34. Магнитно поле. Магнитен момент. Магнитна индукция. Магнитно поле, създавано от проводник, по който тече ток. Закон на Био-Савар-Лаплас. Действие на магнитното поле върху движещи се електрични заряди и проводници, по които тече електричен ток.

34.1. Основни характеристики на магнитното поле.

Както в пространството около електричните заряди възниква електрично поле, така и в пространството около постоянни магнити или проводници, по които протича електричен ток, възниква поле, което се нарича магнитно. Наличието на магнитно поле се установява по въздействието на полето със сила върху внесени в него постоянни магнити, проводници, по които тече ток или движещи се електрични заряди. Тези сили се наричат магнитни сили. Всъщност те не са някаква нова фундаментална сила. Когато електричните заряди са неподвижни се проявява само едната част от електромагнитното взаимодейстние – електричната компонента. В случая, когато електричните заряди се движат, се проява както електричната, така и магнитната част от електромагнитните сили. Това е било установено за първи път от датският физик Оерщед през 1820 г. Той открива, че в пространството около проводник, по който тече ток, магнитната стрелка се установява по определен начин спрямо проводника.

За да се опише магнитното поле, аналогично на електричното поле, трябва да се въведе някаква негова количествена характеристика. Тъй като не съществуват магнитни заряди, за изучаване на свойствата на магнитното поле се използва т.н. токова рамка. Размерите на токовата рамка трябва да бъдат малки в сравнение с разстоянието до токовете, създаващи полето. Ориентацията на контура в пространството се характеризира с нормалата n към контура. Положителната посока се определя с правилото на десния винт. Ако посоката на тока е обратна на посоката на движение на часовниковата стрелка, положителната посока е от рамката навън (Фиг. 34.1).

Фиг. 34.1.

Магнитното поле завърта токовата рамка по определен начин. За направление на магнитното поле в дадена точка се приема положителната посока на нормалата към площта на рамката. Рамка, по която тече ток, може да се използва и за количествено описание на магнитното поле. Действието на магнитното поле зависи от величината магнитен момент p_m = i.S,  където i е големината на тока, протичащ през рамката, а S е площта и. Магнитният момент е вектор с големина, равен на  i.S, и посока, насочена по нормалата към площта. Единиците, с които се измерва магнитният момент са [p_m]=A.m².

На токови рамки с различна стойност на магнитния момент в дадена точка от магнитното поле действуват различни въртящи моменти М, но за всяка от тях отношението M/p_m има една и съща стойност за дадена точка от полето. Това отношение може да бъде прието за характеристика на магнитното поле, която се нарича магнитна индукция и се означава с В.

Магнитната индукция е векторна величина с големина, определена от тази зависимост и посока, която съвпада с посоката на нормалата към токовата рамка. Единицата, с която се измерва се нарича Тесла (Т). Стойността на константата k зависи от избора на измервателните единици за величините, които влизат във формулата за В. Магнитното поле може да бъде онагледено с линиите на магнитната индукция  (силовите линии на магнитното поле), които са криви, във всяка точка на които допирателната съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция. Линиите на магнитната индукция са винаги затворени линии, които нямат начало или край.

34.2. Закон на Био-Савар-Лаплас.

Френските учени Био и Савар са изследвали магнитното поле, създадено от проводници с различна форма, по които текат постоянни токове. Техните резултати са обобщени в математическа форма от Лаплас.

Нека имаме проводник с произволна форма, по който тече ток I (фиг. 34.2). От проводникът избираме елемент с големина dl. В точка A, на разстояние r от проводника, този елемент създава магнитно поле с индукция dB с големина  където α е ъгълът между dl и r. В система SI константата k се изразява чрез нова константа μ₀, която се нарича магнитна проницаемост на вакуума или магнитна константа, имаща стойност μ₀=1.26.10^–6 T.m.A^-1.

Фиг. 34.2.

Тогава  Посоката на dB може да се намери по правилото на дясната ръка. Ако палецът на дясната ръка сочи посоката на тока, а опънатите пръсти да са в посока на точката А, в която търсим полето, магнитната индукция в тази точка ще има посоката на дланта на ръката.

Тази формула представлява закона на Био-Савар-Лаплас. Тя позволява да се изчисли магнитната индукция на полета, създадени от проводници с различна форма, като се използва факта, че както за електричното поле, така и за магнитното поле е в сила принципа на суперпозицията. Според този принцип магнитното поле, създавано от няколко тока или движещи се заряди, е равно на векторната сума от магнитните полета, създадени от всеки ток или движещ се заряд поотделно. Следователно магнитната индукция в дадена точка от магнитното поле създадено от проводник, по който тече ток I, е равна на векторната сума от  индукциите, създавани от отделните елементи dl от проводника.

34.3. Действие на магнитното поле върху проводници, по които тече електричен ток. Закон на Ампер.

Проводник, по който тече ток създава в пространството около себе си магнитно поле. Магнитното поле от своя страна действа върху проводник, по който тече ток с определена сила. Обобщавайки резултатите от много експеримен-ти, Ампер установява закон, който сега носи неговото име. Нека проводник с произволна форма, по който тече ток, се постави в хомогенно магнитно поле (фиг. 34.3). Ампер установява опитно, че тази сила е перпендикулярна на магнитната индукция B и на вектора dℓ , т.е. тя е перпендикулярна на равнината, определена от двата вектора. Тогава на елемент от проводника dl, по който тече ток I в магнитно поле с индукция B действа сили dF с големина , където α е ъгъла между dl и B. Посоката на силата се определя по следното правило на дясната ръка – ако насочим палеца на дясната ръка по посоката на тока, а опънатите пръсти по посоката на магнитната индукция B, посоката на dF е посоката, която сочи дланта на ръката.

Фиг. 34.3.

            Големината на силата е равна на нула (dF = 0), когато B и dl са успоредни, и е максимална ( dF = dF_max ), когато магнитната индукция B и елементът dl са взаимно перпендикулярни.

Магнитната сила F, действаща на целия проводник, е векторна сума от силите, приложени към всички елементи, на които той е разделен. На базата на действието на магнитното поле върху проводници, по които тече ток, се дефинира и единицата за магнитна индукция тесла Т. Магнитната индукция на хомогенно магнитно поле е 1Т, ако то действа със сила 1 N на праволинеен проводник с дължина 1 m, поставен перпендикулярно на силовите линии, когато по него протича ток с големина 1 А.  

34.4. Действие на магнитното поле върху движещи се електрични заряди.

Нека частица със заряд q и скорост v се движи в хомогенно магнитно поле с индукция В. Движението на частицата е еквивалентно на ток където t е времето, за което частицата изминава определено разстояние l = v.t. Замествайки изразите за I и l в закона на Ампер, получаваме израз за силата, която ще действа на заряда. Тази сила се нарича Сила на Лоренц. Тя има големина

където α е ъгълът между векторите на скоростта v и магнитната индукция В. Силата f е перпендикулярна на равнината, определена от векторите на v и В. Тъй като силата f е винаги перпендикулярна на скоростта v, тя не върши работа върху частицата и не променя енергията и. В хомогенно магнитно поле Лоренцовата сила ще играе роля на центростремителна сила, която принуждава заряда да се движи по окръжност.

Нека зарядът се движи в посока, перпендикулярна на линиите на магнитната индукция (Фиг. 34.4). Тогава sin90⁰=1 и Лоренцовата сила ще бъде равна на f = Bqv. Радиусът на окръжността, по която ще се движи заряда, може да се намери от равенството на Лоренцовата и центростремителната сила от където

Тази зависимост се използва за разделяне на йони в зависимост от тяхната маса в уреди, които се наричат мас-спектрометри. Подлежащите на анализ атоми или молекули се йонизират, после преминават през ускорител и селектор по скорости и навлизат в хомогенно магнитно поле (Фиг. 34.5). Всички частици навлизат в камерата с еднакви скорости. Радиусът на траекторията им ще зависи от отношението на масата им спрямо заряда. Само по този начин могат да се разделят изотопи на радиоактивни атоми, тъй като те имат еднакви химични свойства и не могат да се разделят с химични методи. Законите за движение на заредени частици в магнитно поле се използват и при цикличните ускорители на заредени частици, например различните видове циклотрони.

             Когато посоките на векторите на скоростта v и магнитната индукция В на заряда сключват произволен ъгъл, частицата ще се движи по спирала около силовите линии на магнитното поле (Фиг. 34.6). Това свойство на магнитното поле се използва в някои уреди като уловка на движещи се заредени частици.

Фиг. 34.6.

В нехомогенно магнитно поле движението на заредените частици е много сложно. Специални нехомогенни магнитни полета се използват в електронната оптика. С помощта на т.н. магнитни лещи в електронните микроскопи се получават образите на наблюдаваните обекти.

35. Магнитни свойства на веществата. Относителна магнитна проницаемост. Диамагнетизъм, парамагнетизъм и феромагнетизъм. Магнитни свойства на биологичните тъкани. Основни магнитобиологични ефекти.

35.1. Магнитни свойства на веществата. Относителна магнитна проницаемост.

Когато в магнитно поле се внесе вещество, свойствата му се променят, като съществременно се променя и магнитното поле. Веществото създава собствено магнитно поле. Магнитната индукция на полето във веществото  ще е равна на векторната сума от индукцията на външното магнитно поле  и индукцията на собственото магнитно поле на веществото

=+

Посоката и големината на зависи от свойствата на веществото и от индукцията на външното поле .

= χ.

=+ χ. = (1+ χ). ,

където χ е безразмерна величина, която зависи от природата на веществото и се нарича магнитна възприемчивост. Може да има положителна или отрицателна стойност.

Величината μ_r = 1 + χ се нарича относителна магнитна проницаемост. Тогава    = μ_r.  и следователно μ_r показва колко пъти се променя  магнитната индукция на полето, когато вакуумът се запълва с еднородно вещество.

В зависимост от μ_r, веществата се делят на диамагнетици (μ_r<1) и парамагнетици (μ_r>1).  Към групата на парамагнетиците се отнасят и феромагнетиците, за които μ_r>>1. Следователно едни от веществата отслабват магнитното поле (при диамагнетиците <), а другите го усилват (при парамагнетиците >).

35.2. Диамагнетизъм, парамагнетизъм и феромагнетизъм

Каква е причината за различните магнитни свойства на веществата?

Всички вещества съдържат електрони, които се движат около атомните ядра. Нека имаме най-прост атом, в който има един електрон, и този електрон се върти равномерно около ядрото по кръгова орбита (Фиг. 35.1).

Фиг. 35.1.

Това движение е еквивалентно на кръгов ток и се характеризира с орбитален магнитен момент Р_орб. Големината на тока, съответствуваща на движението на електрон, въртящ се с честота ν ще бъде I = e.ν, където е е зарядът на електрона. Честотата можем да изразим чрез скоростта на електрона и радиуса на орбитата.. Тогава магнитният момент, съответстващ на това движение ще има големина

Електронът има и собствен момент на импулса, наречен спин. На спина съответства собствен спинов магнитен момент Р_спинов.

Пълният магнитен момент на един атом е равен на векторната сума от орбиталните и спиновите магнитни моменти на всички електрони, които се съдържат в него.

За една част от атомите пълният магнитен момент е равен на нула, т.е. орбиталните и спиновите магнитни моменти на отделните електрони взаимно се компенсират. За друга част от атомите те не се компенсират, т.е. атомът притежава някакъв резултатен магнитен момент. Такъв магнитен момент притежават ония атоми, които имат нечетен брой електрони в електронната си обвивка, тъй като в повечето атоми електроните образуват електронни двойки, като спиновете на всяка двойка са насочени противоположно. В резултат на това магнитните им моменти взаимно се компенсират.

При поставяне на атом във външно магнитно поле, в него ще се индуцира магнитен момент Р_индуц, насочен срещу външното магнитно поле, с големина пропорционална на магнитната индукция на външното поле. Следователно във всички вещества, поставени в магнитно поле, ще се появи индуциран магнитен момент, с посока противоположна на външното магнитно поле. Този магнитен момент определя диамагнитните свойства на веществата. При вещества, за които сумарният магнитен момент на атома е равен на нула, това ще бъде единствения магнитен момент. Тези вещества са парамагнити.

Другата група вещества са тези, при които сумарният магнитен момент е различен от нула. Такива са атомите на водорода, на алкалните елементи, кислорода, алуминият, цинка и др. Без външно магнитно поле, магнитните моменти на отделните атоми се разполагат хоатично и веществото като цяло не притежава магнитни свойства. Ако такова вещество се постави в магнитно поле, в него също ще се индуцира магнитен момент, но собственият им магнитен момент има стойност, по-голяма от индуцирания. Такива вещества са парамагнити. При внасянето им в магнитно поле резултатният магнитен момент на атомите на такива вещества се ориентира по посока на полето и такива вещества усилват магнитното поле.

Молекулите също могат да имат некомпенсирани орбитални или спинови магнитни моменти. Тогава те също имат парамагнитни свойства. Парамагнитни са молекулите на NO и NO₂, ClO₂, Cl₂O и др.

Магнитната проницаемост на парамагнитните вещества зависи от температурата, като с увеличаване на температурата тя намалява. Причина за това е хаотичното топлинно движение, което пречи на ориентацията на магнитните моменти по посока на полето.

Една малка част от парамагнитните вещества (желязо, кобалт, никел, някои сплави и съединения в кристално състояние) в определен температурен интервал притежават свойството рязко да усилват магнитното поле. Такива вещества се наричат феромагнити. За тях стойностите на относителната магнитна проницаемост са над 100. Например за желязо μ_r е между 500 и 10 000, за никел между 200 и 300, за кобалт между 100 и 180, за сплав от никел и желязо μ_r ≤ 100 000. Важна тяхна особенност е нелинейната зависимост между магнитната индукция във веществото и външното магнитно поле (Фиг. 35.2). При намагнитване след някаква стойност на полето се получава насищане – т.е. дори. да се увеличава външното поле, индукцията във феромагнетика остава постоянна. При размагнитване намалението на магнитната индукция става по друга зависимост и при външно поле равно на нула феромагнитите запазват остатъчна магнитна индукция B_r. За пълното размагнитване е необходимо да се създаде противоположно насочено магнитно поле със стойност B_с. Тази стойност се нарича коерцитивна сила. По нататък отново се достига до насищане в обратна посока и т.н. Този кръгов процес се нарича хистерезисен цикъл, а кривата – хистерезисна крива. Площта, ограничена от кривата, е равна на работата, необходима за еднократно пренамагнитване на феромагнетика.

Фиг. 35.2.

            Феромагнитни вещества с малки стойности на коерцитивната сила се наричат магнитно меки, а с големи стойности магнитно твърди. Магнитно меките вещества лесно се намагнитват и лесно се размагнитват и затова се ползват за електромагнити. Магнитно твърдите вещества трудно се намагнитват, но и трудно се размагнитват и затова се ползват за направата на постоянни магнити.

            При нагряване над температура, наречена точка на Кюри, веществата губят феромагнитните си свойства и се държат като парамагнетици. Например за желязото точката на Кюри е 770⁰С.

        При феромагнетиците основна роля играят спиновити магнитни моменти на атомите, изграждащи кристалната решетка. Взаимодействайки си, те създават микроскопични участъци, наречени домени, в които всички магнитни спинови моменти са в една и съща посока. По този начин всеки домен е спонтанно намагнетизиран до насищане. При липса на магнитно поле домените са произволно ориентирани. Във външно магнитно поле домените се завъртат като цяло по посока на полето. Магнитно насищане се достига когато магнитните моменти на всички домени се ориентират по посока на полето (Фиг. 35.3).

Фиг. 35.3.

Влиянието на магнетика върху магнитната индукция на полето трябва да се отчита когато се определя индукцията на магнитното поле, създадено от проводници, по коита тече ток или се пресмятат силите на взаимодействие между проводници, по които тече ток, ако те се намират в някаква материална среда. Тогава в съответните формули, например закона на Био-Савар-Лаплас, вместо магнитната проницаемост на вакуума μ₀ трябва да се въведе магнитната проницаемост на средата μ ₌ μ_0. μ_r.

35.3. Магнитни свойства на биологичните тъкани

Още Фарадей установява, че дървото, кръвта и месото са диамагнити. Биологичните тъкани по своите магнитни свойства са главно диамагнитни. Това се дължи главно на високото съдържание на вода в тях, а тя е диамагнетик. Естествени магнитни включения са намерени в синусите на човека и в надбъбречните жлези. Съществуват различни хипотези за ролята на магнитните включения в синусите. Според едни от тях синусовите кости са едно от депата за желязо. Друга хипотеза свързва наличието на магнитен материал с възприятията на външни магнитни полета.

Съществуват и отделни сведения, че магнитните свойства на кръвта на човек се променят при ракови заболявания.

С помощта на магнитометри са намерени магнитни материали между твърдата обвивка на мозъка и черепа при гълъби и делфини. Това позволява да се предположи, че тези животни използват за ориентация в пространството информация за геомагнитното поле.

Магнитни включения и специални магнитни органели , наречени магнитозоми, са открити в някои бактерии. Те представляват обикновено верижка от 20 кубовидни богати на магнетит частици, обвити с мембрана.

35.4. Основни магнитобиологични ефекти

Всички живи същества на Земята се намират под въздействие на геомагнитното поле. Средната стойност на Земната магнитната индукция е 0.7.10^-4Т, но в някои райони съществуват магнитни аномалии. Например в района на Курската магнитна аномалия стойността на магнитната индукция е 2. 10^-4Т. Магнитното поле, обусловено от процесите в Земното ядро е почти постоянно и се колебае с период от векове. Но относително силни промени в Земното магнитно поле - до 5% от стойността му, се получават при т.н. магнитни бури, които са свързани с циклите на Слънчевата активност.

От изкуствените източници на магнитни полета най-силни са електропроводите. Те създават магнитна поле с амплитуда до няколко стотина nT. Източници на магнитно поле са също така различни технически устройства, двигатели, транспортни средства и предмети от материали, добре провеждащи електричен ток, тъй като в такива материали се индуцират вихрови токове, пораждащи магнитно поле. 

Лабораторни изследвания с растения и животни, и клинични наблюдения над хора показват, че съществуват ефекти от въздействието на магнитни полета. Ефекти се получават както при полета по-големи от геомагнитното, така и при липса на геомагнитно поле. Основните ефекти са следните:

• Най-голямо въздействие оказва магнитното поле върху сърдечно-съдовата система. Наблюдава се разширение на кръвоносните съдове, като най-силно изразено е това в белите дробове, в черния дроб и далака.
• Увеличава се броя на левкоцитите и се повишава резистентността на еритроцитите
• Установени са промени в електричната активност на мозъка.
• Геомагнитното поле влияе на ориентацията на различни организми. Това влияние е документирано най-убедително при пчели и гълъби.
• Изменя се двигателната активност на животните. Това се наблюдава при магнитни полета над 10. 10^-4Т за птици и 150. 10^-4Т за риби.
• В помещения, изолирани от геомагнитното поле, са наблюдават изменения в ръста на някои растения, скоростта на покълване на семена, нарушава се пространствената ориентация на насекоми и др.

Причина за тези ефекти могат да бъдат следните физични явления:

• Магнитобиологично съпротивление на движението на кръвта. Тъй като кръвната плазма съдържа електролити, а и формените кръвни елементи са електрически заредени, то при движението им в магнитно поле ще възникнат индукционни токове, които имат посока противоположна на движението на кръвта.
• При преминаване на електрически импулси по нервни влакна, намиращи се в магнитно поле, на тях действува сила на Ампер, под действие на която то се премества и огъва. При преместването му в него се поражда самоиндукционен ток, пречещ на разпространението на нервния импулс и изкривяващ формата му.
• Някои молекули, включително и биологични макромолекули, притежават значителен магнитен момент. В магнитно поле на тях ще действа магнитен момент, стремящ се да завърти молекулите в определено направление. Промяната на ориентацията на биологично активни молекули може да повлияе на кинетиката на биохимичните реакции и на проницаемостта на биомембраните.
• Биологично важни съединения представляват белтъчни комплекси с желязото като хромопротеиди. Възможно е магнитното поле да оказва влияние върху характера на връзката на железния йон с белтъчната молекула, променяйки по този начин свойствата на комплекса.
• Влияние на магнитното поле върху някои високоорганизирани структури като течномозаечни участъци от биомембраните, което може да промени тяхната проницаемост.
• Промяна във физико-химичните свойствата на водата в биологичните системи под влияние на магнитното поле.
• Влияние на магнитното поле върху специфични магниторецептори, съдържащи се в някои организми и основаващи се вероятно на малки частици магнетит.

35.5. Влияние на магнитното поле върху структурата и свойствата на водата

Както от физична, така и от химична гледна точка водата представлява едно от най-сложните вещества. Въздействия на магнитни полета с интензивност 100-1000 пъти геомагнитното поле не води до съществени изменения на свойствата на химически чистата вода.Но природната вода се съдържат различни разтворени вещества, примеси и др., т.е. тя представлява водно-колоидна система. Съществуват разнообразни данни за влиянието на магнитни полета върху структурата и свойствата на водно-дисперсни системи. Променят се повърхностното напрежение, вискозитета, диелектричната проницаемост, електропроводността, разтворимостта, рН, магнитната възприемчивост и др. Зависимостта между изменението на много от тези параметри и индукцията на магнитното поле е нелинейна и съществуват оптимални стойности, при които ефекта е най-силен.

Причина за тези изменения могат да бъдат следните физични явления:

• Магнитното поле влияе върху водородните връзки между водните молекули. Под въздействие на магнитното поле става разцепване на енергийните нива на молекулите. Това води до намаление на дължината на водородните връзки, а оттам и до намаление степента на хидратация на йоните. Това намалява радиуса на хидратната обвивка на йоните, което увеличава подвижността на йоните, променя коефициента на дифузия и вискозитета на водните разтвори.
• Известно е , че различни йони оказват различно влияние върху структурата на водата. Например Ca²⁺ и Mg²⁺ катиони уплътняват водната структура, а Cl^- анион увеличава броя на локалните разреждания. При напрежения на полето до 35 kAm уплътняващото действие на Ca²⁺ и Mg²⁺ йони преобладава над разхлабващото действие на Cl^- анион. При увеличаване на напрежението на магнитното поле се увеличава влиянието на Cl^- йони и при напрежение над 40 kAm това влияние започва да преобладава над влиянието на катионите.
• Магнитното поле променя траекторията на движение на хидратираните йони и води до асиметрия на хидратните им обвивки. Тава създава условия за образуване на йонни асоциати, които служат като допълнителни центрове за кристализация и коагулация. Въздействието на магнитното поле върху примесите води до образуване на флуктоации в концентрацията на йоните. Всичко това способства за активиране на процесите на адсорбция и коагулация.

35.6. Приложение на магнитни полета за интензификация на процесите на пречистване на води

• Въздействие на магнитно поле на вода, която трябва да се омекчава с помощта на йонити (йоннообменни смоли). Устройство за магнитна обработка на водата се поставя преди тя да се подаде на Na - катиони филтри. Установено е, че ефекта от магнитната обработка на водата е по-голям при катиони филтри.
• Магнитна активация на йоннообменни смоли, при което йоннообменните колонки се поставят в работния отвор на електромагнит, използван като магнитен активатор. Наблюдавано е увеличение на абсорбираните йони след магнитната активация.
• Магнитна активация на разтвори на реагенти, използвани в процеса на очистване на вода. Това позволява да се намалят количествата на използваните реагенти и да се увеличи скоростта на пречистване. Проведените изпитания показват висока ефективност на активацията на разтвор на Al₂(S0₄)₃
• При магнитна обработка се увеличава скоростта на утаяване на отпадни води.

36. Регистрация на магнитни полета, създавани в резултат на жизнената дейност на организмите

Биотоковете, възникващи в организмите, са източници на слаби магнитни полета. Подобно на електричните полета, създадени в живия организъм, можем да регистрираме и възникващите магнитните полета. Регистрацията на измененията с времето на магнитната индукция на полетата, създадени в резултат на дейността на различни органи се нарича магнитография. В зависимост от органа, източник на магнитното поле говорим за:

• Магнитокардиография - регистрация на магнитната индукция на полето, създадено от дейността на сърцето
• Магнитоенцефалография - регистрация на магнитната индукция на полето, създадено от дейността на мозъка
• Магниторетинография - регистрация на магнитната индукция на полето, създадено от процесите в ретината при осветяването и със светлина
• Магнитоокулография - регистрация на магнитната индукция на полето, породено от активността на очните мускули при движението на очната ябълка
• Магнитогастрография - регистрация на магнитната индукция на полето, създадено от дейността на стомашните органи

Магнитната индукция, създавана в резултат на дейността на вътрешните органи има големина от порядъка на nT (10^-9 T). Сърцето е най-силен източник на електрични и магнитни полета в организма. Амплитудата на магнитната индукция, генерирана от сърцето достига до 50nT, на сърцето на плода 1nT, на скелетните мускули 10nT, на мозъка 1nT, на очите, при магнитоокулограмата 10nT и при магниторетинограмата 0.1nT, на мозъка, породена от осезателни, слухови и зрителни възприятия 0.1nT.

Тъй като биомагнитните полета са хиляди и даже милиони пъти по-слаби, отколкото естествените и изкуствени магнитни полета, то за измерването им са необходими много прецизни прибори. Те трябва да са много чувствителни и да могат да измерват слабите изследвани полета в присъствието на други по-силни. В последните години за биомагнитни измервания се използват главно магнитометри, базиращи се на свръхпроводящи квантови интерферометри (SQUID - магнитометри). Те измерват градиента на магнитното поле и по този начин могат да отделят биомагнитните полета, които силно намаляват с отдалечаването от източника, от геомагнитното поле, което е приблизително постоянно.

Основните предимства на магнитометрията са:

• Безконтактно получаване на информация от биообектите без да е необходимо да се облъчва обекта с йонизиращи лъчения или да се вкарва контрастно вещество
• Способност да се открият източници на електромагнитна активност в човека и животните, които не могат да бъдат открити чрез измервания на електрични потенциали на повърхността на телата.
• Определяне на пространственото разпределение на източниците на електромагнитна активност в организмите.
• По-малкото изкривяване на магнитното поле от обкръжаващите тъкани и кости в сравнение с изкривяванията на електричното поле позволява да се разработят методи за ранна диагностика на някои заболявания на сърцето, мозъка, мускулите и др.
• Количествена оценка на магнитните материали в биологични системи и биосъединения. Особено важно е определянето на магнитни включения в белите дробове на човек и животните..
• С много чувствителни магнитометри може да се измерва насочения пренос на електрични заряди (т.н. йонни токове). По този начин могат да се локализират увредени клетки, клетъчни стени и др. Могат да се проследяват електрохимичните връзки между различни области, невронни структури, да се прави пространствено-времева и количествена характеристика на функционалното състояние на мозъка без въвеждане на електроди в него, да се изследва връзката между патологично огнище и мозъка като цяло.