Тепловое действие тока механизм применение

Приведите примеры использования теплового действия тока в быту технике

Главная > Теория > Тепловое действие тока

Электроток, проходящий по проводниковому элементу, за счет ударения свободных электронов об ионы и атомы нагревает его. Тепловое действие тока можно наблюдать во всех аспектах жизни человека: от работающих ламп накаливания и бытовых приборов до получения цветных металлов и добычи азота.

Самодельный нагревательный прибор с нихромовой спиралью, что нагревается под воздействием электротока

Физиотерапия: что это, для чего нужна, виды, показания и противопоказания

Физиотерапия – способ лечения и профилактики различных заболеваний путем воздействия на организм человека факторами природного или искусственного происхождения. Метод физиотерапии часто назначается в периоды реабилитации после перенесенных болезней и прекрасно сочетается с традиционными медикаментозными схемами лечения. При отсутствии противопоказаний применение физиотерапевтических методик существенно ускоряет процесс выздоровления и облегчает состояние пациента.

Достоинства методики

Преимуществ у такого способа лечения несколько:

• Клиническая эффективность при одновременном приеме лекарственных препаратов, назначенных специалистом.
• Отсутствие побочных явлений.
• Повышение эффективности от действия некоторых медикаментов в несколько раз.
• Продление периода ремиссии при лечении хронических заболеваний, в течение которых не возникают характерные симптомы.
• Отсутствие привыкания, которое может возникать при длительном приеме некоторых групп лекарственных средств.
• Безболезненность.
• Профилактика широкого спектра болезней.
• Отсутствие эффекта нежелательного взаимодействия – можно использовать несколько методовлечения одновременно, при этом не возникает вопрос об их несовместимости (в отличие от лекарственных препаратов).
• Отсутствие токсических проявлений.

При подборе методов лечения специалист может разработать индивидуальную схему с учетом особенностей организма пациента и скорректировать ее при отсутствии видимого клинического эффекта.

УВЧ-терапия

УВЧ-терапия(ультравысокочастотная терапия ) – лечебное использование электрической составляющей переменного магнитного поля высокой и ультравысокой частоты.

Механизм действия УВЧ-терапии:

• осцилляторный эффект, который характеризуется изменением биологической структуры клеток на физико-химическом и молекулярном уровне;
• тепловой эффект, который приводит к нагреву тканей организма путем превращения ультравысоких частот электромагнитного поля в тепловую энергию.

В УВЧ-терапии применяют следующие диапазоны электромагнитных колебаний:

• 40,68 МГц (на данном диапазоне работает большая часть УВЧ-аппаратов в России и странах СНГ);
• 27,12 МГц (данный диапазон в большинстве случаев применяется в западных странах).

Частота электромагнитных колебаний бывает двух типов:

• непрерывное колебание, при котором происходит непрерывное электромагнитное воздействие на пораженную область;
• импульсное колебание, при котором производится серия импульсов, продолжительность воздействия которых составляет от двух до восьми миллисекунд.

Существуют следующие методики установки электродов:

Доза тепла УВЧ

Мощность

Механизм действия

Ощущения пациента

Термическая доза

от 100 до 150 Вт

применяется с провокационной целью

пациент испытывает выраженные тепловые ощущения

Олиготермическая доза

от 40 до 100 Вт

улучшает клеточное питание, обмен веществ и кровообращение

характеризуется незначительными тепловыми ощущениями

Атермическая доза

производит противовоспалительное действие

пациент не ощущает тепло

В зависимости от имеющегося заболевания и показаний врача при УВЧ применяются различные дозировки ощущения тепла.

В зависимости от дозы воздействия полей УВЧ в организме человека могут наблюдаться следующие изменения:

• увеличение фагоцитарной активности лейкоцитов;
• снижение экссудации (выделение жидкости в ткани при воспалительных процессах);
• активизация деятельности фибробластов (клетки образующие соединительную ткань в человеческом организме);
• увеличение проницаемости стенок сосудов;
• стимуляция в тканях обменных процессов.

Преимущество УВЧ-терапии состоит в том, что ее применение возможно при островоспалительных процессах и свежих переломах. Обычно данные нарушения являются противопоказанием к проведению различных физиотерапевтических методов лечения. Как правило, длительность процедуры УВЧ-терапии для взрослого составляет от десяти до пятнадцати минут. В среднем, курс лечения включает проведение от пяти до пятнадцати процедур, которые, как правило, проводятся ежедневно или через день.

Особенности проведения УВЧ новорожденным и детям:

• УВЧ-терапия может применяться лишь спустя несколько дней после рождения ребенка;
• используется слаботермическая дозировка;
• применяются аппараты со слабой мощностью; так детям до семи лет показана мощность не более тридцати ватт, а детям школьного возраста – не более сорока ватт;
• детям до пяти лет электроды прибинтовываются к необходимой области, а вместо воздушного зазора между пластинкой и кожей вставляется специальная бинтовая прокладка (во избежание появления ожогов);
• УВЧ-терапия применяется не более двух раз в год;
• рекомендуется производить в среднем от пяти до восьми лечебных процедур (не более двенадцати).

Длительность проведения УВЧ процедуры зависит от возраста ребенка

Возраст ребенка

Длительность процедуры

новорожденные и дети до шести месяцев

от шести месяцев до одного года

от года до семи лет

до восьми минут

дети старше семи лет

УВЧ является одним из методов физиотерапии, который можно применять при воспалительных заболеваниях, находящихся в активной фазе. В период воспалительного процесса на месте поражения вследствие накопления клеток крови и лимфы образуется воспалительный инфильтрат, который под воздействием УВЧ может рассосаться. Во время проведения процедуры в области воздействия увеличивается насыщение ионов кальция, что ведет к образованию соединительной ткани вокруг воспалительного очага и препятствует дальнейшему распространению инфекции. Однако следует заметить, что данный метод лечения применяется лишь в тех случаях, когда имеются условия для стекания гнойного содержимого из пораженного участка.

Наименование системы

Наименование заболевания

Механизм действия УВЧ

Заболевания дыхательной системы и ЛОР-органов

При наличии инфекционных процессов (например, пневмония, ангина, отит) производит угнетающее действие на жизнедеятельность микроорганизмов. Оказывает обезболивающее и иммуноукрепляющее действие. Создаются благоприятные условия для заживления пораженных тканей, а также снижается риск развития осложнений.

Заболевания сердечно-сосудистой системы

Оказывает сосудорасширяющее действие, что ведет к улучшению периферического и центрального кровообращения. Производит положительный эффект на сократимость миокарда. За счет снижения повышенного тонуса сосудистой стенки способствует снижению артериального давления, а также уменьшает отечность тканей.

Заболевания пищеварительной системы

Оказывает общеукрепляющее действие на организм человека. При заболеваниях, сопровождающихся болевым синдромом, производит обезболивающее действие. Также оказывает противовоспалительное действие (например, при холецистите, колите) и ускоряет процесс заживления тканей (например, при язве желудка и двенадцатиперстной кишке). При спазме желудка, желчного пузыря, а также кишечника производит спазмолитический эффект (расслабляющее действие). Также после проведения процедуры улучшается моторика кишечника и выделение желчи.

Заболевания мочеполовой системы

Происходит уменьшение воспалительной реакции, оказывается противоотечное действие, улучшается кровообращение и заживление пораженных тканей.

Заболевания кожи

При кожных заболеваниях предотвращает процесс нагноения раны. В случае если инфекционно-воспалительный процесс находится в активной фазе, данная процедура оказывает бактерицидное действие (угнетает жизнедеятельность бактерий). Стимулирует защитную систему кожи, в которой активизируется работа таких иммунных клеток как лимфоциты, клетки Лангерганса, тучные клетки и другие. Также улучшается микроциркуляция в области поражения, что способствует ускорению процесса эпителизации (восстановления) тканей. При наличии аллергических заболеваний оказывает на организм десенсибилизирующее (противоаллергическое) действие.

Заболевания нервной системы

Производит обезболивающий эффект за счет торможения процессов в центральной нервной системе, а также способствует уменьшению мышечного спазма. Также в месте воздействия происходит улучшение кровообращения, что ведет к ускорению процессов заживления нервной ткани. При заболеваниях, сопровождающихся нарушением проводимости нервных импульсов, способствует их восстановлению.

Заболевания опорно-двигательной системы

Во время процедуры, ткани, на которые воздействуют УВЧ, нагреваются, что вызывает расширение сосудов и улучшение кровообращения. Вокруг пораженного участка происходит образование окольных (коллатеральных) сосудов. Поступающая в область воздействия кровь питает пораженную ткань (например, костную, хрящевую) и ускоряет процесс ее регенерации.

Заболевания глаз

Улучшает микроциркуляцию в веках и слизистом слое глаз. Оказывает противовоспалительное и противоаллергическое действие. Также способствует усилению реакции фагоцитоза (фагоциты — специальные клетки в организме, уничтожающие патогенные микроорганизмы), что ускоряет процесс выздоровления и регенерации тканей.

Стоматологические заболевания

Во время воздействия электромагнитного поля в деснах улучшается кровообращение, останавливается рост, а также угнетается жизнеспособность бактерий. Также эффективно снижаются болезненные ощущения.

Реабилитационный период

За счет улучшения микроциркуляции и создания коллатеральных сосудов происходит ускорение процесса регенерации пораженных тканей. Значительно снижается риск инфицирования раны, так как ультравысокочастотное электрическое поле действует губительно на патологические микроорганизмы, способные вызвать нагноение послеоперационной раны. В период реабилитации данная процедура способствует повышению защитных сил организма, а также оказывает обезболивающее действие, что ускоряет и облегчает процесс выздоровления.

• противовоспалительный;
• секреторный;
• сосудорасширяющий;
• миорелаксирующий;
• иммуносупрессивный;
• трофический.

Существуют абсолютные и относительные противопоказания для проведения УВЧ-терапии.

Электротерапия — курс процедуры

Перед процедурой электроды наносятся на кожу пациента в зонах, подлежащих лечению. В зависимости от типа лечения используются разные типы электродов, которые размещаются на коже по-разному. Когда они расположены в продольном направлении, поток тока воздействует на поверхностные ткани, тогда как в случае поперечного расположения электродов ток проникает в ткани глубже и воздействует на более глубокие слои. Процедура не должна быть болезненной или вызывать дискомфорт. Большинство пациентов испытывают только легкое покалывание во время стимуляции с помощью электричества. Иногда противовоспалительные или обезболивающие препараты вводятся локально во время процедуры. Из-за воздействия электричества лекарства быстрее всасываются и имеют лучшую эффективность.

Одна электротерапия обычно длится от 10 до 20 минут. После процедуры может появиться покраснение в местах применения электродов. Текущая терапия приносит наилучшие результаты, если лечение проводится регулярно. Как правило, для достижения ожидаемых результатов рекомендуется проводить около 5-10 процедур в день.

Показания для УВЧ процедуры

При назначении УВЧ учитываются следующие факторы:

• возраст пациента;
• течение и стадия имеющегося заболевания;
• общее состояние здоровья больного;
• наличие сопутствующих заболеваний;
• наличие противопоказаний для проведения процедуры.

УВЧ является одним из методов физиотерапии, который можно применять при воспалительных заболеваниях, находящихся в активной фазе.

В период воспалительного процесса на месте поражения вследствие накопления клеток крови и лимфы образуется воспалительный инфильтрат, который под воздействием УВЧ может рассосаться. Во время проведения процедуры в области воздействия увеличивается насыщение ионов кальция, что ведет к образованию соединительной ткани вокруг воспалительного очага и препятствует дальнейшему распространению инфекции. Однако следует заметить, что данный метод лечения применяется лишь в тех случаях, когда имеются условия для стекания гнойного содержимого из пораженного участка.

УВЧ используется при лечении:

• заболеваний дыхательной системы и ЛОР-органов (ухо, горло, нос);
• заболеваний сердечно-сосудистой системы;
• заболеваний пищеварительной системы;
• заболеваний мочеполовой системы;
• заболеваний кожи;
• заболеваний нервной системы;
• заболеваний опорно-двигательной системы;
• заболеваний глаз;
• стоматологических заболеваний;
• в послеоперационный период.

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.

В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».

Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.

Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.

Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!

Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

Особенности электролиза растворов

В растворах электролитов, помимо самого вещества, присутствует вода. Под действием электрического тока водный раствор электролита разлагается.

Процессы, происходящие на катоде и аноде, различаются.

1. Процесс на катоде не зависит от материала, из которого он изготовлен. Однако, зависит от положения металлов в электрохимическом ряду напряжений.

2. Процесс на аноде зависит от материала, из которого состоит анод и от его природы.

а) Растворимый анод (Cu, Ag, Ni, Cd) подвергается Me => Me n+ + ne

б) На не растворимом аноде (графит, платина) обычно окисляются анионы S — , J — , Br — , Cl — , OH — и молекулы H₂O:

• 2J — => J₂ 0 + 2e;
• 4OH — => O₂ + 2H₂O + 4e;
• 2H₂O => O₂ + 4H + + 4e

Рассмотрим примеры различных вариантов электролиза растворов:

1. Разложение бескислородной соли на нерастворимом электроде

Чтобы ознакомиться с этим вариантом электролиза, возьмем йодистый калий. Под действием тока ионы калия устремляются к катоду, а ионы йода к аноду.

Калий находится в диапазоне активности слева от алюминия, поэтому на катоде восстанавливаются молекулы воды и образуется атомарный водород.

Процесс протекает на нерастворимом аноде и в состав соли входит бескислородный остаток, поэтому на аноде образуется йод.

В результате можно создать общее уравнение электролиза:

2. Разложение бескислородной соли на растворимом электроде (медь)

Рассмотрим на примере хлорида натрия. Данная соль разлагается на ионы натрия и хлора, но следует учитывать материал анода. Медный анод сам подвергается окислению. На аноде выделяется чистая медь, и ионы меди переходят с анода на катод, где также осаждается медь. В итоге процесс можно представить следующими уравнениями реакций.

• NaCl → Na + + Cl —
• Катод: Cu 2+ + 2e — → Cu 0
• Анод: Cu 0 — 2e — → Cu 2+

В растворе концентрация хлорида натрия остается неизменной, поэтому составить общее уравнение реакции процесса не представляется возможным.

3. Разложение кислородосодержащей соли на нерастворимом (инертном) электроде

Возьмем для примера раствор нитрата калия. В процессе электролиза происходит распад на ионы калия и кислотного остатка.

В ряду активности металлов калий находится левее алюминия, поэтому на катоде восстанавливаются молекулы воды и образуется газообразный водород.

Молекулы воды окисляются на аноде и выделяется кислород.

В результате получаем общее уравнение электролиза:

4. Электролиз раствора щелочи на инертном электроде

В случае разложения щелочи в процесс электролиза включаются молекулы воды и гидроксид-ионы.

Барий находится левее алюминия, поэтому на катоде происходит восстановление воды и выделение водорода.

На аноде откладываются молекулы кислорода.

Получаем суммарное уравнение электролиза:

5. Электролиз раствора кислоты на инертном электроде

При разложении азотной кислоты под действием электрического тока в процесс вступают катионы водорода и молекула воды.

На катоде выделяется водород, на аноде – кислород. Получаем суммарное уравнение процесса: