14.Импенданс тканей организма.

Ткани организма проводят не только постоянный, но и переменный ток. В организме нет таких систем, которые были бы подобны катушкам индуктивности, поэтому индуктивность его равна нулю. Биологические клетки и, следовательно, весь организм обладают емкостными свойствами, в связи с этим импеданс тканей организма определяется только омическим и емкостным сопротивлениями. Наличие в биологических системах емкостных элементов подтверждается тем, что ток опережает по фазе приложенное напряжение.

Приведем некоторые значения угла сдвига фаз (-), полученные при частоте 1 кГц для разных биологических объектов:

- кожа человека, лягушки - 550;

- нерв лягушки - 640;

- мышцы кролика - 650.

При последовательном соединении сопротивления R и емкости С импеданс:

,

а для угла разности фаз имеем:

;

при параллельном:

Омические и емкостные свойства клеток можно моделировать, используя эквивалентные электрические схемы. Рассмотрим некоторые из них.

Импеданс тканей организма определяется их физиологическим состоянием. Так, при кровенаполнении сосудов импеданс изменяется в зависимости от состояния сердечнососудистой деятельности. Диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной деятельности, называют реографией (импедансплетизмография).

С помощью этого метода получают реограммы головного мозга (реоэнцефалограмма), сердца (реокардиограмма), магистральных сосудов, легких, печени и конечностей. Измерения обычно проводят на частотах 20  30 кГц по мостовой схеме.

Реограф. Реоэнцефалограф

Реограф - электронное устройство, предназначенное для преобразования колебаний импеданса живой ткани или его составляющих, обусловленных пульсовыми изменениями кровенаполнения в пропорциональный электрический сигнал.

Принцип работы реографа заключается в следующем: от генератора высокой частоты реографа с помощью электродов через исследуемый орган пропускается ток высокой частоты. При этом на исследуемом участке (органе) возникает падение напряжения. Изменения кровенаполнения в исследуемом органе приводят к изменениям его импеданса и пропорциональным изменениям амплитуды высокочастотного напряжения. После усиления с помощью детектора и фильтров выделяется низкочастотная составляющая, представляющая собой реографический сигнал (реограмму) - рисунок.

Используется переменный ток с частотами 30-300 кГц, величина тока составляет 1-5 мА. Реоплетизмограф РПГ-202 -  = 40 кГц, I = 2 мА.

Реоэнцефалография - метод исследования мозгового кровообращения, основанный на измерении и записи пульсовых колебаний полного электрического сопротивления (импеданса) головного мозга при пропускании через него тока высокой частоты, слабого по силе и напряжению. Реоэнцефалограф - прибор, предназначенный для этих целей.

15.Основные положения теоррии максвела.

Процесс изменения электрического поля в пространстве Максвелл назвал током смещения. Этот ток коренным образом отличается от обычного. Общим для них является только одно: оба они порождают вокруг себя вихревое магнитное поле. Рассматривая переменное электрическое поле в пустом пространстве или в диэлектрике как особого рода ток, мы можем любой электрический ток считать замкнутым.

При разрядке конденсатора обычный ток в проводнике (ток проводимости) дополняется в пространстве между пластинами током смещения. Таким образом, согласно гипотезе Максвелла, переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле, а переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Следовательно, переменные электрические и магнитные поля не могут существовать в пространстве независимо.

Возникновение одного из них сразу же вызывает появление другого. Гипотеза о токах смещения позволила Максвеллу в шестидесятых годах прошлого столетия создать стройную теорию электромагнитных явлений, охватывающую всю громадную совокупность известных в то время фактов и предсказывающую новые замечательные явления. Основные положения этой теории, изложенные строгим языком математических формул, освещают взаимосвязь электрических зарядов с электрическими и магнитными полями. Обычным языком их содержание можно передать приблизительно следующим образом.

1. Магнитное поле с замкнутыми силовыми линиями порождается либо электрическим током, либо переменным электрическим полем.

2. Электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (т. е. вихревое) порождается переменным магнитным полем.

3. Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты.

4. Электрическое поле с незамкнутыми линиями порождается электрическими зарядами.

Самым поразительным результатом теории Максвелла было то, что из нее автоматически вытекала конечность скорости распространения электрического и магнитного полей. При возникновении, например, электрического заряда электрическое поле первоначально устанавливается только вблизи самого заряда и лишь затем постепенно занимает все пространство. Точно так же при включении тока магнитное поле постепенно распространяется все дальше и дальше от проводника. Правда, скорость распространения поля весьма велика. Теоретически Максвелл показал, что она равна скорости света, т. е. 300 тыс. км/сек.

Возникающее в пространстве переменное электрическое поле порождает вокруг себя переменное магнитное поле. Это поле в свою очередь порождает электрическое поле, и т. д.

В результате в пространстве происходит процесс распространения электрического и магнитного полей. Этот процесс протекает также со скоростью света. Если начальное электрическое поле меняется периодически, то распространяющееся электромагнитное поле тоже но сит периодический характер. Напряженность электрического и магнитного полей периодически изменяется в пространстве и во времени. Так, со скоростью света распространяются электромагнитные волны. Характерно, что напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны друг другу и к направлению распространения электромагнитной волны.

Максвелл предсказал существование электромагнитных волн и из равенства скорости их распространения скорости света сделал вывод о том, что световые волны являются электромагнитными по своей природе. Тем самым учение о свете становилось частью учения об электромагнитных явлениях. Максвеллу не суждено было дожить до блестящего подтверждения справедливости всех своих замечательных открытий. Спустя 10 лет после его смерти немецкий физик Герц опытным путем обнаружил существование электромагнитных волн; скорость распространения этих волн оказалась равной скорости света. Тем самым электромагнитная теория света была доказана.