Порядок выполнения работы

1. Подготовьте образцы растительной ткани. Нарежьте 4 пластины картофеля, яблока или др. толщиной 1 мм и размером 1х1 см. Поместите 3 пластины в сосуд с каплей воды и подвергните их тепловой обработке, опустив в водяную баню, нагретую до 60° С. Вынимайте по одному образцу через 2, 5, 10 мин. Поместите 4 образца (один необработанный и 3 обработанных) в измерительные кюветы, закройте крышками, закрепите крышки резинками.

2. Запустите АПК «Электропроводность биологических объектов», используя соответствующий ярлык на рабочем столе компьютера. Убедитесь, что в окне на титульном лист программы введен адрес сервера АПК УД, и активируйте клавишу «Подключить». Нажмите клавишу «Начать» и проведите запуск виртуального лабораторного стенда.

3. Последовательно выбирая кюветы, зарегистрируйте импеданс предложенных образцов при следующих частотах переменного тока: 0.1, 0.3, 0.6, 1, 3, 6, 10, 30, 60, 100, 300 кГц.

4. Сохраните результаты измерений, путем нажатия соответствующей клавиши.

5. Выбрав кривые дисперсии импеданса для самого целого и самого поврежденного образца, подберите параметры эквивалентной схемы, при которых расчетная кривая дисперсии будет близка к экспериментальной.

Обработка результатов измерений

Для каждого образца рассчитайте значения емкости (С), тангенса угла сдвига фаз между током и напряжением (φ), крутизну дисперсии .

Таблица 1 – Значения физических показателей для необработанной термически пластины картофеля

f, Гц	|Z|, Ом	R, Ом	Xs, Ом	C, мкФ	tgϕ	K∏
100,04	1766,17	1688,13	-519,21	3,066	-0,31	9,00
299,38	1624,24	1573,34	-403,45	1,318	-0,26
598,77	1556,1	1505,23	-394,65	0,674	-0,26
1002,97	1506,05	1444,98	-424,54	0,374	-0,29
3015,64	1352,89	1238,28	-544,96	0,097	-0,44
6015,37	989,28	0	0,18	0,027	-
10030,09	967,72	825,78	-504,56	0,031	-0,61
30090,27	570,6	440,48	-362,71	0,015	-0,82
60180,54	394,73	312,26	-241,46	0,011	-0,77
100300,9	306,07	257,3	-165,76	0,010	-0,64
300902,82	196,24	180	-78,15	0,007	-0,43

Таблица 2 – Значения физических показателей для термически обработанной пластины картофеля (Время обработки: 2 минуты)

f, Гц	|Z|, Ом	R, Ом	Xs, Ом	C, мкФ	tgϕ	K∏
100,09	1659,26	1631,2	-303,83	5,236	-0,19	9,54
299,43	1531,56	1511,24	-248,6	2,139	-0,16
598,82	1461,53	1442,84	-232,98	1,141	-0,16
1003,02	1409,5	1381,77	-278,21	0,571	-0,20
3015,69	1242,68	1173,9	-407,72	0,130	-0,35
6015,4	1051,38	935,3	-480,23	0,055	-0,51
10030,09	870,45	730,66	-473,08	0,034	-0,65
30090,28	504,79	385,39	-326,01	0,016	-0,85
60180,54	347,23	273,66	-213,73	0,012	-0,78
100300,91	268,7	226,21	-145	0,011	-0,64
300902,82	173,88	160,8	-66,16	0,008	-0,41

Таблица 3 – Значения физических показателей для термически обработанной пластины картофеля (Время обработки: 5 минут)

f, Гц	|Z|, Ом	R, Ом	Xs, Ом	C, мкФ	tgϕ	K∏
100,04	1223,32	1165,91	-370,34	4,298	-0,32	11,99
299,39	1117,67	1079,5	-289,61	1,837	-0,27
598,81	1066,31	1029,7	-277,01	0,960	-0,27
1003,04	1014,59	997,95	-183,01	0,868	-0,18
3015,74	899,25	852,67	-285,65	0,185	-0,34
6015,4	764,86	679,94	-350,28	0,076	-0,52
10030,09	630,11	519,46	-356,65	0,045	-0,69
30090,27	354,11	261,5	-238,78	0,022	-0,91
60180,54	237,87	173,92	-162,28	0,016	-0,93
100300,9	180,6	138,47	-115,95	0,014	-0,84
300902,81	102	0	0	0,005	-

Таблица 4 – Значения физических показателей для термически обработанной пластины картофеля (Время обработки: 10 минут)

f, Гц	|Z|, Ом	R, Ом	Xs, Ом	C, мкФ	tgϕ	K∏
100,04	1153,2	1058,54	-457,55	3,479	-0,43	8,93
299,38	989,45	939,18	-311,35	1,708	-0,33
598,78	921,36	880,49	-271,37	0,980	-0,31
1002,98	879,9	839,6	-263,23	0,603	-0,31
3015,68	785,14	760,25	-196,1	0,269	-0,26
6015,4	709,06	665,46	-244,8	0,108	-0,37
10030,08	624,73	558,91	-279,12	0,057	-0,50
30090,28	393,33	313,17	-237,97	0,022	-0,76
60180,54	272,4	216,28	-165,61	0,016	-0,77
100300,9	208,29	164,41	-127,89	0,012	-0,78
300902,83	129,17	115,77	-57,3	0,009	-0,49

График 1 – Зависимость величины импеданса Z от частоты f

График 2 – Зависимость величины активного сопротивления R от частоты f

График 3 – Зависимость величины реактивного сопротивления Xs от частоты f

Вывод

Полное, активное и реактивное сопротивления уменьшаются в ряду от термически необработанной пластины картофеля до пластины, обработанной в течение 10 минут.

Таким образом живая, неповрежденная ткань имеет большее сопротивление, чем поврежденная. При разрушении тканей способность к электрическому сопротивлению снижается, т.к. нарушается структура живой ткани, в частности оболочки клетки, а, следовательно, и функция сопротивления.

Это обуславливается тем, что неповрежденная ткань способна более полно поддерживать свои параметры в определенных границах для оптимальной жизнедеятельности в отличие от поврежденной или тем более мёртвой ткани.

Для биологических тканей характерен поляризационный тип ёмкости, а для мембран статический.

Возможно, вследствие допущенных в ходе работы ошибок, крутизна дисперсии импеданса K_П у, например, пластины картофеля обработанной в течение 5 минут составляет 11,99 и у пластины обработанной в течение 2 минут – 9,54, в то время как для картофеля, не обработанного термически – 9,00, хотя ожидаемо наибольшее значение крутизны дисперсии импеданса должно быть у необработанной термически пластины картофеля, т.к. она не подвергалась воздействию повреждающих факторов и должна быть более жизнеспособной.