Praktikum_po_fizike / №21изуч аппарата гальванизации

136

Лабораторная работа № 21

изучение аппарата гальванизации

Цель работы: изучить назначение и принцип действия отдельных элементов выпрямителя, ознакомиться с работой аппарата для гальванизации.

Приборы и принадлежности: стенд для изучения двухполупериодного выпрямителя (рис.1), осциллограф, аппарат гальванизации, два стеклянных сосуда с растворами NaCl (0,85%) и KI (5%), электроды; проводники со штекерами, вата или марля.

Теория работы

Гальванизация – это метод лечебного воздействия на организм постоянным электрическим током до 50 мА и напряжением до 80 В. В настоящее время для гальванизации пользуются исключительно током, полученным путем выпрямления и сглаживания переменного тока. Амплитуда не должна превышать 0,5%.

В связи с большим удельным сопротивлением сухой кожи – 10⁷ Ом∙м (увлажненной - 2∙10³ Ом∙м) ток на подэлектродных участках проходит в ткани организма главным образом через отверстия потовых и в меньшей степени сальных желез. Здесь тратится большая часть его энергии. Затем, значительно разветвляясь и отклоняясь от прямой, соединяющей два электрода, ток проходит через ткани с меньшим сопротивлением – по кровеносным сосудам, нервным и мышечным волокнам.

На пути тока на обе стороны полупроницаемых мембран, клеточных оболочек, происходит скопление одноименно заряженных ионов. Между такими скоплениями ионов возникает э.д.с. внутритканевой поляризации. Это, с одной стороны, создает дополнительное сопротивление действующему току, а с другой – такие участки являются местами наиболее активного действия тока.

Встречая большое сопротивление эпидермиса, энергия постоянного тока частично превращается в тепло, которое может вызвать слабые биологические эффекты в виде активизации кровообращения и усиления биохимических процессов. Основным же компонентом действия постоянного тока является его влияние на соотношение в тканях различных ионов, которое определяет их функциональное состояние.

Определенное значение в механизме лечебного действия постоянного тока имеет явление электроосмоса, когда под действием тока через мембрану усиливается прохождение воды. В результате чего, под катодом происходит отек и разрыхление тканей, а под анодом – их уплотнение.

Постоянный ток используется в медицинской практике также для введения в ткани организма через кожу или слизистую оболочку лекарственных веществ. Этот метод получил название лекарственного электрофореза.

Ионы лекарственных веществ вводятся с электрода одноименной полярности. Ионы металлов и большинство алкаллоидов вводятся с положительного, а ионы кислотных радикалов, некоторых органических соединений – с отрицательного электрода.

Для подведения тока к поверхности тела применяют либо плоские электроды из листового свинца или станиоля толщиной 0,3 – 0,5 мм, либо электроды специальной формы. Поскольку в тканях содержится большое количество разноименно заряженных ионов, например, NaCl  Na⁺+Cl^-, то при соприкосновении электрода с телом происходит электролиз, ионы превращаются в нейтральные атомы Na и Cl, которые, соединяясь с водой, образуют у анода кислоту, а у катода – щелочь. Для исключения раздражения или ожогов тела кислотами или щелочами между кожей и электродом помещают смоченную в воде и отжатую прокладку из гидрофильного материала.

Для проведения лекарственного электрофореза на ткань накладывается слой фильтрованной бумаги или марли, хорошо пропитанных раствором лекарственного вещества. На нее помещают прокладку и затем электрод.

Описание установки

Для изучения работы выпрямителя используются стенд, схема которого приведена на рис.1. Трансформатор Т_р понижает сетевое напряжение до необходимой величины. Диодный мостик Д состоит из 4-х полупроводниковых диодов, обладающих свойством односторонней проводимости.

Два электролитических конденсатора С₁ и С₂ и дроссель Др образуют фильтр, который сглаживает пульсации тока. Дроссель представляет катушку индуктивности с железным сердечником. При прохождении через него пульсирующего тока возникает э.д.с. индукции, которая препятствует изменению тока. Когда ток нарастает она направлена противоположно току, при уменьшении тока их напряжения совпадают. В результате дроссель будет сглаживать пульсацию тока.

Конденсаторы, заряжаясь в момент возрастания тока и разряжаясь при его уменьшении, также способствуют сглаживанию пульсаций. В результате одновременного действия дросселя и конденсаторов пульсирующий ток становится постоянным.

С резистора R сигналы поступают на вход «У» электронного осциллографа, на экране которого можно проследить процессы, происходящие во время работы выпрямителя.

Порядок выполнения работы

1. Получение и наблюдение осциллограммы переменного тока.

1. На стенде собрать цепь по схеме (рис.2).

2. Пронаблюдать осциллограмму и сделать ее зарисовку.

2. Получение и наблюдение осциллограммы однополупериодного выпрямления.

1. На стенде собрать цепь по схеме (рис.3).

2. Для нейтрализации действия дросселя закоротить его проводником.

3. Пронаблюдать осциллограмму и сделать ее зарисовку.

3. Получение и наблюдение осциллограммы двухполупериодного выпрямления.

1. На стенде собирать цепь по схеме (рис.4).

2. Закоротить проводником дроссель, гнезда 1 и 2 и 3 и 4.

3. Пронаблюдать осциллограмму и сделать ее зарисовку.

4. Наблюдение действия сглаживающего фильтра.

1. На схеме (рис.4) закоротить гнезда 5 и 6 и наблюдать действие конденсатора.

2. На той же схеме убрать проводник, который закорочивает дроссель и наблюдать его действие на пульсирующий ток.

3. Пронаблюдать одновременное действие конденсатора и дросселя, сделать рисунки осциллограмм.

5. Знакомство с работой аппарата гальванизации.

1. Подготовка прибора к работе:

а) включить аппарат в сеть; поставить тумблер сеть в положение «вкл», на панели прибора загорится сигнальная лампочка. Через 3мин аппарат будет готов к работе;

б) поставить тумблер предельного значения измеряемого тока в нужное положение и определить цену деления шкалы миллиамперметра.

2. Проверка полярности аппарата:

При отсутствии на выходе аппарата знаков (+) и (-) или при желании убедится в их правильности делают проверку полярности.

а) тонкий жгутик из ваты смочить раствором KI и, расположив его на стекле, сверху наложить электроды;

б) в течение нескольких секунд пропускать ток 40-50 mА, для этого регулятор потенциометра плавно поворачивать по часовой стрелке до тех пор пока не установится необходимый ток;

в) регулятором уменьшить ток до 0 и наблюдать пожелтение ватки под анодом;

г) сделать вывод о правильности указанной полярности.

3. Введение иода внутрь раствора NaCl (электрофорез):

а) оба электрода обернуть жгутиками из ваты или марлей;

б) жгутик, который намотан на электрод, соединенный с отрицательным полюсом, смочить в растворе KI;

в) опустить электроды в стакан с физраствором (0,85%-ый раствор NaCl) и пропускать ток 40-50 mА в течение нескольких минут;

г) выключить аппарат и наблюдать, есть ли пожелтение ватки у анода;

д) сделать вывод о прохождении ионов I^- через раствор NaCl.

4. Определение величины ощутимого тока через ткань тела

человека:

а) поставить тумблер предельного тока в положение 5 mА, определить цену деления миллиамперметра;

б) установить регулятор потенциометра в нулевое положение;

в) положить руку тыльной стороной ладони на электроды, прокладки которых смочены раствором NaCl, и плавно поворачивать регулятор потенциометра, увеличивая величину тока до ощутимой величины (легкое покалывание);

г) записать значение ощутимого тока.

Контрольные вопросы

1. Объяснить, каким свойством обладает полупрводниковый диод.

2. Нарисовать схему однополупериодного полупроводникового выпрямителя. Указать направление тока через нагрузку.

3. Изобразить на графике зависимость тока от времени при однополупериодном выпрямлении.

4. Нарисовать схему двухполупериодного полупроводникового выпрямителя.

5. Изобразить на графике зависимость тока от времени при двухполупериодном выпрямлении.

6. Какие элементы входят в состав электрического сглаживающего фильтра? Указать назначение.

7. Какой лечебный метод называется гальванизацией?

8. Зачем при гальванизации между тканью и электродом помещают смоченные водой прокладки?

9. Что называется лекарственным электрофорезом и как он осуществляется?

10. Как определить полярность выводов в аппарате гальванизации?