Электрический ток. Его виды.

ЯГМА

Медицинская физика

Лечебный факультет

Курс

Семестр

Лекция № 7

«Электрический ток»

Составил: Дигурова И.И.

Г.

Электрический ток. Его виды.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. За направление тока принимается движение положительных зарядов.

Характеристики тока:

1. Сила тока - это скалярная физическая величина, равная отношению заряда, протекающего через поперечное сечение проводника, ко времени его протекания.

I = q/t

[ I ] = 1A

2. Плотность тока – величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.

j = I/S

[ j ] = 1 A/м²

Постоянным называется ток, сила и направление которого с течением времени не изменяется.

I

t

Переменным называется ток, величина и направление которого изменяется с течением времени (например, это может быть периодический ток - здесь заряд, сила тока и напряжение изменяются по периодическим законам.

Различают ток проводимости – он обусловлен перемещением электронов металла относительно ионов решетки. При перемене полюсов заряды создают колебательное движение.

Различают также ток смещения – он обусловлен смещением электрических зарядов на границе проводник- диэлектрик.

По форме кривой зависимости I от t различают:

- синусоидальный ток;

- прямоугольный ток;

- треугольный ток;

- трапециевидный ток;

- игольчатоэкспаненциальный ток.

I

t

t

t

t

t

Для практических целей чаще применяется синусоидальный ток.

Переменный ток характеризуется действующими (эффективными) значениями силы тока и напряжения.

Iдейств. = Imax / Ö2

Uдейств. =Umax / Ö2

Действующее значение силы переменного тока равно значению силы постоянного тока, эквивалентного данному переменному по своему тепловому действию.

Первичное действие переменного тока заключается в смещении ионов в растворах электролитов и их перераспределении, а также в изменении поляризации диэлектрика. Т.к. подвижность ионов различна, то происходит изменение их концентрации по обе стороны клеточной мембраны. Это вызывает изменение функционального состояния клетки.

Наиболее сильное раздражающее действие оказывает импульсный ток.

Виды импульсных токов:

1.прямоугольный

2.треугольный

3.пилообразный.

I

t

t

t

Где t – длительность импульса,

to – длительность паузы,

х- амплитуда (максимальное значение тока).

Раздражающее действие зависит от длительности импульса, его формы, частоты, амплитуды. Оно проявляется для возбудимых тканей – нервной, мышечной, железистой.

В зависимости от условий ток оказывает лечебное или поражающее действие. К лечебным действиям относятся:

- раздражающее;

- тепловое;

- специфическое физиологическое.

Вопрос № 2.

Особенности импеданса живых тканей.

Импеданс – суммарное сопротивление цепи переменному току.

R C L

R – активное сопротивление

Xc реактивное

X сопротивление

Xc- емкостное сопротивление

Xc=1/wc=1/2πνс

X - индуктивное сопротивление

X =wL=2πνL

Z=Ö`R²+(Xc-X) ² - импеданс (суммарное сопротивление).

При пропускании переменного тока живую ткань можно рассматривать, как электрическую цепь, состоящую из определенных элементов. Экспериментально установлено, что эта цепь обладает активным и емкостным сопротивлениями. Аналогов индуктивности в живых тканях не обнаружено.

Т.о. живая ткань, как цепь переменного тока, является неполной цепью.

R C

Z=Ö`R²+Xc²

С увеличением частоты тока емкостное сопротивление, а, следовательно, и импеданс, снижаются.

Эквивалентная электрическая схема живой ткани.

Это условная модель, которая характеризует живую ткань, как проводник переменного тока.

В основе создания таких схем лежат три положения:

1.содержимое клетки и внеклеточная среда – это проводники с ионной проводимостью. Они обладают активным сопротивлением

внутриклеточной – Rвн

и внеклеточной (внешней) среды – Rср

2.клеточная мембрана является диэлектриком. Но здесь имеет место небольшая ионная проводимость, а следовательно, есть небольшое активное сопротивление мембраны-Rм.

3.содержимое клетки и внеклеточная среда, раздражаемые мембраной, представляют собой конденсатор определенной емкости (См).

При построении эквивалентной схемы живой ткани, например крови, необходимо учитывать пути тока:

- через клетку

- в обход клетки (через клеточную среду).

См Rм

Rср

Rкл

См Rм

С повышением частоты тока, емкостное сопротивление уменьшается, а следовательно, ток через конденсатор будет нарастать, а общее сопротивление будет снижаться.

Вопрос №3.

Особенности живой ткани как проводника переменного тока. Дисперсия электропроводимости и её количественная оценка.

Живая ткань, как проводник переменного тока, имеет следующие особенности:

1.полное сопротивление живой ткани зависит от её вида, физиологического состояния (например, кровенаполнения) и от частоты тока.

2.с увеличением частоты полное сопротивление живой ткани снижается нелинейно до определенного значения, а затем становится почти постоянным.

3. сопротивление живой ткани переменному току меньше, чем постоянному.

При пропускании переменного тока через живую ткань наблюдается дисперсия электропроводимости - это зависимость удельного сопротивления живой ткани от частоты переменного тока.

Дисперсия наиболее выражена в частотном диапазоне от 10² до 10 Гц.

Для мертвой ткани дисперсия отсутствует.. - удельное сопротивление

= ---- [Ом ∙ м² / м ]= [Ом · м ]

Построим график:

живая

ткань

Мертвая ткань

0 10² 10 ν,Гц

Метод, основанный на изменении дисперсии тканей от кровенаполнения и, следовательно, от сердечно-сосудистой деятельности, носит название реографии.

Для количественной оценки дисперсии вводится коэффициент дисперсии.

Это безразмерная величина, равная отношению удельного сопротивления при частоте 10² Гц к удельному сопротивлению при частоте 10 Гц.

Кд= /

Коэффициент дисперсии для разных живых тканей различен, например, для печени млекопитающих он равен 10. У умирающей ткани. Кд стремится к единице.

Вопрос № 4.

Дата добавления: 2015-07-17