7.2 Опис установки
Прилади, що використовуються в лабораторній роботі:
1) звуковий генератор – це джерело синусоїдальних електричних коливань звукової частоти в діапазоні 20 Гц ... 20 кГц. Частота встановлюється ручкою "Установка частоти". Вихідна напруга регулюється ручкою "Рег. Виходу";
2) мілівольтметр для вимірювання струму в електричному колі;
3) стенд з електродами різної площі: S1 = 22 см2, S2 = 11 см2.
Для дослідження залежності повного опору тіла людини (рука-рука) від частоти використовується електрична схема (рис. 7.4). Руки одного із випробуваних накладаються на диски – електроди, на які від звукового генератора подається напруга досліджуваної частоти.
ЗГ
– звуковий генератор; mV –
мілівольтметр; Rш – опір 1 кОм; S1
– диски-електроди площею 22 см2;
S2
– диски-електроди
площею 11 см2
Рисунок 7.4 – Електрична схема установки
Щоб отримати правильні стабільні значення опору, щільність притискання рук до дисків-електродів повинна бути постійна на протязі досліду. Вимірювання слід починати по проходженню 2 хв.
7.3 Вимоги безпеки при виконанні лабораторної роботи
7.3.1 Включати напругу для живлення лабораторного стенду дозволяється тільки в присутності викладача.
7.3.2 Категорично забороняється переключати ручку "Межі шкал" генератора в положення більше 3 В.
7.4 Питання для самоперевірки та контролю підготовленості студента
7.4.1 Який процент смертельних електротравм від загальної кількості припадає на напругу 90 В і нижче?
7.4.2 Який процент від загальної кількості нещасних випадків зі смертельним наслідком припадає на долю електротравм?
7.4.3 Які зміни в людському організмі викликають електричні удари третьої степені?
7.4.4 Який питомий опір сухої, чистої шкіри тіла людини?
7.4.5 Які частини тіла людини мають найбільший питомий опір?
7.4.6 В яких межах коливається опір тіла людини?
7.4.7 Як залежить опір тіла людини від стану шкіри?
7.4.8 Як залежить опір тіла людини від струму?
7.4.9 Як залежить опір тіла людини від прикладеної до тіла напруги?
7.4.10 Як залежить опір тіла людини від частоти електричного струму?
7.5 Послідовність виконання лабораторної роботи
7.5.1 Перевірити під’єднання приладів (рис. 7.4) і положення ручок на генераторі і мілівольтметрі і при необхідності встановити:
а) на звуковому генераторі:
ручку “Межі шкал” в положення 3 В;
ручку “Шкала приладу” в положення 30 В;
ручку “Опір навантаження” в положення 150;
тумблер “Внутр. навантаження 600 Ом” в положення “Викл”;
б) на мілівольтметрі:
ручку межі встановити в положення 3 В.
Отримати дозвіл у викладача на ввімкнення приладів.
Ввімкнути прилади в мережу і за допомогою тумблерів включити їх.
Ручкою “Установка частоти” встановити відповідну частоту струму.
Один із студентів накладає руки на диски-електроди.
Обертаючи ручку “Рег. виходу”, встановити стрілку вольтметра на цифру 10 по верхній шкалі, що відповідає вихідній напрузі 3 В.
Покази приладів записати в протокол (табл..7.2).
Таблиця 7.2 – Покази приладів.
Частота струму |
S1 = 22 см2 |
S2 = 11 см2 |
|||||||
f, Гц |
lg f |
U1, В |
U2, В |
І, mA |
Z1, кОм |
U1, В |
U2, В |
І, mA |
Z1, кОм |
20 |
1,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
1,46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
1,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
1,70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
1,84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
2,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
2,40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
2,70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
3,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5000 |
3,70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10000 |
4,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20000 |
4,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ручку “Рег. виходу” повернути в крайнє ліве положення
Встановити наступну частоту у відповідності з табл. 7.2 і продовжувати дослідження. Стрілка мілівольтметра повинна знаходитися в межах поділок шкали, в крайньому випадку перемикачем “Межі” змінити межу вимірювання.
Після виконання експериментальної частини вимкнути прилади і приступити до обробки експериментальних даних.
П
ідрахувати
значення струму і опору за наведеними
формулами (для даної частоти) і заповнити
табл. 7.2:
7.5.11 За даними табл. 7.2 побудувати графіки:
а)Z=φ(f) для S1;
б) Z=φ(f) для S2.
На графіку частота відкладається в логарифмічному масштабі.
7.5.12 Визначити внутрішній опір RВ із графіків Z= φ(f).
7.5.13 Методом екстраполяції (див. рис. 7.3) знайти повний опір тіла людини Z0 при f=0.
7.5.14 Розрахувати активний опір зовнішнього шару шкіри Rн за формулою (7.3).
7.5.15 Розрахувати за формулою (7.4) ємність зовнішнього шару шкіри Сн для електродів S1 і S2 при частоті 50 Гц.
7.5.16 Розрахувати повний опір зовнішнього шару шкіри при частоті 50 Гц за формулою (7.5).
7.5.17 Результати розрахунків основних параметрів електричної схеми заміщення опору тіла людини для частоти 50 Гц внести в протокол (табл. 7.3).
Таблиця 7.3 – Розрахунки основних параметрів електричної схеми заміщення опору тіла людини для частоти 50 Гц
№ п/п
|
П.І.П.
|
Площа електродів S, см2
|
Частота струму f, Гц
|
Опір ділянок і тіла людини, кОм
|
Ємність зовнішнього шару шкіри Сн, мкФ
|
|||
Zh
|
Z0
|
RВZh
|
Rн
|
|||||
7.5.18 Накреслити електричну схему заміщення опору тіла людини для умов проведеного експерименту і вказати на ній для максимальної площі електродів числові значення основних параметрів.
Зробити аналіз залежностей параметрів опору тіла людини від частоти струму і площі вимірювальних електродів-дисків.