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.
Uplatnění Lorentzovy síly Faradayova zákona lidském organismu
Efektivní elektrická pole uvnitř těla vyvolaná magnetickou silou Qv působící pohybující
se náboje dávají dobrou představu velikosti tohoto vlivu. Nejvyšší špičkové hodnoty elektrického pole úrovni hlavy, kterými lze setkat jsou
dva metry nad kolejemi elektrických vlaků dosahují zhruba 600 V/m. Nejhorší případ tedy nastal
u osoby stojící bosýma nohama mokrých kolejích elektrifikované tratě; intenzita el.Vliv prostředí elektromagnetické pole
89
1200 V/m. moţné, stáčení těchto magnetických
domén vyvolané magnetickým polem Země slouţí některým ţivočichům navigaci. Přímá interakce magnetickým polem proudu tekoucím
dráty vedení přenášejících vysoké výkony tedy byla překryta tepelnými efekty. (Ovšem daleko větší nebezpečí neţ
od elektrického pole hrozí takové situaci přijíţdějícího vlaku). Astronaut pohybující oběţné dráze
od západu východu 300 nad Zemí naměřil svém těle pole rovné zhruba 0,4 V/m, zatímco
cestující tryskovém letadle letícím rychlostí 850 km/h naměřil pole kolem 0,011 V/m.124)
Kruhová frekvence (pro frekvenci Hz), pro vnitřní vodivost elektrolytu lidské tkáně int byla
vzata hodnota 0,5 S/m.
Domény magnetitu permanentním magnetickým dipólem byly nalezeny ţivých organismech,
počínaje bakteriemi mořské ţivočichy člověka. Tento výsledek vychází Maxwellových
rovnic při započtení okrajových podmínek pro kolmou sloţku elektrického pole rozhraní mezi
vzduchem tkání. Jedna
magnetická doména zhruba široká její magnetický moment kolem 610-17
Am2
. Pro náš nejhorší moţný případ, tj. Avšak bezprostřední interakce magnetickým polem mohla být
významná jen tehdy, kdyby těle existovaly trvalé magnetické domény dostatečně velké tomu, aby
poskytly interakční energii, která velká srovnání kT.
.
Elektrická pole
Charles Polk všiml, poměrné hodnoty vodivosti permitivity biologických tkání vzhledem ke
vzduchu jsou při frekvencích vyskytujících při přenosu elektrického výkonu takové, vnější
elektrické pole místě, kde vstupuje těla, vţdy kolmé jeho povrchu, pole uvnitř těla Eint je
vţdy mnoho řádů menší neţ vnější pole vzduchu Evzd.
Projevy ELF těle
Magnetická pole
Protoţe permeabilita ţivé tkáně prakticky neliší permeability vákua, procházejí magnetická
pole tělem bez překáţky. pole úrovni
hlavy mohla tomto případě dosáhnout přibliţně 12000 V/m. Poloţíme-li
vzd 0intint
je 80int
107,0
vzdvzdE
E
(2. pro externí
elektrické pole intenzitou 12000 V/m výšce hlavy bosého chodce jdoucího dešti kolejích,
vychází špičková hodnota elektrického pole elektrolytu těla jen kolem V/m. Řešení odpovídá časovým změnám ustáleného stavu rozloţení povrchového
náboje mezi vzduchem tělem při síťové frekvenci. Vodivost permitivita biologických materiálů se
mění jen zanedbatelně pásmu extrémně nízkých frekvencí (ELF) předpoklady, nichţ rovnice
(2.124) vychází, jsou lépe splněny neţ 1000. Viskózní tlumení kapalné sloţce plazmové tkáně
omezuje při rozměrech charakteristických pro buňku podstatně energii vazby pole oscilujícího s
frekvencí takovým magnetickým dipólem.
Interakční energie jedné izolované domény, např. takové, jaká byla nalezena lidské nadledvince, s
polem rovným pouhé vychází 0,01kT. Ale dokonce tomto případě by
interakce byla významná především polí
