35

Электробиология

1.Дайте определение понятия силовой характеристики электрического поля. Приведите соответствующее математическое выражение, раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

2.Дайте определение понятия энергетической характеристики электрического поля. Приведите соответствующее математическое выражение, раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

3.Дайте определение понятия электростатического диполя.

4.Дайте определение понятия электрического момента электростатического диполя. Приведите соответствующее математическое выражение, раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите направление и единицы измерений.

5.Запишите математическое выражение, по которому определяется вращающий момент,

действующий на электростатический диполь в однородном электрическом поле. Раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

6. Запишите математическое выражение, по которому определяется работа, которую надо

затратить, чтобы повернуть электростатический диполь в однородном электрическом поле. Раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

7.Что происходит с электростатическим диполем, помещенным в неоднородное электрическое поле? Запишите выражение силы, действующей на такой диполь.

соответствующее математическое выражение, раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

8.Перечислите основные механизмы поляризации диэлектриков. Приведите примеры веществ, относящихся к соответствующим классам.

9.Каков механизм поляризации неполярных атомов и молекул?

10. Каков механизм поляризации полярных атомов и молекул?

11. Каков механизм поляризации в ионных кристаллических диэлектриках?

12.В чем заключается физическая сущность прямого и обратного пьезоэффектов? Приведите

примеры их использования в медицине.

13.Запишите математическое выражение, по которому определяется потенциал, создаваемый

электростатическим диполем в диэлектрической среде на расстоянии r. Раскройте физический смысл, входящих в него величин.

14.Запишите математическое выражение, по которому определяется напряженность

электрического поля, создаваемого электростатическим диполем в диэлектрической среде на расстоянии r. Раскройте физический смысл, входящих в него величин.

15.Запишите закон Ома в дифференциальной форме. Раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

16. Запишите закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме. Раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

17.Запишите математические выражения: а) для плотности тока в электролитах, б) для

удельной электропроводности электролита. Раскройте физический смысл, входящих в них величин, укажите единицы измерений.

18.Дайте определение импеданса живых тканей. Приведите соответствующее математическое выражение. Раскройте физический смысл, входящих в него величин, укажите единицы измерений.

19.Нарисуйте и объясните графики дисперсии импеданса мертвой и живой биологических

тканей. Дате определение коэффициента поляризации Тарусова.

20.Запишите математическое выражение для скорости распространения плоско поляризованной электромагнитной волны в среде с относительной диэлектрической проницаемостью _r и относительной магнитной проницаемостью  _r.

21. Определите отношение силы электростатического взаимодействия между протонами к силе их гравитационного притяжения. Масса протона m = 1,672 _*10 ^{- 27} кг, гравитационная постоянная G = 6,67 _*10 ^{- 11} м³/(кг _*с²)

22.Определите потенциал поля точечного заряда на расстоянии 4 м, если на расстоянии

6 м он составлял 7 В.

23.Определите величину потенциала электрического поля на расстоянии r = 0,9 нм от

одновалентного иона, находящегося в среде с относительной диэлектрической проницаемостью _r = 40. Заряд иона считать точечным.

24.Определите модуль напряженности поля точечного заряда на расстоянии 3 м, если на расстоянии 9 м в том же направлении она составляла 7 В/м..

25.Определите модуль напряженности электрического поля на расстоянии r = 1 нм от

одновалентного иона, находящегося в среде с относительной диэлектрической проницаемостью  _r = 30. Заряд иона считать точечным.

26.На внутренней поверхности плазматической мембраны толщиной 10 нм зарегистрирован электрический потенциал равный ^_-80 мВ. Определите напряженность электрического поля в мембране, считая его однородным.

27.На внутренней поверхности плазматической мембране толщиной 10 нм потенциал

^_- 90 мВ. Рассчитайте потенциал в мембране на расстоянии 9 нм от внутренней

поверхности мембраны, считая поле в мембране однородным.

28.На внутренней поверхности плазматической мембране толщиной 9 нм существует потенциал ^_- 90 мВ. Рассчитайте потенциал в мембране на расстоянии 7 нм от внешней поверхности мембраны.

29.Каков максимальный момент силы, действующей в электрическом поле напряженностью Е = 20 кВ / м на молекулу воды с р = 3.7 10 ^{- 29} Кл _* м?

30.В электрическом поле неподвижного точечного заряда q = 0 ,5 Кл на расстоянии

r = 1 м от него находится диполь с дипольным моментом p = 13 _*10 ^{– 30} Кл _*м. Определить максимальный момент силы, действующей на диполь в вакууме.

31.В однородном электростатическом поле с напряженностью E = 150 В/м под действием сил поля перемещается заряд q = 5 мКл на расстояние l = 4 см вдоль силовой линии поля. Определите работу, произведенную силами поля.

32. В однородном электростатическом поле с напряженностью E = 100 В/м перемещается заряд q = 4 мКл на расстояние l = 5 см против силовой линии однородного электрического поля. Определите работу, по перемещению заряда.

33.Электростатический диполь с электрическим дипольным моментом p = 2 пКл _*м

ориентирован по силовой линии однородного электростатического поля с напряженностью Е = 40 В/см. Определите работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть диполь на угол 150 градусов.

34.Электростатический диполь с электрическим дипольным моментом p = 1 пКл _*м

ориентирован против силовой линии однородного электростатического поля с

напряженностью Е = 50 В/см. Определите работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть диполь на угол 120 градусов.

35.Определите величину потенциала электрического поля, созданного электростатическим диполем в вакууме, в точке, удаленной на расстояние r = 0,5 м в направлении 60 градусов относительно электрического момента диполя. Диполь образован зарядами по 2 нКл, расположенными на расстоянии 100 нм друг от друга.

36.Определите модуль напряженности поля, созданного электростатическим диполем в

вакууме, в точке, удаленной на расстояние r = 0,5 м в направлении 90 градусов

относительно электрического момента диполя. Диполь образован зарядами по 1 нКл,

расположенными на расстоянии 100 нм друг от друга.

37.Модуль напряженности электростатического поля, созданного точечным электрическим диполем в вакууме на расстоянии r = 5 нм по перпендикуляру от середины оси диполя, равен 3 МВ/м. Определите электрический момент диполя.

38.Определите модуль напряженности поля, созданного электростатическим диполем в

вакууме, в точке, удаленной на расстояние r = 0,5 м в направлении 60 градусов

относительно электрического момента диполя. Диполь образован зарядами по1 нКл,

расположенными на расстоянии 100 нм друг от друга.

39.Дан электрический диполь (см.рис.)

Заряд q = 0,8 нКл. Расстояние между зарядами L = 0,9мм. Найти потенциал электрического поля в вакууме в точке М, находящейся на расстоянии r = 80см от центра диполя, при условии, что угол равен 60 градусам.

40.Дан электрический диполь. Заряд q = 0,7 нКл. Расстояние между зарядами L = 0,3мм. Найти модуль напряженность электрического поля в вакууме в точке М, находящейся на расстоянии r = 70см. от центра диполя, при условии, что угол α равен 30 градусам.

41.По однородному проводнику переменного поперечного сечения проходит постоянный ток. В сечении, площадь которого равна 3 см² плотность тока составляет 2 мА/м². Определите величину плотности тока там, где площадь поперечного сечения равна 16 см.²

42.По однородному проводнику переменного поперечного сечения проходит постоянный ток. В сечении, площадь которого равна 3 см² плотность тока составляет 2 мА/м². Определите величину электрического тока в том месте проводника, где площадь поперечного сечения равна 16 см

43.По однородному проводнику переменного поперечного сечения течет постоянный

электрический ток. Площадь поперечного сечения в первой точке равна 25 см², площадь поперечного сечения проводника во второй точке равна 5 см². Определите величину отношения напряженности электрического поля во второй точке к аналогичной величине в первой.

44.Значение плотности тока проводимости в однородном проводнике равно 6 мА/м² ,

напряженность электрического поля в проводнике равна 300 В/м. Определить удельную электрическую проводимость.

45.По однородному проводнику переменного поперечного сечения течет постоянный

электрический ток силой 8 А. Площадь поперечного сечения в первой точке равна 25 см², площадь поперечного сечения проводника во второй точке равна 5 см². Определите величину отношения напряженности электрического поля в первой точке к аналогичной величине во второй.

46.По однородному проводнику переменного поперечного сечения проходит постоянный электрический ток. В сечении, площадь которого равна 4 см² , плотность тока составляет 20 мА/м². Определить плотность тока в том месте проводника, где площадь поперечного сечения равна 16 см.²

47.Определите значение плотности тока проводимости в однородном проводнике с

удельной электрической проводимостью 0,025 См/м, если в нем существует

постоянное электрическое поле с напряженностью 100 В/м.

48. Плотность тока проводимости в однородном проводнике с удельной электрической проводимостью 0,03 См/м, равна 6 мА/м² ,определить величину модуля напряженности электрического поля в проводнике.

49.По однородному проводнику переменного поперечного сечения протекает постоянный электрический ток. В сечении S(1) = 20 мм² количество тепла, выделяющегося в единице объема ежесекундно равно 40 мДж/м³_*с. Определите количество тепла, которое выделится в единице объёма в сечении S(2) = 5 мм² за время t = 2 c.

50.По однородному проводнику переменного сечения протекает постоянный электрический ток. Количество тепла, выделяющееся в единице объема в 1 с в сечении S (1) равно 40 мДж/м³_*с, а в сечении S (2) 320 мДж/м³_*с. Определите отношение сечений S(1) к S (2).

51.По двум участкам, один из которых состоит из мышечной ткани, а другой из жировой,

одинаковых геометрических размеров протекает постоянный электрический ток одинаковой силы. В мышечной ткани в 1 с. выделяется 10 Дж/с тепла. Определите количество тепла, которое выделится в жировой ткани в 1 с. Удельная электрическая проводимость мышечной ткани g(м) = 0,68 См/м. Удельная электрическая проводимость жировой ткани g (ж) = 0,02 См/м,

52. По двум участкам, один из которых состоит из мышечной ткани, а другой из жировой, одинаковых геометрических размеров протекает постоянный электрический ток одинаковой силы. В жировой ткани в 1 с. выделяется 20 Дж/с тепла. Определите количество тепла, которое выделится в мышечной ткани в 1 с. Удельные электрические проводимости мышечной ткани g(м) = 0,68 См/м., жировой ткани

g (ж) = 0,02 См/м,

53.При диатермии к участку тела человека по подводится переменный ток высокой частоты. Участок тела состоит из мышечной и жировой тканей объем и геометрические размеры, которых одинаковы. В единице объема жировой ткани в 1 с. выделяется 20 Дж/м³_*с тепла. Определите количество тепла, которое выделяется в 1 с. в единице объема мышечной ткани. Удельная электрическая проводимость мышечной ткани g (м) = 0,67 См/м, а жировой ткани g (ж) = 0,03 См/м,

54. При диатермии к участку тела человека по проводам подводится переменный ток. Участок тела состоит преимущественно из мышечной и жировой тканей объем и геометрические размеры, которых одинаковы. В единице объема мышечной ткани в 1 с выделяется 30 Дж/м³_*с тепла. Определите количество тепла, которое выделяется при диатермии ежесекундно в единице объема жировой ткани. Удельная электрическая проводимость мышечной ткани g (м) = 0,67 См/м, а жировой ткани g (ж) = 0,03 См/м,

55. Через плоское сечение проводника под действием постоянного электрического поля проходят электроны со скоростью v = 1,7 нм/с. Концентрация электронов в проводнике

n = 10 ²⁸ м ^{- 3} . Определите плотность тока проводимости.

56. Через плоское сечение проводника S = 2см² под действием постоянного электрического поля проходит электрический ток I = 0,6 мА. Определить скорость направленного движения электронов, если их концентрация n = 10 ²⁸ м ^{- 3} .

57. Определите плотность тока в электролите, если концентрация ионов в нем

n = 10 ¹⁶ м ^{- 3}, их подвижности b(+) = 410 ^{- 8} м ²/(Вс) , b(-) = 610 ^{- 8} м ²/(Вс),

а напряженность поля E = 500 В/м. Заряды ионов равны элементарному заряду.

58. При электрофорезе глобулярных белков сыворотки крови один из белков с молекулярной массой 20000 а.е.м. за время 15 мин продвинулся на расстояние 3 см. Определите молекулярную массу второго белка, если за 20 мин он продвинулся на расстояние 2 см. Считать, что молекулярная масса глобулярного белка пропорциональна радиусу глобулы, а электрические заряды белков одинаковы.

59. В электролите, с динамической вязкостью равной 5 мПа _*с, проходит постоянный

электрический ток с плотностью j = 8 мА/м² .Определите величину плотности тока, если, при прочих равных условиях, вязкость электролита станет 15 мПа _*с.

60.Нарисуйте и объясните простейшую электрическую эквивалентную схему биологической ткани, описывающую ее свойства на низких частотах. Приведите график дисперсии импеданса для такой схемы.

61.Нарисуйте и объясните простейшую электрическую эквивалентную схему биологической ткани, описывающую ее свойства на высоких частотах. Приведите график дисперсии импеданса для такой схемы.

62.Нарисуйте и объясните простейшую электрическую эквивалентную схему биологической ткани, описывающую ее свойства, как на низких, так и на высоких частотах. Приведите график дисперсии импеданса для такой схемы.

63.Нарисуйте и объясните векторную диаграмму для простейшей электрической эквивалентной схемы биологической ткани, которая описывает ее свойства на низких частотах.

64.Нарисуйте и объясните векторную диаграмму для простейшей электрической эквивалентной схемы биологической ткани, которая описывает ее свойства на высоких частотах.

65.Рассчитайте для живой ткани на векторной диаграмме тангенс угла между током и напряжением при пропускании через ткань электрического тока частотой 30 Гц, используя для вычислений простейшие эквивалентные схемы. Активное сопротивление ткани составляет 10 кОм, а емкость 2 мкФ.

66. Рассчитайте электрический импеданс живой ткани на частоте 70 Гц, используя для вычислений простейшие эквивалентные схемы. Активное сопротивление ткани составляет 10 кОм, а емкость 2 мкФ.

67. Рассчитайте электрический импеданс живой ткани на высокой частоте 1 МГц, используя для вычислений простейшие эквивалентные схемы. Активное сопротивление ткани составляет 70 Ом, а емкость 2 нФ.

68.Рассчитайте для живой ткани тангенс угла между током и напряжением при

пропускании через ткань электрического тока высокой частоты 2 МГц. Активное

сопротивление ткани составляет 80 Ом, а емкость 5 нФ.

69. Для тканей обнаженной пульпы при обострении хронического пульпита рассчитайте

электрический импеданс, используя для вычислений, простейшие эквивалентные схемы. На частоте зондирующего тока 1 кГц были зарегистрированы значения активной составляющей импеданса R = 25 кОм и емкость C =30 нФ.

70.Электрическая схема состоит из параллельно соединенных активного сопротивления

R = 0,7 кОм и конденсатора емкостью C = 140 нФ. К какому значению стремится импеданс схемы, когда частота приложенного напряжения стремится к нулю.

71.Электрическая схема состоит из последовательно соединенных активного сопротивления R = 0,74 кОм и конденсатора емкостью C = 130 нФ. Определите значение, к которому стремится импеданс схемы, когда частота приложенного к схеме напряжения стремится к бесконечности.

72.При реографии некоторого сосудистого участка, имеющего форму цилиндра объемом

40 мм³ было зарегистрировано уменьшение активной составляющей электрического

импеданса на 5 %. Определите изменение объема сосудистого участка, которое

соответствует зарегистрированному изменению импеданса.

73.При реографии некоторого сосудистого участка, имеющего форму цилиндра объемом

50 мм³ было зарегистрировано увеличение активной составляющей электрического

импеданса на 10 %. Определите конечное значение объема сосудистого участка, которое соответствует зарегистрированному изменению импеданса.

74.Определите максимальное значение плотности тока смещения в однородном проводнике с относительной диэлектрической проницаемостью ε _r = 400 , если в нем существует электрическое поле с напряженностью, изменяющейся по закону E = 30 cos(100 _*t) В/м.

75.Определите длину волны электромагнитного излучения в веществе относительной

магнитной проницаемостью μ _r = 1 и относительной диэлектрической проницаемостью

 _r = 1, если частота излучения  = 10 кГц.

76. Определите длину волны электромагнитного излучения в веществе относительной

магнитной проницаемостью μ _r = 1 и относительной диэлектрической проницаемостью

 _r = 4, если частота излучения  = 10 МГц.

77. Длина волны излучения в жировой ткани с относительной диэлектрической

проницаемостью  _r = 6 равна 12 см. Найдите частоту излучения в МГц.

78. Длина электромагнитной волны частоты 1500 МГц в жировой ткани равна 15 см. Определите относительную диэлектрическую проницаемость  _r жировой ткани на данной частоте, приняв относительную магнитную проницаемость μ _r = 1.

79. На поверхность некоторого вещества падает электромагнитная волна с амплитудой

напряженности электрического поля равной 100 мВ/м. Определите величину амплитуды напряженности волны на расстоянии от поверхности вещества, равном половине глубины проникновения.

80. Для мышечной ткани глубина проникновения электромагнитной волны с частотой

 = 400 МГц составила 3 см. Рассчитайте, при прочих равных условиях, глубину

проникновения в ткань электромагнитной волны с частотой  = 10000 МГц.