II. Описание экспериментальной установки.

В данной работе исследуется термопара, изготовленная из двух различных металлов в виде проволок, концы которых спаянны. Оба спая термопары (рис. 3) помещены в сосуды с водой. Один из сосудов ставится на нагреватель N, а другой оставлен при неизменной температуре (комнатной). Для измерения температуры воды в сосудах используются жидкостные термометры. К клеммам термопары подключен гальванометр, который служит для определения термотока.

3. Порядок выполнения работы.

Задание 1: Градуировка термопары.

1. Соберите цепь по схеме (рис. 3).

2. Залейте в сосуды воду комнатной температуры. Измерьте температуру воды t₀.

3. Опустите спаи термопары в сосуды с водой.

4. Поставьте один сосуд с водой на нагреватель и включите его (воду в сосуде помешивайте мешалкой).

5. По мере нагревания воды в сосуде, снимите показания термометра и гальванометра через равные промежутки (интервалы) температуры (интервал температуры задается преподавателем)

6. Данные измерений занесите в таблицу 1.

7. По результатам измерений постройте график зависимости термотока от разности температур спаев термопары, отложив разность температур ΔТ по оси Х, а показания гальванометра по оси У.

Таблица 1

Градуировка термопары

Температура холодного спая t0=
Показания гальваном. n
t,oC
Δ t,oC

Задание 2:Определение температуры тела.

1. Выньте термопару из сосудов с водой и остудите ее.

2. Опустите один спай в сосуд с водой комнатной температуры, а другой прислоните к телу, температуру которого следует определить.

3. Снимите показания гальванометра.

4. По графику найдите значение Δt, соответствующее полученному указанию гальванометра.

5. Определите искомую температуру тела t_xпо формуле:t_x=t_o+ Δt.

6. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

7. Сделайте выводы.

Таблица 2

Определение температуры тела

№ п/п	n, делений гальванометра	Δt, оС	tx = to + Δt, оС
1. 2. 3.
Сред.

IV. Контрольные вопросы.

1. Сформулируйте правила Вольта.

2. Запишите формулу контактной разности потенциалов и поясните ее.

3. Каковы причины образования термоэлектродвижущей силы?

4. Что называется работой выхода электронов из металла; зависит ли она от температуры металла?

5. Назовите наиболее существенные достоинства термоэлектрического термометра.

Лабораторная работа № 16

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРОГА ОЩУЩЕНИЯ И СОПРОТИВЛЕНИЯ УЧАСТКА ТЕЛА С ПОМОЩЬЮ АППАРАТА ДЛЯ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить развернутую схему портативного аппарата для гальванизации, определить порог ощущения и сопротивления тела.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: аппарат для гальванизации, цифровой вольтметр, марлевые прокладки, соединительные провода, этиловый спирт, физиологический раствор.

1. Краткие теоретические сведения.

В организме животных и человека имеется большое количество биологической жидкостей, содержащих значительное количество ионов, которые участвуют в обменных процессах. Под действием электрического поля ионы движутся с различными скоростями и скапливаются около клеточных мембран образуя электрическое поле, называемое поляризационным. Перераспределение ионов в организме под действием электрического поля вызывает изменения функционального состояния клетки и другие физиологические процессы в тканях.

Действие ионов, их разделение и изменение их концентрации в тканевых образованиях и лежат в основе первичного действия постоянного тока на организм.

Действие постоянного тока на живой организм зависит от силы тока, которая в свою очередь зависит от электрического сопротивления тканей и прежде всего кожи.

Электропроводность кожи, через которую ток проходит, главным образом, по каналам потовых и частично сальных желез, зависит от толщены и состояния ее поверхностного слоя. Тонкая , нежная особенно увлажненная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса довольно хорошо проводит ток. Сухая, огрубевшая кожа является плохим проводником.

Лечебный метод, при котором используется действие на организм постоянного тока незначительной силы, называется гальванизацией. Для этого используется специальный аппарат для гальванизации, состоящий из двухполупериодного выпрямителя с электрическим фильтром. Ток к участку тела подводится с помощью электродов, подключенных проводами к клеммам прибора. Электроды изготовлены из тонкой свинцовой пластинки.

Наложение электродов непосредственно на кожу недопустимо, т.к. продукты электролиза раствора поваренной соли, содержащейся в тканях и поте, вызывают прижигание в местах касания электродов. Поэтому между кожей и электродом помещают прокладки марлевые, смоченные физиологическим раствором.

Постоянный ток в лечебной практике используют также и для введения в организм лекарственных веществ, образующих в растворе ионы или заряженные частицы. Растворами этих веществ смачивают прокладки под электродами. Этот метод получил название электрофореза лекарственных веществ.

Сопротивление участка тела можно определить по закону Ома:

(1)

где U– напряжение, подведенное к участку тела, (В),I– сила тока, подходящего через этот участок, (А).

При измерениях сила тока Jне должна превышать порогового значения силы тока, т.к. в противном случае ток будет вызывать возбуждение участка тела.

Порогом ощущения называется минимальное значение тока, проходящего через 1 см²поверхности кожи, при котором появляется ощущения тока – легкое покалывание.

(2)

где J₀– сила тока, определяемая по миллиамперметру при пороговом раздражении, (мА),S– площадь электрода, (см²).

2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

Аппарат для гальванизации представляет собой электролечебный аппарат, позволяющий регулировать в цепи пациента напряжение и силу постоянного тока, получаемого путем выпрямления переменного тока осветительной сети и допускающий пользование им непосредственно у постели больного.

Рис.1

Аппарат помещен в пластмассовый корпус. На лицевой панели расположены (рис.1): миллиамперметр 1, ручка переключателя шунта 2 с цифрами 5 и 50 мА, ручка выключателя сети 3, гнезда переключателя обмотки трансформатора на различные напряжения сети 5, клеммы для присоединения проводов пациента с обозначением полярности (+, -) 4, сигнальная лампочка 6.

В принципиальную схему аппарата, которая изображена на рис.2, входят: трансформатор 3; два диода 4, служащих для выпрямления переменного тока; сглаживающий электрический фильтр, состоящий из трех электролитических конденсаторов 5 и двух дросселей 6; потенциометр 7; миллиамперметр 8 с шунтом 9; клеммы 11; переключатель шунта 10.

Рис.2

Ток в цепи пациента измеряется миллиамперметром 8, шунт 9 с переключателем 10 служат для расширения предела измерения миллиамперметра. К выходным клеммам 11 присоединяются провода от электродов, накладываемых на пациента. Лампочка 12 сигнализирует о включении аппарата в сеть тумблером 1. Переключатель 2 необходим для согласования величины сетевого напряжения с трансформатором аппарата для гальванизации.

Наличие трансформатора в аппарате обязательно, т.к. он не только дает необходимое напряжение для его работы, но и исключает возможность попадания непосредственного напряжения, к которой подключен аппарат.

В первичную обмотку трансформатора подается переменный синусоидальный ток периода Т; который возбуждает во вторичной обмотке ток того же периода. График этого тока представлен на рис.3(а), где J– сила тока,

t– время.

Рис.3

Крайние точки вторичной обмотки трансформатора а и б (рис.2) попеременно, через каждый полупериод, приобретают положительный потенциал по отношению к средней точке обмотки трансформатора с. Поэтому полупроводниковые диоды 4 будут попеременно «запираться» и «отпираться» через каждый полупериод Т/2.

Возникающие при этом токи будут пульсирующими и иметь полупериодные перерывы (рис.3 б,в). Эти токи будут складываться, создавая общий ток

J₁+J₂=J

В результате ток будет иметь уже непрерывный, но все же пульсирующий характер (рис.3 г).

Для дальнейшего сглаживания пульсаций тока применяется электрический фильтр. В первую четверть периода (рис.3) во время возрастания пульсирующего тока, конденсаторы фильтра заряжаются; уменьшая тем самым ток в цепи. Во вторую четверть периода пульсирующего тока уменьшается, при этом конденсаторы фильтра начинают разряжаться, создавая ток, совпадающий с направлением пульсирующего тока. Тем самым частично компенсируются падение пульсирующего тока (рис. 3 д.).

Дроссель еще больше способствует сглаживанию пульсации тока. При возрастании пульсирующего тока в дросселе возникает Э.Д.С. самоиндукции, направленная противоположно направлению изменения тока. Уменьшение пульсирующего тока приводит к возникновению Э.Д.С. самоиндукции, направленной также, как и ток и, следовательно, задерживающий падение пульсирующего тока. Результатом этого является еще большее сглаживание тока, превращение его в почти постоянный (рис. 3, е.).

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

ЗАДАНИЕ 1. Определение порога ощущения.

1. Ознакомьтесь с расположением ручек управления и приборов на лицевой панели аппарата. (Аппарат включается в сеть переменного тока напряжением 220 В).

2. Подключите к выходным клеммам аппарата электроды.

3. Протрите ватным тампоном, смоченным спиртом, руку.

4. Наложите электроды на руку товарища на 5-6 см выше кисти (с обеих сторон), предварительно положив под электроды прокладки из нескольких слоев марли, слегка смоченных физиологическим раствором. Укрепите электроды с помощью эластичного бинта.

5. Ручка потенциометра должна находится в левом крайнем положении.

6. Включите аппарат и, поворачивая ручку потенциометра по часовой стрелке, отметьте по шкале миллиамперметра пороговое значение тока.

7. Выведите потенциометр в крайнее левое положение и повторите опыт дважды.

8. Выключите аппарат, замерьте площадь электрода.

9. Рассчитайте порог ощущения по формуле (2).

10. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

Определение порога ощущения

№№ п.п.	Величина тока J, мА	Площадь электрода S, см2	Порог ощущения , мА/см2	мА/см2	Е, %
1 2 3
сред

ЗАДАНИЕ 2. Определение сопротивления тела.

1. Подключите к выходным клеммам вольтметр параллельно электродам (соблюдая полярность на клеммах вольтметра).

2. Наложите электроды на руку, как в задании 1 согласно пункта 4.

3. Вращая ручку потенциометра, установите ток меньше порогового и запишите показания миллиамперметра и вольтметра.

4. Увеличьте напряжение на 1-2 вольта и запишите новые показания миллиамперметра и вольтметра.

5. Опыт повторите еще раз. Сила тока во всех опытах не должна превышать пороговое значение.

6. Вычислите сопротивление участка тела для каждого из трех измерений по формуле (1) и найдите среднее значение.

7. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Определение сопротивления участка тела

№№ п.п	U, В	J, мА	R, Ом	R, Ом	ER, %
1 2 3
сред.

8. Сделайте выводы.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое гальванизация и электрофорез лекарственных веществ?

2. Что называется порогом ощущения и в каких единицах он измеряется?

3. Какое биологическое действие оказывает постоянный электрический ток на ткани организма?

4. Нарисуйте принципиальную схему аппарата для гальванизации и поясните ее.

5. Укажите применение аппарата для гальванизации в ветеринарии.