- •Изучение работы электронного осциллографа. Измерение параметров электрических импульсов
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Определение импеданса электрических схем, моделирующих свойства биологической ткани
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Исследование прохождения прямоугольных импульсов через линейную цепь
- •1.Ремизов а.Н. Медицинская и биологическая физика. М., "Высшая школа", 1999, 1987, Гл. 18.6.
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.8 изучение работы усилителя низкой частоты на транзисторе
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для самоконтроля
- •Определение параметров параллельного колебатеольного контура резонансным методом
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Вопросы для контроля результатов усвоения.
- •Изучение влияния высокочастотных электрического и магнитного полей на электролиты и диэлектрики. Аппараты для высокочастотной терапии
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок.
- •1.Физические основы действия высокочастотных колебаний на ткани организма.
- •2.Терапия высокочастотными электрическими токами вч-терапмя). Дарсонвализация.
- •Описание установки
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения.
- •Лабораторная работа № 4.11 изучение оптического микроскопа. Измерение размеров малых объектов
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •О писание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.12 определение концентрации сахара в растворе поляриметром
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.13 физические основы спектроскопии
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Устройство спектроскопа
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.14 концентрационная колориметрия
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Устройство и работа фотоколориметра
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.15 изучение работы газового лазера
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.16 определение активности радиоактивного препарата
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Определение линейного коэффициента ослабления радиоактивного излучения в веществе.
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Тестовые здания для самоконтроля усвоения учебного материала лабораторных работ Тестовые задания к лабораторным работам № 4.1 – 4.4.
- •Тестовые задания к лабораторным работам № 4.5 – 4.10.
- •Тестовые задания к лабораторным работам № 4.11 – 4.16.
- •Приложение
- •Фундаментальные физические константы
- •Приставки для обозначения кратных и дольных единиц в системе си
- •Соотношение единиц измерений физических величин
- •Значения тригонометрических функций
- •Линии излучения ртутной ламы низкого давления
- •Ответы на тестовые задания к лабораторным работам № 4.1 – 4.4.
- •К лабораторным работам № 4.5 – 4.10.
- •К лабораторным работам № 4.11 – 4.16.
Вопросы для самоконтроля
Принцип работы усилителя на транзисторе.
Чему равен коэффициент усиления?
Что называется амплитудной характеристикой?
Нелинейные искажения, их причины, пути устранения.
Частотная характеристика, полоса пропускания.
Линейные искажения, их причины , пути устранения.
В каких медицинских приборах применяются усилители?
Обратная связь в усилителе, ее назначение.
Лабораторная работа № 4.9
Определение параметров параллельного колебатеольного контура резонансным методом
Мотивационная характеристика темы. Колебательный контур является неотъемлемой частью большой группы медицинской аппаратуры, используемой в диагностике и терапии. Знание физических процессов и явлений, протекающих в колебательных системах является важным при понимании многих биофизических процессов.
Цель работы: изучить физические процессы происходящие в колебательном контуре. Построить резонансную кривую, определить собственную частоту, добротность и волновое сопротивление колебательного контура.
К работе необходимо:
Знать |
Уметь |
1.Параметры колебательного процесса и единицы их измерений. 2.Дифференциальное уравнение незатухающих гармонических колебаний, его решение и анализ. 3.Дифференциальное уравнение затухающих гармонических колебаний, его решение и анализ. |
1.Измерять напряжение в электрических цепях. 2.Производить расчеты параметров колебательных процессов. 3.Анализировать физические процессы, происходящие в колебательном контуре. |
Литература:
Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, М., 1999 – 88 гг., Гл.18-1.
Эссаулова И.А. и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., 1987, Лаб. 22.
Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
Электрические колебания и их параметры.
Составление и решение дифференциального уравнения свободных электрических колебаний.
Параметры реального колебательного контура: волновое сопротивление, добротность.
Генераторы электрических колебаний, типы генераторов.
Электрический резонанс (резонанс токов и резонанс напряжений). Использование резонанса.
Применение генераторов в медицинской аппаратуре.
Информационный блок
Колебательный контур, являются неотъемлемой частью любого радиотехнического устройства. В радиопередатчиках колебательные системы используются для излучения электромагнитных волн в пространстве, а в радиоприёмниках позволяют выделять необходимый для приёма участок спектра частот. Во многих медицинских аппаратах колебательный контур также используется для решения выше перечисленных задач.
Колебательный контур состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, соединенных параллельно, называется замкнутым или параллельным (рис.1) Когда переключатель П устанавливается в положение 1, происходит зарядка конденсатора С до напряжения батареи Um. При этом между пластинами конденсатора образуется электрическое поле, энергия которого равна
П
Рис.1
З
Рис.2
Перезарядка конденсатора до напряжения Um произойдёт только в том случае, когда в колебательном контуре потери энергии незначительны или их вообще нет. Такой контур называется идеальным. В нем:
Wэ=Wм ,
т.е.
Колебания, происходящие в идеальном колебательном контуре, называются свободными, или собственными, колебаниями.
По закону Ома э.д.с. самоиндукции равна напряжению на обкладках конденсатора:
, учитывая, что ,
получим: или . (1)
где: - квадрат частоты собственных колебаний тока, заряда или напряжения на элементах цепи колебательного контура. Из этой формулы легко определить частоту и период (Т) собственных колебаний электрических параметров в идеальном колебательном контуре (формула Томсона):
, (2)
Уравнение (1) является дифференциальным уравнением гармонического колебания величины заряда или тока в колебательном контуре. Его решение имеет вид:
где q0 - наибольший заряд на обкладках конденсатора, φ0 -- начальная фаза.
По гармоническому закону будут изменяться напряжение и сила тока в колебательном контуре.
(3)
Графики зависимости силы тока и напряжения в колебательном контуре от времени приведены на рис.2 .
В реальном колебательном контуре имеются следующие потери энергии: - 1) тепловые потери, так как R≠0; 2) потери в диэлектрике конденсатора; 3) гистерезисные потери в сердечнике катушки; 4) потери на излучение и др. Поэтому колебательный процесс в нем будет затухающим.
Дифференциальное уравнение колебательного процесса в контуре при этом будет иметь вид:
,
а его решение:
,
где - коэффициент затухания.
В этом случае формула Томсона принимает вид
Рис.3
Описание установки. Схема экспериментальной установки приведена на рис.3 . Параллельный колебательный контур состоит из индуктивности L и одного из конденсаторов C1 или С2. Для увеличения коэффициента затухания в цепь контура с помощью ключа К2 можно вводить активное сопротивление R. Напряжение на колебательный контур подается с генератора звуковой частоты (ЗГ). Падение напряжения на колебательном контуре контролируется вольтметром V. При совпадении частоты генератора с собственной частотой колебательного контура (резонансе), вольтметр будет регистрировать максимальное напряжение.
Учебные задачи.
Приборы и принадлежности: звуковой генератор, колебательный контур, милливольтметр с диодом.
Подготовка измерительной установки.
1.Собрать цепь по схеме (Рис.3). Подготовить установку к измерениям.
Выяснить назначение деталей, приборов, аппаратов, ручек управления.
Проверить наличие заземления.
Ручку «Усиление» генератора установить в нулевое положение, ручку «диапазоны» - х 10, тумблер Т - в положение 0.
Определить цену деления милливольтметра.
Включить генератор в сеть, через 2-3 минуты ручкой «усиление» установить небольшое напряжение на выходе генератора.
Медленно изменяя частоту генератора, начиная с наименьшей в данном диапазоне, добиться резонанса в контуре (максимального падения напряжения на контуре).
Вращая ручку «Усиление», установить стрелку прибора при резонансе в последней четверти шкалы. После этой установочной работы приступить к измерениям.
Задание 1. Построить резонансные кривые колебательного контура при его различных активных сопротивлениях.
1.Установить сопротивление контура R=0. Снять первую резонансную кривую, изменяя частоту звукового генератора от 200 до 2000 Гц. Соответствующие показания милливольтметра занести в таблицу протокола.
Примечание: частоту генератора изменять через 100 Гц, а в области резонанса через 50 Гц.
По экспериментальным данным построить на миллиметровой бумаге графики резонансных кривых U=f().
Определить по графику собственную частоту колебательного контура.
2.Провести такие же измерения для R = 1 Ом. Результаты занести в таблицу.
Задание 2. Определить электроемкость конденсатора в колебательном контуре.
Определить электроемкость конденсатора контура по формуле:
(данные L и L приведены на схеме).
Рассчитать относительную и абсолютную погрешности определения электроемкости.
=10 Гц; L=510-4 Гн.
Задание 3. Определить параметры колебательного контура (волновое сопротивление и добротность).
Вычислить волновое сопротивление и добротность контура по формулам:
,
где R0 = R+RL (R, и RL – активное и индуктивное сопротивления катушки индуктивности указаны на экспериментальной установке). Результаты занести в таблицу.
Таблица
N, п\п |
1 |
2 |
3 |
. |
. |
. |
. |
. |
n |
, (Гц) |
200 |
300 |
400 |
. |
. |
. |
. |
. |
2000 |
U (В), при Rм=0 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U (В), при Rм=1 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, (Ф) = |
|
|
|
|
|
|
|
||
Z, = |
|
|
|
|
|
|
|||
Q, = |
|
|
|
|
|
|
Сделать вывод: в котором указать от чего зависит собственная частота колебательного контура, как влияет активное сопротивление на вид резонансной кривой, как влияет активное сопротивление на добротность контура.