Название: Биомеханика - Дубровский В.И.

Жанр: Педагогика

Рейтинг:

Просмотров: 1904


Действие переменного электрического поля

 

Переменное электрическое поле вызывает продольные колебания свободных зарядов в проводнике и вращательные колебания молекул в диэлектрике. Эти процессы сопровождаются выделением теплоты.

Пусть в переменном электрическом поле находится проводник (например, электролит). Высокочастотное поле вызывает колебательное движение ионов, т. е. ток проводимости, сопровождающийся тепловым эффектом.

Количество теплоты выразим через напряженность Е электрического поля в проводящем теле, сопротивление которого примем равнымДля этого выполним следующие преобразования:

 

 

 

Разделив это равенство на объем тела (S·L), получим, что количество теплоты, выделяющееся за 1 с в 1 м3 ткани пропорционально квадрату амплитуды напряженности электрического поля Ет и обратно пропорционально удельному электрическому сопротивлению р:

Пусть в переменном электрическом поле с амплитудной Е находится диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью е. Под действием переменного электрического поля происходят ориентационная и структурная поляризации молекул. При этом возникает колебательное движение молекул, сопровождающееся выделением теплоты (диэлектрические потери). Количество выделившейся теплоты зависит от круговой частоты поля ω и угла δ, на который колебаниямолекул отстают по фазе от колебаний напряженности поля (угол 5 называется углом диэлектрических потерь):

 

Действие переменного магнитного поля

 

Пусть в переменном магнитном поле находится проводник. В результате явления электромагнитной индукции в нем возникают вихревые токи (токи Фуко), нагревающие объект. Количество теплоты, выделяющееся за 1 с в 1 м3 вещества, определяется соотношением:

 

где В — амплитудное значение магнитной индукции; ω — круговая частота; р — удельное электросопротивление ткани; k — некоторый коэффициент, учитывающий геометрию тела.

 

Использование токов и полей в лечебных целях

 

Биологические ткани и органы являются разнородными образованиями: одни из них являются диэлектриками, другие проводниками. Значительную часть организма составляют биологические жидкости (электролиты), содержащие большое количество ионов.

 

Постоянный ток

 

Под воздействием постоянного электрического поля ионы, содержащиеся в биологических тканях, приходят в направленное движение. При этом происходит их разделение и изменение их концентрации в различных элементах ткани.

Электрофорез — метод, основанный на введении вещества через кожу или слизистые оболочки под действием постоянного тока. Под электроды на кожу кладут прокладки, смоченные соответствующим лекарственным препаратом. Через катод вводят анионы (йод, гепарин, бром), а через анод — катионы (Na, Ca, новокаин).

Гальванизация — физиотерапевтический метод, основанный на пропускании постоянного тока напряжением 60—80 В через ткани организма.

 

Высокочастотные токи

 

Первичное действие переменного (гармонического) тока и электромагнитного поля на биологические объекты заключается в следующем: а) смещение ионов в растворах электролитов, их разделение, перераспределение; б) изменение поляризации диэлектриков.

Высокочастотные токи. При частотах приблизительно более 500 кГц смещение ионов становится соизмеримым с их смещением в результате молекулярно-теплового движения, поэтому ток или электромагнитная волна не будет вызывать раздражающего действия. Основным первичным эффектом в этом случае является тепловое воздействие. (Постоянный ток и токи низкой частоты для нагревания тканей не пригодны, так как их использование при больших значениях может привести к электролизу и разрушению).

Преимущества лечебного прогревания ВЧ электромагнитными колебаниями перед грелкой:

• образование теплоты во внутренних частях организма;

• подбирая соответствующую частоту, можно осуществлять термоселективное воздействие;

• можно дозировать нагревание, регулируя мощность генератора;

• возникновение внутримолекулярных процессов, которые приводят к специфическим воздействиям.

Вычислим количество теплоты q, выделяющееся в единице объема.

Мощность тока, расходуемая на нагревание тканей, определяется по формуле Р = I2·R. Преобразуем ее, считая, что образец биологической ткани длиной L имеет удельное сопротивление р и контактирует с двумя плоскими электродами площадью S (рис. 12.3).

Пусть плотность тока j одинакова во всех точках ткани и равна плотности тока на электродах.Учитывая чтополучаем:


Оцените книгу: 1 2 3 4 5