Понятие токового диполя. Его потенциал.

В вакууме или идеальном изоляторе электрический диполь может сохраняться сколь угодно долго. Однако в реальной действительности диполь, как правило, находится в проводящей среде, поэтому под действием электрического поля диполя возникает электрический ток, который приводит к нейтрализации диполя. Для того, чтобы поддерживать существование диполя в проводящей среде необходимо каким-либо образом подпитывать его заряды (полюса). Это можно осуществить, если к полюсам диполя подключить источник напряжения, который позволит на полюсах диполя генерировать заряды. Такая система, состоящая из подпитывающего напряжения и диполя, называется дипольным электрическим генератором или токовым диполем. Электрическую модель токового диполя можно представить в виде замкнутой цепи, состоящую из К – источников истока (положительный полюс диполя) и стока (отрицательный полюс диполя) тока, резистора R, являющегося эквивалентом сопротивления окружающей проводящей среды, ε – э.д.с., источника напряжения, r – внутреннего сопротивления токового диполя.

Потенциал поля токового диполя выражается формулой:

, где γ – удельная электрическая проводимость среды.

Линии напряженности электрического поля токового диполя одинако­вы с линиями напряженности электростатического поля электрического диполя.

16. Электрическая модель сердца: а) эквивалентный электрический генератор сердца; б) потенциал поля, создаваемого сердцем; в) модель треугольника Эйнтховена.

Биопотенциалы сердца образуются в процессе возбуждения клеток его нервно-мышечного аппарата. За цикл работы сердца возбуждение распространяется по различным отделам с определённой последовательностью, поэтому значения результирующей разности потенциалов будут изменяться как по величине, так и по расположению точек, между которыми они имеют наибольшее значение. Из всех этих значений наибольшим является разность потенциалов между основанием и верхушкой сердца в направлении так называемой электрической оси сердца. Это направление можно приближённо считать совпадающим с направлением анатомической оси сердца. Всё сердце можно условно представить как эквивалентный электрический генератор, представляющий собой совокупность электрических источников (клеток), находящихся в объёмном проводнике, имеющего форму человеческого тела. Объёмный проводник – это такая среда, в которой электрический ток проводится в трёх направлениях. Поскольку все жидкости тела содержат электролиты, то тело является объёмным проводником. Полное описание электрического состояния сердца, математическое описание распределения мембранных потенциалов по всему объёму сердца в каждой клетке и описание изменении этих потенциалов во времени невозможно. Т.к. наибольшая разность потенциалов в процессе распространения возбуждения по сердцу возникает между его верхушкой и основанием, то верхушку и основание сердца можно принять за полюса диполя. Тогда в соответствии с принципом эквивалентного генератора, сердце заменяют эквивалентным токовым диполем, электрическое поле которого близко по свойствам электрическому полю, созданному генератором.

Эйнтховеном было предложено в качестве модели электрической деятельности сердца использовать дипольный эквивалентный генератор. Согласно теории Эйнтховена, сердце есть диполь с дипольным моментом P_c, находящегося в однородной проводящей среде, вектор которого характеризует биопотенциалы сердца. В процессе распространения возбуждения по различным отделам сердца, вектор дипольного момента постоянно меняется по величине и направлению. Точку приложения начала вектора можно считать постоянной – это атриовентрикулярный узел. Т.к. дипольный момент характеризует биопотенциалы сердца, то существует связь между диполем сердца и потенциалами, зарегистрированными в определённых точках на поверхности тела.

Эйнтховен предложил измерять разность потенциалов между каждыми двумя точками из трёх, представляющих вершины равностороннего треугольника АВС, построенного симметрично по отношению к телу человека так, чтобы в его центре располагался вектор дипольного момента сердца. Тогда каждый из трёх измеренных разностей потенциалов будет пропорционален проекции вектора Р_c момента диполя, на линию соединяющую рассматриваемые точки, т.е. на соответствующие стороны треугольника АВС.

φ_A – φ_B = P_I

φ_A – φ_С = P_II

φ_B – φ_C = P_III

Сопоставляя эти проекции, можно судить о величине и направлении вектора Р_c в целом.