医用物理学-10-11-电和磁.ppt

第5章 电与磁electricity magnetism 在云和大地之间的电势差 超过107V 每秒流动的电荷达105C 1 电荷（Electric Charge） 气泡室中一个电子和一个正电子留下的由气泡形成的径迹的照片。 电阻率随温度的变化 §电动势electromotive force 电源的电动势ε：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功 含源电路电势差 含源电路的欧姆定律 正负号规定 1、标明各支路的电流方向； 2、当电流方向与巡视方向一致时，IiRi项前 面为加号，反之为减号； 3、当电动势方向与巡视方向一致时，?i项前 面为减号，反之为加号； 4、当电源的内阻r不能忽略时，把电源等效为 一个电动势为? 的内阻为零的理想电源和 阻值为r的电阻的串联。 §基尔霍夫方程组kirchhoff equations 1、节点、支路、回路 2、基尔霍夫第一方程组 3、基尔霍夫第二方程组 4、基尔霍夫方程组解题步骤 1、节点、支路、回路node, branch, loop 节点：三条或更多条支路的汇集点； 2、基尔霍夫第一方程组 从节点流出的电流前面写减号； 流向节点的电流前面写加号。 则汇于节点的各支路电流的代数和为零。 3、基尔霍夫第二方程组 3、基尔霍夫第二方程组 4、基尔霍夫方程组解题步骤 对于一个具有n个节点和p条支路的电路： 例题 惠斯登电桥如图所示，设电源电动势? 为已知，电源内阻可忽略。求：（1）通过检流计的电流强度Ig与? 和各臂电阻的关系；（2）电桥平衡的条件。 静息电位(resting potential)：细胞未受刺激时存在于细胞内外两侧的电位差 。 生物膜电位：静息电位是由于细胞内外液体中离子浓度不同以及细胞膜对不同种类离子的通透性不同而引起的，所以又叫生物膜电位 能斯特方程Nernst equation 能斯特方程描述由于透膜扩散而达到平衡时膜两侧电势差u与两侧离子浓度间的关系 神经细胞静息状态 §电泳electropho-resis 定义：在直流电场中，带电粒子向带符号相反的电极移动的现象，用于离子分离分析与浓度检验。 §心脏搏动的电性质及其测量 §神经膜的电模型 洛伦兹力Lorentz force （1）FB始终垂直于带电粒子的运动速度， 不做功。 洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变运动速度的大小。 运动电荷只受洛伦兹力作用时，将做圆周运动。 （2）运动的电荷在电磁场中，受到的合力为： 洛伦兹力总结 （1）v与B垂直，F最大；v与B平行，F＝0； （2）洛伦兹力总是垂直于v、B的平面，所以洛伦兹力 对运动电荷不做功，只改变其运动方向。 （3）洛伦兹力的大小： （4）洛伦兹力的方向：F SvB; v B，拇指的指 向。负电荷方向相反。 （5）在电磁场中，带电粒子受到的力： Summary 电荷：量子化、守恒，库仑定律 电场：电力线 电势差 电容：存储能量 电流：载流子的定向流动形成宏观的电流。 电阻 电动势 基尔霍夫方程组 Summary 神经系统和神经元 静息电位、动作电位、能斯特方程 电泳 心脏搏动的电性质以及测量 神经膜的电模型 电击的危险 Summary 磁场：磁感应强度 洛伦兹力 电磁流量计 电磁泵 物质的磁性：顺磁质、抗磁质、铁磁质 生物体中的磁场 相关习题：习题五：5-1,-3,-11~-13,-15,-16 I 无限长直线电流的磁场 右手定则：把电流元握在右手中，拇指伸直指向电流方向，其余手指自然地沿该电流元产生地磁场方向弯曲。 I 圆电流的磁场 I I 通电螺线管的磁场 B 当电荷沿磁场方向运动时，洛伦兹力为零； 当它沿着与磁场垂直的方向运动时，洛伦兹力最大，Fmax=qvB。 q F（q0） B （q0） F v ? 运动电荷在磁场中要受到磁场力的作用，称为洛伦兹力。 带电粒子速度与磁场方向成?角时，可分解为vcos? 、vsin ?两个分量， vcos ? 与磁感应强度平行，对洛伦兹力无贡献。 洛伦兹力大小： 洛伦兹力的方向：右手螺旋法则 F垂直于v和B所决定的平面 指向判定：右手四指由v经小于?的角度转向B时，拇指所指为洛伦兹力的方向。(负电荷与之相反） q F（q0） B （q0） F v ? （2）左手法则 左手四指指向v的方向，让磁力线垂直通过掌心，其拇指方向即为F方向。 洛伦兹力的方向 v B F （1）右手螺旋法则 右手四指指向v的方向，沿v经小于?的角度绕向B，其拇指方向即为F方向。 电磁流量计electromagnetic flowmeter