Порядок выполнения работы

Упражнение № 1.

Градуировка термопары и определение с ее помощью температуры пальцев.

1. Поместите конец термопары в гнездо на блоке 1.

2. Включите в сеть автотрансформатор 2.

3. Запишите значение температуры t и силы тока I через каждые 2 градуса.

4. По достижении температуры t = 40⁰С выключите автотрансформатор из сети.

5. Постройте график зависимости I от (t - t_к), где t_к - температура того конца термопары, который не нагревается (в нашем случае - это комнатная температура).

6. Выньте конец термопары из гнезда в блоке 1. Возьмитесь за него пальцами и отметьте силу тока I'.

7. С помощью графика определите температуру своих пальцев соответствующую значению I'.

Упражнение № 2.

1. Градуировка термодатчика и определение с его помощью температуры пальцев.

1. Поместите термодатчик на поверхность блока 1, прижмите его к поверхности.

2. Включите в сеть автотрансформатор 2.

3. Записывайте значение термопары t и напряжение U через каждые 2 градуса.

4. По достижении температуры t = 40⁰С выключите автотрансформатор из сети.

5. Постройте график зависимости U от t.

6. Снимите термодатчик с блока 1 и возьмитесь за него пальцами. Отметьте величину напряжения U'.

7. С помощью графика определите температуру своих пальцев, соответствующую значению U'.

Контрольные вопросы.

1. Что представляет собой термопара?

2. От чего зависит сила тока, идущего через термопару?

3. Что представляет собой термодатчик?

4. Электронно-дырочная проводимость полупроводников.

5. Носители тока в полупроводниках. Почему изменяется сопротивление полупроводника при повышении температуры?

6. В чем преимущества термопар и термодатчиков по сравнению с обычными термометрами?

Работа №2

Определение зависимости удельного сопротивления кожи от ее влажности .

Теоретическое введение

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов и ионов). Для появления в среде электрического тока необходимо наличие в ней свободных заряженных частиц и внешнего электрического поля. В тканях животных такими частицами являются ионы. В клетках - это , в основном, ионы калия и органических кислот. В межклеточной жидкости - ионы натрия и хлора.

Сила тока численно равна заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 секунду .

Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника R. Для проводников цилиндрической формы , где - удельное сопротивление проводника.

Удельное сопротивление проводника численно равно сопротивлению проводника длиной 1 метр и поперечным сечением 1 м². Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электропроводностью. Удельная электропроводность тканей несет информацию об их функциональном состоянии, изменениях в органах. Удельная электропроводность тканей изменяется при воспалительных процессах, изменении проницаемости клеточных мембран, изменении наполнения органов кровью и т.п.

При пропускании постоянного электрического тока через биологический объект с течением времени происходит падение силы тока из-за явлений поляризации. В этом случае в соответствие с законом Ома для электролитов .

где U - приложенное напряжение, - электродвижущая сила поляризации (ЭДС), R - сопротивление тканей.

Поляризация заключается в таком расположении заряженных частиц или диполей, при котором возникает электрическое поле, направленное в сторону, противоположную внешнему электрическому полю.

Дипольная поляризация свойственна веществам, состоящим из полярных молекул, обладающих дипольным электрическим моментом (рис.1,а) (в биологических объектах - это прежде всего вода). Под действием внешнего электрического поля диполи располагаются так, что электрическое поле, создаваемое связанными зарядами диполей, направлено против внешнего поля (рис. 1,б).

Рис. 1

Макроструктурная поляризация возникает на границе раздела тканей, обладающих различным удельным сопротивлением, она проявляется в накоплении свободных зарядов (которые могут смещаться под действием поля) на границе слоя с относительно высоким удельным сопротивлением.

Поверхностная поляризация происходит у поверхности, где имеются связанные заряды (например, поверхность клеточных мембран). К этим зарядам притягиваются из раствора ионы, образующие вместе со связанными зарядами двойной электрический слой.

Под действием внешнего поля происходит перераспределение зарядов в двойном электрическом слое.

Электролитическая поляризация происходит около электродов и связана с изменением там концентрации ионов.

Процессы поляризации происходят не мгновенно. Смещение ионов требует некоторого времени, в течение которого внешнее электрическое поле действует в одном направлении. Если ток переменный, то внешнее поле действует в одном направлении в течение времени равного половине периода. Чем больше частота тока, тем меньше это время. Поэтому при увеличении частоты тока эффекты поляризации снижаются.

Электрическое сопротивление R биологических объектов снижается под влиянием ионизирующих и ультрафиолетового излучений. От величины сопротивления R и напряжения U зависит сила тока, протекающего через ткани животного. При достаточно большой силе тока наступает гибель животного. Для овец смертельно опасный ток 150-200 мА, свиней - 170-200 мА, крупного рогатого скота - 220 мА.

В величину общего электрического сопротивления тела животного входит, в частности, сопротивление кожи R_к. Обычно R_к очень велико, но при увлажнении кожи R_к резко снижается.

В настоящей работе определяется сопротивление влажной кожи. Для этого используется следующая схема (рис. 3).

1. участок кожи,

2. электроды,

3. прибор, предназначенный для измерения сопротивления R (тераомметр)