Электрический ток

Переменный и его применение в медицине.

1.Переменный ток, его виды и основные характеристики.

Переменный ток – это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток).

Примечание: не оговаривается форма кривой тока, периодичность, длительность его изменения.

На практике под переменным током чаще всего подразумевают периодический переменный ток.

Физическая сущность переменного тока сводиться к колебаниям электрических зарядов в среде (проводнике или диэлектрике).

Виды тока:

1.Ток проводимости.

2.Ток смещения.

Ток проводимости – это такой ток, который обусловлен колебаниями электронов и ионов в среде.

Ток смещения – это ток, который обусловлен смещением электрических зарядов на границе «проводник – диэлектрик» (например, ток через конденсатор).

Ток смещения связан с изменением во времени электрического поля на границе проводник – диэлектрик и имеет особенности:

·  Амплитуда тока смещения и его направления совпадают по фазе с таковыми тока проводимости.

·  По значению он всегда равен току проводимости.

Частным случаем тока смещения является ток поляризации. Ток поляризации – это ток смещению не в вакууме, а в материальной диэлектрической среде.

Сумма токов смещения и поляризации составляет полный ток смещения.

В медицинской практике применяются следующие виды токов по форме кривой тока:

·  Синусоидальный

·  Прямоугольный

·  Треугольный

·  Трапециевидный

·  Игольчато-экспоненциальный

Самым простым является периодический синусоидальный ток. Он легко описывается математически и графически, форма его не искажается в электрических цепях с R, C, L элементами.

Основные характеристики переменного тока.

1.Период – время одного цикла изменения тока по направлению и числовому значению (T, c).

2.Частота – это число циклов изменения тока в единицу времени.

n =1/Т (величина обратная периоду с^-1, Гц)

3.Круговая частота (w, 2p/Т радиан/с)

4.Фаза (j) – это величина, определяющая во времени взаимоотношение тока и напряжения в электрической цепи.

5.Мгновенное значение тока и напряжения - значение этих величин в данный момент времени (i, u).

6.Амплитудное значение тока и напряжения – это максимальное за полупериод значение этих величин (I_m, U_m).

7.Среднеквадратическое (действующее, эффективное) значение тока и напряжения - вычисляется как положительный квадратный корень из среднего значению квадрата напряжения или тока по формулам.

I = ÖI²_cp

 

U = ÖU²_cp

Среднее значение (U_ср) за период (постоянная составляющая) – это среднее арифметическое мгновенных значений ток или напряжения за период.

На практике среднеквадратическое значение определяется по эффективному (действующему) значению. (I_cp,U_cp), которое для синусоидального тока вычисляется по формулам:

I_эф = I = 0,707 I_m

 

U_эф = U = 0,707 U_m

 

В отдельных случаях медицинского применения электрического тока приходиться учитывать и другие характеристики (например, коэффициент амплитуды К_а, и коэффициент формы К_ф).

Для практики имеют значения следующие формулы связи характеристик:

i(u) ≤I_m(U_m)

I_эф = I = I_m/Ö2=0,707 I_m I_{m =} 1,41 I_эф

 

U_эф = U= U_m/Ö2=0,707 U_m U_{m =} 1,41 U_эф