11. Ударная волна. Получение и использование ударных волн в медицине.

Ударная волна, скачок уплотнения, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью тонкая переходная область, в которой происходит резкое увеличение плотности, давления и скорости вещества. Ударные волны возникают при взрывах, при сверхзвуковых движениях тел, при мощных электрических разрядах и т.д.

Скорость распространения ударной волны в среде превышает скорость звука в данной среде. Превышение тем больше, чем выше интенсивность ударной волны (отношение давлений перед и за фронтом волны): (р_{уд.волны} – р_{сп.среды})/р_{сп.среды}

В медицине ударные волны чаще всего генерируются с помощью механического образования, базирующегося на принципах баллистики. Сжатый воздух придает ускорение снаряду, который толкает аппликатор, размещенный на коже, придавая ему большую кинетическую энергию. Главная особенность аппарата, использующего такой принцип, заключается в том, что увеличение крутизны волны происходит намного медленнее по сравнению с приборами, фокусирующими ударную волну, поэтому фокусирующие технологии применяют в лечении глубоких слоев тканей (например, для дробления камней в почках и др.).

Другой метод образования ударных волн – использование электромагнитных токов. В тонкой медной фольге под воздействием электромагнитных токов происходит взрывоподобная деформация. При этом столбик связанной воды смещается пропорционально давлению. Генерированный таким образом импульс давления связывается и передается другой среде. Различные дополнительные приспособления, такие как акустические отсекающие линзы, способны фокусировать волны давления на заданном расстоянии и передавать их в более глубокие участки тела, а акустические рефлекторы – корректировать точность фокусировки.

Электропневматический принцип – наиболее старый метод генерирования ударных волн, в соответствии с которым запальная свеча располагается в первичном фокусе. Высокие температуры во время искрового разряда заставляют окружающую жидкость испаряться с образованием плазменных пузырьков. Радиальные ударные волны из первичного фокуса благодаря овальному акустическому зеркалу собираются во вторичный фокус. Передача ударных волн в заданные участки обеспечивается с помощью соответствующих связывающих сред. Один из недостатков этого процесса заключается в нестабильности ударной волны, необходимости частой замены дорогостоящих электродов.

Пьезоэлектрический принцип. Небольшой импульс давления, создаваемый локальными электрическими импульсами отдельных пьезокристаллов, испускается в центр шаровидной чашки. Поскольку кристаллы располагаются в продольно разрезанной трубке, волны давления собираются в один фокус.

Электромагнитные колебания и волны.

12. Электрическое поле. Характеристики электрического поля: напряженность, разность потенциалов. Линии электрического поля.

Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Характеристики электрического поля:

Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Е(вектор)=F(вектор)/q

Разность потенциалов равна работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую. В СИ измеряется в вольтах. Разность потенциалов электрического поля Земли между двумя уровнями, отстоящими друг от друга на величину роста человека, > 200 В. Однако человек не чувствует этой разности потенциалов и его не поражает током, поскольку он является хорошим проводником и как любой проводник искажает электрическое поле так, что все точки его поверхности находятся под одинаковым потенциалом.

Силовые линии электрического поля

Электрическое поле наглядно изображается с помощью силовых линий. Силовой линией электрического поля называется линия, в каждой точке которой касательная совпадает с вектором напряженности поля. Силовые линии проводятся с такой густотой, чтобы число линий, пронизывающих воображаемую площадку 1м2, перпендикулярную полю, равнялось величине напряженности поля в данном месте. Тогда по изображению электрического поля можно судить не только о направлении, но и о величине напряженности поля. Электрическое поле называется однородным, если во всех его точках напряженность Е одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.

При положительном заряде, образующем поле, вектор напряженности направлен вдоль радиуса от заряда, при отрицательном - вдоль радиуса по направлению к заряду. Исходя из положительного заряда (или входя в отрицательный заряд) силовые линии теоретически простираются до бесконечности.