Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. БИОПОТЕНЦИАЛЫ. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ»

 

Цели и задачи занятий Научиться, используя теоретические положения, анализировать процессы ситуационных задач, составлять физико-математическую модель для их решения.
Базовые знания Понятия электрического заряда, электрического поля, электрического и токового диполей. Законы сохранения заряда и Кулона. Законы постоянного тока.
Содержание занятий Электрическое поле и его свойства. Электрический и токовый диполи и их свойства. Биопотенциалы. Задачи исследования электрических полей в организме. Поляризация веществ в электрических полях. Законы постоянного тока.
Литература 1. Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1996-2002. Глава 14. 2. Ремизов А.Н., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Дрофа, 2001-2005. Глава 4. § 4.1 3. Губанов Н.И. Медицинская биофизика.– М.: Медицина, 1978, гл. 7; 4. Владимиров Ю.А. и др. Биофизика. - М.: Медицина, 1983, гл. 7-9.

Контрольные вопросы

1 Электростатическое поле и его характеристики (напряженность, потенциал). Принцип суперпозиции.

2 Электрическая емкость.

3 Электростатический диполь. Потенциал поля диполя. Разность потенциалов поля, создаваемое диполем.

4 Мембранные потенциалы.

5 Электропроводность биологических тканей. Пороги ощутимого и неотпускающего токов.

6 Ток в электролитах.

7 Законы постоянного тока.

8 Мощность в цепи постоянного тока.

 

 

 

Задачи для решения на практическом занятии Задачи для самостоятельного решения
Характеристики электрического поля 1. На больничном оборудовании в условиях, благоприятных для образования статического электричества, разность потенциалов редко превышает 10 -15кВ. Сможет ли произойти искровой разряд между стойкой металлической тележки и во­допроводной трубой, если расстояние между ними окажется равным 0,8см? Eразр=30кВ/см. 2. Определить разность потенциалов между двумя точками, расположенными на расстоянии 10см в однородном электрическом поле с напряженностью 50кВ/м в случаях когда точки расположены: а) вдоль одной силовой линии, б) на разных силовых линиях.
Электроемкость 3. Как показывают измерения, для большинства клеток ёмкость 1см2 их мембраны равна 1 мкФ. Определить заряд 1см2, обеспечивающий при такой ёмкости разность потенциалов на мембране 1мв. Сколько молей однозарядных ионов долж­но пройти при этом через 1см2 мембраны? 4. На пластины плоского конденсатора, расстояние между которыми  подано напряжение  Пространство между пластинами заполнено кровью. Найдите поверхностную плотность связанных зарядов. Диэлектрическая проницаемость крови  
Эл. поле диполя 5. Найдите потенциал поля, созданного диполем в точке A, удаленной на расстояние r = 0,5м в направлении под углом  относительно электрического момента  диполя. Среда-вода. Диполь образован зарядами  расположенными на расстоянии 6. Используя условие предыдущей задачи, найдите разность потенциалов двух точек поля, созданного диполем. Точки находятся на расстоянии r = 0,5м под углами соответственного  и  
Диполь в эл. поле 7. Какой максимальный момент силы действует в электрическом поле с напряженностью   на молекулу воды ? В чем различие действия на молекулу однородного и неоднородного полей? 8. В электрическом поле точечного заряда 0,3нКл на расстоянии 1м от него находится диполь с дипольным моментом 2·10-28 (Кл·м). Найдите максимальный момент силы, действующий на диполь в вакууме.
Мембранный потенциал 9. Определить потенциал покоя клетки при температуре 20° С, если отноше­ние концентраций ионов калия в клетке и окружающей среде равно 10:1.   10. Потенциал покоя скелетной мышцы равен 88 мВ. Определить отношение концентраций ионов калия внутри мышечного волокна и во внешней среде. Температуру тела человека считать равной 37°С. 11. Среднее значение концентрации ионов К+, Na+, Cl- в аксоплазме гигантского аксона кальмара соответственно равны 410; 49; 40 моль/м3, а в морской воде 10; 460; 540 моль/м3. Вычислить потенциал Нернста для каждого из этих ионов при температуре 27°С, указывая соответствующий знак.
Электробезопасность 12. При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R=105 Ом, а при влажных ладонях это сопротивление существенно меньше (R=1000Ом). Оцените ток, который пройдёт через тело человека при контакте с электросетью напряжением U=220В. Сравните этот ток со значениями порогов ощутимого и неотпускающего токов, если частота тока равна ν=50 Гц. 13. Напряжение сети, питающей медицинский аппарат, равно U= 220В. Человек находится на земле (на полу) и касается корпуса аппарата. Сопротивление тела человека равно Rтч= 1000Ом. Сопротивление между проводником и человеком (через землю) равно Rпр= 5кОм. В результате повреждения изоляции проводник соединился на корпус аппарата (произошёл «пробой на корпус »). Найдите напряжение, которое будет на теле человека, и протекающий через него ток, если: а) аппарат не заземлён; б) аппарат заземлён и сопротивление заземления равно Rз= 4Ом. Сопоставьте полученные данные со значениями порога ощутимого тока и порога неотпускающего тока.
Закон Ома 14. Омическое сопротивление нервного волокна в состоянии покоя равно 1000Ом/см2, а при возбуждении снижается до 25Ом/см2. Во сколько раз при этом увеличивается проводимость мембраны?   15. Между двумя электродами, к которым приложено постоянное напряжение U=36В, находится часть живой ткани. Условно можно считать, что ткань состоит из двух слоев живой кожи и мышц с кровеносными сосудами, толщина каждого слоя кожи l1=0,3мм, толщина внутренней ткани l2=9,4мм. Найдите плотность тока и падение напряжения в коже и в мышечной (сосудистой) ткани, рассматривая их как проводники. 16. Фибрилляция желудочков сердца заключается в их хаотическом сокращении. Если при этом пропустить через область сердца большой ток, то это приведёт к возбуждению большинства клеток тканей миокарда и в результате может восстановиться нормальный ритм сокращения желудочков. Соответствующий аппарат называется дефибриллятором. Технически он выполнен в виде конденсатора, который заряжается до значительного напряжения и затем разряжается через электроды, наложенные на тело больного в области сердца. Найдите значение максимального тока при действии дефибриллятора, если он был заряжен до напряжения U=5 кВ, а сопротивление участка тела равно R=500Ом.
Плотность тока 17. Ионофорез применяется для введения лекарственных веществ в тело че­ловека. Определить, какое количество ионов йода будет введено больному за 10 мин при плотности тока 0,05мА/см2 с электрода площадью 5см2. 18. Найдите плотность тока в электролите, если концентрация ионов в нем n=105 см-3, их подвижность b+= 4,5×10-4 см2 (В×с), b-= 6,5×10-4 см2 (В×с) и напряжен­ность электрического поля Е=10В/см. Считая плотность тока всюду одинаковой, найдите силу тока, если площадь каждого электрода S=1 дм2. Принять заряд иона равным заряду электрона.
Мощность тока 19. Мощность, потребляемая аппаратом гальванизации АГН-1, равна 35Вт. Определить КПД аппарата, если максимальное напряжение в терапевтической цепи при сопротивлении 500Ом составляет 50В. 20. Электрический аппарат для перегонки воды потребляет от сети мощность 2,5кВт. Сколько дистиллированной воды получают при помощи этого аппарата в течение часа, если КПД его 80 %, а температура воды, поступающей из водопровода 10°С?
Закон Фарадея 21. При гальваническом покрытии инструмента серебром ванна находилась под напряжением 8,4В. Определить ЭДС поляризации, если за 1,5 ч выделилось 24,6г серебра. Сопротивление ванны без учета поляризации 1,89 Ом. Электрохимический эквивалент серебра k=1,118×10-6 кг/Кл 22. Хирургические инструменты из углеродной стали покрывают гальваническим путем слоями никеля и хрома. Определить толщину двухслойного покрытия, если никелирование производилось при плотности тока 2 А/дм2, а хромирование 10 А/дм2 при длительности нахождения инструмента в каждой ванне по 1 часу. Электрохимический эквивалент никеля k=0,3×10-6 кг/Кл, хрома k=0,18·10-6 кг/Кл?

 










Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 513.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...