VII. ПАССИВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Общие положения

Пассивные электрические свойства биологических объектов определяются, в основном, омическими и емкостными характеристиками биологических мембран. Индуктивность не рассматривается в связи с ее ничтожным вкладом в сравнении с представленными характеристиками, в свойства биологических объектов. Принятые в виде эквивалентных электрических схем и обладая их основными характеристиками (Рис.13), биологические объекты могут подчиняться основным законам действия постоянного электрического тока.

Рис.13. Эквивалентные электрические схемы биологических объектов.

Согласно закону Ома величина электрического тока (I) в проводнике прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R):

В свою очередь, величина сопротивления рассчитывается по формуле:

,

где: r – удельное сопротивление; L – длина и S – площадь сечения проводника.

Исходя из величины удельного сопротивления (в Ом см), объекты можно подразделить на:

А. проводники – 10³ > r;

Б. полупроводники – 10⁴ < r < 10¹⁰;

В. диэлектрики – r > 10¹⁰.

Несмотря на наличие большого числа структур с высокой удельной проводимостью, биологические объекты, согласно обнаруженным величинам удельного сопротивления (10⁶-10⁷ ом·см), относятся к полупроводникам. Основной причиной этого противоречия является неоднородность биологических объектов, что затрудняет измерение их электропроводности. Например, для определения сопротивления взвесей клеток Максвелл предложил следующую формулу:

,

где:

r-удельное сопротивление всей суспензии,

r₁-удельное сопротивление дисперсионной среды,

r₂-удельное сопротивление клеток,

r – относительный объем, занимаемый дисперсионной фазой.

Удельное сопротивление эритроцитов при измерениях достигало 10¹² ом см, что характерно уже для диэлектриков.