Постоянный и переменный электрический ток. Электрические свойства биологических

2
Частное учреждение образовательная организация
высшего образования Медицинский университет “Реавиз”

поле.
3. Постоянный электрический ток.
Характеристики электрического тока.
4.

электромагнитных полей
Понимание электрических процессов, происходящих в организмах

3. Приборное аппаратурное направление,

2. Выяснение механизмов воздействия электромагнитных полей на организмы.

1

и магнитных полей.
В 1873 г. Джеймс Клерк Максвелл теоретическим
путем

Е – напряженность электрического поля. D = εε0E – вектор электрической индукции
В – вектор магнитной индукции. B = μμ0H, H – напряженность магнитного поля

Радиоволны

Электродинамика
Эл. токи в различных
средах

в диэлектриках и полупроводниках
а также изучения молекул существует понятие электрического

Электрическим диполем называют систему, состоящую из двух равных,
но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга.

(4.11)

2

на значительном расстоянии от него (в точке А).
(4.2)

диэлектриках, где нет свободных зарядов и нет токов проводимости. Однако

Токовый диполь

Поэтому , в проводящей среде, разность потенциалов между точками А и В
можно записать :

(4.3)

(4.4)

между
пластинами диэлектрик
или вакуум.
Между пластинами проводящая среда.

Дипольный момент P =q*l

Проводящая среда

- Линии тока

Электрокардиография
(запись биопотенциалов сердца )




- Электромиография

Поскольку биоткани и органы в целом электрически нейтральны, то
создаваемое ими электрическое поле можно рассматривать как электрическое
поле, образуемое некоторым токовым диполем.

металлах - упорядоченное движение электронов

- в полупроводниках -

Электрический ток

3

Постоянный электрический ток.
Характеристики электрического тока.

частиц
∆l – длина выделенного участка
n - концентрация частиц


Для возникновения постоянного

Определение.

Сила тока – это отношение заряда ∆q, прошедшего через рассматриваемую поверхность S ко времени времени прохождения Δt.

(4.5)

найдем плотность тока
Итак, для проводника любой природы можно записать

(4.6)

Сила тока через
произвольное
сечение проводника

и отрицательные ) возникают в результате электролитической
диссоциации, а под

- полная сила тока

Биологические жидкости преимущественно являются
электролитами.

(4.7)

однородный, то
ρ – удельное сопротивление
l – длина проводника
S –

Если проводник неоднородный, то используют закон Ома в дифференциальной
форме.

получим :

обозначим

(4.8)

(4.9)

= Ом-1 * м-1
(удельная электропроводимость)
Скорость упорядоченного движения ионов электролита пропорциональна
напряженности

b – подвижность ионов
зависит от массы иона, его заряда и формы

Подставляя это выражение в формулу для плотности тока, получим:

соответственно получим, что

(4.10)

(4.11)

(4.12)

полная
удельная электропроводимость будет складываться из проводимостей:
Учитывая коэффициент диссоциации α ,

Удельная проводимость электролита тем больше, чем больше заряд
ионов, их концентрация и подвижность ионов. С увеличением
температуры увеличивается подвижность ионов и возрастает
проводимость электролита.

(4.13)

(4.14)

то при
прохождении тока через ткань в определенной степени проявляются

Для биологических тканей характерна

структурная поляризация

++

+

_

+

+

+

-

-

-

-

I

тканевая жидкость

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

I1

это направленное движение электрически заряженных
частиц .
Электрический ток в металлах –

Представим цепь, состоящую из
сопротивления R, катушки индуктивности L
и конденсатора C

Сумма напряжений на каждом участке будет равна напряжению источника

(4.15)

(4.16)

4

Im – амплитудные значения напряжения и силы тока
φ – фазовый

φ

Um

I m

(4.17)

по
фазе
- отстает от силы

Запишем выражения для сопротивлений
катушки индуктивности и конденсатора

индуктивное сопротивление

емкостное сопротивление

(4.18)

полной цепи выглядит так :
Вычислим разность фаз φ:
(4.19)

полное сопротивление цепи
становится минимальным и равно активному
cопротивлению R, а ток

(4.20)

организмов являются проводниками как постоянного, так и
переменного токов. Опыт

Объяснение зависимости:
При воздействии переменным полем имеется зависимость ε от частоты поля,
что приводит к зависимости электроемкости а значит и импеданса от частоты
электромагнитного поля.

- соответствует поляризации молекул воды ≈ 20 ГГц

- соответствует поляризации крупных органических молекул (белков)
≈ 1 – 10 МГц

- соответствует поляризации клеток 0.1 - 10 КГц

L = 0

R

(4.21)

во внешнем магнитном поле происходит не
мгновенно, а зависит от

При E = const.

при

Имеется частотная зависимость диэлектрической проницаемости при
воздействии гармоническим электрическим полем. Изменение диэлектрической
проницаемости означает изменение электроемкости и, как следствие,
изменение импеданса.

(4.22)

подвергнута кратковременному нагреванию, приводящему к
частичному разрушению клеточных структур

3 –

Для кожи сопротивление
на постоянном токе велико
R ~ 104 -106 Ом. На высоких
частотах падает в 10- 20 раз!

метод стоматологического
исследования, основанный на определении порогового возбуждения болевых и

расположения активного электрода.
При проведении ЭОД активный электрод должен располагаться

проведении ЭОМ

на
чувствительную точку зуба

Пульп Эст