2014-02-12
3724
Пассивные электрические свойства биообъектов
Электропроводность L – это величина, обратная сопротивлению проводника (R):
L = 1/ R. (6.1)
Сопротивление выражается формулой:
ρ · l
R = ———, (6.2)
S
где: ρ – удельное сопротивление; l – длина проводника; S – площадь его поперечного сечения. Сопротивление – это коэффициент пропорциональности между разностью потенциалов (или напряжением) V и силой тока I:
V = I · R. (6.3)
При пропускании постоянного тока через живые ткани было установлено, что сила тока не остается постоянной, хотя напряжение при этом не изменяется. Сила тока после наложения разности потенциалов непрерывно снижается и через некоторое время устанавливается на постоянном уровне. При этом сила тока может снижаться в сотни и тысячи раз по сравнению с исходным значением. Такое изменение силы тока является отклонением от закона Ома (рис. 6.1).
Рис.6.1. Зависимость изменения силы тока в зависимости от времени для живых систем.
Снижение силы тока обусловлено явлением поляризации. При прохождении постоянного тока через биологическую систему в ней возникает нарастающая до некоторого предела электродвижущая сила (ЭДС) противоположного направления. Эта сила называется ЭДС поляризации, которая снижает приложенную к объекту эффективную ЭДС. Это приводит к уменьшению силы тока. ЭДС поляризации Р(t) является функцией времени. В данном случае закон Ома для биологических систем записывается в виде:
V – Р(t)
I = —————. (6.4)
R
Возникновение ЭДС поляризации связано со способностью живых клеток накапливать заряды при прохождении через них постоянного тока, то есть – с электрической емкостью биологических объектов.
Биологические объекты обладают свободными и связанными зарядами. Свободные заряды – это электроны и ионы. Под действием электрического поля они перемещаются от одного электрода к другому. В живых клетках ионы могут перемещаться в ограниченных пределах – от одной клеточной мембраны до другой. Связанные заряды – это заряды, способные под действием поля перемещаться в очень незначительных пределах, намного меньших, чем свободные заряды. При перемещении заряды способны создавать токи смещения.
Процесс перемещения связанных зарядов под действием электрического поля и образование вследствие этого ЭДС, направленной против внешнего поля, называется поляризацией.
