- •Практические и лабораторные
- •Занятия по физике
- •Учебное пособие
- •Для студентов первого курса медицинских вузов
- •Содержание
- •Лабораторная работа №1 определение плотности твердого тела
- •Расчет ошибок прямого измерения
- •Расчет ошибок косвенного измерения
- •1. Штангенциркуль
- •Микрометр
- •Лабораторная работа №2 определение момента инерции тела
- •Описание установки
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 изучение упругих свойств костной ткани
- •Механические свойства костной ткани
- •Практическая часть
- •Лабораторная работа №4 изучение основных закономерностей гидродинамики и реологии
- •Линии и трубки тока. Уравнение неразрывности струи
- •Уравнение Бернулли и примеры его практического использования
- •Вязкость жидкости. Формула Ньютона. Коэффициент вязкости
- •Течение вязкой жидкости по цилиндрическим трубам. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Понятие о числе Рейнольдса
- •Определение коэффициента вязкости методом Стокса
- •Измерение коэффициента вязкости жидкости вискозиметром Гесса
- •Лабораторная работа №5 изучение аппарата для гальванизации
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 изучение процессов, происходящих в цепи гармонического переменного тока
- •Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •Индуктивность в цепи переменного тока
- •Емкость в цепи переменного тока
- •Цепь переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями
- •Импеданс тканей организма
- •Упражнение 1. Определение индуктивности катушки
- •Упражнение 2. Определение емкости конденсатора
- •Упражнение 3. Проверка закона Ома для полной цепи переменного тока
- •Лабораторная работа №7 изучение работы электронного осциллографа
- •Электронно-лучевая трубка
- •Электронная пушка
- •Экран электронного осциллографа
- •Система отклоняющих пластин
- •Генератор развертки
- •Чувствительность вертикального входа осциллографа к переменному напряжению
- •Упражнение 1. Знакомство с назначением ручек управления электронного осциллографа
- •Упражнение 2. Измерение частоты сигнала по фигурам Лиссажу.
- •Упражнение 4. Измерение величины неизвестного напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 изучение аппарата низкочастотной терапии
- •График, иллюстрирующий это уравнение, представлен на рис.2
- •Действие импульсных токов на ткани организма
- •Приборы и принадлежности:
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №9 высокочастотная электротерапия
- •Физиологические реакции и терапевтический эффект
- •Физиологические реакции и терапевтический эффект
- •Показания
- •Микроволновая терапия
- •Физиологические реакции и терапевтический эффект
- •Показания
- •Действие переменного электрического
- •Поля увч на диэлектрики
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №10 исследование работы датчиков
- •Устройство и классификация датчиков
- •Генераторные датчики
- •Параметрические датчики
- •Датчики медико-биологической информации
- •Изучение тензорезистора
- •Изучение датчиков температуры
- •Лабораторная работа №11 определение увеличения микроскопа и измерение линейных размеров малых объектов
- •Оптическая система и принцип действия микроскопа
- •Фокусное расстояние
- •Разрешающая способность микроскопа
- •Полезное увеличение микроскопа ограничено его разрешающей способностью и разрешающей способностью глаза.
- •Некоторые распространенные и специальные методы оптической микроскопии
- •Измерение линейных размеров малых объектов с помощью микроскопа
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 12 физические основы электрокардиографии
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •614990, Г. Пермь,ул. Большевистская,85
Показания
-
острые и подострые воспалительные процессы в различных органах;
-
заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата;
-
заболевания нервов.
Микроволновая терапия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие на ткани организма электромагнитных волн частотой ~108 Гц (СМВ-сантиметровая терапия) и частотой ~109 Гц (ДМВ- дециметровая терапия) .
При распространении электромагнитной волны в тканях организма происходят потери энергии, сопровождающиеся выделением теплоты за счет колебания ионов и дополнительных молекул ( воды, аминокислот, белка, липидов), поэтому наибольшее нагревание происходит в тканях, содержащих значительное количество воды (кровь, мышцы, паренхиматозные органы). Глубина проникновения достигает 6 см при СМВ-терапии и 9 см при ДМВ-терапии.
Физиологические реакции и терапевтический эффект
-
Улучшение кровоснабжения тканей,
-
активация обменных процессов,
-
снижение болевой чувствительности,
-
противовоспалительное действие,
-
активное влияние на иммунологическое состояние организма, подавление аллергических реакций,
-
угнетение жизнедеятельности микроорганизмов,
-
стимуляция регенеративных процессов.
Показания
-
некоторые заболевания аллергического характера;
-
заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата;
-
заболевания периферических нервов;
-
некоторые острые и хронические заболевания.
Действие переменного электрического
ПОЛЯ УВЧ НА ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Под действием электрического поля УВЧ ионы электролита совершают вынужденные колебания с частотой поля. При этом увеличивается ток проводимости, а энергия электрического поля переходит в тепловую. Рассмотрим, от каких факторов зависит количество выделившейся теплоты.
Выделим некоторый объем ткани V, находящийся в поле УВЧ с напряженностью Е между плоскими конденсаторными электродами. Количество теплоты, выделившееся в единице объема электролита за 1 секунду, рассчитаем по формуле
где W -энергия, подводимая к электролиту, а Р - мощность, которую можно рассчитать, используя закон Джоуля-Ленца, как
где R -сопротивление электролита, а U - напряжение на электродах.
Для расчета сопротивления R используем формулу
R=,
здесь l - расстояние между электродами, S - площадь электродов, r - удельное сопротивление электролита, а U подсчитаем как
U=E× l.
Подставив выражения для сопротивления и напряжения в формулу для расчета тепла, выделяющегося в электролите, получим:
.
Величина g = называется проводимостью электролита.
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в единице объема электролита за 1 секунду, пропорционально квадрату напряженности электрического поля и удельной электропроводности электролита.
ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
Поля увч на диэлектрики
Рассмотрим диэлектрик в переменном электрическом поле УВЧ. В реальном диэлектрике существует небольшой ток проводимости и ориентационная поляризация молекул. Это приводит к поглощению подводимой энергии и нагреванию диэлектрика, то есть имеют место диэлектрические потери.
Из теории переменного тока известно, что сдвиг фаз между током и напряжением на емкости с идеальным диэлектриком равен j=p¤2. В реальном диэлектрике за счет диэлектрических потерь сдвиг фаз будет меньше, чем p¤2.
Построим векторную диаграмму для тока и напряжения в реальном диэлектрике (рис.1), и вектор амплитуды тока разложим на две составляющие: активную и реактивную . Активная составляющая направлена вдоль вектора напряжения, она и обусловливает диэлектрические потери.
Из треугольника получим: , откуда , где d - угол диэлектрических потерь. Подставим значение Ia в формулу для мощности и получим, что P=Ia×U=Ip×tgd×U.
Рис.
1
где w - циклическая частота тока, С - емкость плоского конденсатора. Используя формулы для емкости плоского конденсатора и связь напряжения с напряженностью электрического поля , получаем:
,
где V - объем диэлектрика, помещенного в электрическое поле между плоскими конденсаторными электродами площадью S и расстоянием между электродами l. Подставим полученное выражение для мощности P в формулу для расчета количества теплоты:
Q=ω·ε·ε0·tgδ·E2.
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в единице объема диэлектрика за 1секунду, пропорционально квадрату напряженности поля E2, частоте w, диэлектрической проницаемости e и тангенсу угла диэлектрических потерь tgd.
АППАРАТ ДЛЯ УВЧ-ТЕРАПИИ
Подключим к контуру на короткое время источник постоянного тока, замкнув ключ К в положение 1.
Рис.
2
некоторую порцию энергии. Если ключ К переключить в положение 2, то конденсатор будет перезаряжаться через катушку L. При этом энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки. В контуре возникнут электромагнитные колебания.
Частота и период этих колебаний зависят от емкости конденсатора C и индуктивности катушки L. Период колебаний в контуре рассчитывается по формуле Томсона: T=2×p×.
Если бы не было потерь электрической энергии, то преобразование энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки повторялось бы бесконечно. В действительности электромагнитные колебания в контуре быстро затухают, так как энергия в контуре расходуется на нагревание проводников. Чтобы получить незатухающие колебания, энергию в контуре необходимо пополнять. Для этих целей в определенные моменты времени к колебательному контуру подключают источник питания.
Рассмотрим сначала схему и принцип работы простейшего однотактного генератора (рис.3)
Рис.
3
Однотактный генератор электрических колебаний состоит из колебательного контура (LC), источника питания (eа), лампы-триода (Л) и катушки обратной связи (L1). Лампа -триод выполняет роль автоматического ключа, она пропускает ток в контур от источника питания только в одну половину периода колебаний в контуре. Ток по лампе протекает в те моменты времени, когда на сетке С (внутри лампы) положительный по отношению к катоду потенциал. При отрицательном потенциале на сетке лампа заперта.
Работа лампы основана на явлении термоэлектронной эмиссии - вылете электронов с поверхности нагретого катода К. Катод подогревают с помощью нити накала Н. Вылетевшие из катода электроны движутся к положительному аноду, если на сетке положительный потенциал. В этом случае от источника питания потечет ток I подзарядки конденсатора, как показано на рис.3. При этом происходит пополнение энергии в контуре. Если на сетке лампы достаточный отрицательный потенциал, то лампа заперта, то есть ток от источника питания в контур не поступает. Пополнение энергии в контуре не происходит, в это время конденсатор перезаряжается через катушку L.
Работой лампы управляет сам колебательный контур с помощью катушки обратной связи L1. При протекании тока по катушке контура L в катушке обратной связи L1 наводится ЭДС взаимоиндукции. Так как ток в катушке L меняется по величине и направлению, то ЭДС взаимоиндукции тоже будет переменной. Изменение этой ЭДС по направлению переводит лампу из открытого состояния в запертое и обратно.
В однотактном генераторе пополнение энергии контура от источника питания происходит в одну половину периода колебаний в контуре. Во вторую половину периода источник отключен (то есть его энергия не используется).
Для более экономичного использования энергии источника и увеличения мощности генерируемых колебаний применяют двухтактные генераторы.
Простейшая схема такого генератора с терапевтическим контуром дана на рис.4.
Рис.
4
Двухтактный генератор электрических колебаний представляет собой две однотактные схемы с общим колебательным контуром. В таком генераторе к колебательному контуру с противоположных концов присоединены аноды ламп. Сетки этих ламп подключены к противоположным концам катушки связи L1, катоды ламп объединены и подсоединены к отрицательному полюсу источника тока. Положительный полюс источника подведен к средней точке катушки колебательного контура. Между средней точкой катушки связи и катодами ламп включена цепочка автоматического смещения (гридлик). Она служит для создания на сетке лампы постоянного отрицательного напряжения смещения. Такое напряжение на сетке лампы необходимо для получения высокого КПД генератора.
На сетках ламп за счет явления взаимоиндукции возникает переменное напряжение. Это значит, что на сетке одной лампы возникает положительный потенциал по отношению к катоду, а на сетке другой - отрицательный. Одна лампа открыта, а другая заперта.
Рассмотрим рабочий процесс в двухтактном генераторе при уже установившихся колебаниях.
Пусть ток перезарядки конденсатора ( ток колебательного процесса Iк) протекает от нижней пластины конденсатора к верхней ( как на рис.2). При этом потенциал на сетке лампы Л1 положительный, а на сетке лампы Л2 отрицательный по отношению к катоду. Первая лампа пропускает ток I1 в контур от источника питания. Этот ток проходит по верхней половине катушки колебательного контура и пополняет энергию в контуре.
В это время вторая лампа заперта, ток через нее не идет. Через половину периода конденсатор контура начнет перезаряжаться в обратном направлении, потенциалы на сетках ламп поменяются по знаку. Вторая лампа откроется, а первая закроется. Ток I2 от источника питания будет поступать через вторую лампу и проходить по нижней половине катушки колебательного контура. Пополнение энергии происходит в такт с колебаниями в контуре в оба полупериода, по очереди, через лампы Л1 и Л2.
В результате в колебательном контуре реализуется удвоенная мощность генерируемых колебаний по сравнению с однотактным генератором на такой же лампе.
Для подачи переменного электрического поля на больного в аппарате УВЧ имеется терапевтический контур. Этот контур индуктивно связан с контуром генератора. Терапевтический контур состоит из катушки индуктивности Lт, конденсатора переменной емкости Ст и изолированных электродов Э.
Части тела больного помещают между электродами Э, при этом емкость в терапевтическом контуре меняется, так как ткани организма обладают емкостью. При проведении процедуры терапевтический контур и контур генератора должны быть настроены в резонанс. Это необходимо для полного использования энергии генерируемых колебаний. Настройка терапевтического контура в резонанс с контуром генератора осуществляется с помощью конденсатора переменной емкости Ст .
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
-
Между электродами аппарата разместить емкости с касторовым маслом и раствором соли ( на подставке ).
-
Установить переключатели: «Мощность»- в положение «ЗО», «Компенсатор»- в положение «Выкл».
-
Включить аппарат в сеть. Переключатель «Компенсатор» поставить в положение «1». Дать прибору прогреться 1-2 минуты.
-
Нажать кнопку «Контроль напряжения», стрелка прибора должна отклониться до черного квадрата.
-
Плавно вращая ручку «Настройка», добиться максимального отклонения стрелки прибора. Индикатором (неоновой лампой) проверить наличие поля между электродами.
-
Одновременно записать начальную температуру масла tºмн и раствора соли tºсн, данные занести в таблицу.
-
Произвести 6-7 замеров температуры по обоим термометрам через каждые 3 минуты.
Данные записать в таблицу.
№ п/п |
t (мин) |
t м ºС |
t c ºС |
Δtм=(t м - t мн )ºС |
Δtс =(t с - t сн )ºС |
1 |
0 |
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
3 |
6 |
|
|
|
|
4 |
9 |
|
|
|
|
5 |
12 |
|
|
|
|
6 |
15 |
|
|
|
|
7 |
18 |
|
|
|
|
8 |
21 |
|
|
|
|
-
Для масла и раствора соли на одной координатной плоскости построить графики зависимости разности температур Δt˚С от времени t. Сравнить графики и пояснить полученные зависимости.