5

30. .Электрический диполь

это система из двух одинаковых по модулю точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга(плечо диполя).

основная характеристика диполя-его электрический(дипольный)момент- вектор, равный произведению заряда на плечо диполя, направленный от отрицательного заряда к положительному. Электрический диполь-это совокупность двух равных по величине разноимённых точечных зарядов q, расположенныхна некотором расстоянии l друг от друга, малом по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки поля. Электрическими диполями являются полярные молекулы, например молекула воды, совокупность диполей представляют мембраны клеток.

p = dl.

Единицей электрического момента диполя является кулон-метр.

На диполь в однородном электрическом поле действует вращающий момент, зависящий от электрического момента, ориентации диполя в поле и напряженности поля. На диполь действует сила, зависящая от его электрического момента и степени неоднородности поля

Если диполь ориентирован в неоднородном электрическом поле не вдоль силовой линии, то на него дополнительно действует еще и вращающий момент. Свободный диполь практически всегда втягивается в область больших значений напряженности поля.сам диполь является источником тока.

33Диэлектрики

-тела, не проводящие электр. ток.однако, при помещении в эл.поле, диэл приобретает полярность(поляризуется).выделяют 3 класса диэл: 1.с полярными молекулами(вода, нитробензол), дипольные моменты которых стремятся ориентироваться вдоль поля, но полной ориентации не будет вследствие молекулярно-тепл. хаотического движ.векторная сумма моментов всех n молекул равна 0(характерна ориентационная поляризация); 2. с неполярными молекулами(водород, кислород), разноименные заряды которых смещаются в противопол стороны и молекула имеет дипольные момент (электронная поляризация); 3 кристаллические, подрешетки которых смещаются в противопол стороныи диэлектрик приобретает эл. момент( ионная поляриз)

31. Понятие о мультиполе.

Диполь является частным случаем системы электрических зарядов, обладающих определенной симметрией. Общее название подобных распределений зарядов – электрические мультиполя (I = 0, 1, 2 и т. д.) Так, мультиполем нулевого порядка (20 = 1) является одиночный точечный заряд, мультиполем первого порядка (21 = 2) – диполь, мультиполем второго порядка (22 = 4) – квадруполь, мультиполем третьего порядка (23 = 8) – октуполь и т. д. Потенциал поля мультиполя убывает на значительных расстояниях от него (R > d, где d – размеры мультиполя) пропорционально I/R1+1. Если заряд распределен в некоторой области пространства, то потенциал электрического поля вне системы зарядов можно представить в виде некоторого приближенного ряда Ф=+…Здесь R – расстояние от системы зарядов до точки А с потенциалом Ф;

f1, f2, f3…. – некоторые функции, зависящие от вида мультиполя, его заряда и от направления на точку А.

Первое слагаемое соответствует монополю, второе – диполю, третье – квадруполю и т. д. В случае нейтральной системы зарядов первое слагаемое равно нулю

Пьезоэлектрики-

кристалл. диэлектрики, в которых при отсутствии эл поля при деформации может возникнуть поляризация(прямой пьезоэффект).эффект обусловлен деформацией элементарных крастал ячеек и сдвигом подрешеток относительно друг друга при механических деформациях. Поляризованность при небольших мех деформ пропорциональна их величине. обратный:при наложении на кристаллы эл поля последние деформируются. Эффекты применяют в тех случаях, когда необходимо преобразовать мех величину в электр и наоборот

Токовый монополь. Токововый диполь. Электрическое поле т.

Токовый монополь- единичный источник электрического потенциала. Вывод формулы потенциала поля токового монополя в бесконечно проводящей среде:

j= - 1/π * dφ( «фи»)/ dr

Где j- плотность электрического поля Р(пи) –удельное сопротивление среды, r- расстояние до униполя.

Токовый диполь- это совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

Электрические заряды разного знака в электрическом диполе (+ q и – q) можно назвать электрическими монополями. Элементарные электрические монополи разного знака являются электронами и позитронами.

В электропроводной среде под действием электрического поля диполя возникает движение свободных зарядов, и диполь нейтра-лизуется. Сила тока во внешней цепи будет оставаться почти постоянной, она почти не зависит от свойств среды. Такая двухполюсная система, состоящая из истока и стока тока, называется дипольным электрическим генератором, или токовым диполем.

между дипольным электрическим генератором и электрическим диполем имеется большая аналогия,которая основывается на общей аналогии электрического поля в проводящей среде и электростатического поля. суть аналогии электрического в проводящей среде и электростатического поля сводится к следующему:

- линии тока (электрическое поле в проводящей среде) совпадают с линиями напряжённости электростатического поля при одинаковой форме электродов;

- в том и другом случаях многие формулы имеют тождественный вид, переход от одних формул к другим. закон Ома G=I\U аналогичен формуле C=q\U.

по существу, электрический мльтипольный генератор – это некоторая пространственная совокупность электрических токов (совокупность истоков и стоков различных тонов).

Электробезопасностьи надежность медицинской аппаратуры. Понятие о токах утечки. Типы приборов.

Обеспечение электробезопасности включает три основные группы мероприятий: защита от прикосновения к находящимся под напряжением частям, защита от напряжения прикосновения, защита пациента. Для этого изолируют части приборов и препаратов, находящиеся под напряжением, друг от друга и от корпуса аппаратуры.

Надежность-способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течении заданного времени.

При касании человеком корпуса аппаратуры через тело человека пройдет некоторый ток, называемый током утечки.

Единичное нарушение- отказ одного из средств защиты от поражения электрическим током.

Типы приборов:

Н-изделия с нормальной степенью защиты(стерилизаторы)

В- изделия с повышенной степенью защиты(электрокардиографы)

ВF- с повышенной степенью защиты и изолированной рабочей частью(стимуляторы)

CF- с наивысшей степенью защиты и изолированной рабочей частью(электрокардиостимуляторы)

Классы приборов по способу дополнительной защиты от поражения электрическим током, их обозначения, особенности.

В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации медицинские изделия подразделяются на четыре класса:

А — изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала.

К изделиям этого класса относятся приборы для наблюдения за жизненно важными функциями боль­ного, аппараты искусственного дыхания и кровообращения и др.;

Б — изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала, либо вызывает необходимость немедленного использования ана­логичного по функциональному назначению изделия, находяще­гося в режиме ожидания.

К таким изделиям относятся системы, следящие за больными, аппараты для стиму­ляции сердечной деятельности и др.;

В — изделия, отказ которых снижает эффективность или за­держивает лечебно-диагностический процесс в некритических си­туациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслужи­вающий персонал, либо приводит только к материальному ущер­бу. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, инструментарий и др.;

Г — изделия, не содержащие отказоспособных частей. Элек- тромедицинская аппаратура к этому классу не относится. Защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение - защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу электроприбора, который из-за нарушения изоляции оказался под напряжением.

Защитное заземление - преднамеренное соединение с землей частей электроустановки. Применятся в сетях с изолированной нейтралью, например, в старых домах с сетями 220В. Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек, но это напряжение, может быть не равно нулю. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. Зануление — преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод сети. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус электроустановки превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток в этом случае возникает значительно больший, чем при использовании защитного заземления, и защитная аппаратура сработает эффективнее. Быстрое и полное отключение поврежденного оборудования — основное назначение зануления. Применятся в новых домах.

любому человеку, имеющему дело с электричеством, надо помнить следующие положения:

— Очень опасно одновременное прикосновение двумя руками к двум оголенным проводам.

— Очень опасно прикосновение к оголенному проводу, стоя на земле, на сыром или цементном полу.

— Опасно пользоваться неисправными электрическими приборами. Электрические приборы должны периодически осматривать квалифицированные специалисты.

— Нельзя собирать, разбирать и исправлять что-либо в электрическом приборе, не отключив его от источника.

— Нельзя производить какие-либо операции с электрической аппаратурой, не выключив ее из сети

Надёжность электронной медицинской аппаратуры

Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени характеризуют обобщающим термином – «надежность». Для медицинской аппаратуры проблема надежности особенно актуальна, так как выход приборов и аппаратов из строя может привести не только к экономическим потерям, но и к гибели пациентов. Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть действие которых практически невозможно, поэтому количественная оценка надежности имеет вероятностный характер. Так, например, важным параметром является вероятность безотказной работы. Она оценивается экспериментально отношением числа N работающих (не испортившихся) за определенное время t изделий к общему числу No испытывавшихся изделий.

P(t)= N(t)/No

Эта характеристика оценивает возможность сохранения изделием работоспособности в заданном интервале времени. Другим количественным показателем надежности является интенсивность отказов /\ (t) – лямбда. Этот показатель равен отношению числа отказов dN к произведению времени dt на общее число N работающих элементов: /\ (t) = - dN/Ndt

P(t) = e ^ - /\ t при постоянной интенсивности отказов получаем экспоненциальный закон изменения со временем вероятности безотказной работы. Этот закон можно использовать для оценки надежности аппаратуры

В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации медицинские изделия подразделяются на четыре класса:

А — изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала.-приборы для наблюдения за жизненно важными функциями боль­ного, аппараты искусственного дыхания и кровообращения и др.;

Б — изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала, либо вызывает необходимость немедленного использования ана­логичного по функциональному назначению изделия, находяще­гося в режиме ожидания- системы, следящие за больными, аппараты для стиму­ляции сердечной деятельности и др.;

В — изделия, отказ которых снижает эффективность или за­держивает лечебно-диагностический процесс в некритических си­туациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслужи­вающий персонал, либо приводит только к материальному ущер­бу.-диагностическая и физиотерапевтическая аппаратура, инструментарий и др.;

Г — изделия, не содержащие отказоспособных частей. Элек- тромедицинская аппаратура к этому классу не относится.

Защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение - защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу электроприбора, который из-за нарушения изоляции оказался под напряжением