АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Законы постоянного тока

Читайте также:
  1. Антидискриминационные законы
  2. Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.
  3. Вопрос 4 Законы динамики Ньютона
  4. Вопрос 57 Законы теплового излучения
  5. Вопрос№42 Законы отражения света. Полное отражение света
  6. Вопрос№7 Законы динамики Ньютона. Сила массы
  7. Второй и третий законы термодинамики
  8. Геометрическая оптика.отражение и преломление света. законы отражения и преломления.Зеркала и линзы.Уравнения для зеркал и линз.оптические приборы.
  9. ГЛАВА 3. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ
  10. ГЛАВНЫЙ ИНКВИЗИТОР. СОВЕТ ИНКВИЗИЦИИ. ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ
  11. Деньги и законы денежного обращения
  12. Диалектика как наука о развитии. Законы диалектики.

Сила тока – это заряд, потекший по проводнику за единицу времени:

I = dq / dt. (2.3.40)

Плотность тока задается выражением:

j = I / S, (2.3.41)

где S – площадь поперечного сечения проводника, перпендикулярная направлению тока.

Закон Ома для однородного участка цепи:

U = IR, (2.3.42)

где U – напряжение (разность потенциалов) на участке однородного проводника, I – сила тока на участке, R – сопротивление проводника.

В случае если проводник однородный, сопротивление можно выразить следующей формулой:

R = rl / S, (2.3.43)

здесь r – удельное сопротивление проводника, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения проводника.

Закон Джоуля-Ленца:

Q = ò I 2 Rdt, (2.3.44)

где Q – количество тепла, выделившееся на участке однородного проводника с сопротивлением R за время t.

Количество тепла, выделившегося на участке однородного проводника с сопротивлением R в единицу времени, называют мощностью постоянного тока:

P = IU = I 2 R. (2.3.45)

Коэффициент полезного действия источника тока – это отношение полезной мощности к затраченной:

h = Р полезн/ Р затр. (2.3.46)

В медицине используют постоянный электрический ток для лечебных и диагностических целей. Электрофорез – это метод, основанный на введении лекарственного средства через кожу или слизистые оболочки под действием постоянного тока.

Масса m вещества, введенного при электрофорезе, может быть рассчитана по формуле

m = (AIt)/(FZ), (2.3.47)

где A – молярная масса вещества, Z – валентность иона, F – постоянная Фарадея (F = 96000 Кл/моль), I – сила тока в электролите, t – время протекания процедуры электрофореза.

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

При гальванизации различных участков тела используют следующие различные токи:

конечности — 20–30 мА,

туловище — 15–20 мА,

части лица — 3–5 мА,

слизистые оболочки — 2–3 мА.

При проведении гальванизации в подлежащих тканях активизируются системы регуляции локального кровотока. Происходит расширение просвета дермальных сосудов и возникает гиперемия кожных покровов. Расширение капилляров и повышение проницаемости их стенок происходит не только в месте приложения электродов, но и в глубоко расположенных тканях, через которые проходит постоянный электрический ток.

 

Пример 13. Заряд, протекающий по проводнику, изменяется со временем по закону q (t) = Аt 2 +Вt 3. Найти силу тока в проводнике через одну секунду после начала протекания по нему заряда.

Дано: q (t) = Аt 2 +Вt 3,

А = 1Кл/с2, В = 1 Кл/с3,

t = 1 c.

Найти: I.

Решение. Используем формулу (2.3.40) как исходную для нахождения силы тока в проводнике и подставим в нее числовые данные:

I = dq / dt = 2 Аt + 3 Вt 2 = 5 А.

Ответ: 5 А.

 

Пример 14. Имеется однородный проводник с удельным сопротивлением 10–7 Ом×м, силой тока 4 А. Длина проводника составляет 1 м, площадь его поперечного сечения равна 1 мм2. Найти напряжение на концах этого проводника.

Дано: r = 10–7 Ом×м,

I = 4 A,

l = 1 м,

S = 1 мм2 = 1×10–6 м2.

Найти: U.

Решение. Запишем исходные формулы для решения этой задачи – формулы (2.3.42) и (2.3.43):

U = IR,

R = rl/S.

Подставим (2.3.43) в (2.3.42), получим:

U = IR = (Irl)/ S = 0,4 В.

Ответ: 0,4 В.

 

Пример 15. Сила тока на участке однородного проводника составляет 2 А, сопротивление проводника 1 Ом. Найти количество тепла, выделившегося на этом участке проводника за 20 секунд.

Дано: I = 2 A,

R = 1 Ом,

t = 20 с.

Найти: Q.

Решение. Исходной формулой для решения этой задачи является закон Джоуля-Ленца (2.3.44):

Q = ò I 2 Rdt = I 2 R = 80 Дж.

Ответ: 80 Дж.

 

Пример 16. Определить плотность тока при гальванизации конечностей пациента, если ток равен 20 мА, а размер электродов составляет 15´15 см2.

Дано: I = 20 мА = 20×10–3 А,

S = 15´15 см2 = 225×10–4 м2

Найти: j.

Решение. Для нахождения плотности тока гальванизации используем формулу (2.3.41):

j = I / S = 0,089 А/м2.

Ответ: 0,089 А/м2.

 

Пример 17. Определить КПД аппарата для гальванизации «Поток–1», если максимальное напряжение в терапевтической цепи составляет 50 В при сопротивлении 1000 Ом, а мощность, потребляемая аппаратом, равна 16 Вт.

Дано: Р затр = 16 Вт,

U = 50 В,

R = 1000 Ом.

Найти: h.

Решение. КПД аппарата для гальванизации определим по формуле (2.3.46):

h = Р полезн/ Р затр,

где Р полезн – полезная мощность аппарата, Р затр – затраченная мощность, причем, как следует из (2.3.45) и (2.3.42),

Р полезн = IU = I 2 R,

U = IR Þ I = U / R, откуда Р полезн = U 2/ R.

Подставим последнее выражение для полезной мощности в (2.3.46) и получим КПД аппарата для гальванизации:

h = Р полезн/ Р затр = U 2/( затр) = 502/(1000×16) = 0,16,

или в процентах: h = (Р полезн/ Р затр)×100% = 16%.

Ответ: 16%.

 

Пример 18. Определить количество ионов натрия, введенного пациенту при электрофорезе, если процедура продолжалась 4 минуты при плотности тока 0,05 мА/см2 и площади электрода 25 см2.

Дано: t = 4 мин = 240 с,

j = 0,05 мА/см2 = 0,5 А/м2,

S = 25 см2 = 2,5×10–3 м2,

Z = 1 (валентность ионов натрия),

F = 96000 Кл/моль.

Найти: N.

Решение. Число ионов натрия, введенного пациенту при электрофорезе, равно произведению числа молей вещества, введенного при процедуре, и числа Авогадро:

N = NА×n. (2.3.48)

Масса вещества, введенного пациенту при процедуре электрофореза, определяется формулой (2.3.47):

m = (AIt)/(FZ),

откуда легко выразить число молей введенного вещества:

n = m / A =(It)/(FZ). (2.3.49)

Силу тока выразим через плотность тока и площадь электродов из (2.3.41):

j = I / S Þ I = jS, тогда (2.3.49) преобразуется к виду:

n = m / A =(It)/(FZ) = (jSt)/(FZ).

Подставим (2.3.49) в (2.3.48) и получим искомое количество ионов натрия:

N = NА × n = (NАjSt)/(FZ) = 1,9×1018.

Ответ: 1,9×1018.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)