физика_ часть 2

Рис. 9.6. Схема для постоянного тока

Ток IR через ткани организма будет ограничиваться только величи-

ной активного сопротивления R, которым обладает поверхностный слой кожи (рис. 9.6).

При протекании по тканям переменного тока ( = 50Гц) уменьшает-

ся емкостное сопротивление Rc, а соответственно и полное сопротивление цепочки, состоящее из R и C.

Полное сопротивление цепи, состоящее из активного R и реактивно-

го (емкостного) сопротивления Rс обозначается индексом Z и называется

импедансом живой ткани.

Для выполнения лабораторной работы вам необходимо воспользо-

ваться специальной электрической схемой, которая для удобства монтажа собрана на отдельной плате.

Электрическая схема соединений элементов показана на рис. 9.7.

Рис. 9.7. Электрическая схема соединений

Обозначения: RЗ - защитное сопротивление, RК - калибровочное сопротив-

ление.

Защитное сопротивление RЗ ограничивает электрический ток в дан-

31

ной цепи до безопасной для человеческого организма величины равной

0,001 А.

Так как измерение амплитуды сигнала на экране осциллографа про-

изводится в мм, то для того, чтобы это значение перевести в единицу из-

мерения, соответствующую сопротивлению, в схеме используется калиб-

ровочное сопротивление Rк. Процесс перевода одной величины в другую

(в данном случае мм в Ом) называется градуировкой или калибровкой прибора.

9.3.Порядок выполнения работы

1.Соберите электрическую схему, согласно рис. 9.7, соединив с помощью специальных проводников клеммы на монтажной плате, обозначенные цифрами.

2.Клеммы 1, 2 соедините с выходом генератора переменного тока низкой частоты .

3.Клеммы 6, 7 соедините с входом электронного осциллографа.

4.К клеммам 3, 4 присоедините электроды.

Правильность сборки проверьте у преподавателя. 5. Подготовьте участок руки к опыту, для чего:

а) смочите 2 кусочка фильтровальной бумаги физиологическим раство-

ром; б) прижмите электродами кусочки бумаги к запястью с внутренней и наружной стороны руки, с помощью резинового жгута зафиксируйте; 6. Установите по шкале генератора низкой частоты частоту 20 Гц, при

этом регулятор амплитуды должен находиться в крайнем левом положе-

нии.

Включать генератор в сеть только с разрешения преподавателя!

7. Нажмите клавишу “max” делителя напряжения электронного осцилло-

графа и с помощью регулятора амплитуды генератора, добейтесь изобра-

жения амплитуды А на экране осциллографа размером 30 мм.

32

Далее регулятором амплитуды не пользоваться!

8. Изменяя частоту тока от генератора согласно таблице, для каждого значения частоты, запишите величину амплитуды.

Примечание. При переходе к частоте 320 Гц множитель частоты на генераторе переменного тока установите равным 10.

Таблица результатов

f, Гц

20

40

80

160

320

640

1280

А, мм

Z,

кОм

9.После заполнения таблицы снимите электроды с руки.

10.Установите по шкале генератора частоту 100 Гц. Перемкните клеммы 5

и 7, подключите калибровочное сопротивление величиной 15 кОм. Из-

мерьте амплитуду калибровочного сигнала - Ак.

11. Для каждого значения частоты вычислите по формуле величину пол-

ного сопротивления Z и занесите в таблицу.

Z= Rк А[кОм].

Ак

12.Постройте график зависимости Z = f ( ).

13.Оцените по графику величину Вашего сопротивления при действии постоянного тока.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое переменный ток?

2.Какие факторы влияют на сопротивление тела человека?

3.Что такое импеданс живой ткани?

4.При каком токе сопротивление тела человека больше - постоянном? пе-

ременном?

5. При каком токе определяют электропроводимость живой ткани?

33

6.При каком токе сопротивление тела человека больше - постоянном или переменном?

7.При каком токе определяют электропроводимость живой ткани?

8.Почему с увеличением частоты переменного тока сопротивление чело-

века падает?

РАБОТА № 11. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ. МЕТОДЫ ВЗВЕШИВАНИЯ

Актуальность работы:

Весы одно из главных орудий провизора. Точное взвешивание на аналитических и других типах весов применяется при изготовлении и контроле лекарственных веществ, химических и фармацевтических ана-

лизах, в научно-исследовательской работе.

Цель работы:

Изучить устройство и принцип действия аналитических весов, ме-

тоды взвешивания. Получить практические навыки работы с весами.

Целевые задачи:

знать: типы весов, устройство весов, виды равновесий, понятие чувст-

вительности весов и цены деления, назначения рейтера и рейтерного механизма, правила обращения с весами и последовательность взвеши-

вания, особые методы взвешивания.

уметь: взвешивать на аналитических весах, проверять чувствитель-

ность весов и определять цену деления шкалы, определять поправку по шкале весов, применять особые методы взвешивания.

План подготовки конспекта:

1.Типы весов.

2.Виды равновесия, момент силы, условие равновесия.

3.Чувствительность весов и цены деления.

4.Демпферные аналитические весы с рейтерным механизмом. Уст-

ройство и порядок работы с ними.

34

5.Весы лабораторные аналитические. Устройство и порядок работы с ними.

6.Проверка чувствительности и определение цены деления шкалы.

7.Определения поправки по шкале.

8.Правила обращения с весами.

9.Особые методы взвешивания.

Вопросы для подготовки к входному тестированию:

1.Что понимают под центром тяжести тела?

2.Каково условие равновесия тела, имеющего ось вращения?

3.Устойчивым равновесием тела называется?

4.Где расположен центр тяжести тела относительно оси вращения при устойчивом равновесии?

5.Где расположен центр тяжести тела относительно оси вращения при безразличном равновесии?

6.Что называется моментом силы относительно оси?

7.Плечом силы называется расстояние между осью вращения и... ?

8.Каково условие равновесия рычага?

Принадлежности: аналитические весы с рейтерным механизмом;

аналитические весы с демпферным устройством (АД – 200); аналитиче-

ские весы с электрической подсветкой шкалы (ВЛА – 200); аптечные весы;

взвешиваемые тела; разновесы.

Теоретические сведения.

Существуют два типа весов – пружинные и рычажные. Их отличие заключается в том, что на рычажных весах определяют массу тела,

сравнивая ее с массой гирь, а на пружинных - определяют вес тела.

Равновесие тела, имеющего ось вращения, возможно в том случае,

когда вертикаль, проведенная через его центр тяжести, пересекает ось

35

вращения. При этом возможны три случая равновесия: устойчивое; неус-

тойчивое; безразличное.

Тело, выведенное из состояния равновесия, самостоятельно к нему не возвращается, в этом случае говорят о неустойчивом равновесии (а).

Если же центр тяжести совпадает с осью вращения, то тело находится в равновесии при любом положении. Такой вид равновесия называется

безразличным (б).

Устойчивым равновесием тела называют такой вид равновесия, при котором тело, выведенное из состояния равновесия, к нему возвращается.

Такое равновесие наблюдается в случае, когда центр тяжести тела распо-

ложен ниже оси вращения (с).

Очевидно, что для нормальной работы коромысло весов должно на-

ходиться в устойчивом равновесии.

Рассмотрим условия устойчивого равновесия. Тело (рычаг), имею-

щее ось вращения под действием приложенных сил, будет находиться в равновесии в том случае, если алгебраическая сумма моментов этих сил относительно оси равна нулю, то есть сумма моментов сил вращающих тело (или рычаг) по направлению часовой стрелки, равна сумме моментов сил, вращающих тело против часовой стрелки: М1=М2. (рис. 1).

36

Рис. 1. Диаграмма распределения сил, действующих на коромысло весов

Момент силы относительно оси вращения равен произведению чис-

ленного значения силы Р на плечо l, при условии, что линия действия си-

лы перпендикулярна оси вращения M=Pl. Плечом силы в этом случае на-

зывают расстояние между осью вращения и линией действия силы. На-

пример, точка О - ось вращения рычага, Р1 – сила, приложенная к рычагу в точке В, тогда плечом силы Р1 является отрезок OВ=OД cos . Моментом силы М1 относительно оси О является произведение: Р1 (ОД cos ). В дан-

ном случае момент силы М1= Р1 (ОД cos ) и стремиться повернуть рычаг против часовой стрелки.

Нагрузим весы, для чего поместим на левую чашку весов (точка В)

тело весом Р1, а на правую Р2=Р1+р (точка С). Кроме Р1 и Р2 на коромысло весов действует вес коромысла р0, приложенный к центру его тяжести

(точка А). Под действием этих моментов сил коромысло весов перейдет из положения равновесия (горизонталь) ВС в положение равновесия ДК.

Обозначим длину плеча коромысла ОВ=ОС=l, расстояние между осью вращения и центром тяжести коромысла EA=h, угол

37

ВОД= КОС= ЕАО= .

Для этого положения равновесия (линия ДК) алгебраическая сумма моментов всех действующих сил Р1, Р2, и Р0 относительно оси вращения

«О» должна быть равна нулю.

Исходя из этого Р1 l cos +P0 h sin –P2 l cos =0. Такое положе-

ние называется условием равновесия нагруженных весов.

Одной из характеристик аналитических весов является их чувстви-

тельность. Сравнивать чувствительность различных весов можно по числу делений, на которое отклоняется конец стрелки весов под действием груза массой m. Поскольку грузы могут быть различными, то чтобы исключить разночтения, за чувствительность весов принимают число делений n, на которое отклоняется конец стрелки весов под действием грузика равного

10 мг.

Иными словами, за чувствительность весов принимается отноше-

ние числа делений n, на которое отклоняется конец стрелки под дейст-

вием грузика, к весу р этого грузика:

	n	,	(1)
	p

Выясним, от чего зависит чувствительность весов. Для этого подста-

вим значение P2=P1+p в условие равновесия нагруженных весов и, учиты-

вая, что P2 – P1 = p, получим:

Р1 lcos + P0 hsin – P2 lcos =0; P0 hsin – p lcos =0.

Разделив на cos , имеем: Р0 htg = pl, отсюда: tg =				pl	.
			P0 h
По рис. 1 видно, что вследствие малости ,	tg	n		;
		L

где n – число делений, на которое отклоняется стрелка по шкале ве-

сов под действием грузика р; L - длина стрелки.

38

Мы получили два уравнения: tg

n

и tg =

pl

. Приравняем пра-

L

P0 h

вые части:

n

pl

, тогда

n

Ll

, и, учитывая (1), получим:

L

P0 h

p

P0 h

=

L l

.

(2)

P0 h

Таким образом, чувствительность весов прямо пропорциональна про-

изведению длины плеча коромысла весов и длины стрелки.

При практическом взвешивании на аналитических весах удобнее пользоваться величиной обратной чувствительности весов и называемой

«ценой деления шкалы» C= 1 = p [мг/дел], которая показывает, сколько

n

мг приходится на каждое деление шкалы.

Как будет показано ниже, знание «цены деления шкалы», позволяет определить массу тела с точностью до 10–4 г, т.е. 0,1мг.

В правой части выражения (2) величины Р0, L, l – неизменные для данного типа весов. Расстояния же от оси вращения до центра тяжести h,

можно изменять специальными винтами, расположенными на стрелке ве-

сов. Тем самым можно регулировать чувствительность весов, а, следова-

тельно, и цену деления шкалы.

2. Демпферные аналитические весы с рейтерным

механизмом

Корпус весов устанавливается на трех опорах, причем две передние

(1) с помощью винтов регулируются по высоте и служат для установки весов по горизонтали. Правильность установки проверяется по уровню (2),

которыми снабжены все весы.

39

1 – регулировочные винты - опоры;

2- уровень;

3 - серьги;

4 - чашки;

5 - маховик арретира;

6- стрелка;

7 - шкала;

8 - винты-корректоры;

9 - коромысло с рейтерной шкалой; 10 - рейтерный механизм;

11разновесы;

12 - пинцет;

Рис. 2. Аналитические весы с рейтерным механизмом

Перед взвешиванием проводят наружный осмотр, соблюдая маркировку (цифры 1 и 2) – не сбиты ли серьги (3), не соскочили ли чашки (4) с крючков.

Вращением ручки арретира(5) весы приводятся в рабочее положение.

Основной частью рычажных весов является коромысло весов (9) со шкалой, вдоль которой перемещается рейтер (10). Коромысло весов представляет собой равноплечий рычаг, осью вращения которого служит ребро опорной призмы, а центр тяжести коромысла весов находится несколько ниже оси вращения, что обеспечивает устойчивое равновесие коромысла.

Коромысло (9) и стрелка весов (6) выполнены как единое целое. Нижний конец стрелки перемещается относительно неподвижной шкалы (7). Шкала весов, по которой снимаются показания, разделена на равные части с нулевой отметкой в середине - «нуль шкалы». деление шкалы, на котором остановилась стрелка ненагруженных весов, называется «нулем весов». На концах коромысла расположены винты-корректоры (8) предназначенные для изменения вращающего момента. Если наблюдается отклонение «нуля весов» от нуля шкалы, то производят настройку весов с помощью винтов-корректоров.

40