В качестве ответа запиши нужное сочетание цифра-буква без пробелов и каких-либо знаков препинания. Например, 1а

Теоретическая часть:

Как известно, электропроводность - величина, обратная сопротивлению проводника: R=pl/s, где р - удельное сопротивление, l - длина проводника, s -сечение проводника. Для выражения электропроводности формула будет иметь вид: a=1/ps/l, где 1/р - удельная электропроводность.

Под электропроводностью биологических объектов понимают их способность проводить переменный или постоянный ток.

Исследования электропроводности на постоянном токе показали, что биосистемы обладают рядом особенностей.

Первая особенность - высокое сопротивление (низкая электропроводность), хотя они содержат значительное количество электролитов. Удельное сопротивление биосистем составляет порядка 10⁶ - 10⁷ Ом/см, что позволяет отнести их к типу полупроводников и даже диэлектриков. Такое высокое сопротивление объясняют, в основном, наличием мембраны и частично протоплазмой. В настоящее время это хорошо доказывается при измерении сопротивления непосредственно мембраны с помощью микроэлектродов.

Вторая особенность - явление поляризации. Поляризация - процесс смещения зарядов под действием электрического поля и образование электродвижущей силы (ЭДС), направленной против внешнего поля. Поэтому при пропускании постоянного тока через клетки и ткани установлено,' что ток после наложения разности потенциалов начинает падать и устанавливается на уровне ниже, чем исходный. Уменьшение тока является следствием снижения напряжения за счет возникновения встречной ЭДС, т.е. за счет поляризации. Различают два типа поляризации на постоянном токе. Первый тип поляризации - ионная, которая связана с наличием свободных ионов в тканях. Она бывает двух видов: поверхностная или мембранная (на поверхности мембраны) и внутренняя или внутри объема клетки (связана с неоднородностью протоплазмы). Второй тип поляризации объясняется наличием в клетке связанных зарядов, где основную роль играют диполи.

-12-

С возникновением поляризации и встречной ЭДС связано видимое отклонение от закона Ома. Однако, если вычислить величину встречной ЭДС из величины приложенного напряжения, то закон Ома окажется приложим для живых систем. Формула закона Ома для биосистем принимает вид: I=V-E/R где Е - ЭДС поляризации. Величина поляризационной емкости тканей вычисляется по формуле:

Ср= ∫; idT / R(Iо – Iγ),

где Ср - поляризационная емкость, R - сопротивление, I - ток, Iо - начальный ток, Iγ - конечный ток. Важно отметить, что высокая поляризационная емкость характерное свойство живых неповрежденных клеток. Помимо поляризационной емкости, в клетках существует и статическая емкость, которая может быть рассчитана по формуле емкости конденсатора:

C=ES/4πd

где Е - диэлектрическая постоянная, S - площадь поверхности пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.

Наличие поляризации на постоянном токе сильно затрудняет определение сопротивления (электропроводности) биосистем. Поэтому для снижения поляризационных явлений при определении сопротивления биологических объектов предложено проводить измерения на переменном токе.

Однако, исследования электропроводности на переменном токе показали, что биосистемы имеют свои особенности.

Первая особенность - сопротивление биосистем переменному току ниже, чем постоянному току и абсолютная величина сопротивления на переменном токе зависит от частоты. Чем больше частота, тем меньше сопротивление. Это уменьшение сопротивления в зависимости от частоты называют дисперсией сопротивления (электропроводности). Дисперсия сопротивления живых тканей является результатом того, что при низких частотах существует поляризация, которая увеличивает сопротивление. С увеличением частоты поляризационные явления значительно снижаются и на величину сопротивления оказываются меньше.

Отношение сопротивления, измеренного на низкой частоте, где ясно выражена поляризация, к сопротивлению, измеренному на высокой частоте, где поляризационные явления почти пропадают, служит мерой поляризации живой ткани. Введено понятие коэффициента поляризации (К), который является отношением величины сопротивления, измеренного на частоте 10 КГц к сопротивлению, измеренному на частоте 1 МГц: K=R10⁴/R10⁶. Коэффициент поляризации служит хорошим показателем физиологического состояния биологических объектов и используется в практике. Для животных тканей, которые обладают омической (Rw) и емкостной (Xw) составляющими, общее сопротивление называют импедансом (Z). Зависимость импеданса от частоты носит довольно сложный характер (рис.1), однако, используя эквивалентные схемы (различные комбинации омического сопротивления и емкости) в первом приближении можно моделировать электрические характеристики биосистем.

Одной из самых простых моделей является схема (рис.2) с параллельным включением сопротивления (R) и емкости (С), при этом суммарное сопротивление (импеданс) вычисляется по формуле:

,

где w – частота.

Рис.1. Дисперсия импеданса Рис.2. Эквивалентная схема для

живой (1) и мертвой (2) исследования электрических

ткани характеристик биосистем

Вторая особенность электропроводности на переменном токе - наличие угла сдвига фаз (γ;). Угол сдвига фаз у биологических тканей определяется соотношением между емкостной составляющей (Хw) и омической (Rw), т.е. tg γ; =Xw/Rw. Угол сдвига фаз для различных тканей является относительно постоянным и может служить характеристикой структуры биосистемы.

Третьей особенностью электропроводности на переменном токе является наличие диэлектрических потерь. Проходя через ткань, часть энергии электрического поля расходуется (чаще в виде тепла) на ориентацию зарядов. Диэлектрические потери характеризуются tg угла диэлектрических потерь (tg δ;) и представляет собой отношение омической составляющей (Rw) к емкостной (Хw), т.е. tg δ; =Rw/Xw. Диэлектрические потери с увеличением частоты уменьшаются, но не прямолинейно, а по кривой с некоторыми максимумами, что связано с включением и выключением различных видов поляризации. Это дает возможность получать большую информацию о структуре биологических тканей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Приборы и материалы: мост переменного тока, генератор, осциллограф, магазин емкостей, камера с электродами, плитка, ножницы, скальпель, эфир, растения, лягушка.

Установка для измерения сопротивления биологических объектов.

Сопротивление живого объекта электрическому току или его электропроводность можно изучать различными методами. На рис.3 показана принципиальная мостовая схема для определения сопротивления. Она состоит из моста (1), генератора (2), нуль-прибора (3), магазинов сопротивлений (4) и емкостей (5), электродов (6).

Принцип измерения заключается в том, чтобы с помощью магазина сопротивлений (4) подобрать сопротивление, равное сопротивлению исследуемого объекта (Rx). О равенстве R и Rx судят по нуль-прибору (3). Для точного определения сопротивления объекта включают параллельно магазину сопротивлений (4) магазин емкостей (для компенсации емкости объекта).

 

Рис.3. Принципиальная мостовая схема для определения сопротивления биосистем.

 

Порядок работы на установке.

Собирают установку по схеме, представленной на рис.4.

Рис.4.Блок-схема установки для измерения сопротивления.

1 - генератор, 2 - осциллограф, 3 - мост, 4 - магазин емкостей, 5 - камера с электродами.

 

Подключают генератор, осциллограф и мост в сеть на 220 В. Приборы включают за 10 - 12 мин до начала работы.

1.Осциллограф включают тумблером "сеть".

2. Генератор включают тумблером "сеть" и после того как загорится индикаторная лампочка генератора, ставят тумблер "генератор" в положение "вкл.". Затем устанавливают на выходе генератора рабочее напряжение 500 мВ. Для этого переключатель генератора "шкала вольтметра" ставят в положение 10 В, ручку "аттюнеатор" на множитель "х 0,1" (шкала будет составлять 10В х 0,1 = 1В). Ручкой плавно ставят стрелку вольтметра на середину шкалы, что будет соответствовать 500 мВ. Напряжение снимают с выхода генератора "0 - 2 В".

Настройку генератора на нужную частоту производят путем включения диапазона, на котором находится данная частота, и установки шкалы соответствующего диапазона на рабочую частоту. Пример: требуется частота 1 МГц. Включают диапазон "Г" от 0, 5—1, 4 МГц и устанавливают шкалу диапазона "Г" на 1000 КГц = 1 МГц.

3. Мост включают ручкой "Выкл.", устанавливая ее в положение "внеш." со знаком " " т.е. мост включают для работы на переменном токе с внешним индикатором - осциллографом. В окне с индикаторной лампочкой устанавливают режим работы "Ω", т.е. измерение сопротивления в омах. Ручку для грубого подбора сопротивления моста ставят в положение "10²", а два лимба для точного подбора сопротивления в положение "0".

На мосте емкости устанавливают 0,1 микрофарады. При подаче определенной частоты и напряжения 500 мВ на мост на осциллографе должен быть сигнал в виде вертикальной развертки. Амплитуду (высоту) сигнала можно регулировать ручкой осциллографа "усиление по У". Установить амплитуду сигнала 4 - 5см.

Измерение сопротивления биологического объекта производят следующим образом. Объект помещают в камеру между электродами. Камеру присоединяют к клеммам моста "объект измерения". Сначала грубо по шкале моста 10^-2 до 10⁶ подбирают сопротивление таким образом, чтобы сигнал на осциллографе был минимальным по вертикали, но не точка.

Затем вращают большой лимб и добиваются еще уменьшения сигнала, потом поворачивают малый лимб и находят точку компенсации, при которой на экране осциллографа сигнал должен быть наименьшим и при повороте малого лимба вправо или влево сигнал будет увеличиваться. Это будет говорить о том, что подобранное сопротивление равно сопротивлению объекта. Прежде чем записать найденное значение сопротивления надо убедиться, что сопротивление подобрано правильно. Для этого делают проверку. Переключают большой лимб вправо и влево, при этом сигнал на экране осциллографа должен увеличиваться (отклонение от точки компенсации). То же самое должно получиться при переключении вправо и влево ручки грубого сопротивления.

Если сигнал на осциллографе не меняется, то сопротивление подобрано не правильно. Тогда изменяют первоначально установленное грубое сопротивление на другую величину, например, с 10³ на 10² или 10⁴ и вновь с помощью более точных сопротивлений (лимбов) находят точку компенсации. Снова делают проверку. Если при любом изменении грубого или более точного сопротивления сигнал меняется, то сопротивление подобрано правильно и его записывают. Считывание найденного сопротивления производят вначале с лимбов и умножают его на величину грубого сопротивления.

 

Проведя все измерения, занесли их в таблицу 1:

Объекты	Сопротивление на частотах, R*104 Om
50 Гц	500 Гц	1 КГц	10 КГц	50 КГц	100 КГц	500 КГц	1 МГц
Нормальные ткани - лист алоэ	2.0	1.7	0.8	0.3	0.13	0.09	0.09	0.09
Обработанные ткани - лист алоэ	0.13	0.08	0.06	0.06	0.05	0.05	0.05	0.04

 

Далее рассчитали коэффициент поляризации:

К=0,03*10⁵ / 0,09*10⁴ ≈ 3,33

По таблице 1 построили график дисперсии импеданса:

 

Вывод: В ходе работы мы измерили дисперсию сопротивления нормальной и термически обработанной ткани. Сопротивления живой ткани отличается от сопротивления мертвой. Это объясняется тем, что в живой ткани присутствуют свободные ионы и связанные заряды (диполи), так же сопротивление повышает целлюлозная оболочка. При термической обработке вклад свободных ионов и диполей снижается. Данный факт доказывает также и рассчитанный коэффициент поляризации: в живой ткани он выше, чем в обработанной.

Расположи этапы процесса самовоспитания в нужной очередности. В качестве ответа запиши только буквы в нужной очередности без пробелов и каких-либо знаков препинания. Например, абвг

Ответ: _______________

Для реализации программы физического самовоспитания существуют различные методы самовоздействия. Соотнеси метод с его описанием. В качестве ответа запиши название того метода (1 слово строго как дано в таблице), которому не хватает описания.

*Данное задание не утверждает, что предлагаемый список методов самовоздействия полон!

 

Название метода	Описание метода
1) Самоприказ	а) …стимулируют работу над собой и могут выступать в следующих видах: «Вот и молодец!», «Так держать!», «Хорошее начало!» и др.
2) Самоубеждение	б) … это дискуссия с самим собой с целью доказательства правильности поступка, решения и т.п. Используется при встрече с трудностями или сомнениями на пути достижения цели. Его необходимо проводить в спокойном состоянии, основываясь на личном опыте и опыте др. людей. Важно! Не путать с самооправданием: «можно и без этого прожить», «кто-то помешал» и др.
3) Самоуправление	в) … используется для оценки собственных недостатков и побуждает к самосовершенствованию. Определяется требовательностью к себе, уровнем развития чувства ответственности за совершенные поступки. Действенность заключается в умении рассмотреть и оценить свои недостатки, а не искать недостатки у других.
4) Самокритика	г)...требование немедленного выполнения определенного действия. Предполагается проявление волевого усилия и, следовательно, зависит от уровня развития волевых качеств, наличия важной жизненной цели, убеждение в правильности требуемого поступка.
5) Самоободрение и самоодобрение

Ответ: _________________________

3. (4 балла) Соотнеси показатели жизненно важных функций человека с их нормальными значениями в состоянии покоя и единицами измерения.

Подсказка: показатели рассчитаны на возраст учащегося 5-7 классов.

В качестве ответа запиши нужное сочетание цифра-буква без пробелов и каких-либо знаков препинания. Например, 1а

Ответ 1 (для ЧСС): _____________

Ответ 2 (для ЖЕЛ): _____________

Ответ 3 (для АД): _____________

3.4. Для какой из жизненно важных функций увеличение в 20 раз при выполнении таких упражнений как бег, плаванье, езда на велосипеде и др. является нормальным?