Биофизические характеристики тканей человека - Березовский В.А.
ISBN 5-12-001374-0
Скачать (прямая ссылка):
Источниками магнитного поля являются проводники с током, движущиеся электрически заряженные частицы и тела, намагниченные тела, переменное электрическое поле (токн смещения) [1, 12].
Силовой характеристикой магнитного поля служит вектор магивтиой индукции В. Численно он равен пределу отношения силы F, действующей со стороны магнитного поля на элемент проводника с электрическим током /, к произведению силы тока и длины элемента проводника, если длина I этого элемента стремится к нулю, а элемент так расположен в поле, что этот предел имеет наибольшее значение [19]:
В = —j- (dF/dl)maX‘
Магнитное поле называется однородным, если векторы В во всех его точках одинаковы. В противном случае поле неоднородно. Для графического изображения магнитных полей используют линии магнитной индукции — кривые, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В в этих точках поля. Линии магнитной индукции всегда аамкнуты и охватывают проводники с токами, создающими поле. Замкнутость линий — следствие отсутствия в природе свободных магнитных зарядов [19].
Если проводники с током (или движущиеся заряды и заряженные тела) находятся не в вакууме, а в каком-либо веществе (магнетике), то это вещество намагничивается и вектор В результирующего поля равен
В = В0 + BBR,
где Вд — магнитная индукция внешнего (намагничивающего) поля, создаваемого токами проводимости и макроскопическими токами; Ввн — магнитная индукция поля, создаваемого намагниченным веществом, т. е. молекулярными токами в веществе [1, 10, 12].
Магнетиками называются все среды, способные намагничиваться в магнитном поле, т. е. создавать собственное магнитное поле. Намагничивание вещества характеризуется вектором интенсивности намагниченности J, представляющим собой векторную сумму магнитных моментов атомов (молекул, макромолекул), находящихся в единице объема [19]:
где N — число частиц, содержащихся в объеме V магнетика; Рт1 — магнит* ный момент /-Й молекулы (макромолекулы, атома).
Для однородного изотропного магнетика, полностью заполняющего определенное пространство (в котором есть магнитное поле) нлн часть его таким образом, что линии индукции намагничивающего поля не пересекают поверхность магнетика, В определяется формулой
В = (хВ0,
где Ц — относительная магнитная проницаемость магиетика. Последняя показывает, во сколько раз при заданном распределении макроскопических токов магнитная индукция в рассматриваемой точке поля в данном веществе больше, чем в вакууме [10, 19]. Для большинства биологических клеток и практически для всех растворов биологически важных соединений относительная магнитная проницаемость Ц отличается меньше чем на 0,01 % от магнитной проницаемости вакуума ц0 [1].
Напряженностью магнитного поля Н называется векторная величина, характеризующая связь между магнитной проницаемостью вакуума Ц0> J и В следующим образом [1, 19]:
Н = В/(х0 — J.
Для магнетиков, находящихся в полях с напряженностью до Н ~ ~ 10* А • м-1,
J = хН,
где х — магнитная восприимчивость вещества. Связь относительной магнитной проницаемости и магнитной восприимчивости определяется выражением [19]
(X = 1 -f х.
По магнитным свойствам магнетики делятся на трн основные группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики [1, 10].
Явление диамагнетизма — индуцирование дополнительного магнитного момента в атомных электронных оболочках под действием внешнего магнитного поля [1, 10, 19]. Диамагнетизм присущ многим веществам, ио наблюдается в тех случаях, когда атомы, молекулы или ионы не имеют результирующего магнитного момента Рт. К диамагнетикам относятся инертные газы, некоторые металлы (цинк, золото, ртуть), многие органические соединения, кремний, фосфор, графит и сверхпроводники [19]. Для диамагнетиков к < 0. К парамагнетикам относятся вещества, атомы и молекулы которых обладают постоянным магнитным моментом Рт, не зависящим от внешнего магнитного поля. Для парамагнетиков х > 0. К ним относятся кислород, платина, палладий, соли железа, никеля, кобальта и сами эти металлы [10].
Ферромагнетиками называются магнитные вещества, в которых собственная намагниченность в сотни и тысячи раз превосходит индукцию вызвавшего ее внешнего магнитного поля, т. е. х 0 [ 17, 19]. К ферромагнети* кам относятся ферромагнитные полупроводники с общей химической формулой A10F203, где М — двухзарядный ион какого-либо металла (Си+2, Zn^“2, Ni-*-2) [17, 19]. Предполагают, что могут существовать и органические ферромагнетики [14].
В биообъектах, по-видимому, встречаются практически все перечисленные классические механизмы генерации магнитных полей. Так, измерены магнитные поля, образуемые микрокристаллами магнетита Fea04 (природного магнетика, обладающего ферромагнитными свойствами) в бактериях, нейронах медоносных пчел, акул, почтовых голубей [27]. У человека этот ферромагнетик обнаружен в надпочечниках. Предполагается, что микрокристаллы магнетита имеют эндогенное происхождение [26]. Источниками магнитных полей организма могут быть и экзогенные вещества, попавшие в легкие: асбест, цемент и ферромагнетики [22].
