Меню

Аппарат для гальванизации создает плотность тока

Основы физики и биофизики (стр. 6 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Электрическое поле соз­дано в вакууме двумя точечными заря­дами нКл и нКл. Расстоя­ние между зарядами d=20 см. Определить напряженность и потенциал элек­трического поля в точке, находящейся на расстоянии от первого и от второго заряда

Согласно принципу су­перпозиции электрических полей каждый заряд создает поле независимо от при­сутствия в пространстве других зарядов. Поэтому напряженность результирую­щего электрического поля в искомой точке может быть найдена как геометриче­ская сумма напряженностей и полей, создаваемых каждым зарядом в от­дельности: .

Напряженность электрических полей, создаваемых в вакууме: первым зарядом

Вектор направлен по прямой, соединяющей заряд и точку А, от заря­да , так как он положителен; вектор направлен по прямой, соединяющей заряд и точку А, к заряду , так как этот заряд отрицателен.

Значение вектора найдем по теореме косинусов

где, а — угол между векторами и . Из треугольника со сторонами , и d найдем

Подставляя выражение из (1), из (2) в (3), получим

Потенциал в искомой точке А определяется алгебраической суммой потен­циалов, созданных в данной точке зарядами и .

Потенциал в точке А поля, созданного в вакууме точечным, зарядом, определяется по формуле

Потенциал является положительным, так как поле создано положитель­ным зарядом , потенциал является отрицательным так как поле создано отрицательным зарядом .

Выпишем значения величин, выразив их в СИ:

Вычислим значение cos а по (4) :

Подставив числовые значения величин в формулу (5), найдем Е:

Подставив числовые значения величин в формулу (7), определим:

Потенциал результирующего поля в точке А получим, подставив в формулу (6) числовые значения потенциалов и с учетом их знаков: .

Электрон прошел ускоряющую разность потенциалов U=800 В. Определить скорость, приобретенную электроном.

По закону сохранения энергии кинетическая энергия Т, приоб­ретенная зарядом, равна работе А, совершаемой электрическим полем при пере­мещении этого заряда:

Работа сил электрического поля при перемещении заряда (в нашем случае электрона)

A = eU (2)

где е — заряд электрона.

Кинетическая энергия электрона

где m — масса электрона; — его скорость.

Подставив в (1) выражения Т и А из (2) и (3), получим

Выпишем числовые значения в СИ и подставим их в (4): U=800 В;

Аппарат для гальванизации АГН-5 создает плотность тока 0,12 мА/см2. Какое количество электричества проходит через тело коровы, если наложенные на поверхность кожи электроды имеют площадь 1,5 дм2 и процедура гальванизации длится 20 мин? Каково сопротивление участка тела коровы, если к электродам приложено напряжение 45 В?

i =0,12 мА/см2=1,2 А/м2

S=1,5 дм2 =

t= 20 мин = 1200 с

U = 45 B

Δq=? R=?

Отсюда находим: D q =ID t; I=jS.

Следовательно, D q = J SD t.

Произведем вычисления: D q=1,2 А/м2

Вычислить величины потенциалов покоя клеток гигантского аксона кальмара в верхних слоях океана, где температура 250С, и в глубине, где температура 60С. Концентрация ионов калия в аксоне 410 , а концентрация ионов калия вне аксона

Величина мембранного потенциала клетки определяется разностью потенциалов между внутриклеточной и наружной по отношению к клетке средами. При соблюдении равновесия Доннана имеет место соотношение:

где и — соответственно концентрации калия внутри и снаружи клетки, R – универсальная газовая постоянная, F— число Фарадея.

Поскольку натуральный и десятичный логарифмы связаны соотношением: lnx=2,3 lgx, то

Источник

Техника и методика гальванизации

Процедуры гальванизации дозируют по силе (или плотности) тока и продолжительности воздействия. Максимально допустимой величиной плотности тока ( приходящегося на кв.см площади гидрофильной прокладки электрода) считается 0,1 мА\кв.см.

При проведении процедур на участок тела, подлежащий воздействию, накладывают электроды, которые соединяют с различными полюсами аппарата для гальванизации.

Электрод состоит из электропроводящей пластинки из листового свинца, резины, пористых токопроводящих материалов или углеродистой ткани и несколько большей по площади прокладки из гидрофильного материала ( марля, фланель, байка) толщиной не менее 1 см.

В качестве электродов могут также применяться стержни из прессованного угля, обёрнутые марлей (в гинекологии), специальные электроды-ванночки (в офтальмологии), марлевые тампоны, концы которых соединены с токонесущими электродами (при гальванизации носа или наружного слухового прохода).

Гидрофильные прокладки предназначены для предупреждения повреждения кожи продуктами электролиза и уменьшения её начального сопротивления.

Перед процедурой их равномерно смачивают тёплой водой, а после употребления – тщательно промывают проточной водой, стерилизуют кипячением и сушат. Электроды на больном обязательно фиксируют эластичными бинтами, телом пациента или мешочками с песком.

Участки кожи, на которые накладывают электроды, должны быть предварительно осмотрены (повреждённые участки изолируют либо процедуру здесь не проводят) и тщательно обезжирены.

Расположение электродов на теле пациента определяется локализацией, остротой и характером патологического процесса. В основном пользуются продольным (на одной поверхности) и поперечным (на противоположных сторонах) расположением электродов. Первое применяется при необходимости поверхностного или протяжённого воздействия, второе – для воздействия на глубоко расположенные ткани. Реже используется поперечно-диагональная методика расположения электродов.

В зависимости от направления протекания постоянного тока изменяется возбудимость головного и спинного мозга. Так при расположении катода на глаза или лоб, а анода на затылок снижается возбудимость головного мозга. При изменении полярности электродов электродов его возбудимость повышается. Если поместить анод на пояснично-крестцовый отдел позвоночника, а катод – на шейный (восходящая гальванизация), повышается рефлекторная возбудимость спинного мозга, а при изменении полярности (нисходящая гальванизация) возбудимость спинного мозга уменьшается.

Читайте также:  Отношение работы электрического тока ко времени за которое совершается работа называется

Экспериментальные исследования и клинические наблюдения показали, что постоянный ток изменяет секреторную функцию железистого аппарата желудка, поджелудочной железы и слюнных желёз, причём это воздействие зависит от полярности тока. Так, при расположении катода на передней брюшной стенке над желудком, а анода на спине проявляется стимулирующее действие гальванического тока на секреторную деятельность железистого аппарата желудка и поджелудочной железы, а при изменении полярности – тормозное. Аналогичный эффект наблюдается при воздействии на слюнные железы.

В зависимости от площади воздействия ( может варьировать от нескольких квадратных сантиметров до нескольких сотен) и расположения электродов различают местные, общие и сегментарно\рефлекторные процедуры.

При местном (локальном) воздействии электроды размещают так, чтобы силовые линии электрического поля проходили через патологический очаг.

При общих методиках воздействию подвергается большая часть организма.

При сегментарно\рефлекторных методиках электроды располагают на участках кожи, рефлекторно связанных с определёнными органами и тканями.

Под электродом, соединённым с катодом, увеличивается проницаемость мембран клеток, ткани набухают, обменные процессы протекают интенсивнее, повышается возбудимость клеток тканей.

Под электродом, соединённым с анодом, мембраны клеток уплотняются, уменьшается их проницаемость, снижаются обменные процессы и возбудимость клеток.

При гальванизации обычно пользуются электродами одинаковой площади. Но можно применять и электроды разной площади. В этом случае электрод меньшей площади считается активным и именно на него рассчитывается плотность тока. Если к одному полюсу аппарата присоединяются два электрода (гальванизация со сдвоенным электродом), то площади их для расчёта плотности тока суммируются.

Процедуры гальванизации дозируют по силе (или плотности) тока и продолжительности воздействия. Максимально допустимой величиной плотности тока ( приходящегося на кв. см площади гидрофильной прокладки электрода) считается 0, 1 мА\кв. см.

При общих и сегментарно\рефлекторных воздействиях она обычно меньше, чем при местных процедурах (0, 01-0, 08 мА\кв. см. ) и соответственно равна 0, 01-0, 05 мА\кв. см.

Однако главным критерием нормальной или оптимальной интенсивности воздействия являются ощущение больного: «ползание мурашек», лёгкое покалывание или очень слабое равномерное жжение на месте наложения электродов.

Продолжительность процедуры может колебаться от 10-15 ( при общих и сегментарно\рефлекторных воздействиях) до 30-40 мин (при местных процедурах). НА курс назначают обычно от 10-12 до 20 процедур, проводимых ежедневно или через день. Повторные курсы проводятся не ранее чем через 1 месяц.

1.Улащик В.С., Лукомский И.В. — Общая физиотерапия 2008 г.
2.Ушаков А.А. – Практическая физиотерапия 2009 г.
3.Улащик В.С. Физиотерапия. Универсальная медицинская энциклопедия 2009 г.

Источник

ИЗУЧЕНИЕ АППАРАТА ДЛЯ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ

Лабораторная работа №5

Цель работы:изучить действие постоянного тока на ткани и органы, лечебные методики — гальванизация, лечебный электрофорез, устройство и принцип действия аппарата для гальванизации.

Приборы и принадлежности:аппарат для гальванизации, вольтметр,

Ткани организма по электропроводным свойствам подразделяются на диэлектрики и электролиты. К диэлектрикам относятся твердые ткани: связки, сухожилия, роговой слой кожи, кость без надкостницы, клеточные мембраны. К электролитам — биологические жидкости: кровь, лимфа, спинномозговая жидкость и др. Электролиты содержат большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. По тем участкам, где имеется жидкость (кровеносные и лимфатические сосуды, мышечные и нервные ткани), может протекать электрический ток.

При пропускании постоянного электрического тока и, соответственно, наложении электрического поля ионы упорядоченно перемещаются: положительные — в направлении поля, отрицательные — против. Вследствие этого происходит поляризация тканей, меняется концентрация ионов в клетках и межклеточных жидкостях ( прежде всего ионов Na, K, Cl ), кислотно-щелочное равновесие, водный баланс, усиливается крово- и лимфообращение и т.д. Количество перемещенных ионов определяется величиной пропускаемого тока и создаваемого электрического поля. Дозируя величину тока ( поля) и время воздействия, можно добиться желаемого лечебного эффекта.

На этом основаны две лечебные методики:

· лекарственный ( лечебный) электрофорез.

Гальванизация — метод физиотерапии, при котором используется действие на ткани организма постоянного электрического тока силой несколько миллиампер и, соответственно, электрического поля напряженностью Е=4-10 В/м.

Ток подводят с помощью проводов и пластинчатых электродов, изготовленных из металла, малая химическая активность которых не вызывает появления на электродах ЭДС поляризации. Чаще всего используется свинец. При прохождении постоянного тока через организм возможно возникновение химического и термического ожогов.

Химический ожог вызывают продукты электролиза раствора NaCl, содержащегося в тканях (то есть щелочи и кислоты)

NaCl + H2O ® NaOH + HCl.

Для устранения химического ожога между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные физиологическим раствором или теплой водой. В этом случае кислоты и щелочи накапливаются в прокладках.

Термический ожог вызывает ток, если он достигает значительной величины. Это возможно вследствие того, что электропроводность тканей, и прежде всего кожи, зависит от содержания пота и влаги, поэтому даже при небольшом напряжении на электродах ток, пропускаемый через организм, может быть значительным.

Во избежание термического ожога нельзя превышать допустимое значение плотности тока.

Плотность тока определяется величиной силы тока и площадью электродов ( или прокладки ):

В зависимости от площади электродов величина допустимой плотности тока может колебаться в пределах от 0,01 до 0,2 mA/ см 2 . Чтобы при контакте плотность тока была одинакова по всей площади прокладок, электроды и прокладки должны быть плотно прижаты к участку тела. Для этого на электроды кладут подушки с песком. По допустимому значению плотности тока определяют максимальный ток, который можно пропустить через пациента:

Читайте также:  Bosch 1607022609 двигатель эл постоянного тока gsr18ve 2 li

Лекарственный электрофорез — это введение при помощи постоянного электрического тока и поля лекарственных веществ через кожу и слизистые оболочки. Растворами этих веществ смачивают прокладки под электродами. Вещество, образующее в растворе положительные ионы, вводится с положительного электрода, образующее отрицательные ионы — с отрицательного электрода. Частицы лекарственного вещества под действием тока и поля проникают в толщу кожи и образуют в ней так называемое ионное депо , из которого вымываются лимфой и кровью. При этом методе на организм действуют одновременно постоянный ток ( активный биологический фактор) и лекарственное вещество ( фармакотерапевтический фактор). Продолжительность лечебных процедур от 20 до 40 минут.

При данных методиках необходимо учитывать явление поляризации, возникающее при прохождении постоянного тока через ткани организма. Возникающее электрическое поле поляризации направлено против внешнего поля и противодействует ему. Вследствие этого в тканях ток достигает постоянного значения не сразу, а спустя некоторое время. Поэтому в начале процедуры необходимо следить за показаниями миллиамперметра.

Данные лечебные методики обеспечивают локальность действия на органы и ткани. Оба метода можно осуществить с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые помещаются конечности пациента.

CХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ АППАРАТА

ДЛЯ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ

Аппарат для гальванизации состоит из полупроводникового выпрямителя, сглаживающего фильтра, потенциометра, миллиамперметра с шунтом ( рис.1). При включении аппарата в сеть переменное напряжение, подаваемое на его вход, в трансформаторе преобразуется до напряжения, необходимого для работы выпрямителя. При помощи диодов переменный ток выпрямляется, затем сглаживается фильтром и поступает на потенциометр R. C потенциометра напряжение подается на клеммы пациента. Меняя величину подаваемого напряжения, регулируют силу тока в цепи пациента.

Ток измеряется миллиамперметром, параллельно которому подключается шунт (Rш), что обеспечивает достаточную чувствительность прибора при измерении токов значительной величины.

Рассмотрим работу отдельных узлов аппарата.

Выпрямитель — это устройство, преобразующее переменный ток в ток одного направления. Для этой цели используются полупроводниковые диоды. В схеме, изображенной на рис. 1 , двухполупериодный выпрямитель состоит их трансформатора и 4 полупроводниковых диодов, включенных по мостовой схеме. Каждый диод является «стороной» четырехугольника. В одну диагональ этого четырехугольника ( СД ) подается напряжение со вторичной обмотки трансформатора, с другой диагонали (АВ ) выпрямленный ток подается на сглаживающий фильтр, а затем на потенциометр R.

Трансформатор — это устройство для повышения или понижения переменного напряжения. Он состоит из двух обмоток, одна из которых называется первичной, а другая — вторичной. Обмотки трансформатора могут быть намотаны параллельно или расположены на общем сердечнике из магнитомягкого железа; обычно он изготавливается наборным для уменьшения потерь на вихревые токи. В любом случае

принцип действия трансформатора основан на том, что магнитный поток, создаваемый током в первичной обмотке, должен проходить через вторичную обмотку.

При конструировании трансформатора стараются добиться того, чтобы весь (или почти весь) магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, проходил через вторичную. В дальнейшем мы будем полагать, что это действительно так. Будем также считать омические потери и потери на гистерезис в сердечнике пренебрежимо малыми. Эти предположения вполне оправданны, так как в современных трансформаторах потери обычно не превышают 1%.

Когда на первичную обмотку подается переменное напряжение, возникающий в результате этого переменный магнитный поток возбуждает во вторичной обмотке переменное напряжение той же частоты.

Однако напряжение на обмотках будет различным в зависимости от числа витков в каждой из них.

Согласно закону Фарадея, возникает ЭДС, равная :

в первичной обмотке ε1=-N1 , во вторичной — ε2=-N2 .

Напряжение, приложенное к первичной обмотке, равно ( без учета омических потерь) U1 = ε1=N1 , а для вторичной обмотки можно записать: U22.С учетом этого можно теперь получить так называемое уравнение трансформатора, показывающее, как напряжение на вторичной обмотке связано с напряжением на первичной:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Гальванизация и лечебный электрофорез как лечебные методики.

2. В каких случаях может произойти термический ожог при гальванизации?

3. Как рассчитать максимальный ток, который допустимо пропускать через пациента?

4. Какое нарушение методики данной лечебной процедуры может привести к химическому ожогу?

5. Начертите схему аппарата для гальванизации, объясните назначение и принцип работы трансформатора, выпрямителя, фильтра, потенциометра.

6. Представьте графически работу выпрямителя и фильтра.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



VII. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Основные законы и формулы по данному разделу представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Основные законы и формулы

Наименование величины или физический закон Формула
Связь между напряжением (U) и напряженностью (Е) однородного электрического поля (d – расстояние между двумя точками поля)
Электроемкость (С) конденсатора, имеющего на обкладках заряд q
Электроемкость плоского конденсатора. S – площадь пластины конденсатора, d – расстояние между пластинами, s – относительная диэлектрическая проницаемость
Электроемкость при параллельном соединении конденсаторов
Энергия (W) электрического поля внутри заряженного конденсатора
Сила тока I
Плотность тока i
Закон Ома для участка цепи
Мощность тока N
Закон Джоуля-Ленца

Вопросы для самоконтроля

1. Напишите закон Кулона. Дайте определение электрической постоянной. Выведите ее размерность.

2. Дайте определение напряженности электрического поля. В каких единицах она измеряется?

Читайте также:  Tcl l55p3cfs уменьшить ток

3. Сформулируйте и докажите теорему Гаусса-Остроградского.

4. Пользуясь теоремой Гаусса-Остроградского, получите выражение для напряженности поля одной равномерно заряженной бесконечной плоскости.

5. Получите выражение для напряженности поля между двумя заряженными плоскостями.

6. Какие явления происходят при внесении диэлектрика в электрическое поле? Дайте определение относительной диэлектрической проницаемости.

7. Перечислите известные вам виды поляризации диэлектриков. Каким примерно временем релаксации характеризуется каждый из перечисленных вами видов поляризации?

8. От чего зависит работа перемещения заряда в электрическом поле? Зависит ли работа от формы траектории, по которой перемещают заряд?

9. Каков физический смысл потенциала? Разности потенциалов? В каких единицах они измеряются?

10. Какова связь между напряженностью и разностью потенциалов?

11. Каков физический смысл электроемкости проводника? От чего она зависит?

12. Выведите формулу электроемкости плоского конденсатора.

13. Почему клетки живых тканей обладают электроемкостью? Какие причины могут влиять на электроемкость клетки?

14. Какие условия необходимы для существования электрического тока?

15. Дайте определения силы тока, плотности тока, сопротивления и удельного сопротивления. Каковы определяющие их формулы? Каковы единицы измерения этих величин?

16. Сформулируйте законы Ома для участка цепи и для замкнутой цепи. Дайте определение электродвижущей силы источника тока.

17. Как вычисляется работа тока на участке цепи? Как вычисляется мощность тока?

18. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. Как используют тепловые действия тока в терапевтических целях и в сельскохозяйственном производстве?

Примеры для решения задач

Аппарат для гальванизации АГН -5 создает плотность тока 0,12 мА/см 2 . Какое количество электричества проходит через тело коровы, если наложенные на поверхность кожи электроды имеют площадь 1,5дм 2 и процедура гальванизации длится 20 мин? Каково сопротивление участка тела коровы, если к электродам приложено напряжение 45 В?

Дано:

Плотность тока

Сила тока

Закон Ома:

Следовательно,

Из закона Ома

Ответ: количество электричества проходит через тело коровы , сопротивление участка тела коровы .

Средняя мощность разряда электрического сома примерно 8 Вт при напряжении 360 В. Время разряда 0,13 мс. Определить электроемкость электрических органов сома.

Дано:

Энергия электрического поля конденсатора .

Мощность

Отсюда

Ответ: электроемкость электрических органов сома 0,016 (мкФ).

Контрольные задачи

61. Разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны митохондрии внутри клетки печени крысы составляет 200 мВ. Толщина мембраны 8 нм. Какова напряженность электрического поля в мембране? Вычислите электроемкость внешней мембраны митохондрии, если площадь ее поверхности 13 мкм 2 , считая, что относительная диэлектрическая проницаемость мембраны равна 5.

62. Величина мембранного потенциала покоя для клетки икроножной мышцы лягушки равна 65 мВ. Какова напряженность электрического поля в мембране толщиной 10 нм? Электроемкость мембраны в расчете на 1 см 2 ее поверхности равна 0,48 мкФ. Определить относительную диэлектрическую проницаемость мембраны.

63. Две параллельные металлические пластины, расстояние между которыми 10 мм, поместили в масло и сообщили им разность потенциалов 350 В. Затем расстояние между пластинами уменьшили до 5 мм и, удалив масло, залили яичный белок. При этом разность потенциалов уменьшилась до 42 В. Определить относительную диэлектрическую проницаемость белка, если для масла она равна 2,3.

64. Напряжение на плоском воздушном конденсаторе 24 В. Человек, стоя на изолирующей подставке, касается руками противоположных обкладок конденсатора и при этом их общее напряжение становится 21,4 В. Определить электроемкость человека, если площадь пластин конденсатора ИЗО см 2 и расстояние между ними 10 мм.

65. Величина поляризационной емкости клеточной мембраны достигает 2 мкФ на каждый см 2 ее поверхности. Определить величину заряда, сосредоточенного на поверхности клетки, если разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны 90 мВ. Площадь поверхности мембраны 50 мкм 2 . Сколько ионов находится на поверхности клетки, если все ионы одновалентные?

66. Какой электроемкостью обладает миелиновая оболочка участка цилиндрического нервного волокна длиной 5 мм, если его диаметр 16 мкм и толщина миелинового слоя 1,5 мкм? Относительная диэлектрическая проницаемость миелина равна 45. Расчет провести по формуле емкости плоскости плоского конденсатора.

67. При контакте с проводом электроизгороди на корову действует прямоугольный импульс тока длительностью 5 мс при напряжении 60 В. Какой заряд проходит при этом через тело коровы, если сопротивление тела 1,5 кОм? Какова мощность электрического разряда?

68. При гальванизации через участок тела лошади за время лечебной процедуры (20 мин) проходит электрический заряд 90 Кл. Определить среднюю плотность тока, если площадь электродов 350 см 2 .

69. При лечении невралгии на плечевой сустав лошади наложили электроды, соединенные с аппаратом для гальванизации «Поиск-1». Плотность тока должна быть 0,4 мА на 1 см 2 площади активного электрода, и суммарный ток не должен превышать 200 мА. Какова должна быть площадь активного электрода? Какой заряд пройдет через тело лошади при времени процедуры 25 мин?

70. Для подогрева используемой при поении сельскохозяйственных животных в зимний период воды применяют водонагреватель ВЭП-600, потребляющий мощность 10 кВт. Сколько времени требуется для нагревания 600 л воды от 4° до 22 ? Определить стоимость подогрева воды в месяц, если в хозяйстве ежедневно потребляют 1,8 т подогретой воды. Удельная теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг·К). Стоимость электроэнергии 4 коп. за 1 кВт·ч.

Дата добавления: 2018-10-27 ; просмотров: 1194 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник