Принципы работы ультразвуковых терапевтических аппаратов.

В терапевтической практике используют ультразвук в диапазоне частот 800-3000 кГц.

Режимы воздействия ультразвуковой энергией может быть непрерывным и импульсным. В непрерывном режиме ультразвук в виде единого потока направляют в ткани. В импульсном режиме посыл энергии чередуется с паузами. Время подачи ультразвуковой энергии и паузы могут быть различными.

Ультразвук оказывает на организм механическое, физико-химическое и слабое тепловое действие. Механическое действие ультразвука, обусловленное переменным акустическим давлением, вызывает микровибрацию, своеобразный «микромассаж» тканей. Термическое влияние ультразвука вызывает повышение температуры в тканях, способствуя расширению, кровеносных и лимфатических сосудов, изменению микроциркуляции. В результате этого активизируются тканевые обменные процессы, проявляется противовоспалительное и рассасывающее действие ультразвука. Благодаря физико-химическому воздействию ультразвука повышается интенсивность тканевых окислительно-восстановительных процессов, увеличивается образование биологически активных веществ гепарина, гистамина, серотонина и др. Ультразвук обладает выраженным обезболивающим, спазмолитическим (устраняющим спазмы), противовоспалительным, противоаллергическим и общетонизирующим действием. Он стимулирует крово- и лимфообращение, восстановительные процессы, улучшает питание тканей. Ультразвуковая терапия нашла широкое применение в клинике внутренних болезней, при заболеваниях суставов, кожи, уха, горла, носа. Ультразвуком дробят камни в желчном пузыре, почках, мочевом пузыре. Одним из методов лечебного использования ультразвука является ультрафонофорез лекарственных веществ. Он представляет собой сочетанное действие ультразвука и лекарственных веществ, проникающих через кожу и слизистые оболочки во время воздействия ультразвуковых колебаний.

Противопоказаниями для ультразвуковой терапии являются опухоли, острые инфекции и интоксикации, болезни крови, ИБС, тромбофлебит, склонность к кровотечениям, пониженное артериальное давление, органические заболевания ЦНС, выраженные невротические и эндокринные расстройства, беременность.

 

Принципы работы УВЧ, СВЧ терапевтических аппаратов.

Увч-терапия метод электролечения, основанный на воздействии на организм больного преимущественно ультравысокочастотного электромагнитного поля. При проведении лечебной процедуры участок тела, подвергаемый воздействию э. п. УВЧ, помещают между двумя конденсаторными пластинами-электродами таким образом, чтобы между телом больного и электродами имелся воздушный зазор, величина которого не должна меняться в течение всей процедуры. Физическое действие э. п. УВЧ заключается в активном поглощении энергии поля тканями и преобразовании ее в тепловую энергию, а также в развитии осцилляторного эффекта, характерного для высокочастотных электромагнитных колебаний.

Тепловое действие УВЧ-терапии меньше выражено, чем при индуктотермии. Основное теплообразование происходит в тканях, плохо проводящих электрический ток (нервная, костная и т д.). Интенсивность теплообразования зависит от мощности воздействия и особенностей поглощения энергии тканями.

УВЧ оказывает противовоспалительное действие за счет улучшения крово- и лимфообращения, дегидратации тканей и уменьшения экссудации, активирует функции соединительной ткани, стимулирует процессы клеточной пролиферации, что создает возможность ограничивать воспалительный очаг плотной соединительной кап. УВЧ оказывает антиспастическое действие на гладкую мускулатуру желудка, кишечника, желчного пузыря, ускоряет регенерацию нервной ткани, усиливает проводимость импульсов по нервному волокну, понижает чувствительность концевых нервных рецепторов, т.е. способствует обезболиванию, уменьшает тонус капилляров, артериол, понижает артериальное давление, вызывает брадикардию.

УВЧ применяют в лечебной практике в непрерывном и импульсном режиме. Лечение показано при различных острых и хронических воспалительных процессах внутренних органов (бронхиты, холециститы, пневмонии), опорно-двигательного аппарата, уха, горла, носа (ангины, отиты), периферической нервной системы (невриты), женской половой сферы, дистрофических процессах и острых нагноениях (фурункулы, карбункулы, абсцессы, флегмоны).

Свч-терапия, метод электролечения, основанный на воздействии на больного электромагнитных колебаний с длиной волны от 1 мм до1м (или соответственно с частотой электромагнитных колебаний 300-30000 МГц). В лечебной практике используют микроволны дециметрового (0,1-1 м) и сантиметрового (1-10 см) диапазонов и в соответствии с этим различают два вида СВЧ-терапии: дециметроволновая (ДМВ-терапия) и санти-метроволноеая (СМВ-тёрапия). Микроволны занимают промежуточное положение между электромагнитными волнами ультравысокочастотного диапазона и инфракрасными лучами. Поэтому по некоторым своим физическим свойствам они приближаются к световой, лучистой энергии. Они могут, как свет, отражаться, преломляться, рассеиваться и поглощаться, их можно концентрировать в узкий пучок и использовать для локального направленного воздействия. Попадая на тело человека, 30-60 % микроволн поглощается тканями организма, остальная часть отражается. При отражении микроволн, в особенности тканями с различной электропроводностью, поступающая и отраженная энергия могут складываться, что создает угрозу местного перегрева тканей.Часть поглощенной тканями энергии микроволн переходит в тепло и оказывает тепловое действие. Наряду с этим имеет место и специфический осцилляторный эффект. Он связан с резонансным поглощением электромагнитной энергии, так как частота колебаний ряда биологических веществ (аминокислот, полипептидов, воды) близка к диапазону частот микроволн. Вследствие этого под влиянием микроволн повышается активность различных биохимических процессов, образуются биологически активные вещества (серотонин, гистамин и др.).

Под влиянием микроволновой терапии происходит расширение кровеносных сосудов, усиливается кровоток, уменьшается спазм гладкой мускулатуры, нормализуются процессы торможения и возбуждения нервной системы, ускоряется прохождение импульсов по нервному волокну, изменяется белковый, липидный, углеводный обмен. Микроволновая терапия стимулирует функцию симпатико-адреналовой системы, оказывает противовоспалительное, спазмолитическое, типосенсибилизирующее, обезболивающее действие.

Имеются некоторые различия в действий микроволн дециметрового и сантиметрового диапазона. Энергия СМВ проникает в ткани на глубину 5-6 см, а ДМВ - на 10-12 см. При действии СМВ теплообразование больше выражено в поверхностных слоях тканей, при ДМВ оно происходит равномерно как в поверхностных, так и в глубоких тканях.

Волны дециметрового диапазона благоприятно влияют на состояние сердечнососудистой системы - улучшается сократительная функция миокарда, активизируются обменные процессы в сердечной мышце, снижается тонус периферических кровеносных сосудов. Наиболее выраженная благоприятная динамика отмечается при воздействии на область надпочечников.

Микроволновая терапия показана при дегеративно-дистрофических и воспалительных заболеваниях опорно-двигательного аппарата (артрозы, артриты, остеохондроз и др.); заболеваниях сердечно-сосудистой системы (гипертоническая болезнь, ишеми-ческая болезнь сердца, атеросклероз сосудов головного мозга и др.); заболеваниях легких (бронхиты, пневмонии, бронхиальная астма и др.); воспалительных заболеваниях органов малого таза (аднексит, простатит); заболеваниях желудочно-кишечного тракта (язвенная болезнь желудка двенадцатиперстной кишки, холецистит, гепатит и т.д.); заболеваниях ЛОР-органов (тонзиллиты, отиты, риниты); кожных заболеваниях (фурункулы, карбункулы, гидроаденит, трофические язвы, послеоперационные инфильтраты).

Противопоказания к назначению микроволновой терапии те же, что и для других видов высокочастотной терапии, кроме того, тиреотоксикоз, катаракта, глаукома.

Местная дарсонвализация. Метод заключается в воздействии с лечебной целью на определенные участки тела больного переменным электрическим током высокой частоты и напряжения, импульсного характера при небольшой силе тока.

В настоящее время при местной дарсонвализации используются переменный ток частотой 110 к Гц, модулированный в серии колебаний (импульсы) колоколообразной формы следующих частой 50 Гц, при напряжении, подводимом к электроду 25-30 кВ Длительность импульсов составляет 100 мкс. Высокочастотный ток, проходя через разреженный воздух находящийся в электроде, и его стеклянную стенку, образует вслое воздуха между поверхностью тела и стенкой электрода коронный разряд. Он может быть «тихим» при небольшом воздушном зазоре и переходить в искру с увеличением зазора. При прохождении высокочастотного тока через малую емкость, образуемую стеклянной и стенкой электрода, происходит ослабление тока до величины, не вызывающей болезненных ощущений.

Механизм лечебного действия. Факторами, дeйcтвyющими при мecтной дарсонвализации на организм, является переменный высокочастотный ток, проходящий через ткани, и электрические разряды, возникающие между поверхностью тела и стеклянным электродом, перемещаемым по ней. При полостно контактном применении фактора организм подвергается воздействию только тока.

При частотах, используемых в дарсонвализации, время дей­ствия тока в одном направлении настолько мало, что у полу­проницаемых мембран не происходит скопления ионов в коли­чествах, достаточных для приведения клетки в состояние воз­буждения. В то же время частые перемены направления тока приводят ионы тканей в колебательные движения с образова­нием тепла. Это тепло невелико, так как периоды совершения колебаний (длительность импульсов), продолжающиеся 100 мкс, чередуются с паузами в 100 раз большей продолжи­тельности. Наибольшая плотность тока при проведении воздей­ствия образуется в участках тканей, соприкасающихся с элект­родом. Здесь же, именно вповерхностных тканях, происходит и наибольшее теплообразование. В более глубоких тканях в свя­зи с расхождением тока по всему телу плотность его значитель­но уменьшается.

Коронные тихие и особенно искровые разряды, по сути дела, также оказывают тепловое воздействие. Однако в связи с кон­центрацией тепла в нескольких точках эти разряды оказывают преимущественно раздражающее влияние на поверхностные ткани и находящиеся в них рецепторы. Под влиянием этого все время перемещающегося по зоне воздействия раздражения, а также образования внутри тканей тепла происходит расширение артериол и капилляров области воздействия, усиливается крово­обращение, появляется видимая гиперемия кожных покровов.

Расширение кровеносных сосудов и увеличение кровотока по ним происходят не только при их нормальном состоянии, но и вследствие расслабления под влиянием токов спастически сужен­ных сосуд в, понижения ах повышенного тонуса. При этом пре­кращение спазма сосудов и расширение просвета их происходят не только на участках кожных покровов, подвергаемых воздейст­вию, но и во внутренних органах, сегментарно связанных с эти­ми участками. Так, О. Д Григорьева и Н. Д. Горелик (1947) констатируют, что дарсонвализация области сердца способству­ет расширению коронарных сосудов, улучшению питания мио­карда, нормализации сердечного ритма при тахикардии у боль­ных ишемической болезнью со средней степенью тяжести ее те­чения.

Активизация кровообращения, в том числе в стенках самих сосудов, улучшает их функциональное состояние, что в сочета­нии с прекращением сосудистого спазма и ишемии обеспечивает повышение активности обменно-трофических процессов, особен­но в коже с ее образованиями и подкожных тканях, что широко используется при нарушении трофики кожных покровов. Широ­кое применение получил; местная дарсонвализация в косметиче­ской практике, в частности для улучшения функционального со­стояния кожи, повышения ее эластичности, тургора, для пре­дупреждения развития морщин, выпадения волос.

В результат обширной афферентной импульсации с рецепторов воздействия в центральную нервную систему и ее вегетативные центры происходит уменьшение или прекращение парестезий, болей, зуда.

Перечислены выше реакции лежат в основе и противовоспалительного действия местной дарсонвализации при небольших хронических воспалительных процессах, расположенных в коже. Слизистой оболочке, а также в прилежащих к ним тканях.

Для проведения воздействия местной дарсонвализации вакуумный стеклянный электрод плотно прикладывают к месту воздействия или вводят его в полоть (при постоянных процедурах). После этого включают высокое напряжение и плавно увеличивают силу тока до появления у больного ощущения очень слабого тепла при полостных процедурах и покалывания при поверхностных. Затем при поверхностных воздействиях вакуумный электрод плавным движением перемещают по припудренной тальком поверхности тела, подлежащей воздействию. При необходимости оказания слабого воздействия наряду с использованием малой силы тока вакуумный электрод перемещают не отрывая его от поверхности тела больного. При показанности раздражающего раздражающего воздействия нaряду с использованием большой силы тока вакуумный электрод можно перемещать, приподни­мая его, насколько это возможно, над поверхностью тела (для получения более сильного искрового разряда).

По окончании процедуры сначала выключай ток, а затем удаляют электрод от поверхности тела. Этот порядок нужно особенно тщательно соблюдать при полостных процедурах с тем, чтобы не вызвать у больного неприятного ощущения. После удаления электрода из полости его следует хорошо промыть теплой водой с мылом, а затем погрузить в какой-либо дезинфицирующий раствор, где часто используемые электроды могут находиться до следующей процедуры. Кипятить вакуумные электроды нельзя. После проведения воздействия вакуумным электро­дом на поверхности тела его протирают спиртом или тампоном смоченным теплой водой.

Дарсонвализация волосистой части головы проводят rpeбневидным вакуумным электродом после удаления из волос заколок и других металлических пpедметов.

Длительность воздействия на один участок ела может со­ставлять от 3 до 10 мин, курс лечения 8—12 процедур, проводимых чаще всего через день.

При местной дарсонвализация ее действие не ограничивается только местом приложения электрода, а распространяется на весь организм, поэтому во время процедуры никто не должен прикасаться к больному. Сам больной также не должен ни к кому прикасаться, не должен дотрагиваться до металлических предметов, так как при этом в месте соприкосновения будут проскакивать искры.

Местная дарсонвализация показана при варикозном расширении вен ног и геморроидальных вен, трещинах заднего прохода, последствиях oтморожений, дли­тельно не заживающих ранах, трофических язвах, нейродермитах, сопровождающихся зудом, неврите слухового нерва, стенокардии, невралгии.

Общая дарсонвализация заключается в воздействии на весь организм больного с лечебной целью переменным импульсным электромагнитным полем высокой частоты и напряжения. Для ее осуществления больного помещают внутрь соленоида, по виткам которого пропускают ток. В современных аппаратах для общей дарсонвализации применяют ток частотой 140 кГц с дли­тельностью серий колебании (импульсов) 20—30 мкс при частоте их следования 100 Гц. Ток, проходя по виткам соленоида, образует внутри его высокочастотное магнитное поле с максимальной индукцией 1 — 2 мТ. За счет емкостной связь между витками соленоида и телом больного на него действует также и высо­кочастотное электрическое поле. Таким образом, организм больного, находящегося в соленоиде, подвергается воздействию высокочастотного импульсного электромагнитного поля. Тепла или каких либо других ощущений он не испытывает.

При воздействии электромагнитных колебаний в теле больного индуцируются вихревые токи, которые и являются фактором, непосредственно действующим на организм. Мощность этих токов невелика. В результате их действия отмечают седативный эффект и снижение артериального давления, повысившегося в результате функциональных вазомоторных расстройств.

Обычно процедуры длительностью 10 — 20 мин проводят через день, на курс лечения 10-12.Детям общую дарсонвализацию не проводя.

Показания для общей дарсонвализации: гипертоническая болезнь I-II стадии, функциональные нарушения центральной нервной системы, климатические неврозы, бессонница.

Противопоказания для местной дарсонвализации: лихорадочное состояние, непереносимость воздействия, злокачественные новообразования, кровотечения, активный туберкулез легких. Противопоказаниями для общей дарсонвализации наряду с перечисленными являются сердечно-сосудистая недостаточность, нарушения мозгового кровообращения, гипертоническая болезнь III стадии.

 

Решение экзаменационных задач

 

№ 1

Рассчитать потенциал покоя гигантского аксона кальмара, если известно, что концентрация ионов натрия снаружи равна 440 мМ, а внутри его 49 мМ, температура равна 20 °С.

Решение Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле: C=C0exp{-W(x)/(kT)}, W(x) - потенциальная энергия частицы. C1/C2= exp{-(W1-W2)/(kT)}. Разность потенциалов электрического поля: Dj=(W2-W1)/(Ze), Z - валентность иона, e - элементарный заряд. Dj=(kT)/(Ze)*ln(C1/C2) или Dj=(RT)/(ZF)*ln(C1/C2) - формула Нернста, где R=k×NA - универсальная газовая постоянная, F=e×NA - постоянная Фарадея. Dj=(8,31*293)/(9,65*10^4)*ln(440/49)=55 мВ.

Дано: С1=440 мМ С2=49 мМ (М - моль/л) t=20^oC R=8,31 Дж/(моль×K) F=9,65*10^4 Кл/моль Z=1

Dj=?

 

№ 2

Скорость пульсовой волны в артериях составляет 8 м/с. Чему равен модуль упругости этих сосудов, если известно, что отношение радиуса просвета r к толщине стенки сосуда h равно 6, а плотность крови равна 1,15 г/см³?

r

h

Решение Скорость распространения пульсовой волны крови в сосуде: - формула Юнга. E=v^2*2rr/h, E=8^2*2*1.15×10^3*6=8.8×10^5 Па.

Дано: v=8 м/с r/h=6 r=1.15×10^3 кг/м^3

E=?

 

 

№ 3

Определить абсолютное удлинение сухожилий длиной 4 мм и площадью сечения 10^-6 м² под действием сил 320 Н. Модуль упругости сухожилия 10⁹ Па. Считать сухожилие абсолютно упругим телом.

Решение Закон Гука: s=eE, e=D l / l 1 - относительное удлинение, s=F/S - напряжение. D l =F* l 1/(S*E), D l =320*0.004/(10^-6*10^9)=1.28 мм

Дано: l 1=0.004 м S=10^-^6 м^2 F=320 Н E=10^9 Па

D l =?

 

№ 4

Наблюдая под микроскопом движение эритроцитов в капилляре, можно измерить скорость течения крови (v_кр=0.5 мм/с). Средняя скорость тока крови в аорте составляет v_а=40 см/с. На основании этих данных определить, во сколько раз сумма поперечных сечений всех функционирующих капилляров больше сечения аорты.

 

Решение Q - объемная скорость кровотока. Q=vкр*SSкап, Q=vа* Sа, SSкап/Sа= vа/vкр, SSкап/Sа=400/0.5=800. Дано: vкр=0.5 мм/с vа=40 см/с

SSкап/Sа=?

 

№ 5

Определить среднюю линейную скорость кровотока в сосуде радиуса R=1.5 см, если во время систолы через него протекает 60 мл крови. Считать длительность систолы 0.25 с.

Решение Объемная скорость кровотока Q=V/T, средняя линейная скорость кровотока v=Q/S, площадь сечения сосуда S=pR^2, отсюда v=V/(TpR^2), v=60×10^-6/(0.25*3.14*(1.5×10^-2)^2)=0.34 м/с.

Дано: R=1.5 см V=60 мл T=0.25с

v=?

 

 

 

№ 6

Вычислите электроемкость тела человека, считая ее равной ёмкости электропроводящего шара того же объема. Среднюю плотность тела принять равной r=1г/см³; масса человека =60 кг.

 

Решение Электроемкость шара: С = 4*π*e0*R, Vтела=m/r, Vшара=(4/3)π*R^3, Vшара= Vтела, R =(3m/(4*π*r))^1/3, R=(3*60/(4*3.14*1×10^3*))^1/3=0.24 м, C=4*3.14*8.85×10^-12*0.24»26.8 пФ Дано: r=1 г/см^3 m=60 e0=8.85×10^-^12 Ф/м

C=?

 

№ 7

Зрительное ощущение у человека может возникнуть, если энергия попадающего в глаз света составляет 2×10^-13 Дж. Сколько квантов красного света с длиной волны 700 нм должно одновременно попасть в глаз для создания зрительного ощущения? (Постоянная Планка h=6.63×10^-34 Дж×с, скорость света c=3×10⁸ м/с.)

Решение Энергия фотона: Eф=h×n=h×c/l. n=E/Eф, n=E×l/(h×c), n=2×10^-13×700×10^-^9/(6.63×10^-34×3×10^8)=0.7×10^6. Дано: E=2×10^-^13 Дж l=700 нм h=6.63×10^-^34 Дж×с c=3×10^8 м/с

n=?

№ 8

Определить работу, совершаемую сердцем при сокращении левого желудочка, если в аорту со скоростью 0.5 м/с выбрасывается 60 мл крови против давления 13 КПа. Плотность крови r=1060 кг/м³.

Дано: v=0.5 м/с V=60 мл P=13 КПа r=1060 кг/м^3

A=?

Решение Работа, совершаемая левым желудочком сердца при каждом сокращении: А=V(P+rv^2/2), P - среднее давление под которым кровь выбрасывается в аорту, r - плотность крови, V - ударный объем крови, v - скорость движения крови. А=60*10^-6(13*10^3+1060*0.5^2/2)=0.79 Дж.

 

 

 

№ 9

Для человека верхний предел мощности безболезненно воспринимаемого потока светового излучения составляет 2×10^-5 Вт. Сколько при этом попадает в глаз за 1 с фотонов с длиной волны 555 нм? (Постоянная Планка h=6.63×10^-34 Дж×с, скорость света c=3×10⁸ м/с.)

Дано: t=1 с P=2×10^-^5 Вт l=555 нм h=6.63×10^-^34 Дж×с c=3×10^8 м/с

n=?

 

№ 10

Определите максимальное количество крови, которое может пройти через аорту в 1 с, чтобы течение сохранилось ламинарным. Диаметр аорты D=2 см, вязкость крови η=5 мПа×с. Критическое значение числа Рейнольдса Re_кр=2300.

Решение Число Рейнольдса для течения жидкости в круглой трубе: Rе=rvD/η, r - плотность, v - скорость жидкости. Если Re<Reкр, то течение жидкости ламинарно. Если Re>Reкр, то течение жидкости становится турбулентным. v=Rе×η/(r×D), vmax=Rекр×η/(r×D), Q=vmax×S, S=πD^2/4, m=r×Q×t, m=Rекр×η×t×πD/4, m=2300×0.005×1×3.14×0.02/4=0.18 кг. Дано: t=1 с D=2 см η=5 мПа×с Reкр=2300

m=?

 

 

№ 11

При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R₁=10⁵ Ом, а при влажных ладонях это сопротивление существенно меньше и составляет R₂=1000 Ом. Оцените ток, который пройдет через тело человека при контакте с электросетью напряжением U=220 В. Сравните этот ток со значениями порогов ощутимого и неотпускающего токов, если частота тока равна ν=50 Гц.

 

Решение I1=U/R1, I2=U/R2. I1=220/10^5=2.2 мА, I2=220/10^3=220 мА. Порог ощутимого тока на частоте ν=50 Гц: Iощ»1 мА. Порог неотпускающего тока на частоте ν=50 Гц: Iн»12 мА. Iощ< I1<< Iн, Iн<< I2. Дано: R1=10^5 Ом R2=1000 Ом U=220 В ν=50 Гц

I1=? I2=?

 

 

№ 12

Активное сопротивление терапевтического контура аппарата УВЧ-терапии равно 5*10³ Ом, индуктивность составляет 27 мкГн, а частота 40 МГц. Определить емкость конденсатора, коэффициент затухания и период колебаний в контуре.

Решение Резонансная циклическая частота wp=1/ , n=wp/(2p)=1/(2p ), C=1/(4p^2n^2L), C=1/(4*3.14^2*1600*10^12*27*10^-^6)= =0,59 пФ.

Дано: R=5×10^3 Ом L=27×10^-^6 Гн n=40×10^6 Гц

Коэффициент затухания свободных колебаний в контуре: b=R/(2L), b=5×10^3/(54×10^-6)= 0.93×10^8 Ом/ Гн. Период колебаний: T=1/n, T=1/40×10^6=2.5×10^-8 с. C=?, b=?, T=?

 

 

№ 13

Колебательный контур аппарата для терапевтической диатермии состоит из катушки индуктивности и конденсатора емкостью 30 пФ. Определить индуктивность катушки, если частота генератора равна 1 МГц.

Решение Резонансная циклическая частота wp=1/ , n=wp/(2p)=1/(2p ), L=1/(4p^2n^2C), L=1/(4*3.14^2*10^12*30*10^-12)= 0.845 мГн.

С ~ L Дано: n=1 МГц С=30 пФ

L=?

 

№ 14

Определите активное сопротивление катушки электромагнитного реле в схеме рентгеновского аппарата, если индуктивность катушки 150 Гн, ток равен 2,5мА, напряжение 220 В, а частота сети 50 Гц.

Решение Z^2=R^2+XL^2, Z - полное (реактивное сопротивление цепи), R - активное электрическое сопротивление, XL - индуктивное электрическое сопротивление, XL=wL=2πνL. XL=wL=2*3.14*50*150=47100 Ом I=U/Z - закон Ома для цепи переменного тока. Z=U/I=220/2.5*10^-^3=88*10^3 Ом, R=(Z^2-X^2)^1/2=(88000^2-47100^2)^1/2= =74334.3 Ом»74.3 КОм.

~ L R Дано: L=150 Гн I=2.5 мА U=220 В ν=50 Гц

R=?

 

 

№ 15

В Кубанской Государственной Медицинской Академии создан магнитотрон для лечения онкологических больных. Определить количество витков магнитотрона, если известно, что для эффективного лечения одной из разновидностей саркомы требуется напряженность магнитного поля в центре Н = 245 А/м при силе тока 7А, радиус витков r=70 см.

Решение Напряженность магнитного поля максимальна в центре катушки: H=(NI/ l)(1+(2r/ l)^2)^-1/2. Для магнитотрона r>> l, тогда H=NI/(2r). N=2rH/I, N=2*0.7*245/7=49 вит.

Дано: Н=245А/м r=0.7 м I=7А

N=?

 

№ 16

Определить относительное удлинение скелетной мышцы, моделируемой телом Кельвина-Фойгта, за 3 минуты, если модуль упругости мышцы равен E=1.2 МПа, площадь поперечного сечения S=0.8×10^-6 м^-2, а нагрузка на мышцу F=6.3 Н. Вязкость вещества мышцы h=1.25 г/(см*с).

 

Решение Модель Кельвина-Фойгта (тело моделируется параллельным соединением упругого и вязкого элементов): e=(s/E)*(1-e^-^Et/^h), s=F/S - напряжение. Et/h=1.2×10^6*180/0.125=1728×10^6, поэтому (1-e^-^Et/^h)=1, e=F/(S*E), e=6.3/(0.8×10^-^6*1.2×10^6)=6.56. Дано: t=180 с E=1.2×10^6 Па S=0.8×10^-^6 м^2 F=6.3 Н h=0.125 Па×c

e=?

 

№ 17

Найдите кинетическую энергию объема крови, протекающего за 1 минуту со скоростью 0.4 м/с через артерию диаметром 3мм. Плотность крови r=1060 кг/м³.

 

Решение Объем протекающей крови V=vTS, S=pD^2/4. E=mv^2/2, m=rV, E=rTv^3pD^2/8, E=1060*60*0.4^3*3.14*0.003^2/8=0.014 Дж. Дано: v=0.4 м/с T=60 c D=3 мм r=1060 кг/м^3

E=?

 

№ 18

В одном из отведений наибольшая разность биопотенциалов на электрокардиограмме равна 2 мВ. Предполагая, что электрический момент сердца параллелен стороне треугольника Эйнтховена, с которой снимается электрокардиограмма, оцените величину электрического момента сердца, если известно, что e=80, расстояние от центра треугольника Эйнтховена до вершины r=1 м.

Решение Разность потенциалов двух точек A и B, равноудаленных от диполя-источника поля : , g - угол, под которым видны точки A и B, Pcosb - проекция дипольного момента на прямую AB. Р=Dj*2π*e*e0*r^2/(sin(γ/2)cosb), P=2×10^-^3*2*3.14*80*8.85×10^-^12*1/sin60°= 10^-^11 Кл×м

Рис. Треугольник Эйнтховена. || ÞÐb=0. Дано: Dj=2 мВ e=80 r=1 м b=0 g=120° e0=8.85×10^-^12 Ф/м

P=?

 

№ 19

Конечность, на которую наложены электроды, имеет активное сопротивление 1 КОм и емкость 0,2 мкФ. Определить угол сдвига фаз между током и напряжением для частоты 50 Гц, учитывая, что активное и емкостное сопротивление соединены последовательно.

Решение tgj = -XC/R, j - сдвиг фаз между силой тока и напряжением, XC =1/ωC - емкостное сопротивление, R - активное электрическое сопротивление (сопротивление резистора). tgj = -1/(2*p*n*C*R), tgj=-1/(2*p*50*0,2×10^-6*10^3)= -16,35 j =-86,5°

R ~ C Дано: R=1 КОм С=0.2 мкФ ν=50 Гц

j=?

 

№ 20

Сдвиг фаз между током и напряжением при прохождении переменного тока частотой 30 Гц через мышцу кролика составляет –65 градусов. Чему равно сопротивление резистора в эквивалентной схеме последовательно соединенных конденсатора и резистора, если емкость конденсатора 3.6 мкФ.

Решение tgj = -XC/R, j - сдвиг фаз между силой тока и напряжением, XC =1/ωC - емкостное сопротивление, R - активное электрическое сопротивление (сопротивление резистора). R=-1/(2*p*n*C*tgφ) R=1/(2*p*30*3.6×10^-^6*2.14)= 0.7 КОм

R ~ C Дано: j=-65^о n=30 Гц С=3.6 мкФ tg65°=2.14

R=?