Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Посетите Сервер по Физике Обратите внимание!
 
  Наука >> Физика >> Физическое образование | Популярные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение

Дистанционное обучение: обратный диалог.

Король Андрей Дмитриевич (Гродненский Государственный Медицинский Университет)
Содержание

Совместная учебная конференция в биологических и физико-технических классах на тему: "Электрический ток в биологических и медицинских исследованиях".

Объяснение условий общения на конференции.

Учитываются не только вопросы, но и ответы студентов.

Краткое введение.

"В настоящее время метод измерения электропроводности довольно широко применяется в биологических и медицинских исследованиях. Удобство в применении данного метода заключается в том, что используемые напряжения (менее 50 мВ) не вносят существенных изменений в физико-химические процессы, происходящие в биологическом объекте, и тем более не повреждают его.

Метод нашел широкое применение при изучении процессов, происходящих в живых клетках и тканях при изменении физиологического состояния, при патологических состояниях, при действии повреждающих факторов: температуры, излучения, ультразвука и т. д."

Почему при систоле электрическое сопротивление внутренних органов уменьшается, то есть возрастает их проводимость? При диастоле наоборот: электропроводимость органов уменьшается

Ключевые понятия.

Систола, диастола, мембранный потенциал, электрическая проводимость и единицы ее измерения, импеданс, емкостное и индуктивное сопротивления, реография.

Почему при добавлении белка в раствор электролита (цитоплазмы клетки) сопротивление раствора увеличивается?

Ключевые понятия: свободные и связанные ионы в цитоплазме.

Ниже приводится примерный план сценарий вопросов.

Возможные вопросы студентов физ.-тех. ВУЗов:

-

Что такое систола?

-

Что из себя представляет диастола?

-

Что такое мембранный потенциал?

-

Можно ли рассматривать цитоплазму как проводник электрического тока?

-

Если мембрана плохо проводит электрический ток, то можно ли рассматривать клетки организма как электроемкости?

-

Есть ли в организме сопротивления индуктивной природы?

-

Можно ли считать, что электрический импеданс зависит во многом от проницаемости мембран?

-

Существует ли различие в удельном электрическом сопротивлении крови и цитоплазмы?

-

Если уд. электрическое сопротивление крови меньше, то при систоле, характеризующейся кровенаполнением тканей и органов их сопротивление уменьшается?

Возможные вопросы студентов медицинских и биологических ВУЗов:

-

Что такое электрическая проводимость и в чем она измеряется?

-

Это физическая величина, обратная электрическому сопротивлению.

$G=\frac{1}{R}$

Естественно, единицей ее измерения является Ом-1, или 1 См (Сименс).

-

Что из себя представляют емкостные и индуктивные сопротивления и в чем они измеряются?

-

Емкостные и индуктивные сопротивления очень часто называют реактивными сопротивлениями, в отличие от активных или резисторов. Дело в том, что это сопротивления конденсатора и катушки индуктивности соответственно, которые не связаны с нагреванием, что происходит при прохождении тока через проводник (резистор). Эти сопротивления зависят от частоты, и измеряются в Омах, как и активное сопротивление.

$X_{L}=\omega L$
$X_{C}=\frac{1}{\omega C}$

-

Что такое электрический импеданс?

-

Это полное сопроивление цепи переменного тока, которое находится следующим образом:

$Z=\sqrt{R^{2}+(X_{L}-X_{C})^{2}}$

-

Почему зависимость имеет такой вид?

-

Дело в том, что колебания напряжения и колебания силы тока на резисторе совпадают по фазе, а на реактивных элементах не совпадают. Так, колебание напряжения на конденсаторе отстают от колебания тока на резисторе на 90 градусов. А колебания напряжения на катушке индуктивности опережают колебания напряжения на резисторе на 90 градусов. На диаграмме, названной диаграммой напряжений, это можно представить следующим образом:

6.gif

А вот аналогичная ей диаграмма сопротивлений:

7.gif

Из диаграммы сопротивлений видно, что Z - гипотенуза прямоугольного треугольника, и может быть найдена по известной теореме Пифагора.

-

Что такое мембранный потенциал?

Учитель биологии:

-

Это разность потенциалов по обе стороны мембраны. У многих клеток он колеблется в пределах от 1 до 100 мВ. Самый высокий мембранный потенциал у мышечных клеток - миофибрилл.

-

Можно ли рассматривать цитоплазму как проводник электрического тока?

-

Цитоплазма представляет из себя коллоидный раствор, содержащий большое количество диссоциированных молекул, то есть является проводником тока.

-

Если мембрана плохо проводит электрический ток, то можно ли рассматривать клетки организма как электроемкости?

-

Встречный вопрос: А что ты понимаешь под электроемкостью?

-

Две проводящие пластины, разделенные диэлектриком.

-

Значит, должна быть вторая, проводящая ток, среда?

-

С другой стороны мембрана окружена межклеточной жидкостью.

-

Что из себя представляет межклеточная жидкость?

-

Это электролит.

-

Значит, возвращаясь к первоначальному вопросу, мы действительно имеем право утверждать, что клетки организма предстивляют из себя большую электроемкость: диэлектрик-мембрана окружена с одной стороны цитоплазмой, с другой - межклеточной жидкостью.

-

Есть ли в организме сопротивления индуктивной природы?

-

Очень незначительный процент, которым можно пренебречь в сравнении с активным и емкостным сопротивлением.

-

Существует ли различие в удельном электрическом сопротивлении крови и цитоплазмы?

-

Удельное электрическое сопротивление крови меньше, чем цитоплазмы. Это связано с тем, что в крови меньше крупных органических структур, способных поляризоваться, чем внутри клетки.

-

Если удельное электрическое сопротивление крови меньше, то при систоле, характеризующейся кровенаполнением тканей и органов их сопротивление уменьшается?

-

Безусловно. Итак, ответ на первоначальный вопрос найден с помощью ваших поисковых вопросов.

Назад


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования