Cílem předmětu je seznámení se základními pojmy teorie elektromagnetického pole. Po prostudování modulu by měl student být schopen orientovat se v základní terminologii elektrotechniky, řešit elementární úlohy z elektro/magnetostatického pole, stacionárního a kvazistacionárního pole a měl by znát základní principy šíření elektromagnetických vln.
Vliv prostředí elektromagnetické pole
90
Krev proudí aortou při systole rychlostí zhruba 0,6m/s.
Pro náš nejhorší mezní případ Eint V/m (pro bosého poutníka, který jde kolejích pod dráty
elektrifikované trati) vychází tedy pole Emem uvnitř buněčné membrány zhruba 0,24 V/m.
Jak bylo řečeno úvodu, řada klinických studií popisuje příznivé výsledky zaloţené Faradayově
jevu při aplikaci časově proměnných magnetických polí urychlení srůstání zlomenin. extrémním případu
magnet indukcí pouţívaný magnetickém rezonančním tomografu vytvoří krvi proudící aortou
elektrické pole kolem 1,2V/m. vyvolá výsledné efektivní elektrické pole intenzitou V/m celém intervalu frekvencí od
15 kHz, je-li aplikováno kruhovou plochu kosti průměrem cm. pole špičkovou hodnotou průběhem vyznačeným na
obr.
Faradayův zákon říká, uzavřené vodivé smyčce vzniká při změně magnetického toku
elektromotorické napětí.125)
kde frekvence Hz, čas sekundách špičková hodnota magnetické indukce T.125) zesílené, působí-li buněčnou
membránu.
Například homogenní pole efektivní hodnotou magnetické indukce frekvencí vytvoří v
kruhové smyčce poloměrem elektrické pole efektivní hodnotou Eint V/m.
Působení buněčnou membránu
Herman Schwan uvádí, vnitřní elektrické pole (2. Vezmeme-li pro magnetický tok hodnotu r2
B, kde Bosin 2ft, vidíme,
ţe pole kolem kruhové smyčky poloměrem metrů dáno výrazem
mVtfBfr
dt
dB
rE /2cos5,0 0int (2. Léčebné
účinky podle těchto publikací dostavují při intenzitách indukovaného elektrického pole 0,1-1 V/m
při základní opakovací frekvenci kolem aplikované hodin denně.126)
V tomto vzorci zanedbána úhlová závislost pole. Při vodivosti
rovné 0,5 S/m vychází pro efektivní hustotu proudu této smyčce těle E hodnota rovná
přibliţně 9,5 A/m2
. Toto pole zhruba šest
řádů větší, neţ jsou pole pod elektrickými vedeními, dokonce větší neţ tepelný šum, probíraný
dále. Velikost proudu závisí silně velikosti smyčky, ale významu tento vliv
srovnatelný přímým působením vnějších elektrických polí. Protoţe indukovaná elektrická pole jsou úměrná dB/dt, musí
tato pole obsahovat silné sloţky rozdělené celého akustického spektra, nepatří tedy polím s
extrémně nízkými frekvencemi. Protoţe typické hodnoty elektrické vodivosti membrány leţí rozmezí 10-5
do 10-7
S/m, moţné membránu pokládat srovnání tekutinou tkáně izolátor. Např. moţné srovnat elektrickým polem vznikajícím aortě působením zemského
statického magnetického pole vychází kolem V/m, tedy asi 45krát vyšší. Časový průběh
nejčastěji pouţívaných magnetických polí tvar periodicky opakujících sledů pulsů, se
špičkovými hodnotami pole kolem mT. Magnetické pole indukcí vyvolané
střídavým proudem silnoproudého vedení vytvořilo proudící krvi elektrická pole intenzitou
kolem 0,6 V/m. Řešení Laplaceovy
rovnice pro tento limitní případ ukazuje, pole membráně bude mít hodnotu zhruba
intint 30005,1 E
r
EEmen
(2. Toto napětí rovná časové derivaci magnetického toku smyčkou proud,
který smyčce působením tohoto napětí vzniká, vytváří nové magnetické pole, které působí proti
změně původního pole. Pro
srovnání: elektrická pole Eint intenzitou zhruba V/m indukovaná Faradayovým efektem
magnetickým polem (to intenzita pole pod dráty silnoproudého vedení) smyčce tkáni. Při přímém působení elektrických polí extrémně
nízkých frekvencí leţí celý spád napětí procházející buňkou membráně, membrána stíní vnitřek
buňky před působícím polem. Uvaţujeme kulovou buňku poloměrem rovným tloušťku membrány vezměme
rovnou nm
