1

doc. dr. sc. Erim BešićZavod za biofiziku

Farmaceutsko‒biokemijskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

SEMINARI IZ FIZIKESEMINAR 6DODATCI

→ precizni instrument za mjerenje malih jakosti strujaGALVANOMETAR

→ kada struja prolazi kroz zavojnicu galvanometra,zavojnica postaje elektromagnet i zakreće se u polju trajnog magneta (moment na strujnu petlju)

→ sastoji se od zavojnice smještene između polova trajnog magneta

→ nakon uravnoteženja magnetske sile i sile opruge s kazaljkom, kazaljka se zaustavi i pokaže vrijednost jakosti struje (prethodno je potrebno izbaždariti instrument) → otklon kazaljke je moguć na obje strane (nije bitan polaritet struje)

→ što je veća jakost struja, veća je i magnetska sila na zavojnicu, a time je veći i zakret zavojnice, odnosno njezine kazaljke

→ ampermetar → za razliku od galvanometra može mjeriti veće jakosti struja i ima otklon samo na jednu stranu (pri spajanju je potrebno paziti na polaritet struje)

VOLTMETAR

→ uređaj za mjerenje električnog napona → u strujni krug se spaja paralelno

→ unutarnji otpor voltmetra mora biti vrlo velik da priključivanje voltmetra u strujni krug ne prouzroči protjecanje struje kroz voltmetar, a time i smanjenje napona na otporniku na kojem se napon mjeri

R

V

I

Iv = 0

→ predotpornik → otpornik koji se serijski spaja s voltmetrom u svrhu povećanja mjernog područja voltmetra

AMPERMETAR

→ uređaj za mjerenje jakosti električne struje → u strujni krug se spaja serijski

→ unutarnji otpor ampermetra mora biti zanemarivo malen da priključivanje ampermetra u strujni krug ne prouzroči povećanje otpora strujnog kruga, a time i smanjenje jakosti struje u strujnom krugu

R

A I

→ šant (shunt) → otpornik koji se paralelno spaja s ampermetrom u svrhu povećanja mjernog područja ampermetra

SPOJ OTPORNIKA U MOST

→ jedini slučaj kada se niz otpornika ne može svesti na jedan (čiji je otpor jednak ukupnom otporu spoja) u ekvivalentnoj shemi strujnog kruga

→ toplina Q koja se oslobodi kada vodičem protječe struja jakosti I u vremenu t(zagrijavanje vodiča) jednaka je električnoj energiji (radu kojeg obavi struja pri protjecanju kroz vodič)

JOULEOV ZAKON tIUQ =

SMJER ELEKTRIČNE STRUJE

→ prema konvenciji, smjer električne struje je smjer gibanja pozitivnog naboja u električnom strujnom krugu (od + pola ka ‒ polu)

→ razlog tomu je činjenica da su se strujni krugovi proučavali prije otkrića elektrona i saznanja da je on negativnog naboja

2

Vm

+‒

+‒

‒+

Cm

ENa

RNa Cm

EK

RK Cm

ECl

RCl

riririri

rererere

CITOPLAZMA

PLAZMA

INa IK ICl

Vm

+‒

+‒

‒+

Cm

ENa

RNa Cm

EK

RK Cm

ECl

RCl

riririri

rererere

CITOPLAZMA

PLAZMA

Vm

+‒

+‒

‒+

Cm

ENa

RNa Cm

EK

RK Cm

ECl

RCl

riririri

rererere

CITOPLAZMA

PLAZMA

+‒

+‒

‒+

Cm

ENa

RNa Cm

EK

RK Cm

ECl

RCl

riririri

rererere

CITOPLAZMA

PLAZMA

Cm

ENa

RNa Cm

EK

RK Cm

ECl

RCl

riririri

rererere

Cm

ENa

RNa Cm

ENa

RNa Cm

ENa

RNa Cm

EK

RK Cm

EK

RK Cm

EK

RK Cm

ECl

RCl Cm

ECl

RCl Cm

ECl

RCl

riririri

rererere

riririri

rererere

CITOPLAZMA

PLAZMA

INaINa IKIK IClICl

HODGIN‒HUXLEYjev MODEL STANIČNE MEMBRANE

→ stanična se membrana može prikazati u modelu ekvivalentnog električnog strujnog kruga s nizom elektroničkih elemenata (otpor membrane, otpor citoplazme, otpor unutarstanične tekućine, kapacitet membrane, elektrokemijski gradijent, …)

→ detaljnije u izbornom kolegiju Membranski transport tvari i informacija

ELEKTROMAGNETSKI VAL

→ EM val posebna je vrsta vala koji se može širiti i vakuumom (brzina EM vala u vakuumu je 3⋅108 m/s)

→ osnova širenja EM vala je naizmjenično međusobno induciranje električnog i magnetskog polja (promjenljivo električno polje inducira magnetsko polje, a promjenljivo magnetsko polje inducira električno polje)

→ kilovatsat ne mjeri ”potrošnju struje”nego utrošak električne energije

POTROŠNJA ”STRUJE” (električno brojilo)

mjeri se u kilovatsatima (kW ⋅h)

SPEKTAR EM VALOVA RADIO VALOVI→ telekomunikacije (radio, TV, mobiteli)

ULTRALJUBIČASTO ZRAČENJE

INFRACRVENI DIO

RENDGENSKO ZRAČENJE

GAMA‒ZRAČENJE

MIKROVALNO ZRAČENJE

RADIO VALOVI

VIDLJIVA SVJETLOST

MIKROVALNO ZRAČENJE→ veliki toplinski učinak → mikrovalna pećnica → s obzirom da je vlastita frekvencija titranja molekula vode u mikrovalnom području, dolazi do velikog odziva (povećanja amplitude titranja) na mikrovalnu pobudu (tzv. rezonancija) i pripadnog povećanja temperature (mikrovalna pećnica)

INFRACRVENO ZRAČENJE→ toplinsko zračenje je u infracrvenom području → naočale za gledanje po noći, snajperi → toplinsko zračenje ljudi → aura, čakra

ULTRALJUBIČASTO ZRAČENJE→ štetno po zdravlje → Sunce zrači toplinu u vidljivom i ultraljubičastom području → ozon u atmosferi → apsorbira ULJ dio

RENDGENSKO ZRAČENJE→ vrlo prodorno i vrlo štetno po zdravlje → prodire kroz mekano tkivo, ali ne i kroz kosti → primjena u medicini (radiologija)

GAMA‒ZRAČENJE→ vrlo mala doza je smrtonosna → gama‒zrake nastaju prijelazima nukleona u jezgri iz stanja veće u stanje manje energije (emisija fotona frekvencije u gama‒području) → energijski prijelazi elektrona u atomu uzrokuju emisiju fotona puno manje frekvencije jer je razlika energijskih elektronskih razina u atomu puno manja od razlike nukleonskih razina u jezgri

γ‒ZRAČENJE

→ γ‒zračenje često se koristi pri liječenju tumorskih oboljenja

→ terapija se temelji na oštećenjima koje izaziva γ‒zračenje u tkivu

→ izvor γ‒zračenja: 60Co → vrlo prodorno EM zračenje velike energije (1,33 MeV) koje modificira tvar kroz koju prolazi, a nastala oštećenja uzrokuju smrt stanice i odumiranje tumorskog tkiva

→ osnovni je problem kako uništiti zloćudno, a sačuvati zdravo tkivo

→ osim u terapiji tumora γ‒zračenje se koristi i pri sterilizaciji medicinske opreme i hrane

→ osim prijelazom nukleona u jezgri iz stanja veće u stanje manje energije γ‒zračenje može nastati i međudjelovanjem subatomskih čestica kao što su anihilacija (poništavanje) čestice i antičestice (npr. elektron i pozitron) i radioaktivnim raspadom

→ većina γ‒zračenja potječe iz nuklearnih reakcija u zvijezdama (kozmičko zračenje)

3

• Benjamin Franklin (1706‒1790)

• Luigi Galvani (1737‒1798)

• Alessandro Volta (1745‒1827)

• André Marie Ampère (1775‒1836)

• James Prescott Joule (1818‒1889)

• Gustav Robert Kirchhoff (1824‒1887)

• Thomas Alva Edison (1847‒1931)

• Nikola Tesla (1856‒1943)