7.5 Электромагнитные счетчики скорости крови

Для измерения скорости крови в различных сосудах системы кровообращения, было разработано множество различных методов, один, из которых, основан на использовании электромагнитного счетчика. Принцип действия этого прибора основан на законах движения заряженных частиц в магнитном поле. В крови имеется значительное количество электрических зарядов в виде ионов. В плазме крови содержится 145 ммоль/л ионов Na⁺ и около 125ммоль/л ионов Cl^- ( концентрации других ионов значительно меньше, поэтому ими пренебрегаем).

Предположим, что некоторое количество однозарядных ионов движется внутри артерии со скоростью .

Рисунок 7.9

Если артерию поместить между полюсами магнита, то ионы будут двигаться в магнитном поле (см. рис.7.9). Под влиянием силы Лоренца положительно и отрицательно заряженные ионы будут двигаться к противоположным стенкам артерии. Эта поляризация артериальных ионов создает электростатическое поле эквивалентное однородному полю конденсатора. Разность потенциалов на артерии U, диаметр которой равен d, связана напряженностью электростатического поля следующим образом, . Электростатическое поле действует на ионы с силами равными . При условии равновесия электрические и магнитные силы равны и противоположно направлены . Следовательно, , отсюда следует, что . Таким образом, скорость крови, текущей по артерии пропорциональна напряжению, возникающему поперек артерии. Его можно измерить, присоединив электроды к противоположным стенкам артерии.

Проверь себя

1. Объясните правило правой руки.

2. С помощью, каких линий можно изобразить магнитное поле?

3. Объясните поведение силовых линий для магнитного стержня.

4. Дайте определение силы Ампера.

5. Каким правилом определяется направление силы Ампера?

6. Объясните физический смысл вектора магнитной индукции.

7. Дайте определение линий магнитной индукции.

8. Что характеризует вектор магнитной индукции?

9. Запишите формулу, связывающую, вектора индукции и напряженности .

10. Дайте определение элемента тока.

11. Сформулируйте и запишите закон Био-Савара-Лапласа и укажите границы его применимости.

12. Запишите принцип суперпозиции для магнитных полей.

13. Определите вектор индукции магнитного поля, созданного бесконечно длинным проводником.

14. Дайте определение и запишите формулу силы Лоренца.

15. Запишите формулу для силы Лоренца в случае, если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям.

16. Сформулируйте правило, по которому определяется направление силы Ампера.

17. Объясните действие электронных счетчиков скорости крови.

8 Электромагнитная индукция закон Фарадея

8.1 Магнитный поток

Магнитный поток вектора индукции магнитного поля определяется также как и поток вектора напряженности электростатического поля (см. раздел 5.5), т.е. магнитный поток – это количество силовых линий, пронизывающих площадку S, перпендикулярную силовым линиям. Для однородного магнитного поля поток находится по формуле

, (8.1)

где – угол между направлением силовых линий магнитного поля и нормалью, восстановленной к площадке S.

Для неоднородного магнитного поля поток магнитной индукции соответственно определяется по формуле:

. (8.2)

Размерность магнитного потока в системе СИ: Ф=BS=1Тл∙1м²= = 1Вб (Вебер).