинки, частицы дыма и влаги).
Тяжелые ионы вредно действуют на организм, легкие и в основном отрицательные аэроионы оказывают благоприятное влияние. Их используют для лечения (аэроионотерапия).
37. Магнитное поле
Магнитным полем называют всю материю, посредством которой осуществляется силовое воздействия на движущиеся электрические заряды, помещенные в поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом. Для магнитного поля, как и для электростатического, имеется количественная характеристика – магнитный момент (векторная величина).
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. Единицей магнитного потока является вебер (Вб):
1Вб = 1Тлм2.
Тл – единица магнитной индукции (Тесла). Из формулы видно, что поток может быть как положительным, так и отрицательным.
Закон Ампера. Энергия контура с током в магнитном поле. Одним из главных проявлений магнитного поля является его силовое действие на движущиеся электрические заряды и токи. А. М. Ампером был установлен закон, определяющий это силовое воздействие.
В проводнике, находящемся в магнитном поле, выделим достаточно малый участок dI, который рассматривается как вектор, направленный в сторону тока. Произведение IdI называют элементом тока. Сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент тока, равна:
dF = kIB sinb ? dl,
где k – коэффициент пропорциональности; или в векторной форме
dF = ldl ? B.
Эти соотношения выражают закон Ампера.
Сила, действующая согласно закону Ампера на проводник с током в магнитном поле, есть результат его воздействия на движущиеся электрические заряды, создающие этот ток. Сила, действующая на отдельный движущийся заряд, определяется отношением силы F, приложенной к проводнику с током, к общему числу N носителей тока в нем:
f
Сила тока равна:
I = jS,
F = jSBL sinb,
где j – плотность тока. Получаем:
F = jSBL sin b = qnvSBL sinb2,
где n =N/ S
Подставляя последнее выражение к первому, получаем выражение для силы, действующей со стороны магнитного поля на отдельный движущийся электрический заряд и называемой силой Лоренца:
Направление силы Лоренца можно определить из векторной записи уравнения
f
38. Напряженность магнитного поля и другие его свойства
Напряженность магнитного поля зависит от свойства среды, а определяется только силой тока, протекающего по контуру. Напряженность магнитного поля, созданного постоянным током, слагается из напряженности полей, создаваемых его отдельными элементами (Закон Био-Савара-Лапласа):
(dH – напряженность, k – коэффициент пропорциональности, di и r – векторы). Интегрируя, находим напряженность магнитного поля, созданного контуром с током или частью этого контура:
Круговым называется ток, протекающий по проводнику в форме окружности. Этому току соответствует также вращающийся по окружности электрический заряд. Зная напряженность магнитного поля и относительную магнитную проницаемость среды, можно найти магнитную индукцию:
B = M + M0H = mNf(2r).
Магнитные свойства вещества
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. Так как макроскопические различия магнетиков обусловлены их 38б строением, то целесообразно рассмотреть магнитные характеристики электронов, ядер, атомов и молекул, а также поведение этих частиц в магнитном поле.
Отношение магнитного момента частицы к моменту ее импульса называют магнитомеханическим. Соотношения показывают, что между магнитным и механическим (момент импульса) моментами существует вполне определенная «жесткая» связь; эта связь проявляется в магнитомеханических явлениях. Магнитомеханиче-ские явления позволяют определять магнитомехани-ческие отношения и на основании этого делать выводы о роли орбитальных или спиновых магнитных моментов в процессах намагничивания. Так, например, опыты Эйнштейна показали, что за намагниченность ферромагнитных (железомагнитных) материалов ответственны спиновые магнитные моменты электронов.
Ядра, атомы и молекулы также имеют магнитный момент. Магнитный момент молекулы является векторной суммой магнитных моментов атомов, из которых она состоит. Магнитное поле воздействует на ориентацию частиц, имеющих магнитные моменты, в результате чего вещество намагничивается. Степень намагничивания вещества характеризуется намагниченностью. Среднее значение вектора намагниченности равно отношению суммарного магнитного момента Spmi всех частиц, расположенных в объеме магнетика, к этому объему:
Таким образом, намагниченность является средним
