8.35. Решение. Процедура увч в электрофизиотерапии предполагает воздействие электромагнитного поля с частотами от 20 до 60 мГц.

20 МГц –ам соответствует длина электромагнитной волны в вакууме . Граница ближней зоны будет находиться на расстоянии . Эта цифра означает, что пациент вместе со всеми его тканями будет находится в ближней зоне - зоне несформировавшейся электромагнитной волны. В ближней зоне, в зависимости от формы излучателей, действие на вещество производит тот или иной компонент переменного электромагнитного поля. Аппараты УВЧ снабжены электродами-излучателями, имеющими форму пластин. В этом случае действующим фактором будет являться переменное электрическое поле частоты УВЧ диапазона. В биологических тканях при частотах электромагнитного поля свыше 20 МГц токи смещения преобладают над переменными токами проводимости (ткани проявляют свойства диэлектрика). Нагревание тканей происходит за счёт диэлектрических потерь. Выражение для диэлектрических потерь можно получить, рассматривая модель диэлектрика в виде плоского конденсатора, заполненного не идеальным диэлектриком (модель конденсатора с утечкой).

На рисунке представлены электрическая модель и векторная диаграмма токов такой модели. Через сопротивление R проходит активный ток, сила которого . Сопротивление и ток через него называются активными так, как они обеспечивают преобразование электромагнитного поля в тепло. Через конденсатор проходит ток смещения, силу которого обозначим: . Тепловая мощность выделяемая в рассматриваемой системе: . найдём из векторной диаграммы: . Мгновенное напряжение на конденсаторе: , где - расстояние между пластинами конденсатора. Ток смещения: , где - площадь пластин конденсатора. Итак:

Мощность в единице объёма диэлектрика:

. - объём диэлектрика. Поскольку переменное электрическое поле УВЧ изменяется со временем по гармоническому закону:,

то: и средняя по времени удельная тепловая мощность (мощность диэлектрических потерь):

- называется тангенсом угла диэлектрических потерь.

– угол диэлектрических потерь.

Произведение называется коэффициентом потерь диэлектрика.

Используя условия задачи, получим: .

Ответ. . Ежесекундно в одном кубическом метре вещества ткани выделяется приблизительно джоулей тепловой энергии.

8.36. Решение. Все манипуляции, описанные в условии задачи относятся к терапевтическому колебательному контуру аппарата УВЧ. Устройство аппарата УВЧ таково, что в нём имеется два контура. В техническом контуре создаются незатухающие электромагнитные колебания частоты УВЧ. Для постоянного и своевременного восполнения потерь энергии контур включён в цепь источника тока. Сила тока, восполняющая энергетические потери, весьма значительна и она не должна ни при каких условиях пройти через пациента. Пациент облучается электрическим полем терапевтического контура, который гальванически не связан с техническим. Передачу энергии из технического контура в терапевтический осуществляет магнитное поле.

Практически ткани пациента являются веществом, помещаемым между обкладками конденсатора терапевтического контура, что изменяет параметры контура. Для настойки терапевтического контура в резонанс служит подстроечный конденсатор переменной ёмкости. Контроль над резонансом в терапевтическом контуре осуществляется с помощью специального индикатора. Ситуация, описанная в условии задачи, пояснена на рисунке.