Исследование


Скачать 267.56 Kb.
НазваниеИсследование
страница1/3
Дата публикации08.01.2014
Размер267.56 Kb.
ТипИсследование
referatdb.ru > Физика > Исследование
  1   2   3


УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЛИДСКОГО РАЙИСПОЛКОМА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«СРЕДНЯЯ ШКОЛА № 15 Г. ЛИДЫ»
ТЕМА: Исследование электрического сопротивления тела человека.

секция физики



Выполнили:

Бобров Максим 9 «В»

Черноус Анастасия 9 «В»

Руководитель: учитель физики Токть Анна Романовна


Лида, 2013

Оглавление

Введение ………………………………………………………….........…….........................3

1. Электричество и ткани…………………………………………………………………….5

1.1 Электричество и кожа……………………………………………………………………5

1.2 Электрические свойства тела человека ………………….…………….........................7

1.3 Сопротивление тела человека…………………………………………………………...8

2. Приборы для измерения сопротивления………………………………………………..10

3. Исследование сопротивления тела человека……………………………………………11

3.1 Исследование зависимости сопротивления тела человека от состояния

кожного покрова………………………………………………………………………….....11

3.2 Исследование зависимости сопротивления тела человека от времени суток…………………………………………………............................................................14

3.3 Исследование зависимости сопротивления тела человека от пути

протекания электрического тока…………………………………………………………..15

3.4 Исследование зависимости сопротивления тела человека от

физиологических факторов и окружающей среды ………………………………….........16

Заключение…………………………………………………………………………………. 18

Список литературы …………………........……………………………..............................19

Приложение …….......……………………………………………………………………….20

Введение

Используя электротехнические изделия на производстве или в быту, человек может попасть под действие электрического тока. Одним из факторов, влияющие на исход поражения человека электрическим током, является сопротивление тела человека.

В курсе физики, изучаемом в современной школе, практически не уделяется внимания физическим параметрам, характеризующим человека. На уроках законы рассматриваются в основном на неживых объектах. Однако у учащихся всё чаще проявляется повышенный интерес к изучению физики человека. Именно поэтому было принято решение провести исследование одного из физических параметров, а именно, сопротивление тела человека. Очень важно, чтобы у учащихся постепенно складывались убеждения в том, что, причинно-следственная связь явлений имеет всеобщий характер и что, все явления, происходящие в окружающем нас мире, взаимосвязаны.

В справочной литературе [2] существуют теоретические утверждения о зависимости сопротивления тела от кожного покрова, то не исключено и влияние пути протекания электрического тока по телу, а также влияние физического и психоэмоционального состояния.

Цель исследования: выявить факторы, влияющие на сопротивление тела человека.

Задачи исследования:

-научиться работать с научной литературой, отбирать, анализировать, систематизировать информацию;

- исследовать зависимость сопротивления тела человека от состояния кожного покрова экспериментальным путем;

- исследовать зависимость сопротивления тела человека от времени суток.

-исследовать влияние зависимости сопротивления тела от пути протекания электрического тока.

-исследовать зависимость сопротивления тела человека от физиологических факторов и окружающей среды.

В процессе данной исследовательской работы использовались следующие методы:

Теоретические

-сравнение и сопоставление теоретических данных с результатами эксперимента;

-анализ различных информационных источников и результатов исследования по данному вопросу;

-систематизация приведения в систему полученных теоретических и практических знаний.

Эмпирические

-наблюдение за экспериментом

-исследование – выявление зависимости сопротивления тела от различных факторов.

Кроме того рассматривались вопросы, направленные на развитие интереса к физике, к экспериментальной деятельности, формирование умений работать со справочной литературой.

В ходе работы учащиеся не только удовлетворили свои образовательные потребности, но и получили навыки, познакомились с методами исследования в физике и биологии, получили краткие данные о медицинской и биологической аппаратуре. Объяснение отдельных процессов, происходящих в живых организмах, на основе физических законов помогли им установить причинно-следственные связи, существующие в живой и неживой природе, сформировали интерес не только к физике, но и биологии. Навыки, полученные при работе с измерительными приборами, при постановке эксперимента пригодятся в дальнейшей научно-технической деятельности.

^ 1. Электричество и ткани

1. 1 Электричество и кожа

Существование и развитие человека невозможно без непрерывного взаимодействия с окружающей средой. Влияние внешней среды на человека обычно рассматривается на примере действия электрического тока и магнитного поля. Причем это не случайно. Энергия любого из этих факторов, так или иначе, преобразуется в электрическую, которая, взаимодействуя с электричеством человека, обуславливает реакцию человека на действие внешнего фактора [7].

Преобразование энергии взаимодействующих факторов в электрическую подчиняется определенной передаточной функции. Основные процессы преобразования, описываемые передаточной функцией, происходят через кожу. Кожа является источником информации о состоянии органов и тканей человека и в то же время – первозащитной оболочкой человека от вредного воздействия среды.

Кожа, осуществляющая столь сложную связь в системе «среда – человек», представляет собой трехкомпонентную структуру, образованную эпидермисом, дермой и подкожной жировой клетчаткой, которые находятся в функциональном разрезе. Самым тонким слоем является эпидермис. Несмотря на незначительные размеры, он обладает наиболее ответственными функциями – защитной и информирования о состоянии органов и тканей. Информация необходима для саморегуляции ряда биофизических процессов в организме, прежде всего тепловых и биоэлектрохимических.

Это плоский, тонкий, ороговевший слой. Представляет собой пограничную часть с многообразными сложными барьерно-информативными функциями. Одна из основных функций – защита от проникновения в организм чужеродных, не свойственных ему микробов, аэрозольной пыли. Он способствует защите тканей и органов от проникновения ультрафиолетового и коротковолнового рентгеновского излучения. Структурные особенности эпидермиса обеспечивают ему высокую упругость, эластичность. Он имеет большую механическую прочность, что позволяет ему выдерживать большие механические нагрузки. Обладая высокими регенерационными свойствами, способен при повреждениях быстро восстанавливаться. Благодаря удивительным и многообразным видам электропроводимости он имеет исключительно высокую рецепторную защитную способность [1].

Кожу многие ученые представляют как топографическую связь отдельных участков эпидермиса со всеми органами человека. В эпидермисе находятся акупунктурные зоны – точки и участки кожи, обладающие отличным от основного состава эпидермиса значением проводимости. Значит, есть различие и в свойствах этих точек. Через эти зоны в основном и осуществляется связь эпидермиса с внутренними органами. Возникновение электрической цепи через область эпидермиса в акупунктурных зонах может привести к смертельному исходу даже при очень маленьком напряжении. В то же время очень распространено воздействие на эти точки иглами с целью лечения или усиления некоторых функций организма – иглотерапия.

Свойства кожи уникальны и удивительны. Уже давно было обнаружено, что клетки чистой кожи убивают болезнетворные бактерии и микробы, попадающие на ее поверхность, на воздухе, и в то же время через мокрую кожу могут свободно проходить эти же микробы. Чем это вызвано?

Эпидермис – поверхностный слой кожи относится к диэлектрикам, обладающим огромным удельным сопротивлением и большим значением диэлектрической проницаемости. Под влиянием разности температур внутренних органов и окружающей среды возникает диффузия «электрического газа». При прохождении газа через место ранения, обладающего высоким удельным сопротивлением и большой диэлектрической проницаемостью, появляется статическое электричество. Напряженность поля может достигнуть десятка киловольт на 1 квадратный сантиметр. При такой напряженности клеточные мембраны разрушаются и бактерии погибают. Для разрушения нейрона или клетки достаточна электрическая энергия поля в пределах 10-20 Дж. Это свидетельствует о том, что кожа является своеобразным электростатическим фильтром, подобным электростатическому фильтру, применяемому в системах жизнеобеспечения для замкнутых помещений, представляя собой стерилизатор. Но все это происходит при условии, что сопротивление кожи поддерживается на очень высоком уровне. При наличии воды на коже или повышенной влажности кожи такое электростатическое поле возникнуть не может – нет и «стерилизатора». Следовательно, электричество человека служит очень хорошим стражем от поражения микроорганизмами – бактериями окружающей человека воздушной среды [6].

^ 1.2.Электрические свойства тела человека

Попробуем взглянуть на себя со стороны, основываясь на фактах. Как всем известно, человек – существо многогранное: он покорил высочайшие горные вершины, опустился в самые глубокие точки Мирового океана, побывал на Луне, расщепил атомное ядро. Но чаще всего мы не задумываемся, а что же мы представляем собой, что мы можем сделать, какими возможностями и ресурсами обладаем? Человеческий организм представляет собой сложные биологические системы, поэтому, изучая происходящие в нем процессы, мы обратились к методам, которые используются в таких точных науках, как физика и химия. Ведь человек состоит из атомов и молекул, подчиняющихся физическим и химическим закономерностям. По нервному волокну распространяется электрический импульс. Профессор кафедры анатомии в Болонье (Италия) Луиджи Гальвани в книге "Трактат о силах электричества при мышечном движении» пишет: "я разрезал и препарировал лягушку... Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги... Я зажегся страстным желанием исследовать это явление...» Но ответ на этот вопрос дал соотечественник Гальвани - Алессандро Вольта: живой организм проводит, пропускает через себя электрический ток. Именно Вольта и создал первый источник. Такой источник тока можно продемонстрировать. Нужно взять по пять пластинок из меди и цинка размером 30х30х4 мм и сложить их стопкой, чередуя и перекладывая промокательной бумагой, смоченной крепким раствором поваренной соли. Если взять столбик мокрыми пальцами за торцы, то почувствуешь слабый, но явственный электрический удар! Если этот элемент подключить к гальванометру, он покажет наличие тока в цепи. Прошел 121 год после статьи Гальвани, и в 1912 г. было обнаружено, что внутри человеческого организма протекают токи, хотя и очень слабые. Исследователи доказали, что любой процесс внутри человека: работа сердца и мозга, прохождение нервных сигналов, мышечные сокращения - сопровождаются биологическими электрическими сигналами.

Электропроводность – один из параметров, характеризующих жизненную деятельность живого существа. Известно, что с возникновением живого организма любого вида начинаются биоэлектрические явления, которые прекращаются при гибели живого существа. Человек при этом не является исключением. Тело человека представляет собой по своим электрофизическим свойствам соленый раствор (раствор электролита) [2].

^ 1.3 Сопротивление тела человека

Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В живой ткани нет свободных электронов, и поэтому она не может быть уподоблена металлическому проводнику, электрический ток в котором представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Большинство тканей тела человека содержит значительное количество воды (до 65% по весу). Поэтому живую ткань можно рассматривать как электролит, т. е. раствор, разлагающийся химически при прохождении по нему тока, и, таким образом, считать, что она обладает ионной проводимостью. Иначе говоря, можно полагать, что перенос электрических зарядов в живой ткани осуществляется не свободными электронами, как это имеет место в металлических проводниках, а заряженными атомами или группами атомов — ионами.

В живой ткани имеет место явление межклеточной миграции (перемещение) энергии, т. е. резонансный перенос энергии электронного возбуждения между возбужденной и невозбужденной клетками. Поэтому можно предположить, что живая ткань обладает также электронно-дырочной проводимостью, свойственной полупроводникам, в которых перенос зарядов осуществляется электронами проводимости и дырками.

Таким образом, тело человека можно рассматривать как проводник особого рода, имеющий переменное сопротивление и обладающий в какой-то мере свойствами проводников первого рода (полупроводники) и второго рода (электролиты).

Из этих данных следует, что кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, которое является главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом.

В результате сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса, 2Rн (которые в совокупности составляют так называемое наружное сопротивление тела человека) и одного, называемого внутренним сопротивлением тела Rв (которое включает в себя сопротивление внутренних слоев кожи и сопротивление внутренних тканей тела).

Сопротивление наружного слоя кожи Rн состоит из активного и емкостного сопротивлений, включенных параллельно. Полное сопротивление наружного слоя кожи Rн зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и при площади электродов в несколько квадратных сантиметров может достигать весьма больших значений.

Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным, хотя, строго говоря, оно также обладает емкостной составляющей. Внутреннее сопротивление Rв практически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и равно примерно 500 – 700 Ом [6].

Эквивалентная схема сопротивления тела человека для рассмотренных условий показана на рисунке (см. приложение рис. 1).


^ 2. Приборы для измерения сопротивления

Омметр – это измерительный прибор специализированного назначения, предназначенный для определения сопротивления электрического тока. Так как сопротивление выражается в Омах (Ом), то и прибор, его измеряющий получил название омметра.
Омметр – это прибор непосредственного отсчета. Его основная функция – определение активных сопротивлений электрического тока. Как правило, омметр преобразует переменный ток в постоянный и производит измерения. Однако некоторые модели могут измерять сопротивление непосредственно переменного тока, без его преобразования. Омметры являются довольно полезными, а в ряде случаем и незаменимыми приборами, в зависимости от предъявляемых требований к диапазону производимых ими измерений.

Цифровые омметры. Микроомметр MOM600A представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок.

Аналоговые электронные омметры. Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый объект включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя.

Магнитоэлектрические омметры. Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания.
  1   2   3

Похожие рефераты:

Биопсийное исследование это прижизненное морфологическое исследование...
Диагностической целью. Исследование операционного материала – это морфологическое исследование тканей, органов, удаленных у больного...
План лекции: Исследование бухгалтерских документов и учетных записей...
Исследование заключений экспертов в различных областях знаний и других материалов дела
Исследование конкурентоспособности фирмы
Исследование эффективности каналов распределения и продвижения на потребительском рынке
Бриф на маркетинговое исследование
География исследования. Перечислить регионы и города, в которых планируется провести исследование
Направление на рентгенологическое исследование
Минск, ул. Гикало, 1; стоматологическое отделение, каб. 15, тел. 331 00 03 ν выбрать необходимое исследование
5. Исследование функции внешнего дыхания без функциональных проб исследов
Электрокардиографическое исследование с дозированной физической нагрузкой (вэм)
Исследование термической устойчивости фосфатов щелочных металлов
Термодинамическое исследование процессов парообразования метафосфатов элементов ia подгруппы Периодической системы
15. 1 «Судебно-экспертное исследование наркотических средств, психотропных...
Ботанические признаки растений конопли. Подготовка препарата и микроскопическое исследование
Исследование осуществлено методом анонимного анкетирования
Управлением внутренней политики области в январе 2013 года было проведено социологическое исследование
Исследование центральной гемодинамики
Биохимическое исследование крови: общий белок, билирубин, АсАТ, АлАТ, кфк, мочевина, креатинин, альфа-амилаза, глюкоза, электролиты...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза