Изучение действия аппарата ИКВ-4 на модельную систему.

При выполнении третьей части практического задания необходимо:

1) измерить зависимость температуры в пробирках с дистиллированной воды и слабым 

раствором поваренной соли от времени действия на них индуктора ИКВ-4, построить 

график этой зависимости;

2) рассчитать среднюю мощность поглощения электромагнитной энергии в обеих 

пробирках.

С помощью размеченной мензурки налейте равные объемы V дистиллированной воды и слабого раствора поваренной соли в две пробирки (пробирка и термометр для дистиллированной воды отмечены цветной изолентой). Запишите значение объема V. Установите пробирки в теплоизолирующий кожух и поместите его вплотную к индуктору. Опустите в каждую из пробирок термометры, строго следя за метками. Зафиксируйте начальную температуру жидкостей. Включите аппарат для индуктотермии, переключатель мощности «Доза» установите в положение 4, а реле времени «Минуты» - на 15 минут. Заполните таблицу 2, измеряя температуру в обеих пробирках через каждую минуту. Выключите прибор для индуктотермии ИКВ-4.

Постройте на одном листе графики зависимости температуры в пробирках от времени. Объясните полученные результаты.

Таблица 2

Время в минутах	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Дистил. вода Т (0С)
Раствор соли Т (0С)

 

Определите мощность поглощенной жидкостями электромагнитной энергии. Для этого найдите количество поглощенного тепла в обеих пробирках по формуле:

 

                                                                        Q = c ^. m ^. (T _кон – T _нач),                                                     (12)

 

где c = 4200 Дж/(кг ^.· град) - теплоемкость воды; m – масса раствора поваренной соли и дистиллированной воды в килограммах; T _кон и T _нач – соответственно конечная и начальная температуры в пробирках. Масса воды , где ρ= 1000 кг/м³ –ее плотность, V – объем (измеренное значение V необходимо выразить в м³). Так как раствор поваренной соли слабый, его теплоемкость и плотность практически не отличается от теплоемкости и плотности дистиллированной воды. Рассчитайте среднюю мощность поглощения электромагнитной энергии в дистиллированной воде и растворе поваренной соли по формуле:

,                                                                  (13)

Здесь t – время нагрева пробирок (t =15 мин = 900 с). Объясните расхождения в величинах средней мощности поглощения в воде и растворе.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить технические характеристики и панель управления аппарата для индуктотермии  

ИКВ-4. Научиться включать прибор и работать с ним.

2. С помощью магнитометра на 5 лучах измерить индукцию магнитного поля вблизи индуктора ИКВ-4 при 3 разных значениях тока микроамперметра при выходной мощности прибора «4».

3. При фиксированной величине тока микроамперметра (максимальной из предыдущего пункта) повторить измерения для показателей выходной мощности аппарата «1», «2», «3».

4. Построить линии равной индукции, по градуировочному графику магнитометра найти значения магнитной индукции B. Сделать вывод о характере изменения магнитного поля.

5. Измерить ток микроамперметра магнитометра для разных показателей выходной мощности аппарата «1», «2», «3» и «4» при зафиксированном расстоянии между датчиком магнитного поля и индуктором. Заполнить таблицу 1.

6. Построить график зависимости квадрата индукции магнитного поля B² от показателя мощности прибора ИКВ – 4. Сделать вывод.

7. Измерить объем дистиллированной воды и раствора поваренной соли в пробирках.

8. Исследовать зависимость температуры этих жидкостей от времени действия на них индуктора ИКВ-4. Заполнить таблицу 2.

9. Построить графики зависимости температуры жидкостей в пробирках от времени. Объяснить полученные результаты.

10. По формуле (13) рассчитать среднюю мощность поглощения электромагнитной энергии в дистиллированной воде и в растворе поваренной соли.

11. Сделать вывод и оформить отчет.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается явление электромагнитной индукции? Напишите формулу для 

нахождения ЭДС индукции и поясните ее.

2. Объясните правило Ленца.

3. За счет чего возникает ЭДС индукции?

4. Что такое вихревое электрическое поле и в каком случае оно возникает? 

5. Чем отличается самоиндукция от электромагнитной индукции?

6. Что такое вихревые токи, как они возникают и как применяются?

7. Как найти индукционный ток?

8. Дайте определение индуктотермии.

9. Укажите физические механизмы, которые лежат в основе лечебного действия индуктотермии.

10. При каких заболеваниях назначают индуктотермию и каковы преимущества этого метода?

11. В чем заключается закон Джоуля-Ленца?

12. От чего зависит средняя мощность выделения тепла в биологических тканях? Какие ткани нагреваются больше?

13. Какую биологическую ткань моделирует пробирка с раствором поваренной соли?

14. Как найти среднюю мощность поглощенной электромагнитной энергии в пробирках с дистиллированной водой и раствором поваренной соли? В каком случае и почему мощность будет больше?

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ И РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

 

1. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г.  

Максина, А.Я. Потапенко.- М.: Дрофа, 2003. - 558 с. (§ 15.3 стр.290-291)

2. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике/ Под ред. Кудрявцева В.А. - Киров: КГМА, 1999.-278с. (часть III стр.164-168, стр.178-182)

3. Джерри, Мерион Б. Общая физика с биологическими примерами / Мерион Б. Джерри. - М.: Высш. шк., 1986. - 623 с. (§ 12.7 стр.309-315)

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Электричество и магнетизм./ М.: Наука,  

1978. - 480 с. (§ 60 стр.174-175; § 63 стр.180-182)

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество./ М.: Наука, 1983. - 688 с. (§ 64 - § 65 стр.264-281)

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнение студентами лабораторных работ по медицинской и биологической физике позволяет сформировать у них конкретные практические навыки. В том числе: умение ставить и моделировать исследовательскую задачу, проводить эксперимент, осуществлять грамотную математическую обработку полученных данных, анализировать результаты эксперимента и судить об адекватности выбранной теоретической модели к описанию того или иного явления.

Предлагаемое учебное пособие было составлено с учетом этой методологической направленности. Основное внимание в каждом описании к лабораторным работам обращено на практическую часть задания. В ней подробно рассмотрен порядок выполнения работы и вопросы, связанные с обработкой экспериментальных данных. Впоследствии эти навыки могут быть использованы студентами при анализе результатов своих медицинских исследований.

Авторы полагают, что настоящее руководство также может быть использовано как дополнительная литература при подготовке к экзамену.

ПРИЛОЖЕНИЕ