Дефибрилляция – воздействие на сердце мощным одиночным импульсом тока длительностью tи=2-5мс,применяется либо при остановке сердца, либо при нерегулируемой аритмии. Один электрод под лопатку, другой на грудь. Напряжение 5-7 кВ, сила тока – 1А. На обнаженном сердце напряжение 1,5-2,5кВ. Мощный кратковременный импульс вызывает одновременное сокращение мышц миокарда.
3. Объясните образование спектров характеристического рентгеновского излучения.
При высоких напряжениях на рентгеновской трубке на фоне сплошного спектра тормозного рентгеновского излучения появляются узкие линии, которые соответствуют характеристическому излучению. Оно возникает из-за выбивания электронов из внутренних оболочек атомов (эффект Оже). Спектр характеристического излучения состоит из отдельных групп узких линий, образующих спектральный R-серии, которые соответствуют переходам электронов с верхних слоёв на одну и ту же внутреннюю оболочку атомов. Оболочки: K,L,M,N. Частоты v линий характеристического излучения зависят от порядкового номера элемента Z по закону Мозли: 
v=А(Z-B), где А и В постоянные, зависящие от вида R-серии. Характеристические спектры атомов не зависят от хим.Окружения и всегда одинаковы для данного вида атомов. На этом основан рентгеновский спектральный анализ – по измеренным частотам излучения образца определяют его элементный состав на основании соотношения.
4. Приведите формулу для расчёта работы сердца. Оцените соотношение составляющих работы сердца по преодолению статического давления крови и сообщению крови кинетической энергии движения.
Работа сердца складывается из работы левого и правого желудочков: А=Ал +Апр; Апр=0,2Ал; А=1,2Ал.
Работа левого желудочка при выбросе крови в аорту затрачивается: на преодоление сил давления крови в сосудистой системе (статический компонент Аст) и на сообщение крови Екин.
Статический компонент Аст=Pср*Vс=0,8Дж, где Рср – среднее давление крови в аорте: Рср=100мм.рт.ст. =13,3кПа; Vc – систолический объем крови в покое: Vc=60мл=6*10-5м3.
Кинетический компонент Акин=m v 2/2=(pVcv2)/2=0,008Дж, где р – плотность крови (=1,05*10-3кг/м3); v –линейная скорость крови в аорте (=0,5 м/c); Vc – систолический объём крови в покое.
Работа сердца за одно сокращение А=1,2 (Pср*Vс+ (pVcv2)/2))= 1Дж. Работа за сутки =86400Дж.
Средняя мощность сердца за время одного сокращения: W=А/tсистолы=1/0,3Дж=3,3Вт.
5. Какие факторы определяют естественный радиационный фон. Каково его среднее значение?
Естественный радиационный фон – излучение, создаваемое космическими лучами и естественными радиоактивными в-вами, содержащимися в окружающей среде и теле человека.
Первичные космические лучи состоят из протонов и α-частиц высоких энергий (до 1014МэВ), падающих в земную атмосферу из космического пространства и проникающих до высоты около 20км над уровнем моря. В результате их взаимодействия с ядрами атомов, входящих в состав земной коры, образуется вторичное космическое излучение. За счёт космического излучения человек получает эффективную эквивалентную дозу 0,31мЗв в год. В земной коре содержится ряд долгоживущих радионуклидов, которые при своём распаде также радиоактивны. Более 60 радионуклидов, содержащихся в биосфере Земли, увеличивает фоновую дозу внешнего облучения в среднем до 0,65 мЗв в год. Средняя мощность фоновой экспозиционной дозы в Беларуси составляет в норме 10-12мкР/ч.
Внутреннее облучение – создаётся радионуклидами, поступающими в организм с пищей, воздухом, водой. Среди естественных радионуклидов наибольшее значение имеют 40К,14С,226Ra, 220Rn, 222Rn.Эффективная эквивалентная доза внутреннего облучения 1,35мЗв в год. Среднемировая суммарная эквивалентная доза от естественных источников радиации 2мЗв в год.
6. Показатель преломления одного водного р-ра в-ва равен 1,38, а второго р-ра этого же в-ва 1,43. Во сколько раз различаются концентрации р-ров, если для воды n=1,33?
n1=n0+kC, C= n1-n0=1,38-1,33=0,05; n2=n0+kC, C= n2-n0=1,43-1,33=0,1
C2/C1=0,1/0,05=2 раза. Ответ: в 2 раза.
Билет 5
1. Термоэлектрические явления в металлах и полупроводниках. Зависимость сопротивления металлов и полупроводников от температуры. Контактная разность потенциалов. Термопары как температурные датчики.
Датчик –устройство, преобразующее измеряемую не электрическую величину в электрический сигнал, удобный для дальнейшего усиления, преобразования, передачи и регистрации.
Генераторные (активные) датчики под воздействием измеряемого параметра (температуры, давления) генерируют электрическое напряжение и ток. Бывают:
Пьезоэлектрические преобразуют механическое давление Р в электрическое напряжение U, прямо пропорциональное давлению. Используются в медицине, технике.
Индукционные – явление электромагнитной индукции. Катушка с вставленным в неё ферромагнитным сердечником. При движении сердечника D в катушке возникает ЭДС индукции U, пропорциональная скорости изменения магнитного потока через катушку, и пропорциональна скорости движения сердечника.
Фотоэлектрические используются для измерения световых потоков и основаны обычно на фотогальваническом эффекте, т.е. на возникновении ЭДС на облучаемом светом p-n- переходе в полупроводниках.
Температурные датчики – в технике, медицине. К ним относится ТЕРМОПАРА, действие которой основано на эффекте Зеебека: в цепи, состоящей из двух спаянных концами разнородных металлов, возникает ЭДС, величина которой пропорциональна разности температур спаев. Эти металлы отличаются концентрацией n в них свободных электронов, допустим nA>nB. Из А электроны будут переходить в В. Равновесие между этими двумя потоками электронов будет достигнуто при некоторой разности потенциалов: U=(RT/F)*ln(nA/nB) или U=(kT/e)*ln(nA/nB), R=kNA, F=eNA. Если отношение nA/nBпостоянно, то контактная разность потенциалов зависит только от температуры спая: U=αT, где α=(k/e)*ln(nA/nB) – величина, постоянная для данной пары металлов.
Если спаять и вторые концы этих металлов, то в образовавшейся цепи возникнет ЭДС, пропорциональная разности температур спаев: ЭДС=U1-U2=α(T1-T2). Для измерения температуры один спай помещают в этот объект, а второй – в термостат с известной температурой. Эффект Пельтье: если в цепь включить источник постоянного напряжения, то в ней возникнет постоянный ток, то один спай будет нагреваться, а второй – охлаждаться. Будет выделяться и поглощаться теплота пропорциональная силе тока: Q=ПIt, П – зависит от природы металлов.
Параметрические (пассивные) датчики под действием измеряемой величины не генерируют электрический сигнал, но изменяют свои электрические параметры.
Резистивные под действием измеряемого параметра изменяют свое сопротивление. Вводят ТКС (температурный коэф. сопротивления): ТКС=(1/R0)*(dR/dT). Чем больше ТКС, тем чувствительнее датчик.
Сопротивление металлического проводника линейно зависит от температуры: R=R0(1+αt). Зависимость R(t) линейна в широком диапазоне температур, tкр указывает на переход в сверхпроводящее состояние (R=0). Угол β (в точке пересечения ОУ и линии проводим параллель с ОХ) определяет быстроту изменения сопротивления с температурой, определяет чувствительность датчика: tgβ=(dR/dt)αR0.
Термисторы – полупроводниковые температурные пассивные датчики. Сопротивление уменьшается с увеличением их абсолютной температуры по закону: R(T)=AeB/T, где А (Ом) и В (град) – константы, зависящие от материала полупроводника. Зависимость нелинейна, с ростом температуры падает и сопротивление, и ТКС=(-B/T2).
2. Какова должна быть частотная полоса и динамический диапазон для электрокардиографа?
Входные цепи аппарата ЭКГ должны усиливать довольно слабый сигнал — в диапазоне напряжений 0,5–5 мВ в сочетании с постоянной составляющей величиной до ±300 мВ, которая возникает при контакте электрода с кожей (кожно-гальванической реакцией), плюс синфазная составляющая величиной до 1,5 В между электродами и общим (земляным) проводом. Полоса частот, подлежащая обработке и анализу, составляет, в зависимости от вида исследования, от 0,5 Гц до 50 Гц (в устройствах мониторинга при интенсивной терапии), и до 1 кГц при исследовании водителей сердечного ритма (пейсмейкеров). Стандартный клинический аппарат ЭКГ работает с полосой частот 0,05–400 Гц.
3. По данным 1989 года загрязненность радиоактивным 137Сs в городе Брагине составляла 27Ки /км2. Определите какое кол-во 137Сs равномерно распределенного на поверхности 100км2 создаст такую поверхностную активность? Период полураспада считать 109с.
As=A/S; A=27*100=2700Ки*3,7*1010=9990*1010Бк. A=0,69N/T; N=AT/0,69=14478*1019
4. В чем состоит явление оптической активности, как оно описывается и как используется на практике?
Оптическая активность – явление поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света при его прохождении через в-во. Она обусловлена тем, что волна, вошедшая в оптически активное в-во, распадается на две когерентные циркулярно поляризованные волны. На выходе эти волны складываются, образуя линейно поляризованную волну, но плоскость поляризации поворачивается на некоторый угол.
Угол поворотаα прямо пропорционален длине пути L света в в-ве:
Для твердых в-в: α=[α0]L, для р-ров α=α0СL. Смесь D- и L-изомеров, не вращающая плоскость поляризации – рацемическая.
5. Что такое число Рейнольдса? Запишите его выражение через гидродинамические параметры. В каких участках сосудистой системы течение крови может иметь турбулентный характер?
Характер течения жидкости – ламинарный или турбулентный – определяется безразмерным числом Рейнольдса. Re= p vd/η, р – плотность жидкости, v- средняя скорость течения жидкости, d–диаметр трубы, η – вязкость жидкости. Существует критическое число РейнольдсаReкр. Если для текущей жидкости Re<Reкр – ламинарное течение (ньютоновские жидкости в гладкой трубе, Reкр=2300); Re>Reкр – турбулентное течение (для крови, Reкр=1600-900). Оно возможно в полостях сердца, в крупных сосудах (аорте, артериях), в области резкого сужения сосуда.
6. В чем состоит явление электромагнитной индукции? Запишите закон электромагнитной индукции, укажите смысл и единицы измерений входящих в него величин.
Отношение Fmax, действующей на проводник, к произведению силы тока на длину проводника является силовой характеристикой магнитного поля – магнитная индукция: B=Fmax/Il, [1 тесла].
В 1831 Фарадей установил закон электромагнитной индукции: любое изменение магнитного потока (Ф=BScosα) через контур ведет к возникновению в нём электрической ЭДС, равной скорости изменения магнитного потока во времени: ЭДС=(-dФ/dt). Если контур, проводящий и замкнутый, то в нём под действием ЭДС возникает индукционный ток: I=ЭДС/R, где R– электрическое сопротивление контура. Знак «-» отражает правило Ленца: индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, направлен таки образом, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.
Если проводник помещен в переменное магнитное поле B=B0cosωt, то в нем возникает переменная ЭДС индукции: ЭДСi=E0sinωt, под действием которой возникают переменные индукционные вихревые токи Фуко. Они вызывают нагрев проводника, что используется в медицине (индуктотермия) и в технике.
Билет 6
1. Электростимуляция органов и тканей. Параметры импульсных сигналов, применяемых для электростимуляции и их физиологическое обоснование. Законы Вейса-Лапика и Дюбуа-Реймонда.
Электростимуляция – дозированное воздействие электрическим током на определённые органы и возбудимые ткани организма с целью обеспечения или улучшения их деятельности. Используются низкочастотные (до 200Гц) импульсные и модулированные токи различной формы. Токи, используемые при электростимуляции, могут вызывать стимуляцию нервов и сокращения мышц, не управляемые ЦНС! Ток частотой 1-200Гц и силой 10-15мА вызывает сокращение мелких скелетных мышц (кисть, гортань) – не отпускающий ток. Ток силой 50-60мА через грудную клетку человека вызывает паралич межрёберных и регулирующих движение диафрагмы мышц и через несколько минут может наступить смерть от удушья. Ток силой 100мА через грудную клетку может вызвать фибрилляцию миокарда и последующую остановку сердца. Поэтому стимулирующий ток должен иметь амплитуду меньше значений поражающего тока.
Импульсные токи прямоугольной формы используют для стимуляции нервной системы, непрямоугольной – для стимуляции мышц.
Прямоугольный импульсный ток. Для его полного описания необходимо знать: амплитуду I0 (мА); частоту v= 1/T (Гц)импульсного тока (или период повторения импульса Т=tи+t0[c]); скважность Q=Т/tи–безразмерная величина которая показывает во сколько раз период повторения T больше длительности импульса tи. Если tи=t0, то импульсный ток симметричный, Q=2.
Коэф. заполнения k – показывает какую долю периода занимает сам импульс k=1/Q=tи/T.
Непрямоугольные импульсные токи. Все те же параметры. Длительность фронта tфр – время нарастания тока от 0,1I0до0,9I0. Крутизна фронта импульса Кр=0,8I0/tфр определяет скорость нарастания тока во времени от 0,1I0до0,9I0. Длительность спада импульса tсп – время спада тока от 0,9I0до0,1I0. Длительность вершины импульса tвер – время, в течение которого I>=0,9I0. Длительность импульса tи=tфр+tвер+tсп.
Амплитуда импульсного тока. Физиологический ответ возбудимой ткани на действие электрического тока (генерация потенциала действия в клетках, возникновение нервных импульсов) возникает, когда сила тока Iстим>=Iпор. Но при этом сила тока не должна превышать безопасных значений: Iпор<Iстим<Iпораж.
Величина порогового тока зависит от вида ткани, от длительности и формы импульса тока.
Реобаза R – min значение порогового тока для данной ткани, наблюдается при tu>=tполезн, способное вызывать возбуждение при действии на ткань в течение полезного времени.
Хроноксия tхр – длительность импульса, для которого пороговый ток вдвое больше реобазы: Iпор=2R.
Зависимость порогового тока от длительности tuпрямоугольного импульса приблизительно описывается уравнением Вейса-Лапика: Iпор=a/tu+b, где а и b –константы, зависящие от вида ткани.
1) при tu стремящемся к бесконечности, значение Iпор=b, значит b=R, b в [А или мА];
2) при tu=tхр, то Iпор=2R и по уравнению Вейса-Лапика: а=Rtхр. Реально I0=0,1мА-50мА. Тепловые эффекты при электростимуляции незначительны.
Частота, ограничена абсолютным рефрактерным периодом – время, в течение которого клетку нельзя возбудить никаким стимулом. Для нервных клеток v max=500-1000Гц, Трефр=1-2мс.Для скелетных мышц v max=100-200Гц, Трефр=5-10мс.Для сердечной мышцы v max=3,3Гц, Трефр=300-350мс. На практике используют частоты v <200Гц. На частотах v>1000Гц электростимуляция практически отсутствует. Длительность импульсного сигнала – её влияние на пороговое значение амплитуды тока определяется уравнением Вейса-Лапика. Крутизна фронта импульса, зависимость величины Iпор от скорости нарастания фронта импульса отражена в законе Дюбуа-Реймона: Раздражающее действие импульсного тока прямо пропорционально крутизне переднего фронта импульса. Т.е. с увеличением крутизны фронта импульса пороговый ток уменьшается!
2. Запишите уравнение Бернулли, описывающее течение идеальной жидкости и укажите смысл входящих в него величин.
Уравнение Бернулли описывает течение невязкой жидкости. Теорема: Изменение полной мех. Энергии тела равно работе внешних сил (сил давления, т.к.к сил трения нет): (mv22/2+mgh2)- (mv12/2+mgh1)=(P1-P2)V.
m- масса жидкости, протекающей через сечения S1 и S2;v1 и v2 – линейные скорости частиц жидкости в сечениях S1 и S2; Р1 и Р2 – давление жидкости в сечениях S1 и S2; h1 и h2–высоты, на которых расположены центры сечений S1 и S2. Перегруппировав получим: mv22/2+mgh2+Р2V=mv12/2+mgh1+P1V; кинетическая энергия жидкости - mv2/2; потенциальная энергия, обусловленная расположением жидкости на высотах h1 и h2– mgh. Разделив на объём Vполучим УРАВНЕНИЕ БЕРНУЛЛИ: р v22/2+ р gh2+Р2= рv12 /2+ р gh1+P1, где р v2/2 – динамическое давление; Р – статическое давление; р gh – весовое (гидростатическое) давление.
3. В расчётах по технике электробезопасности сопротивление тела человека принимают равным 1кОм. Может ли оказаться смертельным для человека контакт его рук с электродами, напряжение между которыми 100В при частоте 50Гц?
I=U/R=100/1000=0,1А=100мА. При частоте v =50Гц,ток силой 10-15мА вызывает сокращение мелких скелетных мышц (кисть, гортань) – не отпускающий ток. Ток силой 50-60мА через грудную клетку человека вызывает паралич межрёберных и регулирующих движение диафрагмы мышц и через несколько минут может наступить смерть от удушья. Ток силой 100мА через грудную клетку может вызвать фибрилляцию миокарда и последующую остановку сердца.
4. В чем состоит эффект Доплера и как он используется для определения скорости кровотока?
Эффект Доплера состоит в изменении частоты волн, воспринимаемых некоторым приёмником, в зависимости от относительной скорости движения источника и наблюдателя. Когда источник и приёмник неподвижны, то частота волн, регистрируемых приёмником, совпадает с частотой волн, испускаемых источником v пр =v ист. Если источник приближается к приёмнику, частота воспринимаемого волнового процесса увеличивается v пр >v ист. При удалении источника всё происходит наоборот. Разность принимаемой и излучаемой частот ∆ v= v пр -v ист – доплеровский сдвиг зависит от скорости крови. Представим кровеносный сосуд, на некотором участке которого необходимо определить скорость движения крови. От источника ультразвука на кровеносный сосуд направляется пучок ультразвуковых волн с частотой v ист. Некоторый объём кори отражает волны в разных направлениях, и в направлении приёмника ультразвука. Широкое применение метода обусловлено неинвазивностью (сосуд не повреждается), высокой точностью.
5. Какова активность 1 грамма 137 Сs, если период его полураспада 109с?
A=0,69mNA/MT=0,69*1*6,02*1023/137*109=3*1012Бк. Ответ: 3*1012Бк
6. Определите концентрацию сахара в р-ре, если угол поворота плоскости поляризации света 2,20 при длине кюветы 4 см. Удельное вращение сахара для используемого излучения равно 6,6 град*см2/г.
α=α0CL; С=α/α0L=2,2/6,6*4=1/12=0,083 г/cм3. Ответ: 0,083 г/cм3
Билет 7
1. Охарактеризуйте основные методы высокочастотного прогрева тканей – диатермию, индуктометрию, УВЧ- и МКВ-терапию. Какие ткани лучше прогреваются при этих процедурах? Зачем нужен терапевтический контур?
Диатермия заключается в прогревании тканей человека высокочастотным током
(v =1,5-2МГц) большой величины (до I=2А), проходящим между двумя контактно наложенными на поверхность тела металлическими электродами. Ток, возникающий между ними, проходит последовательно через кожу, подкожно-жировую клетчатку, мышцы и другие ткани, нагревая их. Терапевтический эффект состоит в тепловом действии тока, которое определяется в основном выделением тепла, происходящем при колебательном движении ионов.Удльная тепловая мощность q=Q/Vt=I2Rt/Vt=I2 p l/StS=I2 p /S2=j2 p. Наибольшим сопротивление р=2002-5000 Ом*см обладают бедные электролитами жировая, костная (обходят) ткани и сухая кожа. Преимущественный нагрев поверхностных слов тканей и возможность местных ожогов – существенный недостаток диатермии.
Индуктометрия. На биоткань воздействуют высокочастотным магнитным полем с частотой 13,56МГц. В=В0sin2π vt. В ткани образуются вихревые токи Фуко, которые вызывают прогрев проводящих тканей. Лучше прогреваются ткани с малым удельным сопротивлением, т.е. жидкие проводящие среды (кровь, лимфа, тканевая жидкость) и ткани, богатые сосудами (мышцы, селезёнка), слабее прогреваются ткани с высоким удельным сопротивлением. Тепловой эффект ∆t=1,5-20С.
УВЧ-терапия. Воздействие на ткань пациента электрическим полем ультравысокой частоты 40,68МГц, с целью их прогрева. Участок между двумя электродами, подключённые к терапевтическому контуру аппарата УВЧ-терапии.
В проводящих тканях закон Джоуля-Ленца, который здесь удобно выразить через эффективную напряжённость электрического поля и удельное электрическое сопротивление ткани: qпр=E2эф/ p.
Для диэлектриков: qдиэл=2π vEE 0E2эфtgδ, Е – относительная диэлектрическая проницаемость среды, Е0 – электрическая постоянная вакуума, tgδ–тангенс угла диэлектрических потерь.
При процедуре УВЧ тепло выделяется и в проводящих электрический ток тканях, и в диэлектриках.
На частоте 40,68МГц эффективнее прогреваются диэлектрические ткани.
Никаких металлических предметов на теле пациента при УВЧ не должно быть, т.к. они будут интенсивно нагреваться, что приведет к ожогу. Пациента помещают в терапевтический контур, который изолирован от опасных для жизни пациента низкочастотных напряжений питания технического контура аппарата УВЧ-терапии.
МКВ-терапия, (микроволновая). Для прогрева пациента используется электромагнитное излучение с частотой 2375 МГц. Длина электромагнитной волны в вакууме L0=C/ v =12 см, в жировой ткани = 7 см. МКВ-излучение проникает в ткани организма на глубину 3-4 см, поглощается тканями с большим содержанием жидкости (кровь, лимфа, мышцы). Часть МКВ-энергии отражается от кожных тканей, образуются стоячие волны и создаются опасность локального перегрева. Тепловые рецепторы находятся на поверхности тела, кожа нагревается незначительно, пациент не чувствует повышения температуры внутри организма.
2. Значение ускоряющего напряжения в электронном микроскопе 50кВ. Найдите длину волы де-Бройля и предел разрешения микроскопа, если числовая апертура А=10-3.
LБр=h/ (2meU)=6,63*10-34/ (2*9,1*10-31*1,6*10-19*50*103)=0,055*10-10м; Z=0,5LБр/A=2,75*10-9 Ответ:2,75нм.
3. Какие электрические методы измерения температуры вам известны? Укажите принципы устройства параметрических датчиков температуры.
Датчик –устройство, преобразующее измеряемую не электрическую величину в электрический сигнал, удобный для дальнейшего усиления, преобразования, передачи и регистрации.
Генераторные (активные) датчики под воздействием измеряемого параметра (температуры, давления) генерируют электрическое напряжение и ток.
Температурные датчики – в технике, медицине. К ним относится ТЕРМОПАРА, действие которой основано на эффекте Зеебека: в цепи, состоящей из двух спаянных концами разнородных металлов, возникает ЭДС, величина которой пропорциональна разности температур спаев. Эти металлы отличаются концентрацией n в них свободных электронов, допустим nA>nB. Из А электроны будут переходить в В. Равновесие между этими двумя потоками электронов будет достигнуто при некоторой разности потенциалов: U=(RT/F)*ln(nA/nB) или U=(kT/e)*ln(nA/nB), R=kNA, F=eNA. Если отношение nA/nBпостоянно, то контактная разность потенциалов зависит только от температуры спая: U=αT, где α=(k/e)*ln(nA/nB) – величина, постоянная для данной пары металлов.
Если спаять и вторые концы этих металлов, то в образовавшейся цепи возникнет ЭДС, пропорциональная разности температур спаев: ЭДС=U1-U2=α(T1-T2). Для измерения температуры один спай помещают в этот объект, а второй – в термостат с известной температурой. Эффект Пельтье: если в цепь включить источник постоянного напряжения, то в ней возникнет постоянный ток, то один спай будет нагреваться, а второй – охлаждаться. Будет выделяться и поглощаться теплота пропорциональная силе тока: Q=ПIt, П – зависит от природы металлов.
Параметрические (пассивные) датчики под действием измеряемой величины не генерируют электрический сигнал, но изменяют свои электрические параметры.
Резистивные под действием измеряемого параметра изменяют свое сопротивление. Вводят ТКС (температурный коэф. сопротивления): ТКС=(1/R0)*(dR/dT). Чем больше ТКС, тем чувствительнее датчик.
Сопротивление металлического проводника линейно зависит от температуры: R=R0(1+αt). Зависимость R(t) линейна в широком диапазоне температур, tкр указывает на переход в сверхпроводящее состояние (R=0). Угол β (в точке пересечения ОУ и линии проводим параллель с ОХ) определяет быстроту изменения сопротивления с температурой, определяет чувствительность датчика: tgβ=(dR/dt)αR0.
Термисторы – полупроводниковые температурные пассивные датчики. Сопротивление уменьшается с увеличением их абсолютной температуры по закону: R(T)=AeB/T, где А (Ом) и В (град) – константы, зависящие от материала полупроводника. Зависимость нелинейна, с ростом температуры падает и сопротивление, и ТКС=(-B/T2).
4. Какая часть потока естественного света пройдет через поляризатор и анализатор, если угол между их главными плоскостями составляет 600?
I=(I0/2)cos260=(I0/2)*(1/4)=I0/8. Ответ: 1/8
5. Какой характер имеет течение в гладкой трубе при числе Рейнольдса Re=2700?
Турбулентное течение, т.к. 2700>2300 (для ламинарного).
6. Совпадают ли положения максимумов спектральной плоскости энергетической светимости абсолютно черного и серого тел, имеющих одинаковую температуру? Обоснуйте ваше утверждение.
Абсолютно черные тела (сажа, Солнце, специальная модель) полностью поглощают любое излучение а =1; серые тела (кожа человека а =0,9)поглощают не полностью, но одинаково на всех длинах волн а <1.
Закон Кирхгофа: при одинаковой температуре отношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его монохроматическому коэффициенту поглощения не зависит от природы тел и равно спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела:
(rL/ a L)1= (rL/ a L)2=…= ЕL /1= ЕL.
Следствия: 1.чем больше тело поглощает, тем больше излучает энергии; 2.при одинаковой температуре наиболее интенсивным источником теплового излучения является абсолютно черное тело, т.к. а <1.
Билет 8
1. Мембранные потенциалы покоя. Уравнение Нернста (вывод) и Гольдмана-Ходжкина-Катца.
На мембране, разделяющей цитоплазму и межклеточную жидкость, существует разность электрических потенциалов – мембранный потенциал. Потенциал внутри клетки относительно межклеточной жидкости составляет от -60мВ до -100мВ. Предположим, что мембрана в покое проницаема только для одного вида ионов. Равновесное состояние клетки достигается при равенстве электрохим. потенциалов по обе стороны мембраны µi=µe. Внутри клетки потенциал µi= µ0i+RTlnCi+ZFφi, вне клетки µе= µ0е+RTlnCе+ZFφе.. Т.к. с обеих сторон ионы находятся в одном растворителе – воде, то µ0i= µ0е и условие термодинамического равновесия: RTlnCi+ZFφi=RTlnCе+ZFφе; ZF(φi-φе)=RT(lnCi-lnCe). Получаем уравнение Нернста для равновесного мембранного потенциала:φi-φе=(-RT/ZF)ln(Ci/Ce). Потенциал среды, окружающей клетку, принимают за φе=0, поэтому мембранный потенциал представляет собой потенциал внутри клетки по отношению к межклеточной жидкости. Концентрация К+ внутри клетки значительно выше, чем вне её, поэтому потенциал Нернста отрицательный. Для Na+и Cl- концентрация вне клетки выше, чем внутри, поэтому равновесный потенциал Нернста для натрия – положительный, а для хлора - отрицательный. В состоянии покоя суммарный поток ионов через мембрану равен нулю, тогда из уравнения Нернста-Планка следует: (RT/C)*(dC/dx)=(-ZF)*(dφ/dx). В покое градиенты концентрации dC/dx и электрического потенциала dφ/dx на мембране направлены противоположно друг другу.
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 27 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |