|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Законы постоянного токаСила тока – это заряд, потекший по проводнику за единицу времени: I = dq / dt. (2.3.40) Плотность тока задается выражением: j = I / S, (2.3.41) где S – площадь поперечного сечения проводника, перпендикулярная направлению тока. Закон Ома для однородного участка цепи: U = IR, (2.3.42) где U – напряжение (разность потенциалов) на участке однородного проводника, I – сила тока на участке, R – сопротивление проводника. В случае если проводник однородный, сопротивление можно выразить следующей формулой: R = rl / S, (2.3.43) здесь r – удельное сопротивление проводника, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения проводника. Закон Джоуля-Ленца: Q = ò I 2 Rdt, (2.3.44) где Q – количество тепла, выделившееся на участке однородного проводника с сопротивлением R за время t. Количество тепла, выделившегося на участке однородного проводника с сопротивлением R в единицу времени, называют мощностью постоянного тока: P = IU = I 2 R. (2.3.45) Коэффициент полезного действия источника тока – это отношение полезной мощности к затраченной: h = Р полезн/ Р затр. (2.3.46) В медицине используют постоянный электрический ток для лечебных и диагностических целей. Электрофорез – это метод, основанный на введении лекарственного средства через кожу или слизистые оболочки под действием постоянного тока. Масса m вещества, введенного при электрофорезе, может быть рассчитана по формуле m = (AIt)/(FZ), (2.3.47) где A – молярная масса вещества, Z – валентность иона, F – постоянная Фарадея (F = 96000 Кл/моль), I – сила тока в электролите, t – время протекания процедуры электрофореза. Гальванизация — физиотерапевтический метод, основанный на пропускании через ткани организма постоянного тока под напряжением 60–80 В. При гальванизации различных участков тела используют следующие различные токи: конечности — 20–30 мА, туловище — 15–20 мА, части лица — 3–5 мА, слизистые оболочки — 2–3 мА. При проведении гальванизации в подлежащих тканях активизируются системы регуляции локального кровотока. Происходит расширение просвета дермальных сосудов и возникает гиперемия кожных покровов. Расширение капилляров и повышение проницаемости их стенок происходит не только в месте приложения электродов, но и в глубоко расположенных тканях, через которые проходит постоянный электрический ток.
Пример 13. Заряд, протекающий по проводнику, изменяется со временем по закону q (t) = Аt 2 +Вt 3. Найти силу тока в проводнике через одну секунду после начала протекания по нему заряда. Дано: q (t) = Аt 2 +Вt 3, А = 1Кл/с2, В = 1 Кл/с3, t = 1 c. Найти: I. Решение. Используем формулу (2.3.40) как исходную для нахождения силы тока в проводнике и подставим в нее числовые данные: I = dq / dt = 2 Аt + 3 Вt 2 = 5 А. Ответ: 5 А.
Пример 14. Имеется однородный проводник с удельным сопротивлением 10–7 Ом×м, силой тока 4 А. Длина проводника составляет 1 м, площадь его поперечного сечения равна 1 мм2. Найти напряжение на концах этого проводника. Дано: r = 10–7 Ом×м, I = 4 A, l = 1 м, S = 1 мм2 = 1×10–6 м2. Найти: U. Решение. Запишем исходные формулы для решения этой задачи – формулы (2.3.42) и (2.3.43): U = IR, R = rl/S. Подставим (2.3.43) в (2.3.42), получим: U = IR = (Irl)/ S = 0,4 В. Ответ: 0,4 В.
Пример 15. Сила тока на участке однородного проводника составляет 2 А, сопротивление проводника 1 Ом. Найти количество тепла, выделившегося на этом участке проводника за 20 секунд. Дано: I = 2 A, R = 1 Ом, t = 20 с. Найти: Q. Решение. Исходной формулой для решения этой задачи является закон Джоуля-Ленца (2.3.44): Q = ò I 2 Rdt = I 2 R = 80 Дж. Ответ: 80 Дж.
Пример 16. Определить плотность тока при гальванизации конечностей пациента, если ток равен 20 мА, а размер электродов составляет 15´15 см2. Дано: I = 20 мА = 20×10–3 А, S = 15´15 см2 = 225×10–4 м2 Найти: j. Решение. Для нахождения плотности тока гальванизации используем формулу (2.3.41): j = I / S = 0,089 А/м2. Ответ: 0,089 А/м2.
Пример 17. Определить КПД аппарата для гальванизации «Поток–1», если максимальное напряжение в терапевтической цепи составляет 50 В при сопротивлении 1000 Ом, а мощность, потребляемая аппаратом, равна 16 Вт. Дано: Р затр = 16 Вт, U = 50 В, R = 1000 Ом. Найти: h. Решение. КПД аппарата для гальванизации определим по формуле (2.3.46): h = Р полезн/ Р затр, где Р полезн – полезная мощность аппарата, Р затр – затраченная мощность, причем, как следует из (2.3.45) и (2.3.42), Р полезн = IU = I 2 R, U = IR Þ I = U / R, откуда Р полезн = U 2/ R. Подставим последнее выражение для полезной мощности в (2.3.46) и получим КПД аппарата для гальванизации: h = Р полезн/ Р затр = U 2/(RР затр) = 502/(1000×16) = 0,16, или в процентах: h = (Р полезн/ Р затр)×100% = 16%. Ответ: 16%.
Пример 18. Определить количество ионов натрия, введенного пациенту при электрофорезе, если процедура продолжалась 4 минуты при плотности тока 0,05 мА/см2 и площади электрода 25 см2. Дано: t = 4 мин = 240 с, j = 0,05 мА/см2 = 0,5 А/м2, S = 25 см2 = 2,5×10–3 м2, Z = 1 (валентность ионов натрия), F = 96000 Кл/моль. Найти: N. Решение. Число ионов натрия, введенного пациенту при электрофорезе, равно произведению числа молей вещества, введенного при процедуре, и числа Авогадро: N = NА×n. (2.3.48) Масса вещества, введенного пациенту при процедуре электрофореза, определяется формулой (2.3.47): m = (AIt)/(FZ), откуда легко выразить число молей введенного вещества: n = m / A =(It)/(FZ). (2.3.49) Силу тока выразим через плотность тока и площадь электродов из (2.3.41): j = I / S Þ I = jS, тогда (2.3.49) преобразуется к виду: n = m / A =(It)/(FZ) = (jSt)/(FZ). Подставим (2.3.49) в (2.3.48) и получим искомое количество ионов натрия: N = NА × n = (NАjSt)/(FZ) = 1,9×1018. Ответ: 1,9×1018.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.) |