Магнітні властивості речовин. Фізичні основи магнітобіології

Магнітне поле існує завжди і скрізь, де відбувається упорядкований рух електрично заряджених частинок речовини.

Магнітне поле створюється лише рухомими зарядами і діє лише на рухомі заряди.

Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера - F_А.

Закон Ампера: сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, пропорційна індукції магнітного поля, силі струму в провіднику, його активній довжині та синусу кута між напрямами струму й магнітної індукції:

.

Магнітний момент, зумовлений обертанням електрона навколо ядра, називають орбітальним магнітним моментом електрона р.

Орбітальний магнітний момент електрона, як і його електричний заряд, уже не ділиться на дрібніші порції й, отже, виконує роль елементарного магнітного моменту – магнетон Бора:

μ_Б = 9,27·10²⁴ А·м².

Крім орбітального електрон має також і власний момент імпульсу, якій має назву спін. Отже крім орбітального магнітного моменту електрон має також спіновий магнітний момент який теж дорівнює магнетону Бора.

За своїми магнітними властивостями речовини поділяються на три групи:

· діамагнітні;

· парамагнітні;

· феромагнітні.

До діамагнетиків належать такі речовини, молекули або атоми яких не мають власного магнітного моменту. Зовнішнє магнітне поле не підсилюється в діамагнетиках, а навпаки, індукція магнітного поля струму дещо ослаблюється. Магнітне сприйняття діамагнетиків від’ємне, мале за модулем й практично не залежить від температури, а відносна магнітна проникність менша за одиницю. До чистих діамагнетиків належать інертні гази, срібло, золото, цинк, мідь, Se, Р, С, вода, білки, вуглеводи.

Парамагнетиками є речовини, молекули (або атоми) яких при відсутності зовнішнього магнітного поля мають відмінний від нуля магнітний момент. До парамагнетиків відносять повітря, Cr, Mn, Sn, Al, Pt, Na, K, O, N, NO.

До феромагнетиків відносять речовини, розділенні на малі області (домени), всередині яких магнітні моменти атомів або молекул цієї речовини самовільно розташовані паралельно один до одного. До феромагнетиків відносять Fe, Co, Ni та їх поєднання. Широко застосовуються в медицині, наприклад, для видалення магнітного пилу й частинок з очей або ран; в хірургії для поєднання кінців прооперованої кишки.

Живі тканини організму людини в основному належать до діамагнетиків, поряд з цим є невелика кількість молекул та іонів яким притаманні властивості парамагнетиків. Феромагнетиків в організмі людини немає.

Індуктотермія. До недоліків діатермії ставиться ще й те, що електроди безпосередньо контактують із тілом і при досить великій щільності струму виникають опіки. Якщо ж між електродом і тілом є повітряний прошарок, то в ній проскакують іскри, що викликають небажані фізіологічні ефекти. Більше зручний і безпечний метод індуктотермії. Як було сказано вище, в основі індуктометрії лежить індукування високочастотним електромагнітним полем вихрових струмів у тілі тварини. Кількість виділюваної теплоти назад пропорційно питомому опору тканини. Отже, при індуктотермії більше нагріваються тканини з меншим питомим опором (кров, печінка) Фізіологічна дія індуктометра в основному мало відрізняється від дії діатермії, але вона дає більше глибоке й рівномірне прогрівання, тому що проводиться на більше високих частотах (10-15 Мгц). Частота коливального контуру n тим більше, чим менше його індуктивність L й ємність C, що треба з формули Томсона.

Тому котушки для індуктотермії містять усього кілька витків. Для прогрівання внутрішніх органів котушки мають вигляд плоскої спіралі; якщо ж потрібне прогрівання кінцівок, те навколо них обмотують 1-2 витка ізольованого кабелю, з'єднаного із ВЧ генераторм.