17. Электропроводность клеток и тканей для цепи постоянного тока. Электрическая поляризация. Виды электрической поляризации.
При приложении постоянной разности потенциалов к тканям организма в них наблюдается два явления:
1) Постоянный электрический ток в проводящих тканях;
2)
Различные виды поляризации в диэлектрических
тканях. Величина тока в тканях определяется
по закону Ома для участка цепи, однако
для электролитов, а следовательно и
биообъектов, закон имеет своеобразный
вид: I
= 
,
гдеU
– приложенное к участку ткани напряжение,
R
– активное сопротивление этого участка,
- ЭДС поляризации, которая возникает в
результате поляризационных явлений
как на электродах, так и внутри ткани
на полупроницаемых и непроницаемых для
ионов перегородках. ЭДС поляризации со
временем возрастает, а ток в тканях
уменьшается и при длительном воздействии
становится равным нулю. В диэлектриках
заряды связаны, однако они перемещаются
при наложении внешнего электрического
поля внутри микроструктуры: атома,
молекулы, клетки или в пределах границы
проводящей и непроводящей среды. Для
каждого вида поляризации характерно
своё время релаксации τ. Время релаксации
– это время, в течении которого поляризация
увеличивается от нуля до максимума, с
момента приложения внешнего напряжения.
Виды поляризации:
1) При электронной деформации под действием внешнего электрического поля происходит деформация электронных орбиталей атомов, ориентированных вдоль поля.
Время релаксации =10-16-10-14 c.
2) При ионной поляризации происходит смещение ионов в кристаллической решётке вдоль направления электрического поля.
Время релаксации =10-8-10-3 c
3) Дипольно-ориентационная поляризация происходит в структурах, в которых имеются полярные молекулы – диполи, ориентированные хаотично. Под действием электрического поля они выстраиваются вдоль поля.
Время релаксации =10-13-10-7 c
4) При микроструктурной поляризации происходит перераспределение ионов в результате электрического поля на различных полупроницаемых и непроницаемых для ионов перегородках. В результате этого возникает структура, подобная гигантской поляризованной молекуле.
Время релаксации =10-8-10-3 c
5) Электролитическая поляризация возникает между электродами, опущенными в электролит. Ионы, подходящие к электродам, не полностью успевают нейтрализоваться по причине вторичных реакций на электродах и неодинаковой подвижности ионов. В результате, вокруг каждого электрода возникает облако зарядов противоположного знака, что ведёт к образованию поля, направленного противоположно внешнему и постепенному уменьшению тока, проходящего через электролит.
Время релаксации =10-3-102 c
6) Поверхностная поляризация возникает на образованиях, имеющих ДЭС. Ионы дисперсионной части двойного электрического слоя связаны с атомами поверхности и не являются свободными. Диффузузионный слой образуется за счёт притяжения ионами дисперсионного слоя. При приложении внешнего поля происходит частичное смещение ионов обеих слоёв, образуются так называемые наведённые диполи.
Время релаксации =10-3-1 c
Все рассмотренные явления поляризации в той или иной степени присущи биологическим объектам. При приложении внешнего поля в тканях индуцируется противоположно направленное поле за счет поляризационных явлений, которое уменьшается внешнее поле и обуславливает высокое удельное сопротивление тканей постоянному току.
