Теплова дія ЕМП на БТ

Тепловий ефект струмів провідності. Кількість ви­ді­ле­ної теплоти при наявності струмів провідності визначається за законом Джоуля–Ленца:

Q = I ² ×R×t = I×U×t.

Тепловий ефект можна оцінити за питомою кількістю те­пло­ти, яка виділяється в одиниці об’єму за одиницю часу:

.

Враховуючи співвідношення: I = j×S; U = E×l; V = S×l; E = r×j,отримуємо просту формулу, яку ще називають зако­ном Джо­уля–Ленца у диференційній формі:

q = r × j ² = jE. (5.2)

З цієї формули випливає: а) чим більша густина струмів про­від­ності у середовищі, тим ефективніше відбувається про­­грівання тканин; б) при одній і тій самий густині струму j більше нагріваються тканини, що мають більший питомий опір r. Відповідно, нагріва­ють­ся сильніше кістки, шкіра та ін­­ші поверхневі ділянки тканин і слабко нагріваються ткани­­ни внутрішнього середовища (кров, клітинна і позаклі­тин­­на рідини, м’язи тощо).

Тепловий ефект дії вихрових струмів можна оцінити за цією ж формулою (5.2), визначивши густину вихрових стру­мів з (5.1):

j = I/S, q = [ w × S×B/R (r)]²× r = k × w ²× B ² /r,

де k – коефіцієнт, який залежить від геометричних розмірів ділянки й електродів.

Висновок: індукційні струми прогрівають середовища, які мають малий питомий опір, тобто ділянки, в яких виника­ють ці струми (кров, лімфа, м’язи тощо).

Тепловий ефект струмів зміщення. Скориставшись зако­ном Джоуля у вигляді q = jE, для випадку гармонічного за­кону зміни електричного поля Е = Е ₀×sin w t, отримаємо:

Q = I×U×t ~ j_зм × E×t,

Q ~ j_зм×E ~ E ×(dD / dt)~ w×e×e ₀ ×E ².

Отже, прогрів тканин струмами зміщення залежить від ве­личини напруженості електричного поля, частоти його змі­ни і діелектричних властивостей середовища. Зокрема, для діелектрика, який знаходиться в однорідному полі конден­сатора, величина q визначається за формулою:

q = k (w) ×w×E ² × tg d,(5.3)

де d – кут діелектричних втрат, який характеризує різницю фаз коливань напруженості векторів Е і дипольного моменту Р; k (w) – коефіцієнт пропорційності, який у загальному ви­падку залежить від частоти.

Струми зміщення викликають ефективний прогрів як тка­­нин, котрі є діелектриками, так і тих, які мають добру елек­тропровідність, чим і обумовлене широке використання УВЧ-, НВЧ-методик прогріву біологічних тканин.