Электрический диполь и его поле

Диполь – система двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов (+q и -q), расположенных на расстоянии l (плечо) друг от друга

Основная характеристика диполя – электрический момент диполя p(->) = q*l(->), принять, что это вектор направлен от –q к +q. Измеряется [p] = Кл*м.

В однородном электрическом поле на диполь действует вращающий момент мю(->) = p*(E->), он зависит от величины p(->), ориентации диполя в поле напряжённости поля E(->)

Диполь сам создаёт электрическое поле

, еслипредположить, чтопредположить, чтодипольточечный.

Т.е. l<<r, тоr1<r; r1*r= r^2; (r-r1) = p*cosальфа

Тогда

Если взять 2 равноудалённые от диполя точки, то разность потенциалов между ними:

Если поместить диполь в центр в равносторонних треугольников, и тогда

 

№24 Физические основы электрокардиографии. Отведения при ЭКГ.

 

Живые ткани являются источником электрических потенциалов (биопотенциалов), Регистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической целью получила название электрография:

1) электрокардиография (ЭКГ) - регистрация биопотенциалов возникающих в сердечной мышце при ее возбуждении;

2) электромиография - регистрация биоэлектрической активности мышц;

3) электрроэнцефалография (ЭЭГ) - метод регистрации биоэлектрической активности головного мозга и др.

 

Физический подход к электрографии заключается в создании модели электрического генератора, которая соответствует картине снимаемых биопотенциалов. Дипольное представление о сердцележит в основе теории отведений Эйнтховена: сердце есть токовый диполь с дипольным моментом Рс, который поворачивается, изменяет свое положение за время сердечного цикла. Он предложил снимать разность биопотенциалов сердца между вершинами равностороннего треугольника, который расположен на правой руке (ПР), левой руке(ЛР) и левой ноге(ЛН). Напряжение между двумя точками-отведение. Различают стандартные отведения: 1:(лр-пр); 2(пр-лн);3(лр-лн);. Т.к. сердце расположено в центре равностороннего треугольника, то измерив U1, U2, U3, можно найти ориентацию дипольного момента сердда (ИЭВ сердца) во фронтальной плоскости, находят!tgАЛЬФАab=(Ubc+Uac)/(Ubc-Uac)! (a, b, c - индексы A,B,C) (относительно горизонтальной оси). на ЭКГ получают временные зависимости напряжения в отведениях. ЭКГ не дает представлений и ориентации ИЭВ сердца в пространстве, но для диагностических целей такая информация важна. Усиление отведения (по Гольбергу) получается если снять отведение между одной из стандартных точек (например ЛР) и (две другие соединив через большие сопротивления в общую точку) общей точкой. Амплитуда U возрастает в полтара раза.

По Вильсону измеряют направление между шестью точками треугольника Ксеба(хз) (грудного) и точкой, образованной соединением трёх стандартных точек через большие сопротивления между собой.

 

 

При снятии этих отведений определяют ориентацию ИЭВ сердца не только во фронтальной, но и в горизонтальной плоскостях. Эти отведения называются униполярными, т.к. потенциал точки Д с течением времени не меняется.

25, Цепи переменного тока с омическим сопротивлением (R), емкостью (C), индуктивностью (L).

Переменный электрический ток – ток, который периодически изменяет свое значение как по величине, так и по направлению. Для него справедлив закон Ома, но сопротивление цени, состоящей из R, C и L зависит от частоты тока.Пусть напряжение изменяется по закону

, где U₀ - максимальное напряжение, w = 2π/T= 2πню – циклическая частота, Т – период колебаний.

Напряжение и ток совпадают по фазе (одновременно достигают максимума и минимума):

_{Напряжение отстает от тока на Пи/2:}

_{Ток отстает от напряжения на пи/2:}

_{Принято изображать это с помощью векторных диаграмм:}

 

_{сопротивление резистора, конденсатора и катушки переменному току определяется:}

№26 Импеданс полной цепи переменного тока. Сдвиг фаз. Резонанс напряжения.

 

Рассмотрим последовательно соединенные R, L, C.

 

При последовательном соединении:

1) Uвх=U0*cosW*t=Ur+Ul+Uc – входное напряжение.

2) I=I0*cos(W*t-фи) – сила тока в цепи.

 

Начертим векторную диаграмму:

 

Ur0 – совпадает по фазе с силой тока;

Ul0 – опережает на пи/2;

Uc0 – отстает от тока на пи/2.

 

По теореме Пифагора: (U0)^2=(U0r)^2+(U0l-U0c)^2

или: (I0)^2*Z^2=(I0)^2*R^2+(I0*LW-I0/Wc)^2

Сократив обе части уравнения на (I0)^2 получим выражение для полного сопротивления (Z):

Z=квадратный корень из (R^2+(W*L-1/W*c)^2) – импеданс.

Если сопротивление катушки Xl= W*L равно сопротивлению конденсатора Xc=1/W*c, то полное сопротивление Z=R; по закону Ома Iрез=U0/Z=U0/R (Iрез – резонансный ток) – сила тока резко возрастает – РЕЗОНАНС. При этом Ul=Uc>>U0 – резонанс напряжений. Это возможно, т.к. Ul и Uc сдвинуты по фазе между собой на пи:

 

При этом на резисторе R выделяется максимальное количество теплоты:

Q=(Iрез)^2*R*t

№27 Импенданс тканей организма. Эквивалентная Электрическая схема. Оценка жизнеспособности тканей и органов но частотной зависимости к углу сдвига фаз.

Ткани организма проводят как постоянный так и переменный ток. Биологическая мембрана а значит и весь организм обладает емкостным сопротивлением, т.к. обладают емкостью, т.е. способны

накапливать заряд. При пропускании через живые ткани переменного тока наблюдается отставание напряжения от тока. Омические емкостные свойства биологических тканей можно моделировать используя эквивалентные электрические схемы, при любых частотах зависимость сдвига фаз и импенданса от частоты выполняется для схемы

1/Zв2=1/Rв2+1/корень(R1 в2+1/Wв2*Св2)!, где Z-полное сопротивление данной цепи, с - ёмкость.

При малых частотах: Z=R2 При больших частотах: Zmin=(R1*R2)/(R1+R2).

Графическое изображение зависимости импенданса живой ткани от частоты переменного тока.

Сдвиг фаз между током и напряжением tg фи = R/Xc=RWC (1).

Частотная зависимость сдвига фаз живой ткани. При отмирании ткани натрий-калиевый канал биологических мембран разрушается, цитоплазма

клетки (проводник) соединяется с межклеточной

жидкостью(проводник) и емкостные свойства ткани уменьшаются, а это значит, что и импенданс (Z) и сдвиг фаз (фи) меньше зависят от частоты. Мёртвая ткань обладает лишь омическим сопротивлением (R), и не зависит от частоты. Диагностический метод, основанный на регистрации изменения импенданса тканей и сдвига фаз называется РЕОГРАФИЕЙ.