2.2 Тема. ПОСТОЯННЫЙ И ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ЛЕКЦИЯ 10
ПОСТОЯННЫЙ И ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
План
10.1. Электрический ток и его характеристики.
10.2. Электрический ток в электролитах.
10.3. Постоянный электрический ток и его действие на живой организм.
10.4. Переменный электрический ток. Полное сопротивление живого
организма переменному току (импеданс). Дисперсия импеданса.
10.5. Действие переменного тока на организм млекопитающего.
10.6. Поражающее действие электрического тока.
10.1
Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение
электрических зарядов. За направление электрического тока принимается
направление движения положительных зарядов.
Сила тока – скалярная величина, равная заряду, переносимому
носителями тока через поперечное сечение проводника в единицу времени:
I
dq
.
dt
Основной единицей силы тока в СИ является
(10.1)
Кл
 А.
с
Плотность тока – векторная физическая величина, характеризующая
быстроту переноса заряда в проводнике через единицу площади его
поперечного сечения:
j
dI
.
dS
Основной единицей измерения плотности тока в СИ является
(10.2)
А
.
м2
Для получения тока в течение длительного времени нужно построить
замкнутую электрическую цепь, электрический ток в которой будет
поддерживать источник электрической энергии. Источник тока характеризуют
электродвижущей силой (ЭДС) – работой сторонних сил, выполненной при
перемещении единичного положительного заряда:

Аст
q .
Единицей измерения ЭДС является Вольт (В).
(10.3)
Известно, что недостаток поваренной соли в рационе молодняка тормозит его рост,
снижает аппетит и продуктивность. Избыток поваренной соли вызывает усиленное
потребление воды, а в некоторых случаях солевой перекорм приводит к гибели животных и
особенно птицы. Одним из условий предотвращения солевого отравления является экспресс
– контроль за нормативным содержанием поваренной соли и натрия в комбикормах. Прибор
состоит из мерного стакана, крышки, в которую вмонтированы два металлических электрода
и микроамперметра. Электроды изготовлены из медного и стального оцинкованного
стержней.
мкА
Сущность работы прибора
заключается
в
том,
что
при
погружении
разнородных
металлических электродов в жидкую
среду на границах электрод –
жидкость происходят химические
реакции, энергия которых является
источником ЭДС, возникающей во
внешней
цепи
и
фиксируемой
микроамперметром. Величина тока
функционально
зависит
от
концентрации соли в жидкой среде.
Рисунок 1 – Прибор для контроля
содержания
поваренной соли
в комбикормах.
Электрическое сопротивление участка цепи R - характеристика
электрических свойств данного участка цепи, определяющая упорядоченное
перемещение носителей тока на этом участке. Оно определяет степень
противодействия частиц вещества упорядоченному движению заряженных
частиц. Основной единицей сопротивления в СИ является Ом. Сопротивление
проводника на участке неразветвленной цепи зависит от материала проводника,
его геометрической формы и размеров:
R
l
,
S
где l – длина, S – площадь поперечного сечения проводника,  
(10.4)
RS
- удельное
l
сопротивление вещества, из которого сделан проводник – сопротивление
проводника из данного материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения
1 м1. Удельное сопротивление измеряется в Ом  м .
Если несколько проводников соединить последовательно (начало
последующего с концом предыдущего), то общее их общее сопротивление
равно сумме всех отдельных проводников:
n
R   Ri .
i 1
(10.5)
При параллельном соединении (начала и концы проводников
соединяются вместе) общее сопротивление проводников может быть
определено по формуле:
n
1
1
 .
R i 1 Ri
(10.6)
Величина, обратная удельному сопротивлению
проводимостью.
 
называется удельной
1

(10.7)
Единицей измерения удельной проводимости в СИ является
1
.
Ом  м
Закон Ома для участка цепи: сила тока прямо пропорциональна
разности потенциалов на концах участка цепи и обратно пропорциональна
сопротивлению этого участка:
I

,
R
(10.8)
где Δφ=U – разность потенциалов (напряжение) на концах участка цепи.
Выведем закон Ома для участка цепи в дифференциальной форме, используя
формулы

x

I
I
; R
; E
; j  , получим:
R
S
x
S
E  x
1
I
 S или j   E    E .
  x

Итак,
j  E
(10.9)
- плотность тока в проводнике пропорциональна напряженности поля в данной точке
проводника.
Закон Ома для замкнутой цепи: Сила тока в цепи прямо
пропорциональна ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорциональна
сумме внешнего и внутреннего сопротивлений:
I

Rr
,
(10.10)
где R – внешнее сопротивление, r – внутреннее сопротивление (сопротивление
источника тока).
10.2
Вещества, водные растворы которых проводят электрический ток,
называются электролитами. Электролитами являются соли, кислоты и щелочи.
При растворении таких веществ в воде происходит диссоциация молекул на
ионы. Положительные ионы называются катионами, отрицательные –
анионами.
Причиной электролитической диссоциации является взаимодействие
молекул растворенного вещества с молекулами воды. Молекула воды имеет
большой дипольный момент ( р  6,1  10 30 Кл  м ), поэтому на расстоянии около
0,1 нм вокруг молекул воды существует довольно сильное электрическое поле.
Это поле ослабляет силу электростатического взаимодействия ионов в
молекулах растворенного вещества. За счет тепловых соударений происходит
распад этих молекул на ионы.
Если молекулы растворенного вещества в воде не диссоциируют на ионы, то раствор
не является проводником (раствор сахара, глицерина – изоляторы).
Результатом диссоциации является образование сольватов, когда
молекулы воды «обволакивают» ионы, образуя вокруг них сольватную
оболочку.
Рисунок 2 – Сольваты.
Сольватация приводит к двум важным последствиям:
1) сольватная оболочка препятствует рекомбинации ионов, поэтому при
малых концентрациях диссоциация полная;
2) наличие сольватной оболочки затрудняет движение ионов – в
электрическом поле движется не ион, а сольват; заряд сольвата меньше заряда
иона, а размеры – больше.
Для возникновения электрического тока в электролите необходимо в
ванну с раствором электролита опустить электроды из проводящего материала,
к которым подключить источник ЭДС.
Процессы, происходящие вблизи электродов (на расстоянии 1-10
диаметров молекул), будут существенно отличаться от процессов в толще
раствора.
I. В толще раствора положительные сольваты будут двигаться к катоду со
скоростью v+, а отрицательные – к аноду со скоростью v-.
Плотность тока в электролите будет равна:
j  q  n         q  n        ,
(10.11)
где n – концентрация ионов, n    n0 , n0 – концентрация молекул растворенного
вещества, α – коэффициент диссоциации – отношение числа молекул,
распавшихся на ионы, к общему числу молекул растворенного вещества, q + и q- заряды положительного и отрицательного ионов.
При движении сольвата в электрическом поле он разгоняется до тех пор, пока
электрическая сила со стороны поля не уравновесится силой сопротивления среды (силой
Стокса):
q  E  6     R   .
Следовательно, скорость движения сольвата определится выражением:

qE
.
6     R
(10.12)
Электропроводность у электролитов намного меньше, чем у металлов.
Лучше всего ток проводят растворы кислот, так как сольват водорода имеет
самый маленький радиус из всех сольватов.
Молоко является электролитом (наличие ионов Cl-, Na+, К+, H+, Ca2+). Величина
электропроводности молока зависит от лактационного периода, породы животных и других
1
факторов. В норме 0,4 – 0,6
. Молоко, полученное от животных больных маститом и в
Ом  м
конце лактации, имеет повышенную электропроводность. Следовательно, по изменению
удельной электропроводности молока можно выявить животных с воспалением молочной
железы.
При повышении температуры электропроводность электролитов растет,
так как возрастает степень диссоциации и падает вязкость раствора.
II. Вблизи поверхности электрода протекают более сложные процессы:
1) на аноде происходит электроокисление анионов, на катоде –
электровосстановление катионов, а также происходит еще ряд электрических
процессов; в целом эти процессы называют поляризационными явлениями;
2) вблизи поверхности электродов могут идти также вторичные
химические реакции.
Контакт двух разнородных материалов (электролита и электрода) как
правило, сопровождается образованием контактной разности потенциалов. При
достаточно больших потенциалах начинается выделение вещества на
электродах в виде осадка. Количественно эти процессы описываются законами
Фарадея:
1. Масса выделившегося на электроде вещества пропорциональна
электрическому заряду, протекающему через электролит
m  k q  k  I t ,
(10.13)
где m – масса вещества, q – заряд, I – сила тока, t – время.
Коэффициент k, называемый электрохимическим эквивалентом вещества,
показывает, какая масса вещества выделится на электроде при прохождении
через электролит заряда, равного 1 Кл.
1.
Электролитические
эквиваленты
пропорциональны их химическим эквивалентам
k
элементов
1 M

,
F Z
прямо
(10.14)
где F  9,6487  10 7 Кл / кг - число Фарадея численно равно электрическому заряду,
который должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделился 1
килограмм – эквивалент вещества, М – молярная масса элемента, Z – его
валентность, М/Z – химический эквивалент.
10.3
Ток, при котором плотность тока в каждой точке проводника не меняется со
временем, называют постоянным. Это возможно только при постоянной
разности потенциалов на его концах.
Чтобы в ткани вызвать электрический ток, следует создать электрическую
цепь: необходимо к ткани приложить электроды, а к ним подключить источник
ЭДС.
К
ткань
А
Рисунок 3 – Электрическая цепь для создания в биологической ткани
постоянного электрического тока.
После включения в цепь источника ЭДС сила тока не остается постоянной,
а сразу же начинает падать, пока не установится на уровне значительно ниже
первоначального. Если быстро отключить от источника ЭДС электроды и
присоединить их к чувствительному вольтметру, то можно зарегистрировать
ЭДС встречного направления, ниспадающую во времени.
Поэтому закон Ома для ткани, через которую пропускают постоянный
ток, примет вид:
I
  U t 
R
,
(10.14)
где ε – внешнее приложенное напряжение, U(t) – меняющееся во времени
встречное напряжение, R – электрическое сопротивление ткани.
Структурными элементами ткани являются клетки, которые омываются
тканевой жидкостью. Такой элемент представляет собой две среды –
электролиты (тканевая жидкость и цитоплазма), разделенные слоем
диэлектрика (цитоплазматической мембраной). При действии внешнего
электрического поля ионы в клетках движутся и постепенно разноименно
заряженные ионы концентрируются у противоположных участков внутренней
поверхности клеточной мембраны. В результате внутри клетки образуется
поляризационное поле, противодействующее внешнему.
Е
клетка
ЕС
мембрана
среда
а)
б)
Рисунок 4 – Клетка биологической ткани, находящаяся в электрическом
поле конденсатора.
Как только поляризация ионов внутри клетки компенсирует внешнее поле,
движение ионов прекращается – поляризация достигла максимума.
Соответственно заряду, накопленному на внутренней стороне мембраны, с
наружной стороны выстраиваются ионы противоположного знака (рис. 4 а). В
результате получается конденсатор, в котором липидный слой мембраны
служит диэлектриком (рис. 4).
Следовательно, при прохождении постоянного тока через ткань образуется
встречное электрическое поле, называемое поляризационным.
Высокая поляризационная электроемкость – характерное свойство живых
неповрежденных клеток и тканей.
Общее сопротивление и общая емкость тканей организма, находящихся между
электродами, зависят от площади, плотности прилегания, увлажнения последних. Величина
электропроводности тканей организма обусловлена содержанием воды с растворенными
различными ионами. Наибольшей электропроводностью обладают «жидкие ткани». Ткани с
низким содержанием воды (костная ткань без надкостницы, роговой слой кожи) являются
плохими проводниками.
Электропроводность тканей и органов зависит от их функционального состояния.
Например, при воспалении клетки набухают, уменьшается сечение межклеточных
соединений и электрическое сопротивление увеличивается; физиологические явления,
вызывающие потливость, сопровождаются возрастанием электропроводимости кожи и
сопротивление уменьшается.
Воздействие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма
существенное значение имеет электрическое сопротивление тканей, прежде всего кожи.
Практическое применение прохождения постоянного электрического тока
через ткани – гальванизация, электрофорез лекарственных веществ.
Гальванизация – метод физиотерапии, заключающийся в воздействии на
организм больного постоянного электрического тока низкого напряжения (до
60В). Плотность тока 0,1-0,5 мА/м2 на активном электроде, общая величина
тока 10-300 мА.
Электрофорезом лекарственных веществ называют особый способ
введения лекарственных препаратов через кожу или слизистые оболочки.
Посредством электрофореза могут быть введены только препараты,
образующие в воде электрически заряженные частицы. Отличие электрофореза
от гальванизации состоит в том, что прокладку между кожей и электродом
смачивают не водой, а раствором лекарственного препарата.
Введение лекарственных веществ с помощью постоянного тока хорошо иллюстрирует
опыт Ледюка. Морским свинкам удаляли на боках волосяной покров и прикладывали
электроды, соединенные с источником тока. Под электродами Э были марлевые тампоны,
смоченные физиологическим раствором. Если тампоны под электродами Т смочить
раствором цианистого калия (ядовитым является катион С N-, который двигался к аноду, то
есть к Э1), то погибала свинка 1. Если смочить тампоны под электродами Т раствором
сернокислого стрихнина (ядовитый анион стрихнина направлялся к электроду Э 2) и погибала
свинка 1.
Рисунок 5 – Схема электрической цепи для проведения опыта Ледюка.
10.4
Электрический ток, изменяющийся с течением времени по величине и
направлению, называют переменным током. Наибольшее распространение
получил переменный ток, изменяющийся во времени по синусоидальному
(гармоническому) закону с частотой 50 Гц – промышленный ток.
Мгновенные значения напряжения и тока в любой момент времени
определяются выражениями:
u  U  sin(   t   ) ; i  I  sin(   t ) ,
(10.15)
где U и I – амплитудные (максимальные) значения напряжения и тока,
  2    - циклическая частота.
Если через нуль мгновенные значения напряжения будут проходить в
иные моменты времени, чем мгновенные значения тока, то наблюдается
сдвиг фаз. Сдвиг фазы колебаний тока относительно фазы колебаний
напряжения характеризуется углом сдвига фаз φ.
Рисунок 22 – Графики изменения мгновенных значений переменного тока и
напряжения.
Ткани организма проводят переменный ток, при этом выполняются
следующие закономерности:
1. Сопротивление биологического объекта переменному току ниже,
чем постоянному.
1. Сопротивление не зависит от частоты тока, если его величина не
превышает физиологическую норму.
1. На данной частоте сопротивление биологического объекта
постоянно, если не изменяется его физиологическое состояние.
4. Сопротивление изменяется при изменении физиологического
состояния объекта. При отмирании сопротивление резко уменьшается.
Опыт показывает, что сила тока, проходящая через биологическую
ткань, опережает по фазе приложенное напряжение. То есть ткани организма
не имеют практически заметной индуктивности. Отсюда следует, что
моделировать электрические свойства биологических тканей можно,
используя резисторы и конденсаторы. В качестве модели обычно используют
эквивалентную электрическую схему тканей организма.
R1
а)
R2
б)
Рисунок 23 – Эквивалентные электрические схемы тканей организма.
При решении задач используют простейшую эквивалентную схему,
состоящую из последовательно включенных сопротивления и конденсатора
(рис. 23, а). Для более точного исследования электрических свойств тканей
организма необходимо использовать эквивалентную схему, состоящую из
двух резисторов и конденсатора, изображенную на рисунке 23, б.
Импеданс (сопротивление) живой ткани определяется для схемы
(рис. 23, а) может быть выражен соотношением:
Z  R2  X C  R2 
2
1
C 2  2
.
(10.16)
Тангенс угла сдвига фаз определяется по формуле
tg 
XC
1

R
  R C .
(10.17)
Зависимость импеданса живой ткани от частоты переменного тока
называется дисперсией импеданса. Рассмотрим график дисперсии
растительной ткани. Такие же результаты в реальных экспериментах дает
эквивалентная электрическая схема, изображенная на рисунке 23, б.
Рисунок 24 – График зависимости импеданса от частоты переменного тока
для здоровой, поврежденной и отмершей биологической ткани.
Кривая 1 относится к здоровой ткани, ее сопротивление значительно
уменьшается с частотой. Кривая 2 относится к поврежденной ткани, кривая 3
– к отмершей ткани. Таким образом, видно, что дисперсия сопротивления
или электропроводности присуща только живым тканям.
Это связано с тем, что по мере увеличения частоты поляризационные явления
сказываются меньше, чем при постоянном токе. Исходя из формулы для импеданса живой
ткани, можно сказать, что явление дисперсии электропроводности клеток и тканей есть
результат уменьшения емкостного сопротивления с увеличением частоты. При частотах
10 6  10 8 Гц имеет место минимальное сопротивление. Очевидно, при этой частоте
емкостное сопротивление практически отсутствует
X C  0 и можно считать, что
сопротивление ткани при этой частоте определяется только активным сопротивлением
клеток ( Z  R ) .
Измерение электропроводности используется при исследованиях
физиологического состояния и для оценки патологических процессов,
происходящих в живых тканях. На ранних стадиях превращения нормальных
клеток в раковые обнаруживается повышение емкостного сопротивления.
При кровенаполнении сосудов импеданс изменяется в зависимости от
состояния сердечно – сосудистой деятельности.
Дисперсию импеданса важно знать для пересадки (трансплантации)
тканей и органов.
Импеданс тканей и органов зависит от степени наполнения
кровеносных сосудов, проходящих в этих тканях. При наполнении ткани
кровью во время систолы полное сопротивление ткани уменьшается, а при
диастоле увеличивается. Это используется в диагностических целях.
Реография – диагностический метод, основанный на регистрации изменения
импеданса тканей в процессе сердечной деятельности. Для реографии
применяют переменный ток с частотой 20-30 кГц и измеряют полное
сопротивление определенного участка тканей в течение цикла сердечной
деятельности. Реограмма это зависимость импеданса биологической ткани с
течением времени Z=f(t) при постоянной частоте переменного тока ν-const.
10.5
а) Действие импульсного тока.
Импульсный ток обладает выраженным раздражающим действием.
Важна не величина тока, а скорость его изменения. Применение
электрического раздражения для изменения функционального состояния
клеток, органов или тканей называют их электростимуляцией.
Закон Дюбуа – Реймона: чем выше скорость изменения величины тока
во времени, тем сильнее раздражение.
Зависимость раздражающего действия импульса от его длительности
описывается уравнением Вейса – Лапика:
iпор 
a
b,
tи
(10.18)
где iпор – пороговая амплитуда импульса – минимальная сила раздражения,
вызывающая реакцию, а и b – коэффициенты, зависящие от природы
возбуждаемой ткани и ее функционального состояния.
Практическим применением импульсного тока для лечения живых
организмов являются электростимуляция и электрогимнастика.
Специфическое физиологическое действие зависит от параметров
импульсов, поэтому для разных видов электростимуляции применяют
различные виды импульсных токов.
Электросон – воздействие на организм током с импульсами
прямоугольной формы длительностью 0,1-1 мс и частотой от 5 до 150 Гц.
Стимуляция мышц (электрогимнастика) – воздействие на организм
током с импульсами треугольной формы длительностью 1-1,5 мс и частотой
от 8 до 80 Гц.
Б) Действие переменного тока на живые ткани.
Действие переменного тока на живые ткани зависит от частоты тока.
На низких частотах от 0 до 30 кГц действие в основном раздражающее и
тепловое, на высоких – прогревающее.
Первичный физический механизм действия низкочастотного
переменного тока на живую ткань существенно не отличается от действия
постоянного тока. Электропроводность определяется ионной проводимостью
тканей и поляризационными явлениями, происходящими на клеточных и
тканевых мембранах. Отличие в том, что направление процессов
электродиффузии ионов и поляризационных явлений периодически меняется
в соответствии с периодическим изменением полярности приложенного
напряжения. Ток проводимости через живые ткани низкой частоты
сопровождается потерями энергии в виде джоулевой теплоты.
На частоте 0,5 МГц смещение ионов под действием приложенного
поля становится соизмеримо с их смещением в результате молекулярного
теплового движения. Поэтому на частотах выше 0,5 МГц электрический ток
не вызывает раздражающего действия. В качестве основного первичного
эффекта остается лишь тепловое воздействие тока.
Количество выделяемого тепла, выделяемого в биологической ткани,
зависит от ее удельного сопротивления:
Q  j 2    V  t ,
(10.19)
а так же от диэлектрической проницаемости и частоты тока.
При высокочастотных процедурах полное сопротивление тканей
организма между электродами снижается до сотен и десятков Ом.
Диатермия (сквозное прогревание) – пропускание тока высокой
частоты (1760 кГц) через ткань для местного прогревания путем наложения
электродов. Величина тока при диатермии достигает 2А. Регулирование
мощности тока позволяет осуществить дозировку. Недостатком является
непродуктивный прогрев кожных покровов и подкожной жировой клетчатки.
Дарсонвализация – воздействие на кожу и слизистые оболочки слабым
высокочастотным разрядом. Ток к телу поступает от генератора
высокочастотных колебаний через стеклянный электрод с разреженным
воздухом (0,5 мм рт. ст.). Второго электрода нет, цепь замыкается «по
воздуху» - за счет маленькой электрической емкости, существующей между
телом пациента и корпусом генератора. Для местной дарсонвализации
используют ток частотой 500 кГц, напряжением 20-30 кВ, сила тока 10-15
мА. Действующими факторами являются ток высокой частоты и
электрический искровой (коронный) разряд, возникающий между кожей и
электродом.
Диатермотомия – метод электрохирургии, позволяющий рассекать
ткани с помощью токов высокой частоты. Активный электрод имеет форму
тонкого лезвия, что обеспечивает высокую плотность тока (до 40 мА/мм2).
После включения ВЧ тока лезвием проводят без давления по поверхности
рассекаемой ткани. Теплота, выделяющаяся при прохождении по тканям ВЧ
тока, разрушает ткани, которые при этом просто испаряются «со взрывом».
Разрез получается почти бескровный, поскольку сосуды краев раны тут же
«запариваются»
вследствие
электрокоагуляции.
Второй
электрод
(неактивный) делают с большой площадью.
Диатермокоагуляция (электрокоагуляция) – «сваривание» ткани ВЧ
током. При этом активный электрод в форме шара или диска плотно
прижимают к ткани, после чего на несколько секунд включают ВЧ ток. Ткань
под электродом нагревается до 80 0С, что приводит к необратимому
свертыванию тканевых белков (коагуляции). Плотность тока вблизи
электрода достигает 6-10 мА/мм2, но резко уменьшается с увеличением
расстояния
от
электрода.
Важнейшей
областью
применения
диатермокоагуляции является остановка кровотечений при операциях.
10.6
Первичная причина поражения током – раздражающее действие тока. В
основе поражающего действия на организм млекопитающего электрического
тока лежат электрофизиологические процессы.
Действие переменного тока оценивают пороговыми значениями.
Порог ощутимого тока - наименьшая сила тока, раздражающее
действие которого ощущает человек или животное. Эта сила зависит от
конкретных условий измерения (площади зоны контакта, место контакта).
Для человека (кисть – предплечье, ν= 50 Гц) эта величина составляет около 1
мА, для многих животных она выше. Увеличение тока выше порога
ощутимого тока может вызвать непроизвольное сгибание раздражаемой
током конечности в суставе. При достаточной величине тока произвольное
разгибание конечности становится невозможным.
Минимальную силу тока, при которой уже невозможно произвольное
отдергивание конечности от контакта с источником тока или ее разгибание,
называют порогом неотпускающего тока.
Токи меньше неотпускающего называют отпускающими. Превышение
величины неотпускающего тока может вызвать гибель организма.
При прохождении тока через оболочки нервных стволов и других
возбудимых тканей наступает нарушение проводимости (способности
волокон возбудимых тканей проводить возбуждение) и возбудимости. Если
траектория тока такова, что проходит через жизненно важные проводящие
пути, возможны остановка сердца и паралич дыхания. При воздействии на
сердце ток может вызвать фибрилляцию желудочков, которая приводит к
прекращению нормальной сердечной деятельности с летальным исходом.
Наиболее опасным (в смысле остановки сердца для человека), является
следующий путь прохождения тока в человеческом организме: левая рука –
правая нога или слизистые оболочки носа или рта – ноги.
Величина порога ощутимого тока зависит от частоты:
iп  k1   для частот 100 – 300 Гц,
iп  k 2  для частот 50-300 кГц,
где k1 и k2 – коэффициенты, зависящие от конкретных условий.
Характер воздействия электрического тока на человека.
Сила тока, мА
до 0,5
0,6 – 1,5
2–3
5 – 10
12 – 15
20 – 25
50 – 80
Постоянный ток
не ощущается
не ощущается
не ощущается
зуд, ощущение нагрева
усиление нагрева
Переменный ток (50 Гц)
не ощущается
легкое дрожание пальцев
сильное дрожание пальцев
судороги в руках
руки трудно оторвать от
электродов, сильная боль
сокращение мышц рук
мгновенная судорога мышц,
затрудняется дыхание
судорога
в
руках, паралич дыхания, «мнимая
затруднение дыхания
смерть»
90 - 100
паралич дыхания
паралич дыхания, при действии
более 3 с паралич сердца
Утечки тока через арматуру доильных установок и водопровод считаются одной из
основных причин задержки молока при машинном доении. Воздействие на коров перед
началом доения переменного тока приводит к резкому снижению молокоотдачи (иногда
на 30%). Если же корова получила удар током во время дойки, то рефлекс молокоотдачи
сразу же тормозится и истечение молока из сосков может прекратиться совсем. На многих
фермах разность потенциалов переменного тока между трубопроводами (арматурой
доильных площадок) и полом составляет 1-5 В; а в некоторых коровниках 10-12 В.
Напряжение свыше 15-20 В опасно для жизни животных. Для предотвращения опасных
напряжений в вакуумный трубопровод необходимо через каждые 30-40 м вставлять
изолирующие полуметровые патрубки (резиновые шланги, стеклянные или
полиэтиленовые трубы), а электродвигатели доильной установки заземлять.
Вопросы для самоконтроля.
1. Дайте определение электрического тока.
1. Что такое сила тока?
1. Дайте определение плотности тока.
4. Что такое ЭДС?
5. Укажите формулу для расчета электрического сопротивления участка
цепи.
6. Как рассчитать общее сопротивление, если проводники соединены
последовательно?
7. Как рассчитать общее сопротивление, если проводники соединены
параллельно?
10. Дайте определение удельной проводимости.
9. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
10. Укажите формулу закона Ома для участка цепи в дифференциальной
форме.
11. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи.
11. Какие вещества называются электролитами?
14. Что является причиной электролитической диссоциации?
15. Дайте определение сольвата.
16. Укажите последствия сольватации.
17. Расскажите о процессах, происходящих в толще раствора
электролита под действием электрического поля.
110. Укажите формулу для расчета плотности тока в электролите.
19. Укажите формулу для расчета скорости движения сольвата.
20. Как изменяется электропроводность электролита при изменении
температуры и почему?
21. Какие процессы происходят вблизи поверхности электродов в
растворе электролита?
21. Сформулируйте законы Фарадея.
21. Сформулируйте закон Ома для живой ткани.
24. Расскажите об электропроводности биологических тканей.
25. Что такое гальванизация?
26. Что такое электрофорез?
27. Какой ток называется переменным? Укажите формулы для
определения мгновенных значений напряжения и тока.
210. Сформулируйте закономерности, выполняющиеся при прохождении
переменного тока через ткани организма.
29. Дайте определение импеданса живой ткани и укажите формулу для
его расчета.
30. Расскажите о дисперсии импеданса живой ткани.
31. Что такое реография?
31. Расскажите о действии импульсного тока на живые организмы.
31. Сформулируйте закон Дюбуа – Реймона.
34. Запишите уравнение Вейса – Лапика.
35. Расскажите о действии переменного тока на живые ткани.
36. Расскажите о применении переменного тока в медицине.
37. Дайте определение порога ощутимого тока.
310. Дайте определение порога неотпускающего тока.
39. Почему с увеличением частоты переменного тока уменьшается его
раздражающее действие на ткани организма человека?