19. Закон Ома. Закон Джоуля – Ленца. Электродвижущая сила
В 1826 г. немецкий физик Г. Ом экспериментально установил, что сила тока в проводнике I прямо пропорциональна напряжению (разности потенциалов) на его концах V (V = ϕ1 – ϕ2) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:
Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток.
Для поддержания постоянного тока в замкнутых электрических цепях необходим источник или генератор тока, например, батарея или аккумулятор. Источник тока характеризуется электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним сопротивлением.
ЭДС источника тока – это работа сторонних сил внутри источника по перемещению между его полюсами единичного заряда
Природа сторонних сил различная. В аккумуляторе разность потенциалов поддерживается за счет окислительно-восстановительных реакций между электродами и электролитом.
20. Электрический ток в электролитах
Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называют электролитами. Проводят ток только растворы, в которых молекулы растворенного вещества диссоциированы, то есть хотя бы часть молекул распалась на ионы (положительные – катионы и отрицательные – анионы). Если молекулы растворенного вещества не диссоциируют, то раствор не является проводником, например, водные растворы сахаров, глицерина и т.п. Электролитами являются многие соли, кислоты, щелочи, то есть вещества, атомы которых связаны ионными. Например, если в раствор медного купороса CuSO4 опустить электроды: анод из меди и катод из угля. Ионы Cu2+ пойдут к катоду, там будет выделяться чистая медь: Cu2+ + 2e – → Cu. Ионы SO4 2- пойдут к аноду и вступят с ним в реакцию Cu + SO4 → CuSO4. Таким образом, количество медного купороса в растворе меняться не будет. Этот процесс применяется для рафинирования (очистки) меди. С помощью электролиза делают антикоррозионные и декоративные покрытия различных изделий, используя растворы солей различных металлов, например, никеля или серебра.
21. Действие постоянного электрического тока на живой организм
Через кожу ток проходит преимущественно по каналам потовых и сальных желез. Тонкая, увлажненная и особенно с поврежденным эпидермисом кожа намного лучше проводит ток, чем сухая, огрубевшая. Пройдя через слой кожи, ток далее разветвляется и через ткани проходит множеством параллельных ветвей (петли тока) по путям с наименьшим электрическим сопротивлением. Такими путями являются скопления тканевой жидкости, сосуды, оболочки нервных стволов. Часто петли тока в организме захватывают области, весьма отдаленные от места наложения электродов.Живые организмы очень чувствительны к действию постоянного тока. Особо уязвимыми считаются нервная и кровеносная системы: раздражается и перевозбуждается нервная система; увеличивается кровенаполнение мозга и внутренних органов, возникают точечные кровоизлияния, отеки из-за повышенной проницаемости сосудов, поражение мышцы сердца. Кроме того, в результате электролиза при длительном пропускании постоянного тока через организм, из тканей выводятся ионы натрия и хлора. Но при этом постоянный электрический ток применяется в лечении.
1. Диагностика тканей и органов. Величина удельного сопротивления тканей или органов очень чувствительна к их физиологическому состоянию: при воспалительных процессах их удельное сопротивление существенно меняется. Погибшие ткани также имеют другое удельное сопротивление. Это свойство используется в диагностических медицинских и ветеринарных приборах.
2. Гальванизация. Это метод физиотерапии, когда на организм больного действуют постоянным током малой величины. При гальванизации в области анода происходит понижение возбудимости кожных рецепторов, а в области катода – повышение. Электродами обычно служат свинцовые пластинки толщины 0,5 мм (мягкие – можно добиться плотного прилегания к поверхности). Продукты электролиза NaCl (всегда имеется в тканях), NaOH (образуется на катоде) и HCl (образуется на аноде) обладают прижигающим действием. Поэтому под электроды обязательно помещают прокладку из ткани, смоченную водой или физиологическим раствором (глюкозы). Величина тока не должна превышать 10-300 мА в зависимости от чувствительности животных к постоянному току. Под влиянием гальванического тока улучшаются кровообращение и обменные процессы в тканях. Гальванизация улучшает деятельность нервной системы, оказывает болеутоляющее действие, ускоряет процессы регенерации (восстановления) нервных волокон и других тканей. В связи с этим данный метод применяют при поражениях отделов периферической нервной системы, головного и спинного мозга, а также воспалениях суставов.
Электрофорез. Электрофорезом лекарственных веществ называют способ введения в организм лекарственных препаратов через кожу или слизистые оболочки. Вводятся только препараты, образующие в воде заряженные частицы: ионы (ионофорез) или коллоидные частицы (собственно электрофорез), диссоциирующие в воде на ионы. В отличие от гальванизации при проведении электрофореза прокладку между кожей и электродом смачивают не водой, а раствором лекарственного препарата. Под действием электрического поля электродов начнется движение заряженных частиц в соответствии с их полярностью. При этом обязательно учитывают знак заряда действующего начала препарата. Электрофорез применяется для лечения различных заболеваний, например, мастита у коров введением в вымя ионов йода, переломов костей введением в область перелома ионов кальция, некоторых нарушений работы щитовидной железы введением в область шеи ионов йода и др. В отличие от внутримышечных инъекций этот метод практически безболезненный и позволяет доставлять препарат в нужный орган, а протекающий во время процедуры ток оказывает стимулирующее действие (гальванизация).