Задачи к лабораторной работе № 12 «Физические основы электропроводности биологических тканей при постоянном токе. Лечебный электрофорез и гальванизация»

Номера задач даны по учебному пособию: Ремизов А.Н., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Дрофа, 2001-2005.

Задачи для решения на практическом занятии

Задачи для самостоятельного решения

1. Постоянный ток 0,05А представляет опасность для жизни человека. Опре­делить минимальную величину напряжения, при котором ток может достигнуть это­го значения, если сопротивление тела человека в зависимости от условий изменяет­ся от 1000 до 100000 Ом.

2. Омическое сопротивление нервного волокна в состоянии покоя равно 1000Ом/см², а при возбуждении снижается до 25Ом/см². Во сколько раз при этом увеличивается проводимость мембраны?

3. (4.37) При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R=10⁵ Ом, а при влажных ладонях это сопротивление существенно меньше (R=1000Ом). Оцените ток, который пройдёт через тело человека при контакте с электросетью напряжением U=220В. Сравните этот ток со значениями порогов ощутимого и неотпускающего токов, если частота тока равна ν=50 Гц.

4. (4.39) Напряжение сети, питающей медицинский аппарат, равно U= 220В. Человек находится на земле (на полу) и касается корпуса аппарата. Сопротивление тела человека равно R_тч⁼ 1000Ом. Сопротивление между проводником и человеком (через землю) равно R_пр⁼ 5кОм. В результате повреждения изоляции проводник соединился на корпус аппарата (произошёл «пробой на корпус »). Найдите напряжение, которое будет на теле человека, и протекающий через него ток, если: а), аппарат не заземлён; б) аппарат заземлён и сопротивление заземления равно R_з⁼ 4Ом. Сопоставьте полученные данные со значениями порога ощутимого тока и порога неотпускающего тока.

5. Сопротивление ткани постоянному току в цепи между электродами при гальванизации 2000Ом при площади 100см² плотности тока 0,1мА/см² Определить напряжение, которое обеспечивать аппарат гальванизации.

6. (4.27) Между двумя электродами, к которым приложено постоянное напряжение U= 36В, находится часть живой ткани. Условно можно считать, что ткань состоит из двух слоев живой кожи и мышц с кровеносными сосудами, толщина каждого слоя кожи l₁=0,3мм, толщина внутренней ткани l₂=9,4мм. Найдите плотность тока и падение напряжения в коже и в мышечной (сосудистой) ткани, рассматривая их как проводники. Как изменяется потенциал в направлении, перпендикулярном этим слоям?

7. (4.38) Фибрилляция желудочков сердца заключается в их хаотическом сокращении. Если при этом пропустить через область большой ток, то это приведёт к возбуждению большинства клеток тканей миокарда и в результате может восстановиться нормальный ритм сокращения желудочков. Соответствующий аппарат называется дефибриллятором. Технически он выполнен в виде конденсатора, который заряжается до значительного напряжения и затем разряжается через электроды, наложенные на тело больного в области сердца. Найдите значение максимального тока при действии дефибриллятора, если он был заряжен до напряжения U=5 кВ, а сопротивление участка тела равно R=500Ом.

8. Ионофорез применяется для введения лекарственных веществ в тело че­ловека. Определить, какое количество ионов йода будет введено больному за 10 мин при плотности тока 0,05мА/см² с электрода площадью 5см².

9. (4.26) Найдите плотность тока в электролите, если концентрация ионов в нем n=10⁵ см^-3, их подвижность b₊= 4,510^-4 см² (Вс), b_-= 6,510^-4 см² (Вс) и напряжен­ность электрического поля Е=10В/см. Считая плотность тока всюду одинаковой, найдите силу тока, если площадь каждого электрода S=1 дм². Принять заряд иона равным заряду электрона.

10. При гальваническом покрытии инструмента серебром ванна находилась под напряжением 8,4В. Определить ЭДС поляризации, если за 1,5 ч выделилось 24,6г серебра. Сопротивление ванны без учета поляризации 1,89 Ом.

11. Хирургические инструменты из углеродной стали покрывают гальваническим путем слоями никеля и хрома. Определить толщину двухслойного покрытия, если никелирование производилось при плотности тока 2 А/дм², а хромирование 10 А/дм² при длительности нахождения инструмента в каждой ванне по 1 ч.

12. Два параллельно соединенных стерилизатора мощностью по 1кВт подключили к электролинии напряжением 220В. Определить показание вольтметра, подключенного к стерилизаторам, если сопротивление линии 0,22Ом.

13. Определить выходную мощность усилителя электроимпульсатора, если величина постоянного тока 45мА, а сопротивление нагрузки 4кОм.

14. Ламповый вольтметр подключен к сопротивлению нагрузки 4 Ом. Определить показание вольтметра, если выходная мощность усилителя 1Вт.

15. Мощность, потребляемая аппаратом гальванизации АГН-1, равна 35Вт. Определить КПД аппарата, если максимальное напряжение в терапевтической цепи при сопротивлении 500Ом составляет 50В.

16. Электрический аппарат для перегонки воды потребляет от сети мощность 2,5кВт. Сколько дистиллированной воды получают при помощи этого аппарата в течение часа, если КПД его 80 %, а температура воды, поступающей из водопровода 10С?