22.Особенности молекулярного строения жидкости. Ближний порядок.

Для внутреннего строения жидкостей характерен ближний порядок в расположении молекул (упорядоченное

расположение ближайших частиц). Расстояния между молекулами невелики, силы взаимодействия незначительны, что приводит к слабой сжимаемости жидкостей: небольшое уменьшение расстояния между молекулами вызывает появление больших сил межмолекулярного отталкивания.

Подобно твердым телам, жидкости мало сжимаемы и обладают большой плотностью, подобно газам, принимают форму сосуда, в

котором находятся. Такой характер свойств жидкостей связан с

обенностями теплового движения их молекул. В газах молекулы движутся беспорядочно, на малых отрезках пути — поступа-

тельно, в расположении частиц отсутствует какой-либо порядок.

кристаллических телах частицы колеблются около определенных положений равновесия — узлов кристаллической решетки.

Среднее время оседлой жизни молекулы называют временем релаксации. С повышением температуры и понижением дав-

ления время релаксации сильно уменьшается, что обусловливает большую подвижность молекул жидкости и меньшую ее вязкость.

Для того чтобы молекула жидкости перескочила из одного положения равновесия в другое, должны нарушиться связи с окружавшими ее молекулами и образоваться связи с новыми соседями. Процесс разрыва связей требует затраты энергии Еа (энергии активации)

Энергию для преодоления потенциального барьера молекула получает за счет энергии теплового движения соседних молекул.

23.Поверхностное натяжение

Каждая молекула, расположенная внутри объема жидкости,

равномерно окружена соседними молекулами и взаимодействует

с ними, но равнодействующая этих сил равна нулю. На молекулу,

находящуюся вблизи границы двух сред, вследствие неоднород-

ности окружения действует сила, не скомпенсированная другими молекулами жидкости. Поэтому для перемещения молекул из объема в поверхностный

слой необходимо совершить работу.

Поверхностное натяжение (коэффициент

поверхностного натяжения) определяется отношением работы, затраченной на создание некоторой поверхности жидкости при постоянной температуре, к площади этой поверхно-

Условием устойчивого равновесия жидкостей является минимализаци

энергии поверхностного слоя, поэтому при отсутствии внешних сил или в состоянии невесомости жидкость стремится иметь

минимальную площадь поверхности при данном объеме и принимает форму шара.

Поверхностное натяжение может быть определено не только

энергетически. Стремление поверхностного слоя жидкости сократиться

означает наличие в этом слое касательных сил — сил

поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение равно отношению силы поверхностного натяжения к длине отрезка, на котором действует эта сила:

(7.22)________

Поверхностное натяжение зависит от температуры. Вдали от критической температуры значение его убывает линейно при уве-

личении температуры. Снижения поверхностного натяжения можно достигнуть введением в жидкость поверхностно-активных веществ, уменьшающих энергию поверхностного слоя.

Капиллярные явления. Газовая эмболия.

На границе соприкосновения различных сред может наблюдаться смачивание или несмачивание.

Искривление поверхности (мениск), в частности, возникает в капиллярных трубках в результате смачивания или несмачивания жидкостью их поверхности. При смачивании образуется вогнутый мениск. Силы давления направлены от

жидкости наружу, т. е. вверх, и обусловливают подъем жидкости в капилляре.

ткуда высота поднятия жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости и материала

капилляра.

В случае несмачивания, жидкость в капилляре опускается.

Капиллярны явления определя-

т условия конденсации паров,

Над вогнутым ме-

ниском жидкости действует больше моле-

кул жидкости и, следовательно, большая

сила, чем при выпуклом мениске. В результате это-

го возникает калиллярная конденсадия в

смачиваемых тонких трубках даже при

сравнительно малой влажности воздуха. Благодаря этому пористыевещества могут задерживать значительное количество жидкости изпаров, что приводит к увлажнению белья, ваты в сырых помещениях, затрудняет сушку гигроскопических тел, способствует удержа-

нию влаги в почве и т. п. Наоборот, несмачивающие жидкости непроникают в пористые тела. С этим связана, например, непроницаемость для воды перьев птиц, смазанных жиром.

Рассмотрим поведение пузьтрька воздуха, находящегося в ка-

пилляре с жидкостью. Если давление жидкости на пузырек с раз-

ных сторон одинаково, то оба мениска пузырька будут иметь одинаковый радиус кривизны, и силы дополнительного давления

будут уравновешивать друг друга. При избыточном давлении с одной из сторон, например при движении

жидкости, мениски деформируются, изменятся их радиусы кривизны дополнительное давление с разных сторон

станет неодинаковым. Это приведет к такому воздействию на

жидкость со стороны пузырька воздуха (газа), которое затруднит движение жидкости. Такие явления могут происходить в кровеносной системе человека.Попавшие.в кровь пузьтрьки воздуха могут закупорить мелкий

сосуд и лишить кровоснабжения какой-либо орган. Это явление,

называемое эмболией, может привести к серьезному функциональному расстройству или даже летальному исходу.

Классификация тел:газы,жидкости,твердые тела. Полимеры и биополимеры. Жидкие кристаллы.

Анизотропия — зависимость физических свойств (механичежих, тепловых, электрических, оптических) от направления.

Причина анизотропии кристаллов заключается в упорядоченном расположении атомов или молекул, из которых они построенны.

Поликристаллы - совокупность множеств

сросшихся между собой, беспорядочно ориентированных отдель-

ных маленьких кристалликов (кристаллиты).

Четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, металлические и молекулярные.

Известно, что для твердых тел характерны большие прочности. Жидкости обладают способностью к неограниченной дедермации при весьма малой прочности Полимеры - это материалы,

механические свойства которых являются сочетанием свойств твердых тел и жидкостей.

К Полимерным материалам относятся почти все живые и растительные материалы, такие, как шерсть, кожа, рог, волос, хлопок, натуральный каучук и т. п., а также всякого рода синтетические материалы синтетический каучук, пластмассы, волокна и др.

Большинство природных полимерных материалов Представляют собой белковые вещества; простые белки альбумин, глобулин; сложные казеин, кератины и коллаген. Полисахариды также являются полимерами

Полимеры способны сильно разбухать в жидкостях.

Длинноцепочечное строение молекул полимеров способствует образованию Пленок и волокон.

Полимеры все шире используются в качестве диэлектриков

Макромолекула полимера не является жесткой. Вследствие теплового

движения или под действием внешнего поля ее пространственная форма может изменяться.

Это приводит к зависимости положения одного звена цепи от положения предыдущего.

Макромолекулы в результате теплового движения звеньев принимают разнообразные конформации

Макромолекулы могут достигать огромных размеров.

Из-за большого размера молекул полимера температура кипения его чрезвычайно высока (необходима очень большая энергия для испарения огромных молекул).

Отсюда у всех полимеров температура разложения ниже темпера-

мы кипения и газовое состояние у них не реализуется.

К высокомолекулярным соединениям относятся также биополимеры, являющиеся структурной основой всех живых организмов и

играющие главную роль в процессе их жизнедеятельности.

белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, гликопротеиды и др. Жидкие кристаллы - вещества, которые обладают свойствами и жидкостей, и кристаллов.

По своим механическим свойствам эти вещества похожи на жидкости — они текут. По оптическим свойствам жидкие крис-

аллы ведут себя как анизотропные тела — кристаллы: вращают

лоскость поляризации, обнаруживают двойное лучепреломление

По характеру молекулярной упорядоченности различают смектические и нематические

жидкие кристаллы. В нематических жидких кристаллах молекулы ориентированы параллельн, но их центры расположены беспорядочно. Смектические кристаллы состоят из параллельных слоев, в которых расположение молекул упорядочено. Особый класс составляют кристаллы холестерического типа. Молекулы в таких кристаллах, как и в смектических, собраны в слои. Однако вну-

три каждого слоя параллельное расположение осей молекул напо-

минает нематическое состояние.

Молекулярная структура холестерических жидких кристаллов чувствительна к любому малейшему внешнему воздействию.

Так, температура оказывает большое влияние на цвет кристалла, в зависимости от температуры он может быть любого цвета — от фиолето-

вого до красного. Такие свойства жидких кристаллов используют для измерения изменений температуры различных участков тел.

Модели кровообращения. Пульсовая волна. Работа и мощность сердца.

Рассмотрим гидродинамическую модель кровеносной системы, предложенную О. Франком. Несмотря на достаточную простоту, она позволяет установить связь между ударным объемом крови

151

обьем крови, выбрасываемый желудочком сердца за одну систолу

Гидравлическим сопротивлением перифеческой части системы кровообращения и изменением давления в

артериях. Артериальная часть системы кровообращения моделируется упругим резервуаром. Так как кровь находится в упругом резервуаре, то ее объем V в

этот момент времени зависит от давления р по следующему соотношению

__ - эластичность, упругость резервуара (коэффициент проциональности между давлением и объемом),__— объем резервуара при отсутствии давления (р = О). Продифференцировав,получим

(9.2)____________________

В упругий резервуар (артерии) поступает кровь из сердца, объективная скорость кровотока равна Q. От упругого резервуара кровь стекает с объемной скоростью кровотока Q0 в периферическую систему (артериолы, капилляры). Предполагаем, что гидравлическое сопротивление периферической системы постоянно. Можно составить достаточно очевидное уравнение

(9.3)__________________

показывающее, что объемная скорость кровотока из сердца равна

сумме скорости возрастания объема упругого резервуара и скорости оттока крови из упругого резервуара.

(9.4)___________________

__ — давление в упругом резервуаре, __- венозное давление,__ может быть принято равным нулю, тогда вместо (9.4) имеем

(9.5)________________

Подставляя (9.2) и (9.5) в (9.3), получаем

___________________

Проинтегрируем (9.6). Пределы интегрирования по времени соот-

ветствуют периоду пульса (периоду Сокращения сердца)

__________________________

Интеграл с равными пределами равен нулю, поэтому из (9.7) имеем

______________________________________________________(9.8)

Во время систолы (сокращение серд-

ца) происходит расширение упругого резервуара, после систолы, во время ди-

астолы отток крови к периферии, Q = О. для этого периода из (9.6) имеем

____________________(9.9)

Проинтегриров (9.9), получаем зависимость давления в резервуаре пос-

ле систолы от времени:_________________

На основе механической модели по аналогии может быть построенна электрическая модель. Здесь источник U, дающий несинусоидальное переменное электческое напряжение, служит аналогом сердца, вьпрямитель В —

сердечного клапана. Конденсатор С в течение полупериода накапливает заряд, а затем разряжается на резистор R, таким образом происходит сглаживавие силы тока, протекающего через резистор.

ействие конденсатора аналогично действию упругого резервуара

рты, артерии), который сглаживает колебание давления крови в

териолах и капиллярах. Резистор является электрическим ака-

лом периферической сосудистой системы

Пульсовая Волна – Распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в пе-

риод систолы. Пульсовая волна распространяется со скоростью 5—6 м/с и даже более. Следовательно, за время систольг (около 0,3 с) она должна распространиться на расстояние 1,5—З м. Это означает, что начало пульсовой волны достигнет конечностей раньше, чем начнется спад давления в аорте.

Пульсовая волна не является синусоидальной (гармонической). Как всякий периодический процесс, пульсовая волна может быть представлена суммой гармонических волн.

Уравнение для пульсовой волны:

_______________ __ — амплитуда давления в пульсовой волне; х — расстояние произвольной точки от источника колебаний (сердца); t — время __ — круговая частота колебаний; х — некоторая константа, определяющая затухание волны. длину пульсовой волны можно

вывестити из формулы

(913)___________________

Работа и мощность сердца.

Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокраще

-и левого желудочка. Изобразим V — ударный объем крови цилиндра. Можно считать, что сердце продавливает этот объем по аорте сечением s на расстояние 1 при среднем

давлении р. Совершаемая при этом работа

___________________

На сообщение кинетической энергии этому объему крови затрачена работа

__________________

__ — плотность крови, __ — скорость крови в аорте. Таким образом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна

_____________________________

Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от работы левого, то работа всего сердца при однократном сокращении

_______________________

Физические основы клинического метода измерения давления крови. Определение скорсти кровообращения.

В медицине широко используется бескровный метод измерения давления, предложенный Н. С. Коротковым.

Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету.При накачиваяии воздуха через шланг в манжету рука сжимается. Затем через этот же

шланг воздух выпускают и с помощью манометра измеряют давление воздуха в манжете.Сначала избыточное над атмосферным давление воздуха в манжете равно нулю, манжета не сжимает руку и артерию. По мере накачивалия воздуха в манжету последняя сдавливает

плечевую артерию и прекращает ток крови.

Вьпуская воздух, уменьшают давление в манжете и в мягких тканях, с которыми она соприкасается. Когда давление станет равным систолическому, кровь будет способна пробиться через сдавленную артерию — возникает турбулентное течение.

Характерные тоны и шумы, сопровождающие этот процесс,

эслушивает врач при измерении давления, располагая фонендоскоп на артерии дистальнее манжеты.

Давление в манжете,

ствующее восстановлению ламинарного течения в арте-, регистрируют как диастолическое.

Определение скорости кровотока

1.Ультразвуковой метод.

Основан на эффекте доплера От генератора электри-

ческих колебаний УЗ-частоты сигнал поступает на излучатель и на устройство сравнения частот . УЗ-волна проникает в кровеносный сосуд и отражается от движущихся эритроцитов Отраженная УЗ-волна попадает в приемник, где

преобразуется в электрическое колебание и усиливается. Усиленное электрическое колебание попадает в устройство сравнения частот. Здесь сравниваются колебания, соответствующие падающей и отраженной волнам, и выделяется доплеровский сдвиг частоты в виде элект-

рического колебания:

___________________

Из формулы можно определить скорость эритроцитов:

(9.18)__________________

2.Электромагнитный метод

измерения скорости кровотока основан на отклонении

движущихся зарядов в магнитном поле. Кровь, бу-

дучи электрически нейтральной системой, состоит из положительных и отрицательных ионов. Следовательно, движущаяся

кровь является потоком заряженных частиц, которые перемещаютсясо скоростью v, На движущийся электрический заряд q в манитном поле с индукцией В действует сила

___________________

Если заряд отрицательный, то сила направлена противоположную сторону

произведению ‚х В.

Силы, действующие со стороны магтного поля на разноименные заряды, направлены в противопо-

жные стороны. Около одной стенки кровеносного сосуда преобладает положительный заряд, около другой — отрицательный.

парераспределение зарядов по сечению сосуда вызовет появление эктрического поля.

Возникающее электрическое напряжение U зависит от скорости движения ионов.

Таким образом, измеряя это напряжение, можно определить и скорость кровотока.

\

Дипольный электрический генератор.

Можно к диполю подключить источник напряжения, иными словами, клеммы источника напряжения представить как диполь. В этом случае, несмотря на наличие тока в проводящей среде, диполь будет сохраняться. Резистор R1 является эквивалентом сопротивления проводящей среды, Е — ЭДС источника, его внутреннее сопротивление.

На основании закона Ома для полной цепи

_____________________

Можно заключить, что в этом случае сила тока во внешней цепи будет оставаться почти постоянной, она почти не зависит от свойств среды (при условии г >> R1). Такая двухполюсная система, состоящая из истока и стока тока, называется дипольным электрическим генератором или токовым диполем.

Между дипольным электрическим генератором и электричеким диполем имеется большая аналогия, которая основывается на общей аналогии электрического поля в проводящей среде и

электростатического поля.Пусть между пластинами плоского конденсатора находится

среда с удельным электрическим сопротивлением р или, иначе, с удельной электрической проводимостью y (у = 1/р). Сопротивление между пластинами конденсатора, как для проводника с сечениемs и длиной 1, равно

_____________________

Электрическая проводимость равна

_________________________(12.33)

Линии тока (электрическое поле в проводящей среде) совпают с линиями напряженности электростатического поля при одинаковой форме электродов; .

Аналогично электрическому моменту диполя введем дипольный момент дипольного электрического генератора:

рт= Ii,

где 1 — расстояние между точками истока и стока тока. Потенциал поля дипольного электрического генератора выражается формулой, аналогичной

____________________

По существу, электрический мультипольный генератор — это – некоторая пространственная совокупность электрических токов

(совокупность истоков и стоков различных токов).

Все, что было сказано выше о потенциалах полей системы зарядов (электростатическое поле), справедливо и для такого генератора (токового мультиполя) в слабо проводящей среде.

Уравнение механической волны. Ударные волны. Поток энергии и интенсивность волны.

Механической волной называют механические возмуще­ния, распространяющиеся в пространстве и несущие энер­гию.

Различают два основных вида механических волн: упругие волны {распространение упругих деформаций) и волны на по­верхности жидкости.

Упругие волны возникают благодаря связям, существующим между частицами среды: перемещение одной частицы от положе­ния равновесия приводит к перемещению соседних частиц. Этот процесс распространяется в пространстве с конечной скоростью.

Уравнение волны выражает зависимость смещения колеблю­щейся точки (s), участвующей в волновом процессе, от координа­ты ее равновесного положения и времени. Для волны, распростра­няющейся вдоль направления ОХ, эта зависимость записывается в общем виде:

s = f(x, t).

Если s и х направлены вдоль одной прямой, то волна продоль­ная, если они взаимно перпендикулярны, то волна поперечная.

Выведем уравнение плоской волны. Пусть волна распространя­ется вдоль оси ОХ (рис. 5.20) без затухания так, что , одинаковы и равны А. Зададим колебание точки с координатой х = 0 (источник колебаний) уравнением

s = A cos wt.

Уравнение плоской волны позволяет определить смещение любой точки, участвующей в волновом процессе, в любой момент времени. Аргумент при косинусе называют фазой волны. Множество точек, имеющих одновреиеннно одинаковую фазу, называют фронтовой волной.

Скорость распространения фиксированной фазы колебаний и есть скорость распространения волны.

Длинной волны называют расстояния между двумя точками, фазы которых в один и тот же момент времени отличатся на 2П.

Уравнение волны одно из аозможных решений общего дифференцильного уравнения с частными произведными,

описывающего процесс распространения возмущения в среде – такое уравнение называется волновым.

Один из распространения примеров механической волны- звуковая волна.

При взрыве высоконагретые продукты, обладающие большой плотностью, расширяются и сжимают слои окружающего воздуха. С течением времени обьем сжатого сжатого воздуха возрастает. Такую переходную область , которая отделяет сжатый воздух от невозмущенного , в физике называют ударной волной

Ударная волна может обладать значительной энергией.

Количественная характеристика перенесенной энергией является перенос поток энергии.

Поток энергии характеризуются средней энергией, переносимой волнами в единицу времени, через некоторую поверхность.

Единицей потока энергии является ватт.

Поток энергии волн, отнесенной к площади, ориентированной перпендикулярно направлению волн, или интенсивности волн.

Единицей плотности потокам потока энергии волн является ватт на квадратный етр.

Энергия, переносимая упругой волной, складывается из потенциальной энергии деформации и кинетической энергии колеблющих частиц.

Таким образом, плотность потока энергии упругих волн пропорционально плотности среды, квадрату амплитуды колебания частиц, квадрату частоты колебаний и скорости распространения волны.

Электрический ток в газах.

 

      Вы знаете, что при обычных условиях все газы являются диэлектриками, то есть не проводят электрического тока. Этим свойством объясняется, например, широкое использование воздуха в качестве изолирующего вещества. Принцип действия выключателей и рубильников как раз и основан на том, что размыкая их металлические контакты, мы создаем между ними прослойку воздуха, не проводящую ток.

      Однако при определенных условиях газы могут становиться проводниками. Например, пламя, внесенное в пространство между двумя металлическими дисками (см. рисунок), приводит к тому, что гальванометр отмечает появление тока. Отсюда следует вывод: пламя, то есть газ, нагретый до высокой температуры, является проводником электрического тока.

      Нагревание – не единственный способ превращения газа в проводник. Вместо пламени можно использовать ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, а также поток альфа-частиц или электронов. Опытами установлено, что действие любой из этих причин приводит к ионизации молекул газа. При этом от некоторых молекул отрывается один (или несколько) электронов, в результате чего молекула превращается в положительный ион. Под воздействием электрического поля, существующего между дисками, образовавшиеся ионы и электроны начинают двигаться, создавая между дисками электрический ток.

      Прохождение тока через газы называют газовым разрядом. Только что мы рассмотрели пример так называемого несамостоятельного разряда. Он так называется потому, что для его поддержания требуется какой-либо ионизатор – пламя, излучение или поток заряженных частиц. Опыты показывают, что если ионизатор устранить, то ионы и электроны вскоре воссоединяются (говорят: рекомбинируют), вновь образуя электронейтральные молекулы. В результате газ перестает проводить ток, то есть становится диэлектриком.

 ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Внутри диэлектрика может существовать электрическое поле!

Электрические свойства нейтральных атомов и молекул: Нейтральный атом -положительный заряд ( ядро) сосредоточен в центре; - отрицательный заряд - электронная оболочка; считается, что из-за большой скорости движения электронов по орбитам центр распределения отрицательного заряда совпадает с центром атома. Молекула - чаще всего - это система ионов с зарядами противоположных знаков , т.к. внешние электроны слабо связаны с ядрами и могут переходить к другим атомам. Электрический диполь - молекула, в целом нейтральная , но центры распределения противоположных по знаку зарядов разнесены; рассматривается, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся внутри молекулы на некотором расстоянии друг от друга. Существуют 2 вида диэлектриков ( различаются строением молекул) : 1) полярные - молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают ( спирты, вода и др.);

2) неполярные - атомы и молекулы, у которых центры распределения зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен и др.).

Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности). Для большинства твёрдых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость лежит в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля).

Относительная диэлектрическая проницаемость вещества ε_r может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (C_x) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (C_o):

Практическое применение

Диэлектрическая проницаемость диэлектриков является одним из основных параметров при разработке электрических конденсаторов. Использование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью позволяют существенно снизить физические размеры конденсаторов.

Ёмкость конденсаторов определяется:

где ε_r — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, ε_о — электрическая постоянная, S — площадь обкладок конденсатора, d — расстояние между обкладками.

Параметр диэлектрической проницаемости учитывается при разработке печатных плат. Значение диэлектрической проницаемости вещества между слоями в сочетании с его толщиной влияет на величину естественной статической ёмкости слоев питания, а также существенно влияет на волновое сопротивление проводников на плате.

Векторкардиография — метод исследования сердца, основанный, как и электрокардиография, на регистрации изменений за сердечный цикл суммарного вектора электродвижущих сил сердца, но в проекции его не на линию (ось отведения), а на плоскость. Регистрируют векторкардиограмму (ВКГ) с помощью специального прибора — векторкардиографа.

Ход электрического возбуждения по миокарду отображается на ВКГ в виде трех основных петель — Р, QRS и Т (рис.), обозначенных по их соответствию зубцам Р и Т и комплексу QRS электрокардиограммы (см. Электрокардиография). Сопоставление ВКГ, записанных в трех и более взаимно непараллельных плоскостях, позволяет достоверно представить динамику суммарных векторов предсердий и желудочков сердца по времени в трехмерном пространстве. Для удобства анализа процесса возбуждения в предсердиях производят изолированную регистрацию петли Р с большим усилением (предсердная В.). Анализируют ВКГ по максимальной длине (максимальному вектору) и ширине петель, их форме, углам отклонения максимальных векторов от координатных осей плоскости регистрации и другим параметрам. Они существенно и определенным образом изменяются при гипертрофии предсердий и желудочков, блокадах сердца, инфаркте миокарда, гетеротопном ритме, что позволяет применять В. для диагностики этих форм патологии. Однако лишь в немногих случаях В. дает более ценную диагностическую информацию, чем электрокардиография. В широкой диагностической практике В. не используется. Ее применяют в основном в кардиологических отделениях для уточненной диагностики некоторых блокад и нарушений ритма сердца (при недостаточности данных электрокардиографии), гипертрофии и гиперфункции предсердий (с помощью предсердной В.), а также в научных исследованиях.

Основные характеристики магнитного поля.

Магнитным полем называют вид материи, под средавом кото-

рой осуществляется силовое воздействие на движущиеся

электрические заряды, помещенные в поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом.

Магнитное поле есть одна из форм проявления электромагнитного поля.

Для магнитного поля необходимо вести качественную характеристику.

Для этого выбирают некоторый объект — «пробное тело», реагирующее на магнитное поле. В качестве такого тела достаточно взять малую рамку

( контур) с током, чтобы можно было считать, что рамка помеща-

ется в некоторую точку поля. Опыт показывает, что на пробную

рамку с током в магнитном поле действует момент силы М, зави-

сящий от ряда факторов, в том числе и от ориентации рамки. Максимальное значение Ммах зависит от Магнитного поля, в которомт находится контур, и от самого контура:силы тока протекающего по нему, и конткра S, охватываемым контуром.

Мmax=IS

Величину

Рm=IS

Называют магнитным моментом контура с током. Таким образом

Мmax= Рm

Магнитный момент — векторная величина,направлен перпендикулярно плоскости контура и связан с направлением тока I правилом правого винта.

Магнитный момент является харакмеристикой не только контура с током, но и многих элементарных частиц (протоны, нейтроны, электроны т. д.), определяя поведение их магнитном поле.

Единицей мгнитного момента служит ампер-квадратный метр (А* м2).

Магнитный момент элементарных частиц, ядер, атомов и молекул выражают в особых единицах, назваемых атомным ( ) или ядерным ( )магнетоном Бора.

Магнитная индукция в некоторой точке поля равна отношению максимального вращающего момента, действующая на рамку с током в однородном магнитном поле, к магнитному моменту этой рамки

В=Мmax/Pm

Единицей магнитной индукции является тесла (Тл).

Магнитное поле графически изображают с помощью линий магнитной индукции, касательные к которым называют направление вектора В.

Линии магнитной индукции не

имеют начала или конца и являются

замкнутыми.Подобное поле называется вихревым. Циркуляция вектора магнитной индукции по любой линии магнитной индукции не равна нулю.

Еденицей магнитного потока, является вебер.

1Вб=1Тл* м2.

Если магнитная индукция замкнуты, то магнитный поток= нулю.

Магнитное поле обладает энергией.

Если разомкнуть цепь контура, то исчезает ток, следовательно магнитное поле. При размыкании цепи возникает или дуговой разряд. Это означает, что энергия магнитного поля превратилась в другие энергии- световую, звуковую, тепловую.

Многие органы полностью или частично состоят из возбудимых клеток. Возбуждение этих клеток является причиной возникновения электрического поля в организме. Исследование этого поля имеет большое значение в клинической и теоретической медицине. Электрические поля различных органов достаточно подробно изучены, и существует ряд методов исследования, основанных на регистрации электрических полей определенных органов: электрокардиография (сердце), электромиография (мышцы), электроэнцефалография (мозг), электронейрография (нервные волокна), электрогастрография (желудок) и т.п. Основой электрографии органов и тканей являются некоторые понятия электростатики и электродинамики.

Проводники и изоляторы

Большинство веществ в природе по электропроводности можно разделить на проводники и изоляторы. Проводник - это вещество, в котором есть некоторое число сравнительно свободных зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля (металлы, растворы электролитов). В изоляторе (бумага, стекло) все заряды сравнительно неподвижны.   Проводники имеют важную особенность - отсутствие разности потенциалов в объекте, если заряды не движутся. Следовательно, электрический потенциал при этом одинаковый во всех точках.   Биологические ткани довольно разнородны по электропроводности. Электрическое сопротивление мембран клетки  достаточно велико. Они подобны изоляторам. Наоборот, внутриклеточная жидкость является проводником 2 рода, благодаря наличию в ней положительных и отрицательных ионов.

Электрический диполь

Электрическое поле, образующееся системами из нескольких положительных и отрицательных зарядов, имеет определённые специфические особенности. Простейшая из таких систем - электрический диполь - два равных по величине и противоположных по знаку электрических заряда, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, называемом плечом диполя.   Многие атомы и молекулы представляют собой электрические диполи. Например, молекула . У неё избыток отрицательного заряда около кислородного атома и положительного - около водородных атомов. Молекула, в которой центры отрицательного и положительного заряда ядер не совпадают, является электрическим диполем.

Сила Лореца

Сила, действующая, согласно закону Ампера, на проводник с током в магнитном поле, есть результат его воздействия на движущиеся электрические заряды, создающие этот ток.

Сксрость направленного движения некоторого положительного заря

да q равна v. Сила, действующая на отдельный движущийся заряд, опрёделяется отношением сил F приложенной к проводнику с током, к общему числу N этих зарядов в нем.

Сила действующая со стороны магнитного поля на отдельный движущий электрический заряд.

Сила Лоренца всегда перпендикулярна плоскости в которой лежат векторы. Из механики извеtтно, что если перпендикулярна скорости, то она изменяет лишь ее направление, но не значение. Следовательно, сила Лоренца не изменяет кинетической энергии движущегося заряда и не совершает работы.

Если заряд неподвижен относительно магнитного поля или его

скорость параллельна(антипараллельна) вектору магнитной индукции, то сила Лоренца равна нулю.

Пусть в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору

Индукции «В» влетает со скоростью v полёжительно заряженная час-

тица. На нее действует сила Лоренца, которая вызоветцентростремительное ускорение, и, по второму закону Ньютона,

где q и m — заряд и масса частицы, г — радиус траектории, по

которой она будет двигаться.

г = mv/(qB).

отсюда следует, что радиус траектории остается постоянным, а

сама траектория есть окружность.

Отношение q/m называют удельным

Зарядом частицы. Период вращения ее в

ном поле не зависит от радиуса

окружности и скорости, а определяется

только магнитной индукцией удельным

зарядом. Эту особенность используют в ускорители заряженных частиц- циклотроне.

Во многих системах (осциллограф, телевизор, электроннь

микроскоп) осуществляют управление электронами или другими N

заряженными частицами, воздействуя на них электрическими

магнитными полями, в этом случае основной расчетной формулой

является

Электронно-лучевая трубка(кинескоп)

электро-вакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.

Устройство: 1..электронная пушка. Предназначена для формирования электронного луча. Катод, нагреваемый нитью накала, испускает электроны. Чтобы увеличить испускание электронов катод покрывают веществом, имеющим малую работу выхода. Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе) можно изменять интенсивность электронного луча, и, соответственно, яркость изображения. Кроме управляющего электрода, пушка современных ЭЛТ содержит фокусирующий электрод, предназначенный для фокусировки светового пятна на экране в точку, ускоряющий электрод для дополнительного разгона электронов в пределах пушки и анод. Покинув пушку электроны ускоряются анодом, представляющим собой металлизированное покрытие внутренней поверхности конуса кинескопа, соединенное с одноименным электродом пушки. Напряжение на аноде 7-30 киловольт 2.отклоняющая система - управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение (из двух пар отклоняющих пластин) .Далее луч проходит сквозь отклоняющую систему, которая может менять направление луча. В телевизионных ЭЛТ применяет магнитная отклоняющая система (обеспечивает большие углы отклонения), а в осциллографических - электростатическая (обеспечивает большое быстродействие).3. экран, покрытый люминофором - светится при попадании на него электронов (катодолюминесценция).

электронный луч попадает на экран, покрытый люминофором, от попадания электронов люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркой, создает на экране изображение. Люминофор от электронов приобретает отрицательный заряд, и начинается вторичная эмиссия - люминофор сам начинает испускать электроны. В результате трубка приобретает отрицательный заряд. Для того чтобы этого не было, по всей поверхности трубки находится, соединенный с общим проводом, слой аквадага - проводящей смеси на основе графита. Осциллограф это измерительное устройство для визуально­го наблюдения или записи функциональной зависимости двух ве­личин, преобразованных в электрический сигнал. Осциллографы широко используют для наблюдения временной зависимости пе­ременной величины. Главной частью электронного осциллографа является электрон­но-лучевая трубка. Ее элементы расположены в вакуумированном баллоне. На пластины вертикального и горизонтального отклонения подается разность потенциалов. В зависимости от ее знака и значения пучок электронов отклоняется в вертикальном или горизонтальном направлении. Пучок электронов на экране изобразится светящейся точкой. Плавно изменяя напряжение на отклоняющих пластинах, светя­щуюся точку можно перемещать по экрану. Люминофоры обладают свойством послесвечения, они светятся в данном месте некоторое время после того, как электронный пучок сместился с данного места. Поэтому перемещение пучка наблюдается на экране в виде линии. Поданный на клеммы «Вход У» и «Земля» сигнал усиливается и по­дается на вертикально отклоняю­щие пластины. На экране осциллог­рафа такой сигнал изобразится от­резком вертикальной прямой. Для наблюдения зависимости сигнала от времени следует светящейся точке сообщить одновремен­но равномерное движение в горизонтальном направлении. Чтобы запи­сать периодический процесс, точка должна за некоторый конечный промежуток времени переместить­ся слева направо по экрану и в возможно короткий промежуток времени вернуться обратно. Поэтому на­пряжение, подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины, должно иметь пилообразный вид . Для того чтобы периодический процесс отображался на экране неподвижным изображением, необходимо подобрать достаточно точно частоту развертки: на один период времени развертки дол­жно приходиться целое число периодов исследуемого сигнала. Это условие выполняется блоком синхронизации развертки. Руч­ки «Диапазон частот» и «Частота плавно» позволяют задавать нужную частоту развертки.

Если исследуемый процесс однократный или непериодиче­ский, то может быть использован ждущий режим развертки, предусмотренный в некоторых осциллографах. Этот режим раз­вертки действует каждый раз и только тогда, когда возникает ре­гистрируемый процесс. Вращая ручки «Яркость» и «Фокус», изменяют разность по­тенциалов между ускоряющими электродами, благодаря чему до­стигаются различная интенсивность и площадь сечения электрон­ного пучка. При этом происходит изменение яркости и фокуси­ровки светящейся точки. Ручки «Ось У» и «Ось X» служат для смещения всей изображаемой картины в вертикальном или гори­зонтальном направлении. Для наблюдения зависимости каких-либо двух величин пода­ют электрические сигналы, отвечающие этим величинам, на клеммы «Вход У» и «Вход X». Генератор развертки при этом не включается. Так, в частности, можно получить фигуры Лиссажу, вектор-кардиограмму .С помощью ручки «Усиление» изменяют усиление поданного сигнала. При этом на экране осциллографа изображение растяги­вается или сжимается по соответствующему направлению. Для калибровки масштаба времени в некоторых осциллогра­фах предусмотрен генератор меток времени для периодического изменения яркости пятна на экране. Благодаря этому можно оп­ределять длительность изображаемого процесса или его отдель­ных частей.

Изображение, полученное на экране электронного осциллогра­фа, может быть сфотографировано.

Электропроводность электролитов.

Биологические жидкости являются электролитами, электропроводимость которых имеет сходство с электропроводимостью металлов: в обеих средах носители тока существуют независимо от наличия эл. поля. В этих средах под воздействием эл. поля возникает эл. ток . Скалярная хар-ка тока – сила тока (I). Она равна заряду переносимому через сечение проводника или некоторую площадь за интервал времени к этому интервалу.

Если ток равномерно распределен по сечению, то отношение I к площади сечения – плотность тока (j)

Есть связь между плотностью потока в-ва, молярной концентрацией и скоростью направленного движения частиц.

Если эту формулу умножить на заряд q носителя тока, то произведение Jq будет соответствовать заряду, проходящему через единицу площади сечения за секунду , т.е. будет являтся плотностью тока

Биологические ткани и органы являются довольно разнород­ными образованиями с различными электрическими сопротивле­ниями, которые могут изменяться при действии электрического тока. Это обусловливает трудности измерения электрического со­противления живых биологических систем. Электропроводимость отдельных участков организма, находя­щихся между электродами, наложенными непосредственно на по­верхность тела, существенно зависит от сопротивления кожи и подкожных слоев. Внутри организма ток распространяется в ос­новном по кровеносным и лимфатическим сосудам, мышцам, обо­лочкам нервных стволов. Сопротивление кожи, в свою очередь, определяется ее состоянием: толщиной, возрастом, влажностью и т. п.

Электропроводимость тканей и органов зависит от их функ­ционального состояния и, следовательно, может быть использо­вана как диагностический показатель. Так, например, при воспа­лении, когда клетки набухают, уменьшается сечение межклеточ­ных соединений и увеличивается электрическое сопротивление; физиологические явления, вызывающие потливость, сопровожда­ются возрастанием электропроводимости кожи и т. д.