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 = , где U – 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.