(完整版)第三章生物磁学概述
- 格式：pps
- 大小：2.97 MB
- 文档页数：53
2012-2013 第二学年公共选修课生物磁学
资环学院
周克
课程内容
一．我们生活在磁的世界里二．中国是磁的故乡
三．磁与现代文明
四．生物磁学概述
五．磁的生物学效应
六．生物的磁性
七．生物对磁的应用
八．生物磁学的热点与应用前景
一、考核方式
课程论文（90%）+考勤（10%）
二、考核内容
1.磁的生物学效应
2.生物的磁性
3.生物对磁的应用
4.生物磁学的热点与应用前景
三、论文要求
1、提纲
1）题目（10%）
要求简练，论点明确。
避免笼统题目（如：生物对磁的应用探讨...）。
2）摘要和关键字（20%）
摘要<500字。
3）正文（60%）
4）参考文献（10%）——规范、有序排列
来自期刊：作者，文章名称，出版年份，期刊名称，卷数，页码。
来自网络：网址
三、论文要求
2、格式
宋体，5号字，单倍行距，A4纸，双面打印（1-2页）
3、时间
13周周四（5月23日）10-11节
4.其他问题
zhouke@
第三章
磁与现代文明
磁的普遍存在
磁是普遍存在的，近自我们的身体和我们居住的地球，远至月球、太阳、各类天体和宇宙空间；小至原子、原子核和各种基本例子，大至天体和宇宙，构成它们的各种物质都具有磁性，它们所在的空间都存在磁场。
因此，从某种意义上说，我们生活在磁的世界里。
磁与现代文明
如果物质没有磁性，空间没有磁场，那将是如何景象？
磁与电气化和电子化没有磁，就不会有电气化和电子化
磁与信息化
自由电子激光器和微波激射器
一类新的定向能辐射武器（利用高度定向高能量的从电磁波到光波的电磁辐射使敌方的人员和电子武器等受到伤害）。
电磁炮
利用强脉冲电磁能来发射炮弹，在发射炮弹时在炮弹中通过强脉冲电流，并
正负电子对撞机的注入器正负电子对撞机的探测器
在对物质微观结构研究中，研究的物质结构越深入，所需要的能量也越高。
高能加速器和高能粒子对撞机可以把微观物质如氢原子核(质子)和带电的基本粒子如电子等加速到很高的速度，使它们得到很高的能量，像炝弹一样进入所要研究的微观物质或粒子内部，或将这些微观物质轰击成碎片，以便研究其内部构造。
如何约束带电的高能粒子束，使它们能沿着预定的轨道去轰击目标？
或者使两束带电粒子沿着预定的轨道相互碰撞(称为对撞)，从而研究它们的微观结构呢？
磁场！
磁场的洛伦兹力的使用。
洛伦兹力是磁场对运动的带电粒子的作用力。
1969年“阿波罗号”登月
这是一个人的一小步，
却是人类的一大步。
（That's one small step
for (a) man, one giant
leap for mankind.）
20世纪60-70年代“阿波罗”月球飞船对月球磁场和月岩磁性的测量
20世纪60-70年代“阿波罗”月球飞船对月球磁场和月岩磁性的测量
月球磁场非常弱，仅为地球磁场的千分之一到十万分之一；分布不均匀
月球磁场不是像地球磁场那样由南北磁极产生的偶极型磁场
而是由近月面的强磁性演示剩磁所引起
20世纪60-70年代“阿波罗”月球飞船对月球磁场和月岩磁性的测量
太阳风的电磁感应会在月球内部感生变化电流和变化磁场，
结合月岩性质和月球变化磁场
月岩的电阻
月球内部温度
月球内部为固体
木星（图）：太阳系最大的行星，组成绝大部分为氢。
木星磁场比其他行星和卫星都强许多倍
金属氢假说
木星：太阳系最大的行星，组成绝大部分为氢。
木星磁场比其他行星和卫星都强许多倍
金属氢假说
磁与天体研究——从磁场看内部结构气态氢
气态氢原子相互接近转变为液态氢
液态氢转变为绝缘性的固态氢
氢原子的电子云相互更多地重叠而转变为导电的金属氢理论研究显示：金属状态的氢可能是一种电阻为零或接近零的超导体
表面深度与压力
磁与现代交通
气浮法列车
一种是气浮法，就是使火车向铁轨下的地面大量高速喷气而利用其反作用力把火车从铁轨道上浮起，但这样会激扬起大量尘土和产生很大噪声，都会对环境造成尘土和噪声污染而不能采用。
磁浮列车——研究历史与现状
上海磁浮列车：中德两国合作开发的世界第一条磁悬浮商运线
优点：
⏹快速
⏹低耗、环保
⏹噪音低
⏹舒适性好
减速玻璃
⏹车辆和路轨的维修费用低
缺点：
安全
电磁力完成悬浮、导向和驱动，断电情况下列车的安全。
车要从动量很大降到静止，靠滑动摩擦。
磁浮列车是高架的，发生事故时救援很困难。
缺点：
⏹对线路的平整度、路基下沉量等的要求高
⏹如何避免强磁场对人体及环境的影响
⏹初投经费高
上海段约30公里的线路设计投资为100亿元人民币1厘米线路就得花上3000元!
汽车
储氢列车
汽车拥有量
近日，中国社科院发布的《中国汽车社会发展报告2012—2013》引起了强烈关注。
报告预计，到今年第一季度，中国私人汽车拥有量将破亿，10年左右每百户汽车拥有量将达到或接近60辆。
（2月20日光明日报）
生物柴油
储氢汽车
氢是一种无污染或严格说污染极微小的燃料，可供燃烧的单位质量的能量
密度很高。
根据科学推算，氢含有的作为燃料的化学能和作为热核聚变能源的核聚变
能却可供使用约1千亿年。
传统储氢方法有两种：
一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而且还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。
磁磁储氢汽车
储氢合金（金属氢化物）来储存氢气
磁性材料和含强磁性元素的化合物的磁储氢材料占有重要的地位
常用的储氢材料就有镍－镁－氢化物(NiMgH4)、铁－钛－氢
化物(FeTiH1.95)和镧－镍－氢化物(LaNi5H7)等
储氢汽车
优点：低能、环保
缺点：
对空气质量要求高
技术难题
磁储氢材料的重量较大
燃料电动汽车不能拯救蓝天？？
磁与现代文明——小结
如果没有磁，就不会有电气化和电子化；
如果没有磁的应用，许多高新技术和传统技术，许多科学研究和国防应用无法实现；如果没有磁，社会、学校和家庭的现代化无法实现。
也就是说，没有磁，现代文明社会即无法想象。
第四章
生物磁学概述
概念
生物磁学:
是研究物质磁性和磁场同生物特性和生命活动之间
相互关系、相互影响的现象、本质及规律的科学。
既涉及磁学，又涉及生物学的边缘学学科，
是生物物理学的一个组成部分。
生物磁学的基础：
一切物质（包括生物体）都具有或弱或强的磁性；
任何空间（包括生物体内外）都存在或高或低的磁场。
研究内容
狭义生物磁学
磁生物学
广义生物磁学
生物磁技术
应用生物磁学
研究内容——狭义生物磁学
生物体和人体本身产生的磁场及磁性的研究。
生物体和人体产生的磁场非常弱（低于10-9T），远低于环境地磁场（约10-4T）和环境的电磁干扰（约10-7T～10-6T），因此需要高度灵敏的测量仪器，同时需要消除环境磁场的装置和措施。
因此，发展较晚。
研究内容——磁生物学
研究外磁场对生物体和人体的生命活动和生命特性的影响。
如：磁疗（直接应用），磁场处理水（间接应用）
恒定磁场（直流磁场）：强度和方向不随时间改变
外磁场
强度随时间改变（脉冲磁场）
交变磁场
强度和方向都随时间改变的
（交流磁场和脉冲磁场）
研究内容——-生物磁技术
利用各种磁技术和磁学方法对生物系统进行研究的技术。
包括对离体的生物材料和生物组织的结构功能的研究；也包括对活体生物的结构功能及行为的研究。
如核磁共振成像。
研究内容——应用生物磁学
指各种生物磁科学技术成果在工业、农业、医学、环境保护、宇宙航行和生物工程等方面的应用。
如：磁疗和磁化水在医学上的应用，磁性肥料在农业的应用
发展阶段
生物磁学是一门古老而又年轻的学科。
古代生物磁学时期（公元前2世纪——公元1875）
近代生物磁学时期（1875年——1960年）
现代生物磁学时期（1961年——）
1. 天然磁石在医学上的应用，积累了治疗多种疾病的临床经验。
⏹古希腊医生C.H. Galen（约129-200）曾利用磁石治疗腹泻；
⏹古罗马医生Aëtius（502-550）曾描述：“当人们手足痛风或痉挛、惊厥时，如果用手握磁石，即可解除病痛”
....
2. 对生物磁性缺乏科学的了解，仅提出了一些朴素的设想。
18-19世纪，对动物磁性的猜测和讨论逐渐增多：
法国科学家voisier（1743-1794）等于1784年在巴黎发表了动物磁性的著作；1815年巴黎成立研究动物磁性的磁学会（Magnetic Society）；
1843年I. Aydam （1802-1847）在《电和磁现象及其相互关系》一书中详细评述了磁场对动植物和人的影响及在临床上的应用。
