Вплив магнітного поля на живі організми

План

1. Чутливість комах до магнітних полів.

2. Вплив магнітного поля на організм людини.

3. Магнітне поле Землі служить людині.

4. Магнітні бури.

5. Магнітні аномалії

Чутливість комах до магнітних полів

Очевидну сприйнятливість до магнітного поля Землі продемон­стрували, наприклад, терміти. Установлено, що в термітнику ко­махи розташовуються поперек магнітних силових ліній. Якщо ко­мах екранувати від магнітного поля, то вони відразу втрачають свою здатність орієнтуватися в просторі. За таких умовах (без маг­нітного поля) вони розселяються довільно.

Було встановлено, що в магнітному полі Землі орієнтуються мо­люски, хробаки й навіть водорості. Деякі морські бактерії розташо­вуються в придонному мулі під певним кутом до силових ліній маг­нітного поля Землі.

Спостереженнями встановлено, що і на початку, і наприкін­ці польоту жуки, бджоли й інші комахи вибирають головним чи­ном напрямок північ—південь або захід—схід. Досліди показали, що комахи змінювали вибір орієнтованого положення в просторі, якщо змінювався напрямок магнітного поля.

Мухи й інші комахи «сідають» переважно в напрямку поперек або уздовж магнітних ліній магнітного поля Землі.

Орієнтиром для перелітних птахів також служить магнітне поле Землі. Нещодавно вчені довідалися, що у птахів в зоні очей розташовується маленький магнітний «компас» — крихітне тка­нинне поле, у якому розташовані кристали магнетиту, що мають здатність намагнічуватися в магнітному полі.

Ботаніки встановили сприйнятливість рослин до магнітних по­лів. Виявляється, сильне магнітне поле впливає на ріст рослин.

Вплив магнітного поля на організм людини

Установлено, що постійні або коливні з періодом у кілька хви­лин магнітні поля характерні для шлунка людини, причому вид сигналу явно визначає функціональний стан шлунка. Сигнали різ­няться до й після прийому їжі, змінюються під час споживання води (натще) або приймання ліків. Цей факт може надалі знайти застосування в діагностиці шлункових захворювань.

Відомо, що око — джерело досить сильного електричного поля. Це спричиняє в прилеглих тканинах електричний струм, магнітне поле якого можна реєструвати під час руху очей і в разі зміни освітленості сітківки. Виявилося, що магнітне поле очей іс­тотно вище, ніж магнітне поле мозку. Тому конфігурацію й інші характеристики цих полів необхідно знати, приступаючи до маг-нітографічних досліджень мозку, особливо під час вивчення зоро­вого сприйняття.

Магнітне поле служить людині

Радіаційні пояси магнітосфери захищають Землю від згубного для всього живого випромінювання Сонця. Якби магнітне поле не відхиляло потоку заряджених частинок, змушуючи їх рухатися по силових лініях від полюса до полюса, то частинки ці досягали б без­перешкодно поверхні Землі.

Деякі зміни магнітного поля попереджають про наближення магнітної бурі. Під час магнітних бур протягом декількох годин відбуваються сильні зміни в іоносфері. Іоносфера перестає відбива­ти радіохвилі, і радіозв'язок переривається. Про наближення маг­нітних бур дуже важливо знати літакам і кораблям, тому що вони відразу втрачають і можливість орієнтуватися за компасом, і лока­ційний зв'язок. Але магнітне поле саме попереджає про магнітні бурі, що насуваються.

Магнітне поле допомагає орієнтуватися літакам, кораблям, підводним човнам. Компас часто служить єдиним дороговказом для дослідницьких груп і туристів. Різкі відхилення магнітного поля — аномалії — указують на родовища корисних копалин. Ви­вченням і розвідкою таких магнітних аномалій займається спеці­альна наука — магниторозвідка.

Магнітні бурі

Достеменно відомо, що магнітні бурі впливають на здоров'я лю­дини та, імовірно, на розвиток інфекційних захворювань, призво­дять до зменшення кількості еритроцитів і зниження гемоглобіну, підвищують в'язкість крові. У результаті відбуваються збої серце­вого ритму, змінюється кров'яний тиск, з'являються головні болі, безсоння, людина стає дратівливою тощо. Зрештою навіть у здоро­вому організмі може настати порушення всіх налагоджених в орга­нізмі зв'язків.

Магнітні аномалії

Причиною магнітної аномалії в більшості випадків є наявність під поверхнею Землі значних мас магнітної залізної руди. Тому ви­вчення магнітної аномалії сприятиме одержанню цінних вказівок про наявність і місце розташування цих покладів. Однією з най­більших і добре вивчених магнітних аномалій є Курська магнітна аномалія, досліджена під керівництвом радянського фізика Петра Петровича Лазарєва (1878—1942). Тут були виявлені величезні по­клади залізної руди.

В Україні Кременчуцька магнітна аномалія — найбільший за­лізорудний район, що є продовженням Криворізького залізорудно­го басейну. У межах Кременчуцької магнітної аномалії відомі 4 ро­довища: Горишнє-Плавнинське, Лавриковське, Еристовське — за­лізисті кварцити переважно магнетитового складу зі значним уміс­том заліза.

Завдання для самостійної роботи:

Розв’яжіть задачі:

1. На провідник завдовжки 0,8м, що міститься в однорідному магнітному полі перпендикулярно до силових ліній, діє сила в 5 Н, коли по провіднику проходить струм 5 А. Визначити магнітну індукцію поля.

2. Протон у магнітному полі з індукцією 0,01Тл, описав півкола радіусом 10см. Знайти швидкість протона і період його обертання.

Тема 3. Електромагнітне поле

План самостійної роботи до теми

№ сам. роботи	Кількість годин на роботу	Теми самостійних робіт
10.		1. Струми Фуко
11.		2. Гіпотеза Максвела

 

Струми Фуко

Індукційні струми можуть збуджуватися й у суцільних масивних провідниках. У цьому випадку їх називають струмами Фуко або вихровими струмами. Електричний опір масивного провідника мало, тому струми Фуко можуть досягати дуже великої сили.

Струми Фуко, як і індукційні струми в лінійних провідниках, підкоряються правилу Ленца: їх магнітне поле спрямоване так, щоб протидіяти зміні магнітного поля, індукуючого вихрові струми. Що тому рухаються в сильному магнітному полі гарні провідники випробовують сильне гальмування, обумовлене взаємодією струмів Фуко з магнітним полем. Це використовують для демпфірування (заспокоєння) рухливих частин гальванометрів, сейсмографів і т.п. Теплова дія струмів Фуко використовується в індукційних плавильних печах.

Для зменшення струмів Фуко сердечники трансформаторів роблять із окремих пластин і пластини перпендикулярні струмам Фуко.

Внаслідок виникнення вихрових струмів швидкозмінний струм нерівномірно розподілений по перетину проведення - він витісняється на поверхню провідника - скін-ефект. Тому на високих частотах використовують порожні проведення.

Нехай маємо масивне металеве осердя з обмоткою (рис.). Якщо за допомогою реостата змінювати в обмотці струм або подавати на затискачі котушки змінну напругу, то в обмотці протікатиме змінний струм. Змінні магнітні потоки перетинатимуть осердя і в усіх поперечних перерізах осердя.індукуватимуться кругові стру­ми, які називаються вихро­вими.

Вихрові струми індукуються в масивних металевих осердях, що знаходяться під дією змінного магнітного потоку або під час ру­ху металевих мас у постійному магнітному полі. Вони протіка­ють у площинах, що перетина­ються магнітними лініями. При великих поперечних перері­зах осердя їх електричний опір малий, тому індукційні стру­ми в них можуть бути великі.

Вихрові струми призводять до значного нагрівання осер­дя, внаслідок чого відбувається втрата енергії, що знижує ККД технічних пристроїв.

Для зменшення величини вихрових струмів осердя тран­сформаторів та електричних машин складають з окремих листів електротехнічної сталі, товщиною 0,1...0,5 мм, ізо­льованих один від одного за допомогою спеціального лаку або окалини, тому вихрові струми замикаються у межах товщини листа і зустрічають великий опір. Для збільшення електричного опору сталі до неї додають невелику кіль­кість кременю. Ці міри зменшують величину вихрових струмів та нагрів осердя, зменшуються також втрату електричної енергії.

У високочастотних колах для осердь застосовуються магнітодіелектрики і ферита, які мають великий опір вих­ровим струмам.

У деяких технічних приладах вихрові струми використо­вуються в корисних цілях, зокрема:

1) для екранування деталей від зовнішніх магнітних по­лів у схемах апаратури зв'язку. Для цього коливальні кон­тури радіоприймачів покривають алюмінієвими циліндрич­ними екранами. Під дією сусідніх змінних магнітних полів у алюмінієвому екрані індукуються вихрові струми, магнітні поля яких мають протилежні напрями із зовнішніми маг­нітними полями і компенсують їх дію, а тому деталі під екра­ном залишаються поза дією зовнішніх магнітних полів;

2) для заспокоювачів електровимірювальних приладів. Так, щоб при ввімкненні приладу швидко загасити коливан­ня стрілки, на кінець стрілки прикріплюють тонку алюмініє­ву пластину, яка при коливанні стрілки рухається між по­люсами маленького постійного підковоподібного магніту і перетинає його магнітне поле. При цьому в пластині індуку­ються вихрові струми, магнітні поля яких напрямлені про-гилежно магнітному полю постійного магніту. Це гальмує коливання пластини із стрілкою;

3) для витоплювання металу, коли застосовуються ін­дукційні печі, в яких метал витоплюється вихровими стру­мами, що створюють велике нагрівання металу.

Зміст самостійної роботи:

Підготуйте повідомлення на тему «Застосування струмів Фуко»

 

Гіпотеза Максвела

Англійський фізик Дж. Максвелл дійшов висновку, що маг­нітне поле, яке змінюється з часом, породжує електричне поле. Це дуже важливий висновок: адже породження електричного поля магнітним полем відбувається навіть там, де немає провідного кон­туру й не виникає електричний струм. Як бачимо, магнітне поле може не тільки передавати магнітні взаємодії, але й бути причиною появи іншої форми матерії — електричного поля.

Електричне поле, утворене змінним магнітним полем, є вихро­вим, тобто його силові лінії є замкнутими.

Керуючись принципом симетрії, Максвелл висловив гіпотезу, що й змінне електричне поле породжує магнітне поле.

Спираючись на той факт, що електричне поле породжується змінним магнітним полем, а магнітне поле — змінним електрич­ним, Максвелл дійшов висновку: