- •Гоу впо двгму Росздрава
- •4.Лабораторные работы
- •Введение
- •1.Техника безопасности при выполнении лабораторных работ по медицинской и биологической физике
- •1.1. Общие правила поведения в учебной лаборатории
- •1.2. Техника безопасности при работе с электрическими цепями
- •1.3. Требования безопасности при работе с аппаратами ультразвуковой и сверхвысокой частоты.
- •1.4. Требования безопасности при эксплуатации лазеров
- •2. Порядок подготовки к выполнению лабораторных работ и зачетные требования
- •3. Методы измерения физических величин
- •3.1. Погрешности измерений
- •3.2. Обработка результатов прямых измерений
- •3.3. Обработка результатов косвенных измерений
- •3.4. Оценка достоверности результатов измерений.
- •Лабораторная работа № 4.1 изучение электропроводимости биологической ткани для постоянного электрического тока. Гальванизация и лекарственный электрофорез.
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Биофизические основы действия постоянного электрического тока
- •Описание установки
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.2 изучение электрического поля токового диполя
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
Информационный блок
Электрическим диполем (диполем) называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя.
Рис.1
,
где q – величина одного из двух равных по знаку точечных зарядов, расположенных на расстоянии l друг от друга (рис.1); р - вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному.
Единицей измерения дипольного момента является кулон-метр.
где - относительная диэлектрическая проницаемость среды;
Рис.2
( 1 )
Пусть диполь находится в точке 0, расстояние между его зарядами мало (рис.3). Запишем, пользуясь формулой, разность потенциалов в двух точках А и В равноотстоящих от диполя:
( 2 )
так как ОС АВ, то
Cледовательно, ( 3 )
Рис.3
UAB UBC UAC = pAB pBC pAC
или
UAB UBC UAC = p cos AC , ( 4 )
где а - угол между диполем и соответствующей стороной треугольника ,
Так как р является постоянной величиной ,то выражение можно переписать в виде
Рис.4
Зная напряжение UAB , UAC и UBC, можно определить, как ориентирован диполь относительно сторон треугольника . Из рис.4 видно, что
АС =/3 - АВ, АВ = 2/3 - АВ. ( 6 )
Из соотношения ( 5 ) следует, что
UAB = k cos AB, UAC = k cos AC; UBC =k cos BC,
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств среды, дипольного момента и размеров треугольника. Используя соотношения ( 20.6) и проделав тригонометрические преобразования, получим
( 7 )
В вакууме или в идеальном диэлектрике электрический диполь может сохраняться сколько угодно долго. В проводящей среде под действием электрического поля диполя возникает движение свободных зарядов и диполь либо экранируется, либо нейтралируется. При подключении к диполю источника постоянного напряжения диполь в слобопроводящей среде будет сохранятся, несмотря на наличие тока. Такая двухполюсная система называется дипольным электрическим генератором или токовым диполем.
Между дипольным электрическим генератором и электрическим диполем имеется аналогия, основанная на общей аналогии электрического поля в проводящей среде с электростатическим полем, которая сводится к следующему:
а) линии тока в проводящей среде совпадают с линиями напряженности электростатического поля при одинаковой форме электродов;
б) зависимости между соответствующими характеристиками полей в обоих случаях описываются аналогичными уравнениями.
Подобно электрическому моменту диполя вводится дипольный момент токового диполя:
рт =I l,
где l - расстояние между электродами; I - сила тока.
Потенциал поля токового диполя в безграничной среде выражается формулой, аналогичной ( 1 ):
где - удельная электрическая проницаемость.
Для токового диполя справедливы выражения (4) и (5). В электрическом отношении сердце можно рассматривать как токовый диполь. За время сердечного цикла изменяется положение диполя в пространстве и дипольный момент. В соответствии с теорией Эйтховена сердце - диполь - расположено в центре равностороннего треугольника, вершины которого условно можно считать находящимися в правой руке, левой руке и левой ноге. В соответствии с формулой (20.4) измерение разности потенциалов между вершинами этого треугольника позволяет определить соотношение между проекциями дипольного момента сердца на стороны треугольника. Теория Эйтховена лежит в основе электрокардиографии.