Вопросы для самоконтроля

1. Какой ток называется переменным?

2. Как выражается зависимость силы переменного тока (напряжения) от времени?

3. Что такое мгновенное, амплитудное и действующее значение переменного тока, напряжения, ЭДС? Какое значение силы тока и напряжения показывает амперметр и вольтметр в цепи переменного тока?

4. Напишите формулу, связывающую эффективные и максимальные значения переменного синусоидального тока и напряжения.

5. Что такое круговая частота?

6. Что такое активное и реактивное сопротивление?

7. Что называется емкостью конденсатора? В каких единицах измеряется?

8. Чему равно емкостное сопротивление в цепи постоянного тока?

9. Что такое импеданс? Запишите формулу.

10. Как влияет величина емкости (индуктивности) цепи на полное сопротивление?

11. Что такое электрический резонанс?

12. Каковы физические основы реографии? Ее применение в медицине.

План выполнения работы

Последовательность действий

Способ выполнения задания

1. Определение емкостного сопротивления и емкости конденсатора.

Проверьте соответствие измерительной схемы рис. 1. Рис. 1. Включите в цепь конденсатор, поставив ключ в положение С по схеме. Измерьте 3 раза силу тока в цепи конденсатора при различных значениях напряжения от 90 до 150 В (значение напряжения задается преподавателем). Результаты измерений занесите в таблицу.

№ п/п

Uэф, (В)

Iэф, (А )

хс, (Ом)

хс ср, (Ом)

C, (Ф)

1.

2.

3.

Используя закон Ома  I = U/Xс (R = 0; L = 0), рассчитайте емкостное сопротивление конденсатора по формуле: Xc=Uэф/Iэф для каждого измерения. Используя среднее значение емкостного сопротивления Хс и формулу емкостного сопротивления, рассчитайте емкость конденсатора.

2. Определение индуктивного сопротивления и индуктивности катушки.

Включите в цепь только катушку индуктивности поставив ключ К2 в положение L (по схеме). Результаты измерений занести в таблицу.

№ п/п

Uэф, (В)

Iэф, (А )

х1, (Ом)

х1 ср, (Ом)

L, (Гн)

1.

2.

3.

Рассчитайте индуктивное сопротивление катушки; т.к. при подаче на зажимы цепи переменного напряжения вольтметр покажет значения падения напряжения на полном сопротивлении катушки, то по закону Ома: Активное сопротивление катушки см. на установке. Используя среднее значение индуктивного сопротивления, рассчитайте индуктивность катушки.

3. Определение полного сопротивления цепи.

Поставив контакт ключа К1 в положение ZC включите в цепь источника катушку и конденсатор. В этом случае цепь будет состоять из активного, индуктивного и емкостного сопротивления. Измерьте не менее 3-х раз силу тока в цепи при напряжениях 90 - 150 В. Результаты измерений занесите в таблицу.

№ п/п

Uэф, (В)

Iэф, (А )

Z, (Ом)

Z ср, (Ом)

Z’, (Ом)

1.

2.

3.

3. Используя закон Ома I = U/Z, рассчитайте полное сопротивление по формуле: 4. Используя полученные в заданиях 1 и 2 значения индуктивности катушки L и емкости конденсатора C, а также значения активного сопротивления R, рассчитайте полное сопротивление цепи по формуле: Сравните полученные значения с определенным из опыта полным сопротивлением Zср и сделайте вывод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

Тема: «ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТКАНИ»

МОТИВАЦИЯ ЦЕЛИ. Импульсные токи нашли широкое применение в медицине как стимуляторы нервно-мышечной системы. Поэтому необходимо знать физические характеристики электрических импульсов и приборы, используемые в качестве генераторов импульсного тока.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ. Осциллограф, генератор прямоугольных импульсов.

ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Параметры импульсного тока: амплитуда, период, частота, длительность импульса.

2. Назначение осциллографа.

3. Понятие об устройстве и принципе работы мультивибратора.

4. Влияние релаксационных колебаний различных видов на биологические ткани.

5. Законы Дюбуа-Реймона, Вейса-Лапика.

6. Понятие об электростимуляторах биологических тканей. Оптимальные параметры стимуляции.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Колебания, отличные от синусоидальных, называют релаксационными. Примером релаксационных колебаний являются импульсные токи.

В настоящее время в медицине используются электрические импульсные сигналы с лечебной и диагностической целью. Применение электрических импульсов основано на их способности оказывать стимулирующее воздействие на биологические ткани, нервно-мышечный аппарат, центральную нервную систему.

Электрическим импульсом называется кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Повторяющиеся импульсы называют импульсным током.

Для электростимуляции используют импульсы различной формы: прямоугольные, трапецевидные, треугольные, экспоненциальные, колоколообразные, ступенчатые, пилообразные и др. (рис. 1).

Рис. 1.

Обычно импульсы следуют периодически с периодом Т, которому соответствует частота повторения (рис. 2) .

Рис. 2.

Отношение периода Т к длительности импульсов t называют скважностью: .

Величина, обратная скважности, есть коэффициент заполнения:

t

Рис. 3.

Приведенные на рис. 1 импульсы идеализированы. Реальные импульсы искажены, что выражается обычно в замедлении нарастания и убывания импульса, а также в спаде его плоской вершины. Реальные импульсы характеризуются следующими основными параметрами (рис. 3):

1. амплитудой импульса А,

2. длительностью импульса t_u, обычно определяемой на уровне 0.1 А,

3. длительностью фронта импульса t_Ф, временем нарастания импульса от 0.1 до 0.9 А,

4. длительностью среза импульса от 0.9 до 0.1 А - t_ср ,

5. спадом вершины импульса А.

Во многих случаях для изменения формы прямоугольных импульсов применяют дифференцирующую или интегрирующую цепь. Эти названия связаны с тем, что при подаче на вход этой цепи напряжения, изменяющегося во времени как некоторая функция U = f(t), напряжение на выходе будет меняться приблизительно как её производная или как интеграл от этой функции.

Простейшая дифференцирующая цепь состоит из последовательно включенного конденсатора C и параллельно включенного резистора R. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (U =const), то напряжение на выходе U=IR, т.е. повторяет по форме экспоненциальные импульсы при зарядке и разрядке конденсатора.