Лабораторная работа № 8 изучение нагревания жидкостей с помощью аппарата увч

Цели работы:

1. Ознакомиться с действием на ткани организма высокочастотного электромагнитного поля на частоте порядка 40 МГц.

2. Практическое изучение нагревания проводников и электролитов с помощью аппарата УВЧ.

Аббревиатура УВЧ расшифровывается как УЛЬТРАВЫСОКАЯ ЧАСТОТА. Электрические генераторы аппаратов УВЧ-терапии работают в диапазоне частот 40-60 МГц.

Длительное время за медицинской техникой УВЧ-терапии была закреплена фиксированная рабочая частота 40,58 МГц, и это диктовалось соображениями защиты средств связи, работающих на соседних частотах, от возможных помех. В настоящее время это ограничение снято.

Любые заряды, как связанные в молекуле, так и свободные (ионы), оказавшись в электрическом поле с напряженностью Е, испытывают действие силы. Если величина заряда q, то действующая на него сила: .

Если в электрическом поле Е есть свободные ионы, то возникает электрический ток, который называется током проводимости. При этом постоянное поле Е создает постоянный ток, а переменное поле – переменный ток.

Особенностью ситуаций, обсуждаемых в данной работе, является то, что

а) электрическое поле не постоянно; оно меняется с частотой 20-60 МГц;

б) электроды, между которыми аппарат УВЧ создает поле , не прикасаются к пациенту; они имеют хорошую электроизоляцию. Тело пациента напрямую не подключено к аппарату УВЧ. Первичным физическим фактором воздействия на ткани пациента является высокочастотное электрическое поле.

Действие электрического поля увч на проводящие ткани.

Несмотря на то, что пациент, казалось бы, никуда не подключен, факт создания и поддержания в его тканях переменного электрического поля означает и факт возникновения колебаний свободных ионов, что равнозначно протеканию переменного тока.

При частоте вынужденных колебаний  = 410⁷ Гц, инерционные массивные ионы имеют амплитуду колебаний весьма малую: это десятые-сотые доли миллиметра. Столь малые смещения зарядов не способны вызвать ощущения от протекающих токов, знакомые многим по бытовым эпизодам. Высокочастотные токи не раздражают нервные окончания.

Но переменный ток, заданный полем аппарата УВЧ, пусть он ниоткуда не втекает, никуда не вытекает и остается в среднем на месте – это дополнительный вид вынужденного движения ионов, и ему соответствует тепловой эффект. Всюду, где переменное поле Е заставляет свободные ионы совершать колебания, происходит местный нагрев тканей. Подробный анализ изложенной ситуации приводит к следующему результату:

(1)

Здесь Q – количество теплоты, выделяемое в единице объема за единицу времени в проводящей среде, имеющей удельное сопротивление  (не путать с плотностью!). Е – амплитудное значение напряженности электрического поля, создаваемого аппаратом УВЧ.

Из формулы (1) следует, что тепловая мощность Q пропорциональна квадрату амплитуды колебаний напряженности внешнего поля Е, и при этом чем меньше удельное сопротивление тканей, тем больше мощность тепловыделения в них. Таким образом, аппарат УВЧ обеспечивает прогрев хорошо проводящих тканей в объеме тела пациента.

Но этим воздействие УВЧ –колебаний на ткани не ограничивается. Причиной тому является то обстоятельство, что переменному электрическому полю неизбежно сопутствует возникновение вихревого магнитного поля, которое можно рассматривать как вторичный физический фактор воздействия на ткани пациента.