STEFAŃSKA NATALIA, FIZJOTERAPIA (s1), GRUPA 2

PARA NR 6, ZAGADNIENIE 15: ELEKTRONICZNY MODEL KOMÓRKI

ZAGADNIENIA:

1.      Prąd elektryczny (natężenie prądu, napięcie, opór, opór właściwy, prawo Ohma,  prawa Kirchhoffa, obliczanie natężeń prądów płynących w oczkach obwodu):

• Prąd elektryczny - każdy uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

• Natężenie prądu - wielkość charakteryzująca prąd elektryczny; jest to iloraz ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika i czasu jego przepływu. Jednostką natężenia prądu jest 1 amper.

,

• Napięcie elektryczne - jest równe różnicy potencjałów elektrycznych między końcami przewodnika. Jednostką napięcia jest wolt.

• Opór elektryczny - to wielkość, która jest ilorazem napięcia panującego na końcach przewodnika i natężenia prądu w nim płynącego. Jednostka oporu jest om.

• Opór właściwy - jest to opór w przypadku gdy weźmiemy przewodnik o jednostkowej długości i jednostkowym polu przekroju. Jednostką oporu właściwego jest: [ρ]=1Ω * m

• Prawo Ohma - natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest proporcjonalne do przyłożonego don napięcia.

• I Prawa Kirchhoffa - suma natężeń prądów wpływających do dowolnego węzła obwodu jest równa sumie natężeń prądów zeń wpływających.

• II Prawo Kirchhoffa - suma wszystkich napięć i sił elektromotorycznych w oczku wziętych odpowiednimi znakami jest równa zeru.

• Natężenie prądów płynących w oczkach obwodu - Metoda prądów oczkowych, zwana też metodą prądów cyklicznych, polega na tym, że zamiast prądów w gałęziach wyznacza się na podstawie drugiego prawa Kirchhoffa tzw. prądy oczkowe zamykające się w oczkach. Liczba równań, którą należy napisać dla prądów oczkowych zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa, równa jest liczbie oczek niezależnych, tzn. dla schematu elektrycznego o liczbie węzłów równej q i liczbie gałęzi równej p zadanie znajdowania prądów oczkowych sprowadza się do rozwiązania układu p - q + 1 równań.

2.      Opór zastępczy, łączenie oporów:

• Opór zastępczy - jest to tak dobrany opornik, za pomocą którego możemy zastąpić dowolną liczbę ze sobą połączonych oporników, aby przy tym samym napięciu w obwodzie popłynął prąd o takim samym natężeniu prądu.

3.      Kondensator, pojemność kondensatora:

• Kondensator - to dwa izolowane od siebie przewodniki. Każdy z przewodników nazywa się okładką kondensatora. Każda z okładek kondensatora naładowana jest ładunkiem o takiej samej wartości bezwzględnej lecz o przeciwnych znakach. Ładunki te wytwarzają pole elektryczne; linie pola skierowane są od okładki naładowanej dodatnio do okładki naładowanej ujemnie. Potencjał okładki naładowanej dodatnio jest większy niż okładki naładowanej ujemnie. Różnica potencjałów ∆V między okładkami nosi nazwę NAPIĘCIA, oznaczana jest symbolem U. Napięcie U między okładkami jest wprost proporcjonalne do ładunku elektrycznego Q na każdej z okładek:

Współczynnik C nazywamy POJEMNOŚCIĄ KONDENSATORA. Można ja zdefiniować jako stosunek ładunku do napięcia między okładkami kondensatora:

4.      Ładowanie i rozładowanie kondensatora przez opór:

• Ładowanie kondensatora przez opór - kondensator C będzie ładowany prądem I z baterii o napięciu U_we. Można to zapisać w postaci równań:

• Rozładowanie kondensatora przez opór - kondensator C został naładowany do napięcia U₀, jeżeli do tak naładowanego kondensatora zostanie w chwili t=0 dołączony rezystor R (po zamknięciu wyłącznika W), to zostanie rozładowany.

5.      Elektryczny model komórki:

• Cytoplazma - w procesie przewodzenia prądu elektrycznego cytoplazma wykazuje cechy złożonego elektrolitu lub nawet zawiesiny, w której jedne składniki stanowią elektrolityczne środowisko dyspersyjne, a inne - fazę rozproszoną. Przewodność elektryczna tej substancji zależy od koncentracji poszczególnych rodzajów jonów i ich ruchliwości.

• Błona komórkowa - jest pod względem przewodnictwa elektrycznego izolatorem. Posiada takie właściwości dzięki warstwie lipidowej. Błona łącznie z substancją wewnątrz i zewnątrzkomórkową stanowi kondensator elektryczny, który wnosi składową bierną do impedancji komórki.

6.      Niepewności pomiarowe - błąd bezwzględny, względny i względny procentowy

• Błąd bezwzględny - dokładność przyrządu pomiarowego; ∆x; np. l=13,7 cm = 137 mm to ∆x = 0,1 cm = 1mm czyli L=(137 ± 1) mm;

• Błąd względny:
  
  

• Błąd względny procentowy:
  
  

OPIS TEORETYCZNY:

Prawa Ohma i Kirchhoffa, wyjaśnienie modelu komórki.

• Prawo Ohma - natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest proporcjonalne do przyłożonego don napięcia.

• I Prawa Kirchhoffa - suma natężeń prądów wpływających do dowolnego węzła obwodu jest równa sumie natężeń prądów zeń wpływających.

• II Prawo Kirchhoffa - suma wszystkich napięć i sił elektromotorycznych w oczku wziętych odpowiednimi znakami jest równa zeru.

• Elektroniczny model komórki:

Cytoplazma - w procesie przewodzenia prądu elektrycznego cytoplazma wykazuje cechy złożonego elektrolitu lub nawet zawiesiny, w której jedne składniki stanowią elektrolityczne środowisko dyspersyjne, a inne - fazę rozproszoną. Przewodność elektryczna tej substancji zależy od koncentracji poszczególnych rodzajów jonów i ich ruchliwości.

Błona komórkowa - jest pod względem przewodnictwa elektrycznego izolatorem. Posiada takie właściwości dzięki warstwie lipidowej. Błona łącznie z substancją wewnątrz i zewnątrzkomórkową stanowi kondensator elektryczny, który wnosi składową bierną do impedancji komórki.