Реферат: Біофізичні основи електрографії
Електричні явища в організмі людини зв'язані з протіканням електричних струмів у тканинах організму, що є здебільшого середовищами, що добре проводять електричний струм. Основними характеристиками струмів є сила (I) і щільність струму (j ). Якщо через провідник протікає струм, то сила струму – це відношення заряду (q), що проходить через поперечний переріз провідника за деякий проміжок часу (t), до цього проміжку, тобто
I=
(9)
У СИ сила струму виміряється в амперах ( А).
Щільність струму – це відношення сили струму, що протікає через поперечний переріз провідника, до площі цього перетину (S),
j = 
(10)
Щільність струму виміряється в амперах на метр квадратний (А/м2 ).
Здатність провідника проводити струм характеризується його опором (R).
Опір провідника виміряється в омах (Ом). Опір провідника залежить від його геометричних розмірів і від провідних властивостей матеріалу, з якого зроблений провідник. Ці провідні властивості матеріалу (середовища) можна охарактеризувати такими величинами, як питомий опір і питома електропровідність (питома провідність).
Питома електропровідність речовини (σ) – це величина, зворотна його питомому опору.
От значення питомої електропровідності (Ом-1 м-1 ) різних біологічних тканин : спинномозкова рідина – 1,8; кров – 0,6; м'язова тканина – 0,5; нервова тканина – 7х10-2 ; жирування тканина – 3х10-2 ; суха шкіра – 10-5 ; кістка без окістя – 10-7 .
Величини струмів, що протікають у середовищах, залежать від провідних властивостей цих середовищ і від напруженості електричного поля в них. Зв'язок між цими величинами встановлює закон Ома в диференціальній формі
(11)
Найпростішою моделлю токових систем є відокремлене крапкове джерело струму. Воно характеризується силою струму, що випливає з нього (чи втікає в нього). Якщо струм випливає з крапкового джерела струму, то таке джерело називається джерелом, якщо втікає – стоком. У першому випадку струм джерела приймається рівним + I, у другому - -I.
Залежність напруженості поля, створюваного відокремленим крапковим джерелом струму, від rтака ж, як і в напруженості поля, створюваного відокремленим крапковим зарядом. Можна показати, що і для інших токових систем формули для напруженості і потенціалів створюваних полів подібні таким в аналогічних систем зарядів. Різниця полягає в тому, що у формулах для напруженості і потенціалів полів токових систем стоять відповідно величини I і σ замість величин q і
у формулах для напруженості і потенціалів полів систем заряджених тіл відповідно.
Розглянемо токовий диполь, тобто систему з двох крапкових джерел струму (джерела і стоку), сили струмів яких рівні по модулі. Характеристиками такого диполя є сила струму крапкових джерел, плече диполя (відстань між джерелами), що, як і у випадку електричного диполя, позначається L, момент токового диполя (дипольний момент), модуль якого (D) обчислюється по формулі
D =IL. (12)
Момент токового диполя – це векторна величина, спрямована від стоку до джерела.
Потенціал поля, створюваного довільною системою струмів, може бути представлений у виді ряду
(13)
А, В, С, D, ... - деякі коефіцієнти. Таке представлення потенціалу поля, створеного системою струмів, називається мультипольним розкладанням.
Якщо система струмів скомпенсована, тобто сила струмів, що випливають із джерел, дорівнює силі струмів, що втікають у стоки, то у формулі (13) А = 0 і ця формула здобуває вид
(14)
Зі збільшенням r кожний з наступних членів цього ряду убуває швидше, ніж попередній, тому при досить великих r значимим виявляється тільки перший доданок цього ряду 
. З іншого боку, саме таку залежність потенціалу поля від r має токовий диполь. Звідси випливає, що якщо потенціал поля, створюваного складною скомпенсованою системою струмів, визначається на відстанях, значно більших r, від цієї системи, то систему можна з хорошою точністю вважати токовим диполем.
Більшість процесів, що протікають в організмі, зв'язано зі зміною електричних потенціалів клітинних мембран. Так, у м'язовій клітці цей процес викликає її скорочення, у нервовій клітці поширення по мембрані хвилі потенціалу дії являє собою передачу нервового імпульсу. В усіх випадках, коли говориться про потенціали дії, мається на увазі різниця потенціалів між збудженим і, що знаходяться в спокої ділянками збудливої тканини.
2. Нервові імпульси
Процес нервового порушення, що поширюється, є коливальним, переривчастим процесом. Це встановлено шляхом вивчення електричних явищ, що відбуваються в нерві при його порушенні. При порушенні нервових волокон (і нервових кліток) їхня збуджена ділянка стає електронегативною стосовно ще спочиваючих ділянок унаслідок появи негативно заряджених іонів на зовнішній поверхні нервового волокна в ділянці, охопленій порушенням. Тому, з'єднуючи з осцилографом — приладом для реєстрації слабких електричних коливань, що швидко протікають — дві крапки нерва, одна з яких у даний момент охоплена процесом збудження, а інша знаходиться в стані спокою, можна записати так називані струми, чи потенціали, дії, що виникають при зміні електричних зарядів нерва (рис. 2).
| Распр |
 |
Рис.2. Схема виникнення струмів дії при поширенні нервового імпульсу по нервовому волокну.
Область нервового волокна, охоплена в даний момент збудженням, заштрихована. Знаки + і — показують розподіл позитивно і негативно заряджених іонів усередині волокна і на його зовнішній поверхні. Ділянки А и В приєднані до осцилографу (кружок зі стрілкою, що показує напрямок струму).
I - збудження, що біжить по нервовому волокну від тіла нервової клітки, ще не дійшло до А; різниці потенціалів між Л и Б тому немає. II - збудження охопило область А; ділянка А електронегативна у відношенні Б; дзеркальце осцилографа відхиляється, що реєструється в записі струму дії у виді його висхідного коліна (права сторона рисунка). III- збудження, що поширюється по нерві, пішло з ділянки А, але ще не дійшло до ділянки Б- потенціал цих ділянок тому знову однаковий і дзеркальце осцилографа повертається в нульове положення. IV - збудження дійшло до ділянки Б, що є тепер електронегативним стосовно ділянки А (тому осцилограф реєструє виникнення струму, спрямованого в зворотну сторону в порівнянні з його напрямком у записі II).