|
|
 |
|
Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии
|
Общий каталог эффектов
 | Импульс электромагнитного поля |
 |
Импульс электромагнитного поля
Анимация
Описание
Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 году. Максвелл проанализировал все известные к тому времени законы электродинамики и сделал попытку применить их к изменяющимся во времени электрическому и магнитному полям. Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты. Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса: изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.
Из теории Максвелла следовало, что электромагнитные волны должны оказывать давление на поглощающее или отражающее тело. Давление электромагнитного излучения объясняется тем, что под действием электрического поля волны в веществе возникают слабые токи, то есть упорядоченное движение заряженных частиц. На эти токи действует сила Ампера со стороны магнитного поля волны, направленная в толщу вещества. Эта сила и создает результирующее давление. Обычно давление электромагнитного излучения ничтожно мало. Так, например, давление солнечного излучения, приходящего на Землю, на абсолютно поглощающую поверхность составляет примерно 5 мкПа. Первые эксперименты по определению давления излучения на отражающие и поглощающие тела, подтвердившие вывод теории Максвелла, были выполнены П. Н. Лебедевым (1900 г.). Опыты Лебедева имели огромное значение для утверждения электромагнитной теории Максвелла. Маленький пропеллер, "крылышки", одно крыло черное, поглощающее свет ,второе- белое , отражающее свет (рисунок 1), накрытый стеклянным колпаком, начинает безостановочно вращаться, как только включается стоящая рядом обычная настольная лампа. Когда подобная вертушка крутится под действием ветра, это вряд ли кого удивит, но тут — стеклянный колпак, который не пропускает никакого дуновения воздуха. Пройти может только свет. Значит, он давит на лопасти. Существование давления электромагнитных волн позволяет сделать вывод о том, что электромагнитному полю присущ механический импульс.
"Пропеллер" из опыта Лебедева
Рисунок 1
Импульс электромагнитного поля, динамическая характеристика поля – количество движения, которым обладает электромагнитное поле в данном объёме. Электромагнитное поле обладает всеми признаками материальных тел – энергией, конечной скоростью распространения, импульсом, массой. Это говорит о том, что электромагнитное поле является одной из форм существования материи. Тела, помещенные в электромагнитное поле, испытывают действие механических сил. Воздействие поля на тело при этом связано с поглощением телом электромагнитных волн или изменением направления их распространения (отражение, рассеяние, преломление). При излучении телом электромагнитных волн, в частности света, импульс тела также меняется. Так как импульс замкнутой материальной системы в результате излучения, поглощения или отражения электромагнитных волн не может измениться (в силу закона сохранения полного импульса системы), то из этого следует, что электромагнитная волна также обладает импульсом.
Из классической теории электромагнитного поля – Максвелла уравнений – следует, что импульс электромагнитного поля распределён в пространстве с объёмной плотностью – g=[EH]/4πc в системе СГС (Гаусса), или – g=[EH]/c2 системе СИ, где [ЕН] – векторное произведение напряжённостей электрического Е и магнитного Н полей, численно равное EHsin(a), a – угол междуE и H, с = 3×1010 см/сек – скорость света в вакууме. Таким образом, вектор плотности импульса электромагнитного поля g перпендикулярен Е и Н и направлен в сторону поступательного движения правого буравчика, рукоятка которого вращается в направлении от Е к H.
В квантовой теории электромагнитного поля (квантовой электродинамике) носителем энергии и импульса поля являются кванты этого поля – фотоны. Фотон частоты n обладает энергией hn и импульсом h n/c, где h – Планка постоянная. Существование импульса у фотона проявляется во многих явлениях. Например, обмен импульсом между электромагнитным полем и частицей имеет место в Комптона эффекте (упругом рассеянии фотонов на электронах).
Ключевые слова
Разделы наук
Используется в научно-технических эффектах
Используется в областях техники и экономики
Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты
Применение эффекта
Электромагнитный импульс может быть использован для калибровки средств измерений параметров сверхширокополосных электромагнитных импульсов, а также для испытания электронного оборудования на восприимчивость и устойчивость к данному виду электромагнитного излучения. Средства создания электромагнитного импульса используются для вывода из строя электронной и электротехнической аппаратуры, для стирания информации в банках данных и порчи ЭВМ в качестве "несметрельного оружия" в военных целях. Также электромагнитные импульсы применимы в медицине в виде физиотерапевтического устройства для лечения трофической язвы, длительно незаживающих раны, радикулитов, дерматитов и дерматозов, ожоговых травм, доброкачественных и злокачественных новообразований и т.д. на рисунках 1, 2 представлены аппарат КВЧ-ИК терапии портативный со сменными излучателями "СЕМ® ТЕСН" и Аппарат СЕМ®-ТЕСН, действие аппаратов основано на взаимодействии слабого импульсного электромагнитного излучения КВЧ диапазона с организмом.
Аппарат СЕМ®-ТЕСН и излучатель
Рисунок1
Аппарат КВЧ-ИК терапии портативный со сменными излучателями "СЕМ® ТЕСН"
Рисунок 2
Реализации эффекта
Изобретение предназначено для получения излучения с широким диапазоном воздействия - от стимулирующего воздействия на организм до разрушающего опухолевые клетки. Это достигается путем генерирования широкодиапазонного электромагнитного излучения различной формы и меняющегося по различным зависимостям.
Структурная схема устройства
Рисунок 1
Внешний вид излучателя
Рисунок 2
Устройство 1 представляет собой генератор электромагнитного поля. Корпус 2 устройства с торцевой стороны имеет конусообразное расширение 3, откуда излучается электромагнитное поле во время его работы. На корпусе 2 устройства 1 в блоке индикации 4 размещены индикаторы 5 включения питания. На кабеле 6 питания размещен включатель 7 работы. Устройство 1 содержит блок питания 8, блок задания режимов работы 9, блок управления 10, блок коммутации 11, блок генераторов 12, блок излучения 13. Блок питания 8 может работать в двух режимах - автономном и сетевом, в первом случае в работу включается аккумуляторная батарея, во втором - преобразователь переменного напряжения сети в требуемое для работы блоков прибора напряжение. Для выбора режимов на корпусе блока питания имеется два переключателя. Блок задания режимов 9 предназначен для введения режима работы устройства в зависимости от лечебной задачи и выполнен в виде клавиатуры, подключенной к блоку управления 10. Блок управления 10 может быть выполнен на базе микросхем отечественного или зарубежного производства серийно выпускаемых в настоящее время, например, микросхем АД77058N или АД680JТ, возможно его выполнение на базе персонального компьютера. Блок управления 10 обладает достаточной памятью для хранения и реализации функций управления по многим лечебным и терапевтическим воздействиям, осуществляемым по стандартным программам, заложенным в его памяти. Поэтому при работе с прибором легко установить режим работы не только опытному медработнику, но и начинающему пользователю - самому пациенту. В зависимости от выбранного режима работы блок управления 10 устанавливает время работы, частотный диапазон, подключает на выход соответствующий генератор из блока генераторов 12, который создает электромагнитное поле соответствующей конфигурации и параметров. Для этого блок управления 10 соединен с управляющими входами блока коммутации 11, который, кроме того, соединен с блоком питания 8. По истечении времени процедуры блок управления 10 выключает питание, что осуществляется через связь блока управления 10 с входом блока питания 8. В блоке индикации 4 предусмотрена индикация включения питания посредством загорании индикатора включения питания 5, индикация рабочего режима (не показан) - физиотерапия или онкология, индикация работы генераторов 14.
В зависимости от режима питания (сеть или автономно) подается напряжение на узлы и элементы устройства с блока питания 8. На клавиатуре блока задания режимов работы 9 задаются требуемые параметры работы устройства - отсчет и регистрация времени работы устройства, включение требуемого количества генераторов, установка амплитуды, частота, формы генерируемых сигналов, очередность включения генераторов, режим работы устройства - физиотерапия, онкология. Блок управления 10 осуществляет управление работой, контроль выполнения заданных параметров и управление индикацией в блоке индикации 4. В блоке генераторов 12 смонтировано требуемое количество генераторов. Могут быть использованы генераторы любого типа: с синусоидальной, треугольной, прямоугольной трапецеидальной формой сигнала. Амплитуда генерируемых сигналов может изменяться по требуемому закону - возрастать или убывать, быть линейной или нелинейной, изменяться по требуемой зависимости, например по экспоненциальной или по любой другой зависимости.
Импульсы напряжения блока генераторов 12 поступают на блок излучения 13. Блок излучения 13 может иметь разную конструкцию. Причем предусмотрена возможность подключения разных излучателей, обладающих разными свойствами.
Подключение требуемого генератора и излучателя к устройству осуществляется до начала работы и выполнения лечебных процедур. Тип и вид излучателя задается лечащим врачом, и пациент использует его в течение всего курса процедур либо заменяет по указанию врача. Излучатель 13 имеет коническую форму, во внутреннем объеме его смонтирована соответствующая излучающая конструкция. Выход блока излучения 13 закрыт радиопрозрачным материалом 16. Это может быть марля, или специально обработанная бязь или хлопок, или любой другой материал, не вносящий искажения в формируемые электромагнитные поля. Этот материал устанавливается на сменную насадку 15, которая фиксируется на выходе блока излучения 13. Устройство комплектуется набором таких насадок с различными материалами. Конус излучателя 13 изготовлен из токопроводного материала, например из медной или алюминиевой фольги, что позволяет формировать электромагнитное излучение в заданном направлении.
Излучение устройства вызывает вибрацию клеток. В результате такого воздействия жизнедеятельность клеток активизируется, а патологические клетки разрушаются. Происходит деполяризация мембран клеток, приводящая к нарушению ионной проводимости, проницаемости мембран, а также нарушение осмоса, приводящее к нарушению водно-солевого обмена. Эффект от воздействия устройства определяется мощностью и продолжительностью воздействия на область патологии. Зона воздействия устройства сохраняется на расстоянии 20-30 см и более от устройства. Степень затухания электромагнитного поля в теле пациента зависит от вида облучаемой ткани. Эти обстоятельства следует учитывать при выборе места установки устройства.
Предназначен для направленного излучения в пространстве коротких электромагнитных импульсов. Может быть использован для калибровки средств измерений параметров сверхширокополосных электромагнитных импульсов, а также для испытания электронного оборудования на восприимчивость и устойчивость к данному виду электромагнитного излучения. Излучатель состоит из антенны, выполненной на основе решетки из 4-х ТЕМ рупоров, генераторного блока и автономного источника питания (рисунок 1).
Излучатель импульсов электромагнитного поля
Рисунок 1
Литература
1. Большая Советская Энциклопедия под ред. А.М.Прохорова,М.,изд. Советская энциклопедия, 602стр.
2. Электромагнитное поле. Часть 2. Электромагнитные волны и оптика. Мешков И.Н., Чириков Б.В. 256стр.
.jpg)
