![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Блок-схема осциллографа.Электрокардиограмма регистрируется на приборе, называемом электрокардиографом. Он содержит следующие основные блоки:
10 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Электрические колебания.
1. Процессы, происходящие в идеальном колебательном контуре.
Электромагнитные колебания – колебания величин заряда, силы тока, напряжения, эдс индукции. Электромагнитные колебания создаются в закрытом колебательном контуре, который представляет собой электрическую цепь, содержащую катушку индуктивности и конденсатор.
Рассмотрим идеальный колебательный контур, т.е. контур, в котором активное сопротивление Если переведем ключ в положение 1 , то конденсатор зарядится от источника тока так, что на его пластинах накопится максимальный заряд 1. Будем рассматривать процесс в течение времени 2. От В момент времени 3. В промежуток времени от В промежутки времени от процесс повторяется в обратном направлении. Таким образом, в колебательном контуре возникают электромагтиные колебания – колебания заряда, тока, напряжения и эдс индукции. Рассмотрим теперь эти процессы строго, чтобы выяснить законы, по которым изменяются перечисленные величины.
Незатухающие электромагнитные колебания.
Такие колебания происходят в идеальном колебательном контуре, в котором
Согласно закону сохранения энергии для этой цепи следует записать
Т.к.
или График этой функции:
ННапряжение на конденсаторе рассчитаем по формуле
Период колебаний незатухающих колебаний определяется по формуле Томпсона: Затухающие колебания
Согласно 2-ому правилу Кирхгофа сумма напряжений на элементах замкнутого контура равна сумме эдс, заключенных в этом контуре (следует из закона сохранения энергии):
Т.к.
Разделим на
Введя обозначения: ДУ 2-го порядка для затухающих колебаний. Его решением является функция
Напряжение на обкладках конденсатора изменяется по такому же закону, как и заряд,
Сила тока в контуре
Быстрота затухания колебаний характеризуется логарифмически декрементом затухания
На практике удобнее использовать величину, называемую добротностью
т.е. быстрота затухания определяется параметрами контура.
Вынужденные колебания.
Чтобы колебания в контуре были не затухающими, к нему необходимо подать внешнюю эдс, которая должна быть периодической (изменяться по синусу или косинусу) и должна иметь частоту колебаний
Тогда 2-ое правило Кирхгофа запишется в виде
Производя замену ДУ 2-го порядка для вынужденных колебаний. Решением этого уравнения является функция
Анализируя это решение, находим, что колебания происходят с частотой внешней (вынуждающей) эдс. Начальная фаза колеба-
ний меняется на новую фазу
При малых затуханиях, т.е. при
Если В практической медицине, например в аппарате для УВЧ - терапии вынужденные в контуре, содержащем основную нагрузку, поддерживаются с помощью эдс, возбуждаемой со стороны контура, составляющего часть генератора колебаний. Эти два контура связаны индуктивной связью, а контур основной нагрузки имеет переменную ёмкость для настройки контуров в резонанс. Частота
Автоколебания см. лекцию “Механические колебания”.
Импульсные токи Апериодический разряд конденсатора
Конденсатор – два проводника, разделенных диэлектриком, имеет ёмкость, имеет ёмкость, зависящую от размеров проводника и расстояния между ними.
Ёмкость плоского конденсатора определяется по формуле Конденсаторы включаются между собой последовательно
или параллельно: Общая ёмкость:
Апериодический разряд конденсатора
Если конденсатор подключить к генератору постоянного
Если заряженный конденсатор отключить от источника напряжения и замкнуть его на сопротивление Чтобы выяснить форму и длительность импульсов тока при зарядке и разрядке конденсатора, рассмотрим простейший процесс – разрядки конденсатора. Мгновенные значения тока разрядки по закону Ома
Т.к.
При В этих формулах: По определению
Знак “-“ означает, что ток возникает за счет убыли заряда. Очевидно, что можно записать
с разделяющимися переменными. Откуда
Интегрируя при условии, что при
Аналогично изменяется и напряжение на обкладках конденсатора. Графики тока разрядки и напряжения.
Экспоненциальная зависимость и форма импульса тока делает неопределенной его длительность. При физиологических исследованиях и в практической медицине на объект оказывает влияние только начальная часть импульса с относительно высокими значениями тока. За длительность импульса условно принимается время Ток зарядки имеет такую же форму, но течет в противоположном направлении. Таким образом, импульсы – это кратковременные изменения силы тока и напряжения. Импульсный ток – это повторяющиеся во времени импульсы. Они могут быть самой различной формы: Характеристики импульсных токов.
1. Длительность импульса. У реальных импульсов время начала, вершины и конца импульса размыты, поэтому экспериментальное определение этих величин может внести существенную ошибку. Для уменьшения возможной погрешности условились выделять моменты времени, при которых напряжение имеют значения Таким образом, за длительность импульса принимается время, при котором напряжение (или сила тока) не меньше
2. Крутизна фронта характеризует скорость нарастания напряжения или силы тока
3. Период Т характеризует период повторения импульсов – это среднее время между началами двух соседних импульсов. 4. Частота повторения импульсов 5. Скважность следования импульсов 6. Коэффициент заполнения
Генераторы импульсных токов.
1. Генератор на неоновой лампе Неоновая лампа зажигается при строго определенном напряжении При включении генератора конденсатор заряжается до напряжения Т.к. 2. Блокинг-генератор В начальный момент положительное напряжение на базе транзистора создается за счет базового тока от источника питания через резистор
3. Мультивибратор Мультивибратор содержит два конденсатора, два транзистора, два конденсатора и по паре сопротивлений Конденсаторы служат для генерации импульсов (заряжаются от источника постоянного тока имеет прямоугольную форму.
Изменение формы импульса.
После мультивибратора получаются импульсы прямоугольной формы. Но для лечения различных заболеваний используют импульсы различной формы. Чтобы изменить форму импульса, на выходе мультивибратора собирают дифференцирующую или интегрирующую цепь: 1. Дифференцирующая цепь Её применяют в том случае, если На вход цепочки подается входное напряжение прямоугольной формы.
Очевидно,
Выходное напряжение включено параллельно резистору
Форму выходного напряжения можно получить при графическом вычитании.
Рассмотренная цепочка называется дифференцирующей по- тому, что выходное напряжение пропорционально производной от входного напряжения 2. Интегрирующая цепь. Применяется в том случае, если
Рассмотренная цепочка называется интегрирующей потому, что выходное напряжение пропорционально интегралу
Действие импульсного тока на ткани организма
В основе действия электрического тока на ткани организма лежит движение электрически заряженных частиц, преимущественно ионов тканевых электролитов, в результате чего изменяется обычный состав ионов по обе стороны мембраны, в связи, с чем в клетке происходит ряд биофизических и физиологических процессов, вызывающих её возбуждение. Постоянный ток почти не оказывает раздражающего действия на ткани организма. Раздражение вызывается при изменении силы тока и зависит от скорости, с которой это изменение происходит. Это положение известно как закон Дюбуа-Реймона. Сила тока Очевидно, что раздражающее действие зависит от крутизны импульсов. Применяются одиночные импульсы, посылки (серии), определенного числа импульсов, а также импульсы, повторяющиеся ритмически с определенной частотой.
При физиологических исследованиях емкостные свойства тканей приводят к тому, что на емкости происходит падение напряжения (рис.б). Следовательно, напряжение на ткани станет по форме таким, как показано на рис.в) (график получен сложением где При достаточно длительных импульсах
Лекция 11 Импеданс тканей организма.
|