Materyal, 11. sınıfta fizikteki laboratuvar çalışmalarına eşlik eder. Dersin başında öğrencilere bir hedef verilir ve teori kısaca gözden geçirilir.
Daha sonra işin ilerleyişi tartışılır ve deneyler yapılır. Gözlemlerin sonuçları açıklama gerektiren çizimler halinde defterlere kaydedilir. Ve çalışmanın sonunda sonuçlar çıkarılır.
Belge içeriğini görüntüle
"Laboratuvar çalışması "Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi""
Laboratuvar işi
"Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi"
Belyan L.F.,
Fizik öğretmeni MBOU "Ortaokul No. 46"
Bratsk
Hedefler:
- koşulları keşfet
indüksiyonun meydana gelmesi
kapalı bir iletkendeki akım;
- adil olduğundan emin ol
Lenz'in kuralları;
- olan faktörleri öğrenin
indüksiyon akımının gücüne bağlıdır.
Teçhizat:
- miliampermetre ( mA)
veya mikroampermetre ( μA ),
- ark mıknatısı,
- tel makarası.
İlerlemek
1. Bobin ve miliampermetreden oluşan bir devre kurun. Bobinin içine kalıcı bir mıknatıs indirerek ortaya çıkan endüksiyon akımının yönünü belirleyin.
İlerlemek
2. Mıknatısı bobinden çıkarın. İndüklenen akımın yönü değişti mi? Defterlerinize deneyin basitleştirilmiş bir diyagramını çizin.
3. Mıknatıs bobine göre hareketsiz durumdayken indüklenen bir akım ortaya çıkacak mı?
Bu nasıl kanıtlanabilir?
Çalışma raporunun hazırlanması:
Çalışma raporunun hazırlanması:
Çalışmanın her noktası için sonuçları formüle edin.
1. Bobinden geçen manyetik akı nasıl değişir (artar, azalır, değişmez)?
2. Kalıcı bir mıknatısın manyetik indüksiyon alan çizgilerinin yönleri nelerdir?
3. İndüklenen akımın manyetik alan çizgileri nasıl yönlendirilir?
4. Bobinin manyetik alanının kutuplarını belirleyin.
5. Sağ el kuralını kullanarak indüksiyon akımının yönünü belirleyin.
Çözüm:
1. İndüksiyon akımının yönü neye bağlıdır?
2. İndüksiyon akımının büyüklüğü neye bağlıdır?
14 No'lu LABORATUVAR ÇALIŞMASI
Ders:
Hedef:
Teori: 1831'de İngiliz fizikçi Faraday, manyetik alan kullanarak kapalı bir iletkende elektrik akımı yaratmanın mümkün olduğunu kanıtladı.
Bu olguyu kullanarak hemen hemen her güçte elektrik akımı elde etmek mümkün olmakta, bu da elektrik enerjisinin sanayide yaygın olarak kullanılmasını mümkün kılmaktadır.
Teçhizat: 1. Mevcut kaynak. 2. Galvanometre. 3. Yay şeklindeki mıknatıs. 4. Tripod. 5. Kabloların bağlanması. 6. düz mıknatıs
(2 adet). 7. Reostat 50 Ohm. 8. Transformatör. 9. Esnek tel.
Konum: 38 numaralı ofis.
İş emri:
1. Egzersiz.
Uzun bir esnek tel parçasını galvanometrenin düşük dirençli terminallerine takın ve bunu bir tripod üzerine monte edilmiş bir mıknatısa göre hareket ettirin. Cihaz okumalarını gözlemleyin ve bir sonuç çıkarın.
Görev 2.
Üniversal bir transformatörden 220 V'luk bir bobini galvanometre terminallerine bağlayın. Düz mıknatısı bobine göre hareket ettirin. Galvanometre okumalarını gözlemleyin. Bir sonuç çıkarın.
Görev 3.
Aynı isimdeki kutupları ekleyerek manyetik alanı güçlendirin, deney 2'yi yapın. Bir sonuç çıkarın.
Görev 4.
Mıknatısın bobine göre hareket hızını artırın. Galvanometre okumalarını gözlemleyin. Bir sonuç çıkarın.
Deneyimden bir sonuç çıkarın 2-4
Görev 5.
Bobinde indüklenen akımın yönünü belirleyin ve bunu, mıknatıs bobine yerleştirildiğinde ve bobinden çıkarıldığında mıknatısın alanının yönüyle karşılaştırın. Son iki deneydeki Lenz kuralını kontrol edin. e ve = - ω *∆Ф/∆ T
ν
ν
Görev 6. Üniversal transformatörün 120 ve 220V bobinlerini yan yana (çekirdeksiz) yerleştirin. Bir reostat kullanarak bobindeki akımı 2A'ya ayarlayın. Bobindeki akımı açıp kapatarak alt bobindeki akımı gözlemleyin. Bir sonuç çıkarın.
Görev 7
. Transformatör bobinlerini ortak bir çekirdeğe yerleştirin ve kısa devre yapın. Alt bobindeki akımı gözlemleyerek devreyi kapatıp açın. Sonuca varmak.
Görev 8 . Akımı yavaşça ve olabildiğince eşit bir şekilde 2 A'ya yükseltin, ardından azaltın, galvanometrenin okumalarını ve endüksiyon akımının yönünü gözlemleyin. Sonuca varmak.
Deney 5-8'den elde edilen sonuç:
Kontrol soruları:
Kapalı, hareketli bir iletkene bir mıknatıs yerleştirirseniz itilir, tam tersine çekilirse çekilir. Neden?
Pusula iğnesinin salınımı, cihazın pusulası pirinçse neden daha hızlı, cihazın gövdesi plastikse neden daha yavaş bozulur?
İletken devrede manyetik akı 0,3 saniyede 0,06 Wb'ye değişti. Manyetik akının ortalama değişim hızı nedir? Ortalama E.M.F nedir?
1,8 m uzunluğunda bir iletken, indüksiyon hatlarına dik olarak 6 m/s hızla hareket etmektedir. İletkendeki indüksiyon emk'si 1,44 V'tur. Alanın manyetik indüksiyonunu bulun.
Elektrik motorlu model rölantide çalışmaktadır. Rotorun dönüşünü parmağınızla yavaşlatırsanız rotor sargısı neden ısınır?
Elektromanyetik indüksiyon olgusu nerede uygulanır?
Edebiyat: Zhdanov L.S., "Fizik", Moskova - 2005; Gladkova R.A. "Fizikte problem ve soruların toplanması", Moskova - 2003.
İşin tamamlanması
Laboratuvar çalışması No. 14
Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi.
Çalışmanın amacı:Elektromanyetik indüksiyon olgusunun fiziksel özünü öğrenin.
Teçhizat: Kaynak, akım, galvanometre, yay şeklinde kalıcı mıknatıs, tripod, teller, düz mıknatıs, 50 Ohm reosta, esnek tel, bobinler, çelik çekirdek.
Konum: Seyirci numarası 38.
İşin tamamlanması.
1. Egzersiz. Uzun bir tel parçası bir galvanometrenin terminallerine bağlanırsa ve yay şeklindeki bir mıknatısa göre hareket ettirilirse, galvanometre, yönü iletkenin hareket yönüne bağlı olan bir akımın ortaya çıkışını gözlemler.
Görev 2. Bir galvanometrenin terminallerine bir transformatör bobini bağlarsanız ve düz bir mıknatısı bobine göre hareket ettirirseniz, galvanometrede yönü mıknatısın hareket yönüne bağlı olan zayıf bir akım gözlenir.
Görev 3. Kalıcı mıknatısların kutupları gibi katlanarak manyetik alanı güçlendiririz. Bunun sonucunda devredeki akımın arttığını gözlemliyoruz.
Görev 4. ne zaman Mıknatısın bobine göre hareket hızının artmasıyla devredeki akımda keskin bir artış gözlemliyoruz.
İÇİNDE 
çözüm:
Görev 2-4'ten şu şekilde çıkar: İletken devrede (bobin) bir EMF ve indüklenen akım, ancak zamanla değişen bir manyetik alanın içine girmesi durumunda oluşturulacaktır.
Görev 5.
1. Harici MP-Vv'nin yönünü belirleyin;
2.∆Ф>veya<0?
3.Eğer.∆Ф>0 ise Вв, В ile zıt yöndedir. Ben ;
4.B tarafından Ben ve gimlet kuralıyla EMF'nin ve indüklenen akımın yönünü belirleriz.
Görevler 
e 6.
Transformatör bobinleri yan yana yerleştirilip sağ bobine akım ayarlanıp periyodik olarak açılıp kapatılırsa sol bobinde farklı yönlerde bir akımın ortaya çıktığını gözlemleriz.
Görev 7. Transformatör bobinlerini çekirdeğe yerleştirip kapatıyoruz; galvanometreyi kullanarak sol bobindeki akımda önemli bir artış gözlemliyoruz.
Görev 8. Bir bobindeki akım arttığında diğerinde akım oluşur, azaldığında da farklı yönde bir akım ortaya çıkar.
Çözüm: Bu çalışmadan şu sonuç çıkıyor elektromanyetik indüksiyon olgusunun fiziksel özü İletken devreye giren manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle, içinde indüklenen bir emf'nin indüklenmesi ve devre kapalıysa indüklenen akımın oluşması gerçeğinde yatmaktadır. EMF'nin ve akımın yönü, manyetik akının yönüne ve değişimine bağlıdır. Ve EMF'nin mutlak değeri yalnızca manyetik akının değişim hızına bağlıdır.
Kontrol soruları:
Hangi akıma indüksiyon akımı denir?
Bu derste 4 numaralı “Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi” laboratuvar çalışmasını gerçekleştireceğiz. Bu dersin amacı elektromanyetik indüksiyon olgusunu incelemek olacaktır. Gerekli ekipmanı kullanarak laboratuvar çalışması yapacağız ve bunun sonunda bu fenomeni nasıl doğru bir şekilde inceleyeceğimizi ve belirleyeceğimizi öğreneceğiz.
Amaç - çalışma elektromanyetik indüksiyon fenomeni.
Teçhizat:
1. Miliammetre.
2. Mıknatıs.
3. Makara çilesi.
4. Mevcut kaynak.
5. Reostat.
6. Anahtar.
7. Bir elektromıknatıstan bobin.
8. Kabloların bağlanması.
Pirinç. 1. Deneysel ekipman
Kurulumu yaparak laboratuvar çalışmalarına başlayalım. Laboratuvar çalışmalarında kullanacağımız devreyi monte etmek için bir çile bobinini miliampermetreye bağlayacağız ve bobine yaklaştıracağımız veya uzaklaştıracağımız bir mıknatıs kullanacağız. Aynı zamanda indüklenen akım ortaya çıktığında ne olacağını da hatırlamalıyız.
Pirinç. 2. Deney 1
Gözlemlediğimiz olguyu nasıl açıklayacağınızı düşünün. Manyetik akı gördüklerimizi, özellikle de elektrik akımının kökenini nasıl etkiler? Bunu yapmak için destekleyici şekle bakın.
Pirinç. 3. Kalıcı şerit mıknatısın manyetik alan çizgileri
Manyetik indüksiyon hatlarının kuzey kutbundan çıkıp güney kutbuna girdiğini unutmayın. Üstelik mıknatısın farklı yerlerinde bu çizgilerin sayısı ve yoğunlukları da farklıdır. Manyetik alanın yönünün de noktadan noktaya değiştiğini lütfen unutmayın. Bu nedenle manyetik akıdaki bir değişikliğin kapalı bir iletkende bir elektrik akımının ortaya çıkmasına yol açtığını söyleyebiliriz, ancak yalnızca mıknatıs hareket ettiğinde bu bobinin dönüşleriyle sınırlı alana giren manyetik akı değişir. .
Elektromanyetik indüksiyon çalışmamızın bir sonraki aşaması kararlılıkla ilgilidir. indüksiyon akımının yönü. İndüksiyon akımının yönünü miliampermetre iğnesinin saptığı yöne göre değerlendirebiliriz. Yay şeklinde bir mıknatıs kullanalım ve mıknatıs yaklaştığında okun bir yöne sapacağını görelim. Mıknatıs şimdi diğer yöne hareket ettirilirse ok diğer yöne sapacaktır. Deney sonucunda mıknatısın hareket yönünün aynı zamanda indüksiyon akımının yönünü de belirlediğini söyleyebiliriz. İndüksiyon akımının yönünün mıknatısın kutbuna da bağlı olduğunu da belirtelim.
İndüksiyon akımının büyüklüğünün mıknatısın hareket hızına ve aynı zamanda manyetik akı değişim hızına bağlı olduğunu lütfen unutmayın.
Laboratuvar çalışmamızın ikinci kısmı başka bir deneyle ilgili olacak. Gelin bu deneyin tasarımına bakalım ve şimdi ne yapacağımızı tartışalım.
Pirinç. 4. Deney 2
İkinci devrede prensip olarak indüksiyon akımının ölçümüyle ilgili hiçbir şey değişmedi. Aynı miliampermetre bir bobin bobinine bağlanmıştır. Her şey ilk durumda olduğu gibi kalır. Ancak şimdi kalıcı mıknatısın hareketinden değil, ikinci bobindeki akım gücündeki değişiklikten dolayı manyetik akıda bir değişiklik elde edeceğiz.
İlk bölümde varlığı keşfedeceğiz indüklenen akım Devreyi kapatırken ve açarken. Yani deneyin ilk kısmı: anahtarı kapatıyoruz. Lütfen devrede akımın arttığını, okun bir yöne saptığını ancak anahtarın artık kapalı olduğunu ve miliampermetrenin herhangi bir elektrik akımı göstermediğini unutmayın. Gerçek şu ki manyetik akıda bir değişiklik yok, bundan daha önce bahsetmiştik. Anahtar şimdi açılırsa miliampermetre akımın yönünün değiştiğini gösterecektir.
İkinci deneyde nasıl olduğunu izleyeceğiz indüklenen akım ikinci devredeki elektrik akımı değiştiğinde.
Deneyin bir sonraki kısmı, devredeki akımın büyüklüğü bir reostat vasıtasıyla değiştirilirse endüksiyon akımının nasıl değişeceğini gözlemlemek olacaktır. Bir devredeki elektrik direncini değiştirirsek Ohm kanununa göre elektrik akımının da değişeceğini biliyorsunuz. Elektrik akımı değiştikçe manyetik alan da değişecektir. Reostatın kayan teması hareket ettiği anda manyetik alan değişir ve bu da bir endüksiyon akımının ortaya çıkmasına neden olur.
Laboratuvarı sonuçlandırmak için, bir elektrik akımı jeneratöründe indüklenen elektrik akımının nasıl oluşturulduğuna bakmamız gerekiyor.
Pirinç. 5. Elektrik akımı jeneratörü
Ana kısmı bir mıknatıstır ve bu mıknatısların içinde belirli sayıda sarım dönüşüne sahip bir bobin bulunmaktadır. Şimdi bu jeneratörün çarkını döndürürseniz, bobin sargısında endüktif bir elektrik akımı indüklenecektir. Deney, devir sayısındaki artışın ampulün daha parlak yanmaya başlamasına yol açtığını gösteriyor.
Ek literatür listesi:
Aksenovich L. A. Ortaokulda fizik: Teori. Görevler. Testler: Ders Kitabı. genel eğitim veren kurumların yararları. çevre, eğitim / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S. 347-348. Myakishev G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 sınıflar. İleri düzey fizik çalışmaları için ders kitabı / G.Ya. Myakişev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M .: Bustard, 2005. - 476 s. Purysheva N.S. Fizik. 9. sınıf. Ders kitabı. / Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E., Charugin V.M. 2. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2007.
Çalışma kısmen doğası gereği araştırma niteliğindedir, kısmen hesaplamaya dayalıdır, gözlemi geliştirir, laboratuvar ekipmanlarını kullanma becerilerini geliştirir, öğrencilerin gözlemlenen olayları teorik yasaları, mantıksal zincirleri, referans tablolarını, gimlet kuralını kullanarak açıklayabilmelerini gerektirir, yani bu tür çalışmalar izin verir Öğrencilerin bilgi derinliğini ve bunları pratikte uygulama yeteneğini ortaya çıkarmanızı sağlar.
Çalışma sürecindeki öğrenciler fizik yasalarının nesnelliğine ikna olurlar.
Dersin organizasyon anında öğrencileri derste bağımsız olarak çözecekleri görevler ve görevlerin tamamlanması için zamanın adım adım dağılımı hakkında kısaca bilgilendiririm.
BENsahne– 1 No.lu “Elektromanyetik indüksiyon olgusu”, No. 2 “Doğa” pankartlarını kullanarak teorik materyalin kısa bir özet tekrarı EMF tümevarım” ve No. 3 “Lenz kuralı”. Bu, öğrencilerin bağımsız araştırmalara yönelik teorik hazırlıkları için gereklidir (saydamlar No. 1, 2, 3, eke bakınız).
Bilgi hazırlığının ardından öğrenciler devam eder. IIsahne: deneysel niteliksel ve hesaplamalı problemlerin bağımsız çözümü. Her öğrenci görevleri içeren talimatlar alır. Deneyi hızlı bir şekilde tamamlama, cihaz okumaları alma (ölçüm veya gözlem yapma) ve gözlem veya hesaplama sonuçlarını açıklama göreviyle karşı karşıya kalırlar. Talimatlar şöyle görünür:
Laboratuvar çalışması: “Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi.”
Çalışmanın amacı: Elektromanyetik indüksiyon olgusunun kalıplarını kontrol edin, gözlemlenen olayların neden-sonuç ilişkilerini ortaya çıkarın ve mevcut modellerin nesnelliğinden emin olun.
Teçhizat: farklı sayıda sarımlı bobinler veya transformatör bobinleri veya plastik bir çerçeve üzerinde bakır tel sarımları, 2 çubuk mıknatıs (veya at nalı), miliammetre, voltmetre, ampermetre, akım kaynağı, bağlantı kabloları, metronom (sınıf başına 1 adet).
1. Egzersiz. TOPLAMAK bir bakır tel bobini, bir miliampermetre ve bağlantı tellerinden oluşan kapalı bir döngü. Belirli zaman aralıklarını geri sayan metronomu açın:
Uygulamakşerit mıknatısla egzersiz yapın: metronomun vuruşları altında, mıknatısı kuzey kutbuyla bobine eşit şekilde yerleştirmeye çalışın, miliammetre okumalarını alın (miliammetre iğnesinin maksimum sapması). Belirli bir süre sonra mıknatısı bobinden eşit şekilde çıkarın. Miliammetre okumalarını alın.
Açıklamak gözlemlenen fenomenler İki gözlemdeki ortak özelliklere ve farklılıklara dikkat edin.
Örnek olası cevap: Hem birinci hem de ikinci deneylerde, kapalı bir devrede, bu devreye giren dış manyetik akı değiştiğinde bir endüksiyon akımının ortaya çıktığını gözlemledik. Mantıksal zincir şuna benzer:
Akımın büyüklüğü aynıdır, çünkü manyetik akının değişim hızı ve EMF indüksiyonlar aynıdır, devre direnci R de aynıdır. Manyetik akıdaki bir değişiklikle ilişkili endüksiyon akımı yönündeki fark: Ф - ilk durumda ve Ф↓ ikinci durumda. Bu Lenz kuralının bir tezahürüdür. Başka bir mantıksal zincir verin:
ve bir durumda endüksiyon akımının yönünü belirleyin.
Görev 2. 1) İletken bir devrede zaman içerisinde akan yükü hesaplayın ∆
T Görev 1'den alınan endüktif akım gücü Ii ile:
2) Belirli bir iletken devrede ortaya çıkan değeri Ohm yasasına göre hesaplayın:
R devresini belirlemek için, bir akım kaynağından, devreden, ampermetreden, anahtardan ve bağlantı kablolarından bir seri devre monte etmek gerekir. İletken devreye bir voltmetre bağlayın. Ampermetre ve voltmetre okumalarını alın ve hesaplayın.
Görev 3.Şimdi deneyi, aynı zaman aralığında dikkatlice sabit bir mıknatıs (sabit manyetik alan) ile yapın. ∆ T bobini mıknatısın üzerine yerleştirin. Miliammetre ne gösterecek? Görev 1 ve görev 3'teki gözlemler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar nelerdir?
İpucu: doğayı karşılaştır EMF iki deneyde indüksiyon.
Örnek olası cevap: endüksiyon akımı değişmedi ancak görev 1'de
ve görev 3'te.
Görev 4. Metronomun çaldığı zaman aralıklarını değiştirin: (veya ↓). Görev 1'de ne gibi değişiklikler oldu? Açıklamak.
Örnek olası cevap: Eğer ∆
T, öyleyse, dolayısıyla: ↓, dolayısıyla Ii ↓.
Görev 5. 4. görevde benzer kutuplarla katlanmış 2 mıknatısın aynı zaman aralığında yerleştirilmesi durumunda meydana gelen değişiklikleri gözlemleyin. Ne gözlemlediğinizi açıklayın.
Örnek olası cevap: 2 kere, dış manyetik alanın indüksiyonu 2 kere olduğundan Ii ≈ 2 kere arttı.
Görev 6.İletken devredeki sarım sayısını değiştirin ve görev modu 4'te indüklenen akımdaki değişimi gözlemleyin. Açıklayın.
Görev 7.İşin tamamlanmasına ilişkin bir rapor gönderin. Raporda öğrenciler şu soruyu özetlemeli ve cevaplamalıdır: Öğrenciler bu çalışmayı yaparken neye ikna oldular; Çalışmayı yazılı olarak hazırlar ve sunar.
ÇALIŞMANIN AMACI:
Galvanizleme aparatının yapısını ve çalışma prensibini öğrenin.
Galvanizleme aparatının elektrik devresinin ana elemanlarının özelliklerini belirleyin.
TEÇHİZAT:
galvanizleme aparatı, elektronik osiloskop.
YÖNTEMİN ÖNEMİ
Tıbbi uygulamada doğru akım yaygın olarak kullanılmaktadır. Galvanizleme yardımıyla hem bireysel organları (karaciğer, kalp, tiroid bezi vb.) Hem de tüm vücudu etkilerler. Örneğin, servikal sempatik düğümlerin tahrişi yoluyla "yaka bölgesinin" galvanizlenmesi, kardiyovasküler sistemin uyarılmasına ve metabolik süreçlerin iyileşmesine neden olur. Bu nedenle yöntem çok çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılır:
Periferik sinir sistemi;
Merkezi sinir sistemi;
hipertansiyon ve peptik ülser;
diş hekimliğinde - trofik bozukluklar veya ağız boşluğundaki dokuların iltihaplanması vb. durumunda.
Galvanizleme genellikle çözeltilerde iyonlara ayrışan tıbbi maddelerin vücut dokularına sokulmasıyla birleştirilir. Bu prosedür denir terapötik elektroforez veya tıbbi maddelerin elektroforezi. Doğru akımla elektroterapi ve ilaçların vücut dokularına verilmesi galvanizleme aparatı kullanılarak gerçekleştirilir.
TEORİK BÖLÜM
Vücut dokusu üzerinde düşük seviyeli doğru akımın (50 miliampere kadar) kullanıldığı tedavi yöntemine denir. galvanizleme.
Galvanizleme prosedürlerini ve terapötik elektroforezi gerçekleştirmek için, çeşitli prosedürler için akım gücünü düzenlemek üzere bir potansiyometre ve bir ölçüm cihazı ile donatılmış sabit bir voltaj kaynağı gereklidir. Böyle bir kaynak olarak, kural olarak, aydınlatma ağının yarı iletken bir AC doğrultucusu kullanılır. Galvanizleme aparatının elektrik devre şeması (Şekil 1) bir transformatör (3), iki diyotlu bir doğrultucu (5), iki dirençten (7) ve üç kapasitörden (6) oluşan bir yumuşatma filtresi, bir ayar potansiyometresi (8) ve şöntlü bir miliammetre (9) içerir. hasta devresindeki akımı ölçmek için anahtar 10.
Pirinç. 1. Galvanizleme aparatının elektrik şeması.
(1 – şebeke şalteri, 2 – şebeke gerilim şalteri, 3 – transformatör, 4 – gösterge lambası, 5 – diyotlar, 6 – kapasitörler, 7 – dirençler, 8 – ayar potansiyometresi, 9 – miliampermetre, 10 – miliampermetre şönt, 11 – terminaller çıkış voltajı).
Galvanizleme aparatındaki transformatör şebekeden gelen voltajı azaltır (AB, Şekil 1). Ayrıca hastanın güvenliği açısından varlığı zorunludur (3, Şekil 1). Transformatörün primer ve sekonder sargıları arasındaki endüktif bağlantı, hastanın vücuduna uygulanan elektrotları içeren devre ile cihazın bağlı olduğu alternatif voltaj ağı arasında doğrudan bağlantı olasılığını ortadan kaldırır. Aksi halde belirli koşullar altında (örneğin hastanın kazara topraklanması durumunda) elektrik yaralanması meydana gelebilir.
Alternatif akımın düzeltilmesi (doğru akıma dönüştürülmesi) yarı iletken diyotlar (5, Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilir. Yarı iletkenler, elektrik iletkenliği iletkenlerin ve dielektriklerin arasında olan katı kristalli maddelerdir. Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği büyük ölçüde dış koşullara (sıcaklık, aydınlatma, dış elektrik alanları, iyonlaştırıcı radyasyon vb.) bağlıdır. Bu nedenle, mutlak sıfıra (-273 °C) yakın çok düşük sıcaklıklarda yarı iletkenler, süper iletken duruma dönüşen çoğu iletkenin aksine dielektrik gibi davranır. Sıcaklık arttıkça iletkenlerin elektrik akımına karşı direnci artar, yarı iletkenlerin direnci azalır.
Oda sıcaklığında bile, saf bir yarı iletkenin, içsel iletkenlik adı verilen elektriksel iletkenliği küçüktür; bu, kaotik olarak oluşturulmuş deliklerin (kafes atomlarındaki boş alanlar) ve neredeyse eşit miktarlarda serbest elektronların (ana yük taşıyıcıları) bir sonucudur. Saf bir yarı iletkene çok küçük bir miktar yabancı madde eklendiğinde elektriksel iletkenliği önemli ölçüde artar.
Yarı iletken bir diyotun etkisi, farklı iletkenlik türlerine sahip iki yarı iletkenin bağlantı bölgesinde bir temas potansiyeli farkının oluşmasına dayanır:
n-tipi yarı iletken (ana yük taşıyıcıları elektronlardır);
p tipi yarı iletken (ana yük taşıyıcıları deliklerdir).
N ve p tipi yarı iletkenler safsızlıklar kullanılarak üretilebilir. Örneğin, değerlik katmanında (As) beş elektrona sahip olan germanyuma (Ge) safsızlık arsenik atomları eklendiğinde, her safsızlık atomu bir germanyum atomunun yerini alır. Safsızlık atomunun dört elektronu, komşu germanyum atomlarının değerlik elektronlarıyla kovalent bağlar oluşturur ve beşinci elektron serbest kalır ve bir akım taşıyıcısı olabilir. Ana elementten daha yüksek değerliliğe sahip safsızlıklar, kristale fazla elektron verdikleri için donörler olarak adlandırılır ve bu tür safsızlık atomlarına sahip kristaller, n-tipi kristaller olarak adlandırılır. Harici bir sabit alanın etkisi altında serbest elektronlar pozitif elektroda doğru hareket edecektir.
Üç değerlik elektronuna sahip safsızlık atomları, örneğin indiyum atomları, örneğin indiyum atomları saf germanyuma dahil edilirse, safsızlık atomu germanyum kristal kafesindeki bir atomun yerini alır. Tam bir kovalent bağ oluşturmak için safsızlık atomu herhangi bir komşu germanyum atomunun dördüncü elektronunu işgal eder. Bu durumda komşu atomun kovalent bağlarından biri kırılır. Doldurulmamış bir kovalent bağa delik denir; Pozitif yüklü bir elektronun özelliğine sahiptir. Düşük valanslı safsızlıklara alıcılar denir. Almanya içeren alıcı atomlar p tipi bir kristaldir. P tipi bir kristale sabit bir alan uygulamak deliklerin negatif elektroda doğru hareket etmesine neden olur. Akımın geçişine ilişkin olarak, deliklerin pozitif elektrottan negatif elektrota akışı, elektronların negatif elektrottan pozitif elektrota akışıyla aynı etkiye sahiptir.
P ve n tipi yarı iletkenler arasındaki temasa elektron-delik bağlantısı denir.
Bu yarı iletkenlerin temas bölgesinde delikler ve elektronlar bağlantı noktasından uzakta yoğunlaşmıştır (Şekil 2). Bu, deliklerin ve elektronların hareketliliğine kıyasla kristal kafesteki donör atomların ve alıcı atomların neredeyse tamamen hareketsiz olmasıyla açıklanır. Verici atomların toplam yükünün etkisi, deliklerin p-n bağlantısından sola doğru itilmesinde kendini gösterir ve alıcı atomların toplam yükü, elektronları etkileyerek p-n bağlantısından sağa doğru itilmelerini sağlar. Bu durumda deliklerin ve elektronların akışını engelleyen potansiyel bariyer adı verilen bir bariyer oluşur. Böylece sınır tabakası, n-p yönündeki elektronlara ve p-n yönündeki deliklere karşı çok yüksek direnç kazanır ve blokaj tabakası olarak adlandırılır.
Gerçekte, bu katman, alan gücü E" olan küçük bir pil görevi görür (Şekil 2'de noktalı çizgilerle gösterilmiştir). Doğrultma için p-n bağlantısını kullanmak amacıyla, harekete yardımcı olacak veya engelleyecek şekilde harici bir pil bağlanır. potansiyel bir bariyere eşdeğer olan pilin.
Pirinç. 2. Temas potansiyeli farkının oluşması.
(– alıcılar, “+” – delikler, – donörler, “–” – elektronlar)
Yarı iletkenler, ana yük taşıyıcılarına ek olarak azınlık yük taşıyıcılarını da içerir:
p tipi bir yarı iletkende – elektronlar;
n-tipi bir yarı iletkende delikler vardır.
Pozitif bir kutbu p-tipi bir yarı iletkene ve bir voltaj kaynağının negatif kutbunu n-tipi bir yarı iletkene bağlarsanız (Şekil 3a), o zaman dış alan kuvveti E, E" kuvvetinin tersi yönde hareket edecektir. Yarı iletkenlerin her birinde bulunan ana yük taşıyıcıları kontak katmanına doğru yönelerek temas alanındaki konsantrasyonları önemli ölçüde artar ve katmanın elektriksel iletkenliği yeniden sağlanır. Bunun sonucunda bariyer katmanı azalır ve direnci bu yönde azalır. p-n kavşağında doğrudan veya geçiş denir.
Uygulanan harici voltajın polaritesini değiştirirseniz (Şekil 3b), o zaman E" kuvveti ile çakışan harici alan kuvveti E, yarı iletkenlerin her birinde ana yük taşıyıcılarının temas katmanından hareket etmesine neden olacaktır. Zıt yönlerde Blokaj tabakası genişleyecek ve direnci önemli olacaktır. Kontak üzerinden geçen akım, yalnızca yarı iletkenlerdeki konsantrasyonu çok küçük olan azınlık yük taşıyıcılarının hareketi ile gerçekleştirilecektir. p-n eklemindeki engellemeye engelleme denir.
Yarı iletken diyotun çalışması bu prensibe dayanmaktadır. Bir yarı iletken diyota bir yük direnci (örneğin biyolojik doku) seri olarak bağlanırsa ve buna alternatif bir voltaj uygulanırsa, akım yük direncinden yalnızca bir yönde akacaktır. Bu dönüşüme AC düzeltmesi denir.
Pirinç. 3. Elektron-delik bağlantısı içeren bir devrede akımın geçişi (a – iletim modu, b – engelleme modu).
Harici bir EMF kaynağını yarı iletken diyota bağlarken p-n bağlantısının mevcut modu, Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.
pozitif voltaj değerinde (geçiş modu) akım keskin bir şekilde artar;
negatif bir voltaj değerinde (engelleme modu), diyotun kırılma voltajına U ve doğrultma özelliklerinin kaybına kadar akım çok yavaş değişir.
Pirinç. 4. Yarı iletken diyotun volt-amper karakteristiği.
Alternatif voltaj grafiği sinüzoide benzer (Şekil 5a). Bir diyottan geçirilirse, tek yönlü iletkenlik nedeniyle çıkış sinyali Şekil 5b'de gösterilen formu alacaktır.
Galvanizleme aparatı, transformatörün (3) sekonder sargısının A ve B terminallerine bağlanan iki yarı iletken diyot (5, Şekil 1) kullanır. A noktasının potansiyeli B noktasının potansiyelinden büyük olduğunda üst diyottan akım akar. Bu sırada alt diyot kilitlenir. Periyodun sonraki yarısında B noktasının potansiyeli A noktasının potansiyelinden yüksek olduğunda alt diyottan akım akacaktır. Sonuç olarak C noktasında potansiyel değer (D noktasına göre) negatif değer almayacak ve bu noktalara harici bir yük bağlandığında akım sadece tek yönde akacaktır. Böylece alternatif voltajın tam dalga doğrultulması elde edilir (Şekil 5c).
Gerilim dalgalanmalarını düzeltmek için, bir kapasitörden veya kapasitörlerden ve dirençlerden (Şekil 1'de 6.7) veya diğer filtre türlerinden oluşan bir elektrik filtresi kullanılır.
Pirinç. 5. Zamanın aşağıdakilere bağımlılığının grafikleri: a) alternatif voltaj, b) bir diyot üzerinde düzeltilen voltaj, c) iki diyot üzerinde düzeltilen voltaj.
RC filtresinin çalışması, X C kapasitansının elektrik direncinin ω frekansına bağımlılığına dayanır:
X C = 
. (1)
Elemanları seçerken aşağıdaki koşulların karşılanması gerekir:
Titreşimli voltaj arttıkça filtre kondansatörü (6) şarj edilir (bu voltaj maksimum değere ulaşana kadar şarjı artar). Gerilim darbeleri arasındaki duraklamalar sırasında, kapasitörler yüke (8, Şekil 1) boşaltılır ve titreşimli voltajın yönüne denk gelen yönde akan bir deşarj akımı oluşturulur. Sonuç olarak, çıkış voltajı düzgünleştirilmiş bir şekil alır (Şekil 6).
Elektrotlar aracılığıyla hastaya sağlanan voltajın düzenlenmesi bir potansiyometre (8, Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilir: cihazın çıkışındaki maksimum voltaj, hareketli kontağın üst konumunda olacak ve sıfır değerde olacaktır. alt konum.
İşlemleri gerçekleştirirken hastadan geçen akım miktarını kontrol etmek gerekir. Bir miliammetre (9, Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilir. Bir şönt (10, Şekil 1) bağlamak, miliampermetre ölçeğinin ölçeğini artırmanıza olanak tanır.
Pirinç. 6. Elektrik filtresinden geçtikten sonra sinyalin grafiği (noktalı çizgi titreşimli giriş sinyalini gösterir).
Akım hastaya, altına su veya salinle nemlendirilmiş pedlerin yerleştirildiği elektrotlar kullanılarak uygulanır. Bu, elektrotların altındaki dokuların elektroliz ürünleriyle “koterizasyonunun” etkisini ortadan kaldırmak için gereklidir. Aslında vücudun canlı dokuları, sodyum klorür - Na+ ve Cl- iyonlarının elektroliz ürünlerini içerir. Sıvı fazda bulunan su iyonları (H+, OH-) cilt yüzeyinde etkileşime girdiğinde negatif elektrot altında alkali NaOH, pozitif elektrot altında ise hidroklorik asit HCl oluştururlar. Bu nedenle, doğru akımın kullanıldığı tüm durumlarda, metal elektrotlar doğrudan vücut yüzeyine uygulanamaz.
Vücut dokuları, doku sıvısı içinde yıkanmış hücrelerden oluşur. Böyle bir sistem, zayıf iletken bir katmanla (hücre zarı (membran) ayrılmış, akımı nispeten iyi ileten iki ortamdan (doku sıvısı ve hücre sitoplazması) oluşur.
Doğru akımın vücut dokusu üzerindeki birincil etkisi, iyonları adsorbe eden koloidal parçacıkların yanı sıra, esas olarak doku elektrolitleri olmak üzere, içinde bulunan yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanmaktadır. Harici bir elektrik alanı, doku elemanlarındaki (hücre içi ve hücre dışı sıvı) membranların yakınında iyonların tutulmasına ve birikmesine neden olarak normal konsantrasyonlarını değiştirir (Şekil 7). Sonuç olarak membranlarda aşağıdakiler not edilir:
çift elektrik katmanının oluşumu;
kutuplaşma olgusu;
difüzyon kapasitesi yaratmak;
biyopotansiyeldeki değişiklik vb.
Pirinç. 7. Galvanizleme sırasında iyonların hücre zarları üzerindeki dağılımı (E – elektrotlar).
Aktif maruz kalmanın sonucu makro düzeyde fark edilir hale gelir: damar genişlemesi nedeniyle elektrotların altında ciltte kızarıklık (hiperemi) meydana gelir. Tüm bu süreçler hücrelerin fonksiyonel durumunu etkiler. Doku yenilenmesinde (periferik sinir lifleri, kaslar, epitel) ve sinir sisteminin düzenleyici fonksiyonunda bir artış vardır. Bu mekanizmalar galvanizlemenin tedavi amaçlı kullanımını belirler. Ancak şunu bir kez daha belirtmek gerekir ki, doğru akımın vücut dokusu üzerindeki birincil etkisi kutuplaşma fenomeni biyomembranın yüzeyinde.
Tedavi sürecinde contalı elektrotlar vücut yüzeyinde uygun yerlere sabitlenir (“transserebral galvanizasyon”, “galvanik yaka” vb.).
Elektrotların altındaki deri ve deri altı yağ tabakasının üstesinden gelerek, akımın dallanıp derin yerleşimli doku ve organlardan düşük dirençli ortamlardan (doku sıvısı, kan, lenf, sinir gövdelerinin zarları) geçtiğini hesaba katmak gerekir. , vesaire.). Sonuç olarak hastanın birçok organı ve sistemi aynı anda etkilenir.
PRATİK BÖLÜM
Bu çalışmamızda yan panelinde ünitelerinin ayrı ayrı bağlanmasını sağlayan geçiş anahtarları bulunan galvanizleme aparatı kullanmaktayız. Elektrik sinyallerinin şeklini gözlemlemek için cihaza bir osiloskop bağlanır.
