Co to jest pole magnetyczne? Pole magnetyczne i jego parametry, obwody magnetyczne Jak wytworzyć dynamiczne pole magnetyczne

Czym są super silne pola magnetyczne?

W nauce różne interakcje i pola są wykorzystywane jako narzędzia do zrozumienia natury. Podczas eksperymentu fizycznego badacz, wpływając na przedmiot badań, bada reakcję na ten wpływ. Analizując je, wyciągają wniosek na temat natury zjawiska. Najbardziej skutecznym środkiem oddziaływania jest pole magnetyczne, ponieważ magnetyzm jest powszechną właściwością substancji.

Charakterystyczną cechą pola magnetycznego jest indukcja magnetyczna. Poniżej znajduje się opis najpopularniejszych metod wytwarzania ultrasilnych pól magnetycznych, tj. pola magnetyczne o indukcji powyżej 100 T (tesla).

Dla porownania -

• minimalne pole magnetyczne wykryte za pomocą nadprzewodzącego interferometru kwantowego (SQUID) wynosi 10–13 T;
• Ziemskie pole magnetyczne – 0,05 mT;
• pamiątkowe magnesy na lodówkę – 0,05 T;
• magnesy alnico (aluminiowo-niklowo-kobaltowe) (AlNiCo) – 0,15 T;
• magnesy trwałe ferrytowe (Fe 2 O 3) – 0,35 T;
• magnesy trwałe samarowo-kobaltowe (SmCo) - 1,16 Tesli;
• najsilniejsze magnesy trwałe neodymowe (NdFeB) – 1,3 Tesli;
• elektromagnesy Wielkiego Zderzacza Hadronów - 8,3 Tesli;
• najsilniejsze trwałe pole magnetyczne (National High Magnetic Field Laboratory, University of Florida) - 36,2 Tesli;
• najsilniejsze pulsacyjne pole magnetyczne osiągnięte bez zniszczenia instalacji (Los Alamos National Laboratory, 22 marca 2012) wynosi 100,75 Tesli.

Obecnie badania w zakresie wytwarzania supersilnych pól magnetycznych prowadzone są w krajach uczestniczących w Klubie Megagaussowym i są omawiane na międzynarodowych konferencjach poświęconych wytwarzaniu megagausowych pól magnetycznych i eksperymentom z tym związanym ( gaus– jednostka miary indukcji magnetycznej w systemie CGS, 1 megagaus = 100 tesli).

Do wytworzenia pól magnetycznych o takiej sile wymagana jest bardzo duża moc, dlatego obecnie można je uzyskać jedynie w trybie impulsowym, a czas trwania impulsu nie przekracza kilkudziesięciu mikrosekund.

Wyładowanie do cewki jednoobrotowej

Najprostszą metodą uzyskania ultrasilnych pulsacyjnych pól magnetycznych o indukcji magnetycznej w zakresie 100...400 Tesli jest wyładowanie pojemnościowych urządzeń magazynujących energię na elektromagnesy jednoobrotowe ( Elektrozawór- jest to jednowarstwowa cewka cylindryczna, której zwoje są ściśle nawinięte, a długość jest znacznie większa niż średnica).

Średnica wewnętrzna i długość stosowanych cewek zwykle nie przekraczają 1 cm. Ich indukcyjność jest niewielka (jednostki nanohenrów), dlatego do wytworzenia w nich supersilnych pól wymagane są prądy o wartości megaamperów. Uzyskuje się je przy użyciu baterii kondensatorów wysokiego napięcia (10-40 kilowoltów) o niskiej indukcyjności własnej i zmagazynowanej energii od dziesiątek do setek kilodżuli. W takim przypadku czas narastania indukcji do wartości maksymalnej nie powinien przekraczać 2 mikrosekund, w przeciwnym razie zniszczenie elektromagnesu nastąpi przed osiągnięciem super silnego pola magnetycznego.

Odkształcenie i zniszczenie elektromagnesu tłumaczy się faktem, że z powodu gwałtownego wzrostu prądu w elektromagnesie znaczącą rolę odgrywa efekt powierzchniowy („skóry”) - prąd koncentruje się cienką warstwą na powierzchni elektrozawór i gęstość prądu mogą osiągać bardzo duże wartości. Konsekwencją tego jest pojawienie się w materiale elektromagnesu obszaru o podwyższonej temperaturze i ciśnieniu magnetycznym. Już przy indukcji 100 Tesli wierzchnia warstwa cewki, wykonana nawet z metali ogniotrwałych, zaczyna się topić, a ciśnienie magnetyczne przekracza wytrzymałość na rozciąganie większości znanych metali. Wraz z dalszym wzrostem pola obszar topnienia rozprzestrzenia się w głąb przewodnika, a na jego powierzchni rozpoczyna się parowanie materiału. W efekcie następuje wybuchowe zniszczenie materiału elektromagnesu („wybuch warstwy naskórkowej”).

Jeżeli wartość indukcji magnetycznej przekracza 400 tesli, wówczas takie pole magnetyczne ma gęstość energii porównywalną z energią wiązania atomu w ciałach stałych i znacznie przekracza gęstość energii chemicznych materiałów wybuchowych. W strefie działania takiego pola z reguły całkowite zniszczenie materiału cewki następuje przy prędkości rozszerzania się materiału cewki do 1 kilometra na sekundę.

Metoda kompresji strumienia magnetycznego (kumulacja magnetyczna)

Aby uzyskać maksymalne pole magnetyczne (do 2800 T) w laboratorium, stosuje się metodę kompresji strumienia magnetycznego ( kumulacja magnetyczna).

Wewnątrz przewodzącej cylindrycznej powłoki ( liniowiec) z promieniem r 0 i przekrój S 0 powstaje osiowe początkowe pole magnetyczne z indukcją B 0 i strumień magnetyczny F = B 0 S 0 I. Następnie wykładzina jest symetrycznie i szybko ściskana przez siły zewnętrzne, a jej promień maleje do RF i pole przekroju poprzecznego do Sf. Strumień magnetyczny przenikający przez wykładzinę również maleje proporcjonalnie do pola przekroju poprzecznego. Zmiana strumienia magnetycznego zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej powoduje pojawienie się w wykładzinie prądu indukowanego, tworząc pole magnetyczne, które ma tendencję do kompensowania spadku strumienia magnetycznego. W tym przypadku indukcja magnetyczna wzrasta odpowiednio do wartości Bf =B 0 *λ*S 0 /Sf, gdzie λ jest współczynnikiem zachowania strumienia magnetycznego.

Metoda kumulacji magnetycznej jest realizowana w urządzeniach tzw generatory magnetyczno-kumulacyjne (wybuchowo-magnetyczne).. Wyściółka jest ściskana pod wpływem ciśnienia produktów wybuchu chemicznych materiałów wybuchowych. Źródłem prądu wytwarzającym początkowe pole magnetyczne jest bateria kondensatorów. Założycielami badań w dziedzinie tworzenia generatorów magnetyczno-kumulacyjnych byli Andriej Sacharow (ZSRR) i Clarence Fowler (USA).

W jednym z eksperymentów w 1964 roku zarejestrowano rekordowe pole o wartości 2500 Tesli za pomocą generatora magnetyczno-kumulacyjnego MK-1 we wnęce o średnicy 4 mm. Jednak niestabilność kumulacji magnetycznej była przyczyną nieodtwarzalnego charakteru wybuchowego generowania supersilnych pól magnetycznych. Stabilizacja procesu kumulacji magnetycznej możliwa jest poprzez kompresję strumienia magnetycznego przez układ kolejno połączonych współosiowych powłok. Urządzenia takie nazywane są generatorami kaskadowymi ultrasilnych pól magnetycznych. Ich główną zaletą jest to, że zapewniają stabilną pracę i wysoką powtarzalność ultrasilnych pól magnetycznych. Wielostopniowa konstrukcja generatora MK-1, wykorzystująca 140 kg materiału wybuchowego, zapewniająca prędkość ściskania wykładziny do 6 km/s, umożliwiła uzyskanie rekordowego w świecie pola magnetycznego o wartości 2800 tesli w objętości 2 cm 3 w 1998 r. w Rosyjskim Federalnym Centrum Jądrowym. Gęstość energii takiego pola magnetycznego jest ponad 100 razy większa niż gęstość energii najsilniejszych chemicznych materiałów wybuchowych.

Zastosowanie ultrasilnych pól magnetycznych

Zastosowanie silnych pól magnetycznych w badaniach fizycznych zapoczątkowano pracami radzieckiego fizyka Piotra Leonidowicza Kapicy pod koniec lat dwudziestych XX wieku. Ultrasilne pola magnetyczne wykorzystywane są w badaniach zjawisk galwanomagnetycznych, termomagnetycznych, optycznych, magnetyczno-optycznych i rezonansowych.

Obowiązują w szczególności:

Tak jak stacjonarny ładunek elektryczny działa na inny ładunek poprzez pole elektryczne, tak prąd elektryczny oddziałuje na inny prąd pole magnetyczne. Wpływ pola magnetycznego na magnesy trwałe sprowadza się do jego wpływu na ładunki poruszające się w atomach substancji i tworzące mikroskopijne prądy kołowe.

Doktryna elektromagnetyzm w oparciu o dwa przepisy:

• pole magnetyczne działa na poruszające się ładunki i prądy;
• pole magnetyczne powstaje wokół prądów i poruszających się ładunków.

Interakcja magnesu

Trwały magnes(lub igła magnetyczna) jest zorientowana wzdłuż południka magnetycznego Ziemi. Koniec wskazujący północ nazywa się biegun północny(N), a przeciwny koniec to biegun południowy(S). Zbliżając do siebie dwa magnesy, zauważamy, że ich podobne bieguny odpychają się, a ich odmienne bieguny przyciągają ( Ryż. 1 ).

Jeśli rozdzielimy bieguny, przecinając magnes trwały na dwie części, przekonamy się, że każdy z nich również będzie miał dwa bieguny, czyli będzie magnesem trwałym ( Ryż. 2 ). Oba bieguny – północny i południowy – są od siebie nierozłączne i mają równe prawa.

Pole magnetyczne wytwarzane przez Ziemię lub magnesy trwałe jest reprezentowane, podobnie jak pole elektryczne, za pomocą linii magnetycznych siły. Obraz linii pola magnetycznego magnesu można uzyskać, kładąc na nim kartkę papieru, na którą równomiernie nasypane są opiłki żelaza. Trociny pod wpływem pola magnetycznego ulegają namagnesowaniu - każdy z nich ma biegun północny i południowy. Przeciwne bieguny mają tendencję do zbliżania się do siebie, ale zapobiega temu tarcie trocin o papier. Jeśli dotkniesz papieru palcem, tarcie zmniejszy się, a opiłki będą przyciągane do siebie, tworząc łańcuchy reprezentujące linie pola magnetycznego.

NA Ryż. 3 pokazuje położenie trocin i małych strzałek magnetycznych w polu magnesu bezpośredniego, wskazując kierunek linii pola magnetycznego. Za ten kierunek przyjmuje się kierunek północnego bieguna igły magnetycznej.

Doświadczenia Oersteda. Pole magnetyczne prądu

Na początku XIX wieku. Duński naukowiec Ørsted kiedy to odkrył, dokonał ważnego odkrycia działanie prądu elektrycznego na magnesy trwałe . Umieścił długi drut w pobliżu igły magnetycznej. Kiedy prąd przepływał przez drut, strzałka obracała się, próbując ustawić się prostopadle do niej ( Ryż. 4 ). Można to wytłumaczyć pojawieniem się pola magnetycznego wokół przewodnika.

Linie pola magnetycznego utworzone przez prosty przewodnik, w którym płynie prąd, są koncentrycznymi okręgami umieszczonymi w płaszczyźnie prostopadłej do niego, których środki znajdują się w punkcie, przez który przepływa prąd ( Ryż. 5 ). Kierunek linii określa reguła prawej śruby:

Jeśli śruba zostanie obrócona w kierunku linii pola, będzie się poruszać w kierunku prądu w przewodniku .

Charakterystyczną cechą pola magnetycznego jest wektor indukcji magnetycznej B . W każdym punkcie jest skierowany stycznie do linii pola. Linie pola elektrycznego zaczynają się na ładunkach dodatnich i kończą na ładunkach ujemnych, a siła działająca na ładunek w tym polu jest w każdym punkcie skierowana stycznie do linii. W przeciwieństwie do pola elektrycznego linie pola magnetycznego są zamknięte, co wynika z braku „ładunków magnetycznych” w przyrodzie.

Pole magnetyczne prądu zasadniczo nie różni się od pola wytwarzanego przez magnes trwały. W tym sensie analogiem płaskiego magnesu jest długi elektromagnes - cewka z drutu, którego długość jest znacznie większa niż jego średnica. Schemat linii wytworzonego przez niego pola magnetycznego, pokazany w Ryż. 6 , jest podobny jak dla magnesu płaskiego ( Ryż. 3 ). Okręgi oznaczają przekroje drutu tworzącego uzwojenie elektromagnesu. Krzyżykami oznaczono prądy płynące w przewodzie od obserwatora, a kropkami prądy w kierunku przeciwnym – do obserwatora. Te same oznaczenia obowiązują dla linii pola magnetycznego, gdy są one prostopadłe do płaszczyzny rysunku ( Ryż. 7 a, b).

Kierunek prądu w uzwojeniu elektromagnesu i kierunek linii pola magnetycznego wewnątrz niego są powiązane także z zasadą prawej śruby, która w tym przypadku jest sformułowana następująco:

Jeśli spojrzeć wzdłuż osi elektromagnesu, prąd płynący w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara wytwarza w nim pole magnetyczne, którego kierunek pokrywa się z kierunkiem ruchu prawej śruby ( Ryż. 8 )

Opierając się na tej zasadzie, łatwo zrozumieć, że elektromagnes pokazany na Ryż. 6 , biegun północny jest jego prawym końcem, a biegun południowy jest jego lewym końcem.

Pole magnetyczne wewnątrz solenoidu jest jednorodne – wektor indukcji magnetycznej ma tam stałą wartość (B = const). Pod tym względem elektromagnes przypomina kondensator płasko-płytkowy, w którym wytwarzane jest jednolite pole elektryczne.

Siła działająca w polu magnetycznym na przewodnik z prądem

Ustalono eksperymentalnie, że na przewodnik przewodzący prąd w polu magnetycznym działa siła. W polu jednorodnym na prosty przewodnik o długości l, przez który przepływa prąd I, położony prostopadle do wektora pola B, działa siła: F = Ja l B .

Wyznacza się kierunek siły reguła lewej ręki:

Jeśli cztery wyciągnięte palce lewej ręki umieścimy w kierunku prądu w przewodniku, a dłoń będzie prostopadła do wektora B, wówczas wyciągnięty kciuk wskaże kierunek siły działającej na przewodnik (Ryż. 9 ).

Należy zauważyć, że siła działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym nie jest skierowana stycznie do jego linii siły, jak siła elektryczna, ale prostopadle do nich. Na przewodnik położony wzdłuż linii siły nie działa siła magnetyczna.

Równanie F = Ilb pozwala podać ilościową charakterystykę indukcji pola magnetycznego.

Postawa nie zależy od właściwości przewodnika i charakteryzuje samo pole magnetyczne.

Wielkość wektora indukcji magnetycznej B jest liczbowo równa sile działającej na prostopadle do niego umieszczony przewodnik o jednostkowej długości, przez który przepływa prąd o natężeniu jednego ampera.

W układzie SI jednostką indukcji pola magnetycznego jest tesla (T):

Pole magnetyczne. Tabele, diagramy, wzory

(Oddziaływanie magnesów, doświadczenie Oersteda, wektor indukcji magnetycznej, kierunek wektora, zasada superpozycji. Graficzne przedstawienie pól magnetycznych, linie indukcji magnetycznej. Strumień magnetyczny, charakterystyka energetyczna pola. Siły magnetyczne, siła Ampera, siła Lorentza. Ruch cząstek naładowanych w polu magnetycznym. Właściwości magnetyczne materii, hipoteza Ampera).

Wprowadzenie 1

(1) Najbardziej oczywistym zjawiskiem mechanicznym w eksperymentach elektrycznych i magnetycznych jest oddziaływanie, w wyniku którego ciała w określonych stanach wprawiają się w ruch pomimo istnienia pomiędzy nimi dość znacznej odległości.

Dlatego dla naukowej interpretacji tych zjawisk konieczne jest przede wszystkim ustalenie wielkości i kierunku siły działającej pomiędzy ciałami, a jeśli okaże się, że siła ta w pewnym stopniu zależy od względnego położenia ciał i na ich stan elektryczny lub magnetyczny, wówczas na pierwszy rzut oka wydaje się naturalne wyjaśnić te fakty zakładając, że w każdym ciele istnieje coś innego, w spoczynku lub w ruchu, co stanowi jego stan elektryczny lub magnetyczny i może działać na odległość w zgodnie z prawami matematycznymi.

W ten sposób powstały matematyczne teorie elektryczności statycznej, magnetyzmu, oddziaływania mechanicznego pomiędzy przewodnikami, w których płynie prąd, oraz teoria indukcji prądu. W teoriach tych siłę działającą pomiędzy dwoma ciałami uwzględnia się jedynie w zależności od stanu ciał i ich względnego położenia, nie bierze się pod uwagę środowiska.

Teorie te mniej lub bardziej jednoznacznie dopuszczają istnienie substancji, których cząstki mają zdolność wzajemnego oddziaływania na odległość. Najbardziej kompletne rozwinięcie teorii tego rodzaju należy do W. Webera2, który uwzględnił w niej zarówno zjawiska elektrostatyczne, jak i elektromagnetyczne.

Dokonawszy tego, był jednak zmuszony przyznać, że siła działająca pomiędzy dwiema cząstkami elektrycznymi zależy nie tylko od ich wzajemnej odległości, ale także od ich względnej prędkości.

Teoria ta rozwinięta przez Webera i Neumanna3 jest niezwykle pomysłowa i zaskakująco wszechstronna w zastosowaniu do zjawisk elektryczności statycznej, przyciągania elektromagnetycznego, indukcji prądów i zjawisk diamagnetycznych; teoria ta jest dla nas tym bardziej autorytatywna, że ​​była myślą przewodnią tego, który poczynił tak wielkie postępy w praktycznej części nauki o elektryczności, zarówno wprowadzając stały układ jednostek do pomiarów elektrycznych, jak i faktycznie wyznaczanie wielkości elektrycznych z nieznaną dotąd dokładnością 4 .

(2) Jednakże trudności mechaniczne związane z założeniem istnienia cząstek działających na odległość z siłami zależnymi od ich prędkości są na tyle duże, że nie pozwalają mi uznać tej teorii za ostateczną, choć możliwe, że nadal może być użyteczna w odniesieniu do ustalania koordynacji pomiędzy zjawiskami. Dlatego wolałem szukać wyjaśnień faktów w innym kierunku, wychodząc z założenia, że ​​są one wynikiem procesów zachodzących zarówno w środowisku otaczającym ciało, jak i w samych wzbudzonych ciałach, i próbując wyjaśnić oddziaływania pomiędzy ciałami odległymi od wzajemnie, bez zakładania istnienia sił, które mogą bezpośrednio oddziaływać na zauważalne odległości.

(3) Teorię, którą proponuję, można nazwać teorią pola elektromagnetycznego, ponieważ zajmuje się przestrzenią otaczającą ciała elektryczne lub magnetyczne, można ją też nazwać teorią dynamiczną, ponieważ uznaje, że w tej przestrzeni znajduje się materia, która jest w ruchu, przez co powstają obserwowane zjawiska elektromagnetyczne.

(4) Pole elektromagnetyczne to ta część przestrzeni, która zawiera i otacza ciała znajdujące się w stanie elektrycznym lub magnetycznym. Przestrzeń tę można wypełnić dowolną materią lub możemy spróbować usunąć z niej całą gęstą materię, jak ma to miejsce w lampach Heuslera 5 lub w innych tzw. lampach próżniowych. Jednak zawsze jest wystarczająca ilość materii, aby dostrzec i przekazać ruchy fal światła i ciepła. A ponieważ przenoszenie promieniowania nie zmienia się zbytnio, jeśli tak zwaną próżnię zastąpimy ciałami przezroczystymi o znacznej gęstości, zmuszeni jesteśmy przyznać, że te ruchy fal dotyczą substancji eterycznej, a nie gęstej, obecności co tylko w pewnym stopniu zmienia ruch eteru. Mamy zatem podstawy przypuszczać, opierając się na zjawiskach światła i ciepła, że ​​istnieje jakiś rodzaj ośrodka eterycznego, który wypełnia przestrzeń i przenika wszystkie ciała, i który ma zdolność wprawiania w ruch, przekazywania tego ruchu z jednej części siebie nawzajem i komunikować ten ruch gęstej materii, podgrzewając ją i wpływając na nią na różne sposoby.

(5) Energia przekazana ciału w wyniku ogrzewania musiała wcześniej istnieć w poruszającym się ośrodku, gdyż ruchy fal opuściły źródło ciepła na jakiś czas przed dotarciem do samego ogrzanego ciała i w tym czasie energia musiała istnieć w połowie postać ruchu ośrodka, a połowa w postaci napięcia sprężystego. Na podstawie tych rozważań profesor W. Thomson6 argumentował, że ośrodek ten powinien mieć gęstość porównywalną z gęstością zwykłej materii, a nawet określił dolną granicę tej gęstości.

(6) Można więc jako oczywistość wywodzącą się z gałęzi nauki, niezależnie od tej, z którą (w rozpatrywanym przypadku) mamy do czynienia, przyjąć istnienie ośrodka penetrującego o małej, ale rzeczywistej gęstości, z możliwością wprawiania w ruch i przekazywania ruchu z jednej części na drugą z dużą, ale nie nieskończoną prędkością.

W konsekwencji części tego ośrodka muszą być tak połączone, aby ruch jednej części był w jakiś sposób zależny od ruchu pozostałych części, a jednocześnie połączenia te muszą wykazywać pewien rodzaj elastycznego przemieszczenia, ponieważ komunikacja ruchu nie jest natychmiastowy, ale wymaga czasu.

Zatem ośrodek ten ma zdolność przyjmowania i magazynowania dwóch rodzajów energii, a mianowicie energii „rzeczywistej”, zależnej od ruchu jego części, oraz energii „potencjalnej”, czyli pracy, którą ośrodek wykona dzięki swojej sprężystości, powrót do stanu pierwotnego, po którym nastąpiło przemieszczenie, którego doświadczyła.

Rozchodzenie się drgań polega na ciągłym przekształcaniu jednej z tych form energii naprzemiennie w drugą i w każdej chwili ilość energii w całym ośrodku jest równo dzielona tak, że połowa energii jest energią ruchu, a druga połowę energii napięcia sprężystego.

(7) Ośrodek posiadający tego rodzaju strukturę może być zdolny do innych rodzajów ruchu i przemieszczania niż te, które determinują zjawiska światła i ciepła; niektóre z nich mogą być takie, że są postrzegane przez nasze zmysły poprzez zjawiska, które wytwarzają.

(8) Teraz wiemy, że ośrodek świetlny w niektórych przypadkach ulega działaniu magnetyzmu, ponieważ Faradaya 7 odkrył, że w tych przypadkach, gdy płaska spolaryzowana wiązka przechodzi przez przezroczysty ośrodek diamagnetyczny w kierunku linii magnetycznych siły utworzonych przez magnesy lub prądów, wówczas polaryzacja płaszczyzny zaczyna się obracać.

Obrót ten zawsze następuje w kierunku, w którym dodatni prąd musi przepływać wokół ciała diamagnetycznego, aby wytworzyć efektywne pole magnetyczne.

Verde 8 odkrył, że jeśli ciało diamagnetyczne zastąpi się ciałem paramagnetycznym, na przykład roztworem chlorku żelaza w eterze, wówczas obrót następuje w przeciwnym kierunku.

Profesor W. Thomson 9 Tuck zwracał uwagę, że do wyjaśnienia tych zjawisk nie jest wystarczający rozkład sił działających pomiędzy częściami jakiegokolwiek ośrodka, którego jedynym ruchem jest ruch drgań świetlnych, jednak trzeba przyznać, że w ośrodku istnieje ruch zależny od namagnesowania, oprócz ruchu wibracyjnego, jakim jest światło.

Jest całkowicie prawdą, że obrót płaszczyzny polaryzacji pod wpływem pola magnetycznego zaobserwowano tylko w ośrodkach o zauważalnej gęstości. Jednak właściwości pola magnetycznego nie zmieniają się tak bardzo, gdy jedno medium zostaje zastąpione innym lub próżnią, co pozwala nam założyć, że gęsty ośrodek nie tylko zmienia ruch eteru. Mamy zatem uzasadnione podstawy do postawienia pytania: czy ruch ośrodka eterycznego nie ma miejsca wszędzie tam, gdzie obserwuje się efekty magnetyczne? Mamy podstawy przypuszczać, że ruch ten jest ruchem obrotowym, którego oś jest zwrócona w kierunku siły magnetycznej.

(9) Możemy teraz omówić inne zjawisko obserwowane w polu elektromagnetycznym. Kiedy ciało porusza się po liniach siły magnetycznej, doświadcza tak zwanej siły elektromotorycznej; dwa przeciwległe końce ciała są naelektryzowane w przeciwny sposób, a prąd elektryczny ma tendencję do przepływu przez ciało. Gdy siła elektromotoryczna jest wystarczająco duża i działa na pewne złożone chemicznie ciała, powoduje ich rozkład i powoduje, że jeden ze składników jest skierowany w stronę jednego końca ciała, a drugi w dokładnie przeciwnym kierunku 10.

W tym przypadku mamy oczywisty przejaw siły wywołującej prąd elektryczny pomimo oporu i elektryzującej końce ciała w odwrotny sposób; ten szczególny stan ciała utrzymuje się jedynie dzięki działaniu siły elektromotorycznej, a gdy tylko siła ta zostanie usunięta, ma ona tendencję z równą i przeciwną siłą do wywołania prądu wstecznego w ciele i przywrócenia jego pierwotnego stanu elektrycznego . Wreszcie, jeśli siła ta jest wystarczająco duża, rozkłada związki chemiczne i przemieszcza składniki w dwóch przeciwnych kierunkach, podczas gdy ich naturalną tendencją jest łączenie się z taką siłą, która może wygenerować siłę elektromotoryczną w przeciwnym kierunku.

Siła ta jest zatem siłą działającą na ciało w wyniku jego ruchu w polu elektromagnetycznym lub w wyniku zmian zachodzących w samym tym polu; działanie tej siły objawia się albo wytworzeniem prądu i nagrzaniem ciała, albo rozkładem ciała, albo, jeśli nie może tego zrobić ani jedno, ani drugie, to wprowadzenie ciała w stan polaryzacji elektrycznej - stan wymuszony, w którym końce ciała są naelektryzowane w przeciwny sposób i z którego ciało ma tendencję do uwalniania się, gdy tylko usunie się zakłócającą siłę.

(10) Zgodnie z teorią, którą proponuję, owa „siła elektromotoryczna” to siła powstająca podczas przenoszenia ruchu z jednej części ośrodka na drugą, tak że to właśnie dzięki tej sile ruch jednej części powoduje ruch innego. Kiedy siła elektromotoryczna działa wzdłuż ścieżki przewodzącej, wytwarza prąd, który, jeśli napotka opór, powoduje ciągłą przemianę energii elektrycznej w ciepło; tej ostatniej nie można już przywrócić w postaci energii elektrycznej w wyniku odwrócenia procesu.

(11) Kiedy jednak siła elektromotoryczna działa na dielektryk, tworzy to stan polaryzacji jego części, który jest analogiczny do polaryzacji części masy żelaza pod wpływem; magnes i który podobnie jak polaryzację magnetyczną można opisać jako stan, w którym każda cząstka ma przeciwne końce w przeciwnych stanach 11 .

W dielektryku pod wpływem siły elektromotorycznej możemy sobie wyobrazić, że elektryczność w każdej cząsteczce zostaje tak przesunięta, że ​​jedna strona cząsteczki zostaje naelektryzowana dodatnio, a druga ujemnie, ale elektryczność pozostaje całkowicie związana z cząsteczką i nie przejść z jednej cząsteczki na drugą.1 Wyrażony jest wpływ tego działania na całą masę dielektryka! w ogólnym przemieszczeniu elektryczności w określonym kierunku. 12 To przesunięcie nie jest równoważne prądowi, ponieważ gdy osiągnie pewien stopień, pozostaje niezmienione, ale jest początkiem prądu, a jego zmiany wytwarzają prądy w kierunku dodatnim lub ujemnym, w zależności od tego, czy przemieszczenie 12 rośnie, czy maleje. Wewnątrz dielektryka nie ma śladów elektryfikacji, ponieważ elektryfikacja powierzchni dowolnej cząsteczki jest neutralizowana przez przeciwną elektryfikację powierzchni stykającej się z nią cząsteczki; natomiast na powierzchni granicznej dielektryka, gdzie elektryfikacja nie jest neutralizowana, spotykamy zjawiska wskazujące na dodatnią lub ujemną elektryfikację tej powierzchni. Zależność między siłą elektromotoryczną a wielkością wytwarzanego przez nią przemieszczenia elektrycznego zależy od rodzaju dielektryka, ta sama siła elektromotoryczna zazwyczaj powoduje większe przemieszczenie elektryczne w stałych dielektrykach, takich jak szkło lub siarka, niż w powietrzu.

(12) Widzimy tu zatem inny efekt siły elektromotorycznej, a mianowicie przemieszczenie elektryczne, które według naszej teorii jest rodzajem sprężystego podatności na działanie siły, podobnej do tej, która występuje w konstrukcjach i maszynach pod wpływem na niedoskonałą sztywność połączeń 13 .

(13) Praktyczne badanie pojemności indukcyjnej dielektryków 14 jest utrudnione ze względu na dwa zakłócające się zjawiska. Pierwszą z nich jest przewodność dielektryka, która choć w wielu przypadkach niezwykle mała, nie jest jednak całkowicie niezauważalna. Drugie to zjawisko zwane absorpcją elektryczną 15 i polega na tym, że pod wpływem działania siły elektromotorycznej na dielektryk przemieszczenie elektryczne stopniowo wzrasta, a po usunięciu siły elektromotorycznej dielektryk nie powraca natychmiast do stanu pierwotnego, ale rozładowuje tylko część przekazanego mu elektryfikacji i pozostawiony samemu sobie, stopniowo naelektryzuje się na swojej powierzchni, podczas gdy wnętrze dielektryka stopniowo ulega depolaryzacji. Prawie wszystkie dielektryki stałe wykazują to zjawisko, co wyjaśnia ładunek resztkowy słoika Leydena i niektóre zjawiska w kablach elektrycznych opisane przez F. Jenkina 16 .

(14) Mamy tu do czynienia z dwoma innymi rodzajami podatności, różniącymi się od sprężystości idealnego dielektryka, którą porównaliśmy z ciałem idealnie sprężystym. Podatność, która dotyczy przewodności, można porównać do podatności lepkiego płynu (czyli płynu o dużym tarciu wewnętrznym) lub ciała miękkiego, w którym najmniejsza siła powoduje stałą, rosnącą z czasem zmianę kształtu działania siły. Podatność związaną ze zjawiskiem absorpcji elektrycznej można porównać z podatnością sprężystego ciała struktury komórkowej zawierającej w swoich wnękach gęstą ciecz. Ciało takie poddawane naciskowi stopniowo się ściska, a po usunięciu nacisku ciało nie wraca od razu do poprzedniego kształtu, gdyż sprężystość materii ciała musi stopniowo pokonywać lepkość cieczy, zanim osiągnie pełną równowagę zostaje przywrócony. Niektóre ciała stałe, choć nie mają budowy, o której mówiliśmy powyżej, wykazują tego rodzaju właściwości mechaniczne17 i jest całkiem możliwe, że te same substancje, jako dielektryki, mają podobne właściwości elektryczne, a jeśli są substancjami magnetycznymi, mają odpowiadające im właściwości właściwości związane z pozyskiwaniem, zatrzymywaniem i utratą polaryzacji magnetycznej 18.

(15) Wydaje się więc, że pewne zjawiska elektryczności i magnetyzmu prowadzą do tych samych wniosków, co zjawiska optyczne, a mianowicie, że istnieje ośrodek eteryczny przenikający wszystkie ciała i podlegający jedynie pewnym zmianom pod wpływem ich obecności; że części tego ośrodka mają zdolność wprawiania w ruch prądów elektrycznych i magnesów; że ruch ten jest przenoszony z jednej części ośrodka na drugą za pomocą sił wynikających z połączeń tych części; że pod wpływem tych sił powstaje pewne przemieszczenie w zależności od sprężystości tych połączeń i że w rezultacie energia w ośrodku może występować w dwóch różnych postaciach, z których jedną jest rzeczywista energia ruchu części ośrodka, a druga to energia potencjalna wynikająca z połączeń części ze względu na ich elastyczność.

(16) W ten sposób dochodzimy do koncepcji złożonego mechanizmu, zdolnego do wykonywania najróżniejszych ruchów, ale jednocześnie połączonego w taki sposób, że ruch jednej części zależy, zgodnie z pewnymi relacjami, od ruchu drugiej części, przy czym ruchy te są przenoszone przez siły powstałe w wyniku względnego przemieszczenia połączonych części w wyniku elastyczności połączeń. Taki mechanizm musi przestrzegać ogólnych praw dynamiki i musimy móc wydedukować wszystkie konsekwencje tego ruchu, zakładając, że znana jest forma związku między ruchami części. (17) Wiemy, że gdy w obwodzie przewodzącym płynie prąd elektryczny, to sąsiadująca część pola charakteryzuje się znanymi właściwościami magnetycznymi, zaś jeżeli w polu występują dwa obwody, to właściwości magnetyczne pola odnoszące się do obu prądów wynoszą łączny. Zatem każda część pola jest połączona z obydwoma prądami, a oba prądy są ze sobą powiązane na mocy ich połączenia z namagnesowaniem pola. Pierwszym rezultatem tego połączenia, który proponuję zbadać, jest indukcja jednego prądu przez drugi oraz indukcja spowodowana ruchem przewodników w polu.

Kolejnym wynikającym z tego rezultatem jest mechaniczne oddziaływanie pomiędzy przewodnikami, przez które przepływa prąd. Zjawisko indukcji prądu zostało wyprowadzone z mechanicznego oddziaływania przewodników przez Helmholtza 19 i Thomsona 20. Postępowałem w odwrotnej kolejności i wyprowadziłem oddziaływanie mechaniczne z praw indukcji. Następnie opisałem eksperymentalne metody wyznaczania wartości L, M, N 21, od których zależą te zjawiska.

(18) Następnie stosuję zjawiska indukcji i przyciągania prądów do badania pola elektromagnetycznego i do ustalenia układu magnetycznych linii siły wskazujących ich właściwości magnetyczne. Badając to samo pole za pomocą magnesu, pokazuję rozkład jego ekwipotencjalnych powierzchni magnetycznych przecinających linie pola pod kątem prostym.

Aby wprowadzić te wyniki w obszar rachunku symbolicznego22, wyrażam je w postaci ogólnych równań pola elektromagnetycznego.

Równania te wyrażają:
(A) Zależność między przemieszczeniem elektrycznym, rzeczywistym prądem przewodzenia i całkowitym prądem złożonym z obu.
(B) Zależność pomiędzy liniami sił magnetycznych i współczynnikami indukcji obwodu, jak już wyprowadzono z praw indukcji.
(C) Związek pomiędzy natężeniem prądu a jego efektami magnetycznymi zgodnie z elektromagnetycznym układem jednostek.
(D) Wartość siły elektromotorycznej w dowolnym ciele, wynikająca z ruchu ciała w polu, zmiany samego pola i zmiany potencjału elektrycznego z jednej części pola na drugą.
(E) Związek pomiędzy przemieszczeniem elektrycznym a wytwarzającą je siłą elektromotoryczną.
(F) Związek pomiędzy prądem elektrycznym a siłą elektromotoryczną, która go przewodzi.
(G) Zależność pomiędzy ilością darmowej energii elektrycznej w dowolnym punkcie a przemieszczeniami elektrycznymi w jego pobliżu.
(H) Zależność pomiędzy wzrostem lub spadkiem darmowej energii elektrycznej a pobliskimi prądami elektrycznymi. W sumie jest 20 takich równań, zawierających 20 zmiennych.

(19) Następnie wyrażam za pomocą tych wielkości energię wewnętrzną pola elektromagnetycznego zależną częściowo od polaryzacji magnetycznej, a częściowo od polaryzacji elektrycznej w każdym punkcie 23 .

Stąd wyznaczam siłę mechaniczną działającą, po pierwsze, na ruchomy przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny; po drugie, do bieguna magnetycznego; po trzecie, na naelektryzowanym ciele.

Ten ostatni wynik, a mianowicie siła mechaniczna działająca na ciało naelektryzowane, daje podstawę do niezależnej metody pomiaru elektrycznego opartej na działaniach elektrycznych. Związek między jednostkami stosowanymi w obu metodach wydaje się zależeć od tego, co nazwałem „elastycznością elektryczną” ośrodka i jest to współczynnik określony eksperymentalnie przez Webera i Kohlrauscha.

Następnie pokażę, jak obliczyć pojemność elektrostatyczną kondensatora i właściwą pojemność indukcyjną dielektryka.

Dalsze badania przypadku kondensatora składającego się z równoległych warstw substancji o różnej oporności elektrycznej i pojemności indukcyjnej wykazały, że zjawisko zwane absorpcją elektryczną, ogólnie rzecz biorąc, będzie miało miejsce, co oznacza, że ​​jeśli kondensator zostanie nagle rozładowany, to po pewnym czasie w krótkim czasie wykryje obecność pozostały opłata.

(20) Ogólne równania stosuje się dalej do przypadku zakłócenia magnetycznego rozchodzącego się w polu nieprzewodzącym i pokazano, że jedynymi zakłóceniami, które mogą się w ten sposób rozchodzić, są zakłócenia poprzeczne do kierunku propagacji, oraz że prędkość propagacji to prędkość w, określona eksperymentalnie na podstawie eksperymentów podobnych do eksperymentu Webera, który wyraża liczbę elektrostatycznych jednostek energii elektrycznej zawartych w jednej jednostce elektromagnetycznej.

Prędkość ta jest na tyle bliska prędkości światła, że ​​wydaje się, że mamy dobry powód, aby stwierdzić, że samo światło (w tym ciepło promieniowania i inne promieniowanie) jest zaburzeniem elektromagnetycznym w postaci fal rozchodzących się w polu elektromagnetycznym zgodnie z prawami elektromagnetyzmu 24 . Jeżeli tak jest, to zbieżność sprężystości ośrodka, obliczonej z jednej strony na podstawie szybkich drgań świetlnych, a z drugiej strony stwierdzonej w powolnym procesie eksperymentów elektrycznych, pokazuje, jak doskonałe i prawidłowe są właściwości sprężyste medium musi być, jeśli nie jest wypełnione żadną substancją lub materią gęstszą od powietrza. Jeżeli w gęstych ciałach przezroczystych zachowany zostanie ten sam charakter sprężystości, wówczas okaże się, że kwadrat współczynnika załamania światła jest równy iloczynowi właściwej pojemności dielektrycznej i właściwej pojemności magnetycznej 25 . Media przewodzące szybko absorbują takie promieniowanie i dlatego są zwykle nieprzezroczyste.

Koncepcję propagacji poprzecznych zaburzeń magnetycznych z wyłączeniem podłużnych z pewnością kontynuuje profesor Faradaya 26 w swoich „Myślach o wibracjach promieni”. Proponowana przez niego elektromagnetyczna teoria światła jest w istocie taka sama, jak ta, którą rozwijam w tym raporcie, z tym wyjątkiem, że w 1846 roku nie było danych pozwalających obliczyć prędkość propagacji27.

(21) Następnie ogólne równania stosuje się do obliczenia współczynników wzajemnej indukcji dwóch prądów kołowych oraz współczynnika indukcyjności własnej cewki.

Brak równomiernego rozkładu prądu w różnych częściach przekroju drutu w momencie, gdy prąd zaczyna płynąć, jest, jak sądzę, badany po raz pierwszy i zastosowano odpowiednią korektę współczynnika samoindukcji znaleziony.

Wyniki te stosuje się do obliczeń indukcyjności własnej cewki stosowanej w eksperymentach Komitetu Brytyjskiego Stowarzyszenia Norm Oporu Elektrycznego, a uzyskane wartości porównuje się z wartościami określonymi eksperymentalnie.

* W książce: D. K. Maxwell Wybrane prace z teorii pola elektromagnetycznego. M. 1954, s. 1. 251-264.
1 Transakcje Towarzystwa Królewskiego, tom CLV, 1864
2 Wilhelm Weber (1804-1891) – fizyk niemiecki, wyprowadził elementarne prawa elektrodynamiki dalekiego zasięgu; wraz z Kohlrauschem Rudolfem (1809-1858) po raz pierwszy zmierzył w 1856 roku stosunek jednostek ładunku elektrostatycznego i magnetycznego, który okazał się równy prędkości światła (3-108 m/s).
3 Electrodynamische Maassbestimmungen, Lipsk. Trans, t. 1, 1849 i Taylor's Scientific Memoirs, tom V, rozdział XIV. „Explicare tentatur quomodo fiat ut lucis planum polarizationis per vires electricas vel Magneticas falltur”, Halis Saxonum, 1858.
4 Dotyczy to eksperymentów Webera i Kohlrauscha.
5 Heinrich Geisler (1814-1879) był niemieckim fizykiem, który zaprojektował szereg przyrządów fizycznych: areometry, pompy rtęciowe, lampy próżniowe – tzw. lampy Heuslera itp.
6 Thomson William (Lord Kelvin) (1824-1907) – wybitny fizyk angielski, jeden z twórców termodynamiki; wprowadził noszącą jego imię absolutną skalę temperatur, rozwinął teorię drgań elektrycznych, uzyskał wzór na okres obwodu oscylacyjnego, autor wielu innych odkryć i wynalazków oraz zwolennik mechanistycznego obrazu świata fizycznego. W. Thomsona. „O możliwej gęstości ośrodka świecącego i wartości mechanicznej mili Cubis światła słonecznego”, Transactions of the Royal Society of Edinburgh, s. 13-13. 57, 1854.
7 To jest to, co Maxwell nazywa energią kinetyczną.
8 "Eksp. Res.”, seria XIX. Emile Verdet (1824-1866) – francuski fizyk, który eksperymentalnie odkrył, że rotacja magnetyczna płaszczyzny polaryzacji jest proporcjonalna do kwadratu długości fali światła. Verdet, Comptes rendus, 1856, druga połowa, z 529 i 1857, pierwsza połowa, s. 1209.
9 Tak więc W. Thomson, Proceedings of the Royal Society, czerwiec 1856 i czerwiec 1861.
10 Maxwell trzyma się przestarzałych pomysłów na temat rozkładu elektrolitów pod wpływem pola elektrycznego.
11 Faradaya, „Ekp. Res”, seria XI; Mossotti, mem. della Soc. Italina (Mode-pa), t. XXIV, część 2, s. 23. 49.
12 Tutaj Maxwell wprowadza pojęcie prądu przemieszczenia.
13 Modele teorii sprężystości wykorzystano w celach ilustracyjnych.
14 To jest to, co Maxwell nazywa stałą dielektryczną substancji.
15 Faradaya, „Exp Res” (1233-1250).
16 F. Jenkm Reports of the British Association, 1859, s. 16. 248 oraz Sprawozdanie Komisji Izby Handlu Kablem Podmorskim, s. 248. 136 i 464.
17 Jak na przykład mieszanka kleju, melasy itp., z której powstają drobne plastikowe figurki, które odkształcając się dopiero stopniowo uzyskują swój pierwotny kształt.
18 Kolejny przykład wykorzystania przez Maxwella analogii z teorii sprężystości.
19 Wydanie rosyjskie, Helmholtz. „O utrzymaniu sił”. M., 1922.
20 W. Thomson. Raporty Stowarzyszenia Brytyjskiego, 1848; Fil. Mag., grudzień 1851.
21 L, M, N to pewne wielkości geometryczne wprowadzone przez Maxwella w celu opisania zależności oddziaływania przewodników z prądem: L zależy od kształtu pierwszego przewodnika, N od kształtu drugiego, M od względnego położenia tych przewodników.
22 Ten „rachunek symboliczny” został zapożyczony z prac Hamiltona na temat analizy wektorów i operatorów.
23 Równania te w ich współczesnej postaci (w SI) wyglądają tak: (A) nie jest równaniem, ale definicją wektora całkowitej gęstości prądu:
24 Maxwell podkreśla tutaj elektromagnetyczną naturę światła.
25 Oznacza to, że p2 = e|l.
26 Fil. Mag., maj 1846 lub „Exp. Res.”, t. III.
27 Pierwsze wiarygodne wartości prędkości światła uzyskano w doświadczeniach I. Fizeau (1849) i L. Foucaulta (1850).

Jedną z wielu metod leczenia fizykalnego jest magnetoterapia; przed rozpoczęciem leczenia należy dokładnie zapoznać się ze wskazaniami i przeciwwskazaniami tej metody leczniczej. Pole magnetyczne stosowane w leczeniu dzieli się na statyczne (magnesy trwałe) i dynamiczne. Dynamiczne pole magnetyczne powstaje w wyniku przepływu prądu elektrycznego w przewodniku. Obecnie znajduje szerokie zastosowanie w leczeniu uzupełniającym wielu schorzeń.

Magnetoterapia to metoda leczenia wykorzystująca pole magnetyczne o częstotliwości 0-50 Hz lub 0-60 Hz oraz indukcję magnetyczną o wartościach z zakresu od 0,5 do 10 (militesla). Terapia prowadzona jest przy użyciu statycznego i dynamicznego pola magnetycznego.

W statycznym polu magnetycznym główną rolę odgrywają różnego rodzaju magnesy, które obecnie nie są już tak często stosowane w leczeniu. Współczesna medycyna wykorzystuje lecznicze działanie dynamicznego pola magnetycznego (prądu pulsacyjnego lub przemiennego), które zachodzi przy udziale prądu elektrycznego przepływającego przez przewodnik.

Udowodniono naukowo, że niedobór energii elektromagnetycznej w organizmie jest odpowiedzialny za spowolnienie procesów metabolicznych, transport składników odżywczych i zmniejszenie wydajności układu nerwowego. Ponadto przy braku energii następuje ogólny spadek nastroju, wydajności i utrata naturalnej witalności człowieka.

Niedobór energii może powodować znacznie poważniejsze konsekwencje dla zdrowia organizmu. Stan ten może wywołać lub nasilić objawy chorób serca, procesów zapalnych, reumatyzmu, a także chorób neurologicznych i wielu innych dolegliwości.

Udowodniono, że najskuteczniejszą metodą przeciwdziałania chorobom wywołanym brakiem energii jest magnetoterapia.

Metoda ta powoduje wypieranie jonów, co skutkuje zwiększoną elektroujemnością wewnątrz ogniwa, co pozwala na efektywniejsze pochłanianie i wykorzystywanie tlenu. Proces ten nazywa się hiperpolaryzacją.

Działanie pola magnetycznego jest równomierne, dzięki czemu energia przenika przez wszystkie tkanki organizmu, docierając do najgłębszych warstw. Magnetoterapia jest zabiegiem całkowicie bezbolesnym, który nie powoduje żadnych skutków ubocznych nawet przy długotrwałym, długotrwałym leczeniu. Czasami na początku terapii obserwuje się jedynie przejściowe i krótkotrwałe powikłanie objawów choroby.

Jak działa pole magnetyczne?

Zastosowanie pola magnetycznego powoduje zmiany w każdej komórce i tkance organizmu, przenikając przez całe ciało człowieka. Wszelkie jony występujące w komórkach i układach koloidalnych są wrażliwe i podatne na działanie pola magnetycznego. Pod wpływem pola magnetycznego zachodzą następujące procesy:

• rytmiczny ruch jonów w komórkach ludzkiego ciała;
• hiperpolaryzacja błony komórkowej;
• korzystny wpływ na metabolizm i procesy energetyczne.

Impulsowe pole magnetyczne prowadzi z kolei do:

• normalizacja spoczynkowego potencjału elektrycznego błony komórkowej;
• poprawa dynamiki jonów migrujących przez membranę;
• poprawa wykorzystania tlenu przez komórkę;
• zwiększenie potencjału energetycznego.

Co leczy pole magnetyczne?

W zależności od wskazań i charakterystyki ciała do zabiegu wybierany jest konkretny kształt impulsu (prostokątny, trójkątny lub sinusoidalny). Przy leczeniu polem magnetycznym zakłada się, że:

• impulsy prostokątne stosuje się w momencie rozprzestrzeniania się procesu patologicznego w tkance kostnej;
• impulsy trójkątne stosowane są w leczeniu chrząstki stawowej, więzadeł i ścięgien;
• Impulsy sinusoidalne stosuje się w sytuacjach, gdy mięśnie i nerwy wymagają leczenia.

Kiedy i w jakim stanie chorobowym można zastosować pole magnetyczne? W przypadku ostrych stanów chorobowych stosuje się częstotliwości impulsów od 1-5 Hz, natężenie pola magnetycznego 0,5-3 mT (militesel). W stanach podostrych leczenie przeprowadza się przy częstotliwości 5-20 Hz, natężeniu pola magnetycznego 3-5 mT; w przewlekłych stanach bólowych stosuje się częstotliwości od 20-50 Hz i natężeniu pola magnetycznego 6-10 mT .

Należy pamiętać, że natężenie pola magnetycznego powinno wynosić 40% maksymalnej przyjętej dawki. W II cyklu kuracji można zwiększyć jego moc do 70%, a w III serii zabiegów do pełnej dawki.

Czas zabiegu, przeprowadzanego za pomocą pola magnetycznego, może wynosić od 15 do 30 minut, ale może trwać nawet do 1 godziny. Zabiegi wykonywane są w seriach od 15 do kilkudziesięciu zabiegów. Przez pierwsze 5-10 zabiegów terapię stosuje się codziennie, a następnie można wykonać 2-3 zabiegi w ciągu tygodnia.

Kto może, a kto nie powinien?

Zasady leczenia polem magnetycznym:

• leczenie polem magnetycznym należy przeprowadzać o tej samej porze dnia;
• zabiegów nie należy stosować po południu ani wieczorem, ze względu na senność, natomiast u osób starszych wręcz przeciwnie, na bezsenność;
• pacjent przed zabiegiem musi zdjąć zegarki i wszystkie metalowe przedmioty;
• Podczas zabiegu polem magnetycznym nie trzeba się rozbierać, można pozostać w ubraniu.

Wskazaniami do wykonania zabiegu polem magnetycznym są:

• choroby zwyrodnieniowe dużych stawów (kończyn) i stawów kręgosłupa;
• zapalenie stawów i tkanek okołostawowych;
• reumatoidalne zapalenie stawów (RZS);
• stany pourazowe i urazy sportowe: złamania (choroba Sudka), zwichnięcia, skręcenia z uszkodzeniem mięśni, więzadeł i torebki stawowej;
• trudno gojące się rany, oparzenia;
• zaburzenia krążenia obwodowego;
• zapalenie nerwów (na przykład nerwobóle kulszowe);
• osteoporoza;
• Zaburzenia metaboliczne;
• zapalenie oskrzeli i zapalenie zatok;
• zapalenie jajników;
• owrzodzenia i zmiany troficzne nóg.

Zabiegi z wykorzystaniem pola magnetycznego są bezpieczne.

Stosowanie zabiegów nawet przez bardzo długi czas nie powoduje negatywnych konsekwencji.

Należy jednak mieć na uwadze, że już po kilku pierwszych zabiegach istnieje możliwość zaostrzenia choroby, które z czasem ustąpi.

Znaczącą ulgą dla pacjentów jest możliwość stosowania magnetoterapii w przypadku urazów bez konieczności zdejmowania bandaża, a nawet gipsu.

Do najczęstszych przeciwwskazań do zabiegu pola magnetycznego zalicza się:

• ciąża;
• choroby nowotworowe;
• leczenie promieniowaniem jonizującym (radioterapia) i badania radiologiczne;
• wszczepione implanty elektroniczne, takie jak rozrusznik serca;
• ciężkie choroby serca i układu krążenia;
• zatarcie zakrzepowego zapalenia żył;
• skłonność do krwawień;
• aktywna gruźlica;
• ostre infekcje bakteryjne i wirusowe;
• cukrzyca;
• tyreotoksykoza;
• padaczka;
• liszaj obrączkowy.

Terapia magnetyczna ma wiele zastosowań i niewielką liczbę przeciwwskazań. Magnetoterapii nie należy stosować w przypadku ciężkich chorób ogólnoustrojowych.

Terapia polem magnetycznym jest nieoceniona w walce z długotrwałym bólem. Wykazuje także doskonałe właściwości przeciwzapalne.

Zastosowanie magnetoterapii sprzyja ogólnemu rozluźnieniu organizmu i zmniejszeniu nadmiernego napięcia mięśni. Przyspiesza i reguluje krążenie krwi obwodowej oraz przyspiesza metabolizm, co wykorzystuje się w zabiegach leczniczych odchudzających. Stosując magnetoterapię po konsultacji ze specjalistą, możesz poprawić zdrowie swojego organizmu.

Kiedy prąd elektryczny jest podłączony do dwóch równoległych przewodników, będą one przyciągać lub odpychać, w zależności od kierunku (biegunowości) podłączonego prądu. Wyjaśnia to zjawisko powstawania specjalnego rodzaju materii wokół tych przewodników. Materia ta nazywana jest polem magnetycznym (MF). Siła magnetyczna to siła, z jaką przewodniki oddziałują na siebie.

Teoria magnetyzmu powstała w czasach starożytnych, w starożytnej cywilizacji Azji. W górach Magnezji znaleźli specjalną skałę, której kawałki można było przyciągać do siebie. Od nazwy miejsca skałę tę nazwano „magnetyczną”. Magnes sztabkowy zawiera dwa bieguny. Jego właściwości magnetyczne są szczególnie widoczne na biegunach.

Magnes zawieszony na nitce pokaże boki horyzontu wraz z jego biegunami. Jego bieguny zostaną zwrócone na północ i południe. Urządzenie kompasowe działa na tej zasadzie. Przeciwne bieguny dwóch magnesów przyciągają się i podobnie jak bieguny odpychają.

Naukowcy odkryli, że namagnesowana igła umieszczona w pobliżu przewodnika ulega odchyleniu, gdy przepływa przez nią prąd elektryczny. Oznacza to, że wokół niego tworzy się poseł.

Pole magnetyczne wpływa na:

• Poruszające się ładunki elektryczne.
• Substancje zwane ferromagnetykami: żelazo, żeliwo, ich stopy.

Magnesy trwałe to ciała posiadające wspólny moment magnetyczny naładowanych cząstek (elektronów).

1 - Biegun południowy magnesu
2 - Biegun północny magnesu
3 – MP na przykładzie opiłków metalowych
4 - Kierunek pola magnetycznego

Linie siły pojawiają się, gdy magnes trwały zbliża się do kartki papieru, na którą wylewa się warstwę opiłków żelaza. Rysunek wyraźnie pokazuje położenie biegunów z zorientowanymi liniami siły.

Źródła pola magnetycznego

• Pole elektryczne zmieniające się w czasie.
• Opłaty mobilne.
• Magnesy trwałe.

Magnesy trwałe są nam znane od dzieciństwa. Używano ich jako zabawek, które przyciągały różne metalowe części. Przymocowywano je do lodówki, wbudowywano w różne zabawki.

Ładunki elektryczne będące w ruchu mają najczęściej większą energię magnetyczną w porównaniu do magnesów trwałych.

Nieruchomości

• Główną cechą wyróżniającą i właściwością pola magnetycznego jest teoria względności. Jeśli pozostawisz naładowane ciało nieruchomo w określonym układzie odniesienia i umieścisz w pobliżu igłę magnetyczną, wówczas wskaże ona północ, a jednocześnie nie „poczuje” obcego pola, z wyjątkiem pola ziemskiego . A jeśli zaczniesz przesuwać naładowane ciało w pobliżu strzałki, wokół ciała pojawi się MP. W rezultacie staje się jasne, że MF powstaje tylko wtedy, gdy porusza się określony ładunek.
• Pole magnetyczne może wpływać na prąd elektryczny. Można to wykryć monitorując ruch naładowanych elektronów. W polu magnetycznym cząstki posiadające ładunek będą odchylane, przewodniki z płynącym prądem będą się poruszać. Rama z podłączonym zasilaniem zacznie się obracać, a namagnesowane materiały przesuną się na określoną odległość. Igła kompasu jest najczęściej w kolorze niebieskim. Jest to pasek namagnesowanej stali. Kompas zawsze wskazuje północ, ponieważ Ziemia ma pole magnetyczne. Cała planeta jest jak wielki magnes z własnymi biegunami.

Pole magnetyczne nie jest odbierane przez narządy ludzkie i może zostać wykryte jedynie za pomocą specjalnych urządzeń i czujników. Występuje w typach zmiennych i stałych. Pole zmienne jest zwykle tworzone przez specjalne cewki indukcyjne, które działają na prąd przemienny. Stałe pole jest utworzone przez stałe pole elektryczne.

Podstawowe zasady

Zasada Gimleta

Linię siły przedstawiono na płaszczyźnie, która przebiega pod kątem 90° do drogi przepływu prądu, tak że w każdym punkcie siła jest skierowana stycznie do tej linii.

Aby określić kierunek sił magnetycznych, należy pamiętać o zasadzie świdra z gwintem prawoskrętnym.

Świder musi być ustawiony wzdłuż tej samej osi z wektorem prądu, uchwyt musi być obrócony tak, aby świder poruszał się w kierunku swojego kierunku. W tym przypadku orientację linii określa się poprzez obrót uchwytu świdra.

Zasada świdra pierścieniowego

Ruch postępowy świdra w przewodniku wykonanym w kształcie pierścienia pokazuje, jak zorientowana jest indukcja, obrót pokrywa się z przepływem prądu.

Linie siły mają swoją kontynuację wewnątrz magnesu i nie mogą być otwarte.

Pole magnetyczne różnych źródeł sumuje się. Tworzą w ten sposób wspólne pole.

Magnesy o tych samych biegunach odpychają się, a magnesy o różnych biegunach przyciągają. Wartość siły oddziaływania zależy od odległości między nimi. W miarę zbliżania się biegunów siła wzrasta.

Parametry pola magnetycznego

• Złącze przepływowe ( Ψ ).
• Wektor indukcji magnetycznej ( W).
• Strumień magnetyczny ( F).

Natężenie pola magnetycznego oblicza się na podstawie wielkości wektora indukcji magnetycznej, która zależy od siły F i jest tworzona przez prąd I wzdłuż przewodnika o długości l: B = F / (I * l).

Indukcję magnetyczną mierzy się w teslach (T) na cześć naukowca, który badał zjawiska magnetyzmu i pracował nad metodami ich obliczeń. 1 T jest równe sile indukcji strumienia magnetycznego 1 N szczegółowo 1 m prosty przewodnik pod kątem 90 0 do kierunku pola, z płynącym prądem o natężeniu jednego ampera:

1 T = 1 x H / (A x m).

Reguła lewej ręki

Reguła wyznacza kierunek wektora indukcji magnetycznej.

Jeśli dłoń lewej ręki zostanie umieszczona w polu tak, że linie pola magnetycznego wejdą do dłoni od bieguna północnego pod kątem 90 0, a 4 palce zostaną umieszczone wzdłuż przepływu prądu, kciuk wskaże kierunek siły magnetycznej.

Jeśli przewodnik znajduje się pod innym kątem, siła będzie bezpośrednio zależała od prądu i rzutu przewodnika na płaszczyznę pod kątem prostym.

Siła nie zależy od rodzaju materiału przewodnika i jego przekroju. Jeśli nie ma przewodnika, a ładunki poruszają się w innym ośrodku, wówczas siła się nie zmieni.

Gdy wektor pola magnetycznego jest skierowany w jednym kierunku o jedną wielkość, pole nazywa się jednorodnym. Różne środowiska wpływają na wielkość wektora indukcji.

Strumień magnetyczny

Indukcja magnetyczna przechodząca przez pewien obszar S i ograniczona przez ten obszar jest strumieniem magnetycznym.

Jeżeli powierzchnia jest nachylona pod pewnym kątem α do linii indukcyjnej, strumień magnetyczny zmniejsza się o wielkość cosinusa tego kąta. Jego największa wartość powstaje, gdy obszar jest prostopadły do ​​indukcji magnetycznej:

F = B * S.

Strumień magnetyczny mierzy się w jednostce np „weber”, co jest równe przepływowi indukcji wielkości 1 T według obszaru w 1 m2.

Połączenie strumieniowe

Koncepcja ta służy do stworzenia ogólnej wartości strumienia magnetycznego, który powstaje z określonej liczby przewodników znajdujących się pomiędzy biegunami magnetycznymi.

W przypadku, gdy ten sam prąd I przepływa przez uzwojenie o liczbie zwojów n, całkowity strumień magnetyczny utworzony przez wszystkie zwoje jest połączeniem strumienia.

Połączenie strumieniowe Ψ mierzona w Webers i równa się: Ψ = n * Ф.

Właściwości magnetyczne

Przepuszczalność magnetyczna określa, o ile pole magnetyczne w danym ośrodku jest mniejsze lub większe od indukcji pola w próżni. Substancję nazywa się namagnesowaną, jeśli wytwarza własne pole magnetyczne. Kiedy substancja zostanie umieszczona w polu magnetycznym, ulega namagnesowaniu.

Naukowcy ustalili powód, dla którego ciała nabierają właściwości magnetycznych. Według hipotezy naukowców wewnątrz substancji występują mikroskopijne prądy elektryczne. Elektron ma swój własny moment magnetyczny, który ma charakter kwantowy i porusza się po określonej orbicie w atomach. To właśnie te małe prądy decydują o właściwościach magnetycznych.

Jeśli prądy poruszają się losowo, wówczas powodowane przez nie pola magnetyczne ulegają samokompensacji. Pole zewnętrzne porządkuje prądy, w związku z czym powstaje pole magnetyczne. Jest to namagnesowanie substancji.

Różne substancje można podzielić ze względu na właściwości ich oddziaływania z polami magnetycznymi. Są one podzielone na grupy:

• Paramagnetyki– substancje posiadające właściwości magnetyzujące w kierunku pola zewnętrznego i posiadające niski potencjał magnetyczny. Mają dodatnie natężenie pola. Takie substancje obejmują chlorek żelaza, mangan, platynę itp.
• Ferrimagnetyki– substancje o momentach magnetycznych niezrównoważonych pod względem kierunku i wartości. Charakteryzują się obecnością nieskompensowanego antyferromagnetyzmu. Natężenie pola i temperatura wpływają na ich podatność magnetyczną (różne tlenki).
• Ferromagnetyki– substancje o zwiększonej podatności dodatniej w zależności od napięcia i temperatury (kryształy kobaltu, niklu itp.).
• Diamagnetyki– mają właściwość namagnesowania w kierunku przeciwnym do pola zewnętrznego, czyli ujemną wartość podatności magnetycznej, niezależną od napięcia. W przypadku braku pola substancja ta nie będzie miała właściwości magnetycznych. Substancje te obejmują: srebro, bizmut, azot, cynk, wodór i inne substancje.
• Antyferromagnesy – mają zrównoważony moment magnetyczny, co skutkuje niskim stopniem namagnesowania substancji. Po podgrzaniu następuje przejście fazowe substancji, podczas którego pojawiają się właściwości paramagnetyczne. Gdy temperatura spadnie poniżej pewnej granicy, takie właściwości nie pojawią się (chrom, mangan).

Uwzględniane magnesy są również podzielone na dwie kolejne kategorie:

• Miękkie materiały magnetyczne . Mają niską koercję. W polach magnetycznych małej mocy mogą ulec nasyceniu. Podczas procesu odwracania magnesowania doświadczają niewielkich strat. W rezultacie takie materiały są wykorzystywane do produkcji rdzeni urządzeń elektrycznych pracujących na napięciu przemiennym (, generatorze).
• Twardy magnes materiały. Mają zwiększoną siłę przymusu. Aby je ponownie namagnesować, potrzebne jest silne pole magnetyczne. Materiały takie wykorzystywane są do produkcji magnesów trwałych.

Właściwości magnetyczne różnych substancji znajdują zastosowanie w projektach i wynalazkach inżynieryjnych.

Obwody magnetyczne

Połączenie kilku substancji magnetycznych nazywa się obwodem magnetycznym. Są podobne i wyznaczają je podobne prawa matematyki.

Urządzenia elektryczne, indukcyjności itp. działają w oparciu o obwody magnetyczne. W działającym elektromagnesie strumień przepływa przez obwód magnetyczny wykonany z materiału ferromagnetycznego i powietrza, który nie jest ferromagnetyczny. Połączenie tych elementów stanowi obwód magnetyczny. Wiele urządzeń elektrycznych zawiera w swojej konstrukcji obwody magnetyczne.