Электромагнитное поле. Уравнение Максвела

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Марта 2011 в 20:21, курсовая работа

Краткое описание

Американский метеоролог Хэмфри, наблюдавший огни Эльма на своем ранчо, свидетельствует: это явление природы, «превращая каждого быка в чудище с огненными рогами, производит впечатление чего-то сверхъестественного». Это говорит человек, который по самому своему положению не способен, казалось бы, удивляться подобным вещам, а должен принимать их без лишних эмоций, опираясь только на здравый смысл.

Содержание работы

1.Введение…………………………………………………………………4

2. История открытия Электромагнитного поля………………………....6

3. Основные характеристики электромагнитных полей…..…………....7

3.1. Источники электромагнитных излучений……………………….….7

3.2. Биологическое действие электромагнитных излучений…………...7

3.3. Электрические поля токов промышленной частоты…………...…..8

3.4. Защита от электрических полей………………………………......…8

3.5. Электромагнитные поля радиочастот………………………...…....10

3.6. Биологическое действие электромагнитных полей радиочастот...11

3.7. Защита от электромагнитных полей радиочастот………………...12

4. Особенности низкочастотных полей, используемых для лечебных целей………………………………………………………………………13
4.1. Низкочастотная импульсная электромагнитная терапия…………14

4.2. Терапевтический эффект низкочастотной электромагнитной полевой терапии………………………………………………………….15

5. Уравнения Максвела………………………………………………….18

5.1. Уравнения в классическом виде…………………………………...19
5.2. Материальные уравнения…………………………………………..20

5.3. В вакууме, без зарядов и токов…………………………………….21

5.4. Релятивистская инвариантность…………………………………...22
5.5. Уравнения Максвелла с использованием дифференциальных форм………………………………………………………………………23

Содержимое работы - 1 файл

Уральский государственный институт связи и информатики 2.docx

— 96.29 Кб (Скачать файл)

Прибором, обладающим всеми перечисленными выше качествами, является прибор «ДЭТА». Помимо точной функциональной диагностики заболеваний  им можно проводить тщательный контроль лечения. Он позволяет осуществлять функциональную диагностику и проводить  контролируемую терапию всех органов  и систем тканей человеческого тела посредством измерения электропроводности точек акупунктуры пациента. 
    Следует отметить, что клинический эффект "привязан" к специальной технологии воздействия, включающей оригинальные приборные решения с использованием строго определенных параметров сигнала. Любое изменение, в первую очередь, параметров сигнала может приводить к иным эффектам. Необходимо подчеркнуть, что используемые резонансные методы воздействия не имеют сходства с обычной физиотерапией и не противопоказаны при опухолевых заболеваниях.     

Результаты клинической  апробации и девятилетний опыт применения электромагнитной терапии подтвердили  ее высокую эффективность при  лечении различных заболеваний.

Терапевтический эффект низкочастотной электромагнитной полевой  терапии.

 

    Низкочастотная  электромагнитная полевая терапия (ЭПТ) обладает следующими терапевтическими свойствами:

    1. Спазмолиз гладкой мускулатуры артериальных и венозных сосудов, крупных лимфатических сосудов, полых полостных органов таких как желудок, тонкий кишечник, двенадцатиперстная кишка, толстый кишечник, желчный пузырь и мочевой пузырь. 
    Афферентные и эфферентные протоки паренхиматозных органов также имеют гладкую мускулатуру (например, бронхи и бронхиолы в легких, протоки в почках, которые выводят мочу, почечная лоханка и мочеточники, пищевод - как афферентный путь в желудок); в последнем случае следует помнить, что пищевод на две трети состоит из гладкой мускулатуры. Эта категория также включает железистые протоки печени и поджелудочной железы, так же, как протоки половых органов в яичках, фаллопиевы трубы.

    2. Тонизация клеток гладких мышц нужна, при всех видах стаза и дилятации, которые могут иметь место перед спазматически суженными участками сосудов. 
    Применение низкочастотной ЭПТ одновременно вызывает спазмолиз и устраняет явление застоя (стаза) путем тонизации клеток гладких мышц. Таким образом, тонизация действует на ускорение протока крови и лимфы из данной области. Следовательно, целью проводимого лечения является снятие одновременно и спазма и дилятации. Это используется при лечении всех видов гематом, независимо от их этиологии с помощью низкочастотной электромагнитной терапии.    
 

     3. Тонизация эластичных волокон. 
    Для восстановления тонуса необходимо нормализовать баланс электролитов (баланс кальция и фосфора, баланс натрия и калия и т.д.) в них, что является предпосылкой для нормализации тонуса в эластичных волокнах.     

4. Уменьшение воспалительных процессов включает отек мензенхимальных структур в результате повышения проницаемости диападез плазмы. Повышенная проницаемость капилляров приводит к повышенному воспалительному инфильтрату. Если происходит выход жидкости из сосудов, то в результате этого может появиться острое гнойное воспаление, флегмона, абсцесс, гнойный катар. Применение электромагнитной терапии способствует быстрому снижению инфильтрационных, пролиферативных и экссудативных процессов и приводит к ускоренному заживлению (рубцеванию).     

5.Уменьшение  начинающихся дегенеративных процессов. 
    При использовании электромагнитной терапии можно получить лечебный эффект для нормализации состава внутриклеточной жидкости. Это приводит к преобразованию тканевой жидкости из геля в золь. Патологически измененную проницаемость можно также вернуть к норме, то есть восстановить распределение диффузно-осмотического равновесия. Это можно достичь только путем применения, импульсов электромагнитного поля низкой частоты, нормализующих функции соединительной ткани, предотвращающих склероз, фиброз, цирроз и т.д. Эти начинающиеся изменения в тканях и органах являются обратимыми процессами. При больших изменениях в органах и тканях этим методом нельзя достичь значительных успехов. Они требуют интенсивного медикаментозного лечения или хирургического вмешательства. 
    Восстановление поляризации в нервных волокнах. Функция нервов может быть нарушена при деполяризации и гиперполяризации. В нейрофизиологии деполяризация связана со снижением разности потенциалов, которые существуют между внутренней и внешней сторонами оболочки клетки; другими словами, снижение отрицательного потенциала внутри клетки (или положительного - на внешней стороне) т.е. зарядов мембраны. Гиперполяризация - это увеличение разности потенциалов (напряжения), которое имеется на клеточной мембране (между внутренней и внешней стороной). Разность потенциалов создается в результате разницы в концентрации отдельных ионов внутри нервных волокон по отношению к ионам в межклеточной (интерстициальной) жидкости, повсюду, где эти ионы разделены оболочкой. Равновесие в нервных тканях в состоянии покоя является неустойчивым процессом и поддерживается энергетическими процессами. В случае потери энергии, которая может быть следствием длительной невралгии или нефрита, может произойти деполяризация, ведущая к дисфункции нерва. Применение электромагнитной терапии приводит к устранению деполяризации и излечению.     

6.Стимулирование  функции АТФ в поперечно-полосатых  мышцах при травме. 
    АТФ важен для процессов метаболизма и обмена энергии. Мышца получает энергию, требуемую для сокращения, непосредственно при гидролитическом расщеплении молекулы фосфорной кислоты из АТФ, переходящей в АДФ. Мембрана нервных клеток также содержит высокую концентрацию АТФ. 
    Если весь запас АТФ в организме исчерпан в результате процессов, истощающих энергетические процессы, сокращение мышц становится необратимым. Восстановление поляризации при использовании электромагнитной терапии является предпосылкой к нормализации энергетических процессов.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  …В исследованиях по электричеству и магнетизму (статьи "О фарадеевых силовых линиях", 1855-56 гг.; "О физических силовых линиях", 1861-62 гг.; "Динамическая теория электромагнитного поля", 1864 г.; двухтомный фундаментальный "Трактат об электричестве и магнетизме", 1873 г.) Максвелл математически развил воззрения Майкла Фарадея на роль промежуточной среды в электрических и магнитных взаимодействиях. Он попытался (вслед за Фарадеем) истолковать эту среду как всепроникающий мировой эфир, однако эти попытки не были успешны.  
    Дальнейшее развитие физики показало, что носителем электромагнитных взаимодействий является электромагнитное поле, теорию которого (в классической физике) Максвелл и создал. В этой теории Максвелл обобщил все известные к тому времени факты макроскопической электродинамики и впервые ввёл представление о токе смещения, порождающем магнитное поле подобно обычному току (току проводимости, перемещающимся электрическим зарядам). Максвелл выразил законы электромагнитного поля в виде системы 4 дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения Максвелла).  
    Общий и исчерпывающий характер этих уравнений проявился в том, что их анализ позволил предсказать многие неизвестные до того явления и закономерности.  
    Так, из них следовало существование электромагнитных волн, впоследствии экспериментально открытых Г. Герцем. Исследуя эти уравнения, Максвелл пришёл к выводу об электромагнитной природе света (1865 г.) и показал, что скорость любых других электромагнитных волн в вакууме равна скорости света.  
    Он измерил (с большей точностью, чем В. Вебер и Ф. Кольрауш в 1856 году) отношение электростатической единицы заряда к электромагнитной и подтвердил его равенство скорости света. Из теории Максвелл вытекало, что электромагнитные волны производят давление. 
Давление света было экспериментально установлено в 1899 П. Н. Лебедевым.
 

    Уравнения Максвелла — основные уравнения классической электродинамики, описывающие эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами. Уравнения были опубликованы Дж. К. Максвеллом в 1873 году в его книге «Трактат об электричестве и магнетизме». 
 

Уравнения в классическом виде

Название Дифференциальная  форма Интегральная  форма Примерное словесное выражение
Закон индукции Фарадея Изменение магнитной  индукции порождает вихревое электрическое  поле
Закон Ампера 
(с добавкой от Максвелла)
Электрический ток и изменение электрической  индукции порождают вихревое магнитное поле
Теорема Гаусса Электрический заряд является источником электрической  индукции
Теорема Гаусса Магнитная индукция не расходится (не имеет источников) (не применима к монополям)
 

    Приведенные выше уравнения Максвелла не составляют еще полной системы уравнений электромагнитного поля, поскольку они не содержат свойства среды, в которой возбуждено электромагнитное поле. Соотношения, связывающие величины , , , и , в которых учитываются индивидуальные свойства среды, называются материальными уравнениями. 
 

    Введённые обозначения:

  • — плотность стороннего электрического заряда (в единицах СИ — Кл/м³)
  • — плотность электрического тока (плотность тока проводимости) (в единицах СИ — А/м²)
  • — напряжённость электрического поля (в единицах СИ — В/м)
  • — напряжённость магнитного поля (в единицах СИ — А/м)
  • — электрическая индукция (в единицах СИ — Кл/м²)
  • — магнитная индукция (в единицах СИ — Тл = Вб/м²= кг·с-2·А-1)
  • — сторонний электрический заряд, заключенный внутри поверхности (в единицах СИ — Кл)
  • — электрический ток, проходящий через поверхность вызванный движением свободных зарядов (в единицах СИ — А)
  • — дифференциальный оператор ротора
  • — дифференциальный оператор дивергенции
  • — замкнутая двумерная поверхность
  • — замкнутый контур

Уравнения в Гауссовой системе  единиц

Материальные  уравнения

    Чтобы дополнить уравнения Максвелла до полной системы уравнений электродинамики, необходимо получить материальные уравнения, которые связывают величины , , , , и в которых учтены индивидуальные свойства среды. Способ получения материальных уравнений дают молекулярные теории поляризации, намагничивания и электропроводности среды. В основе таких теорий лежат в той или иной степени идеализированные модели среды. Применяя к ним уравнения классической или квантовой механики, а также методы статистической физики, можно установить связь между векторами , , с одной стороны и , с другой стороны. В случае слабых электромагнитных полей, сравнительно медленно меняющихся в пространстве и во времени, а также для изотропных, неферромагнитных и несегнетоэлектрических сред материальные уравнения записываются в виде:

где — диэлектрическая проницаемость (в единицах СИ — Ф/м), — магнитная проницаемость (в единицах СИ — Гн/м) и — электропроводность среды (в единицах СИ — 1/(Ом·м)).

    В вакууме, без зарядов и токов

    Вакуум — это линейная, однородная, изотропная, бездисперсионная среда; и магнитная, и электрическая постоянные обозначаются через и (не учитывая очень малых квантовых эффектов).

    Уравнения Максвелла для вакуума без электрических зарядов и токов такие:

 
    Эта система дифференциальных уравнений имеет простое решение — гармоническая, плоская волна. Векторы электрического и магнитного полей перпендикулярны направлению распространения волны и друг другу, и находятся в фазе. Волна распространяется со скоростью:

  

     Максвелл обозначил эту величину c. Это просто скорость света в вакууме, а свет — это вид электромагнитного излучения. Общепринятые значения скорости света, электрической и магнитной постоянных приведены в следующей таблице: 

Символ Имя Численное значение Единицы измерения СИ Тип
Постоянная скорости света м/с LT−1
Электрическая постоянная Ф / м L−3M−1T4
Магнитная постоянная Гн / м LMT−2I−2

Информация о работе Электромагнитное поле. Уравнение Максвела