Источники и поглотители тока - Current sources and sinks

В электромагнетизм, источники и поглотители тока являются формализмами анализа, которые выделяют точки, области или объемы, через которые электрический ток входит в систему или выходит из нее. Хотя текущие источники или приемники являются абстрактными элементами, используемыми для анализа, обычно у них есть физические аналоги в реальных приложениях; например в анод или же катод в аккумулятор. Во всех случаях каждый из противоположных терминов (источник или сток) может относиться к одному и тому же объекту, в зависимости от точки зрения наблюдателя и точки зрения. подписать соглашение быть использованным; между источником и стоком нет внутренней разницы.

В некоторых случаях термин «источник тока» относится к границе, где заряд течет из мест, где он не измеряется, в места, где он измеряется. Аналогичным образом, сток тока может относиться к границе, где заряд течет из мест, где он измеряется, в места, где он не измеряется. По аналогии с потоком воды источник тока будет похож на гору. весна - вода течет из своего источника (скрытого места под землей) на поверхность, где ее легко увидеть. Используя ту же аналогию, текущий сток будет похож на воду, текущую в канализацию: вода течет от того места, где ее наблюдают, туда, где ее не наблюдают.

Модель с двумя отсеками, иллюстрирующая определение стока тока по сравнению с источником.

Справа показана общая двухкомпонентная модель, помогающая проиллюстрировать определение источников или стоков тока. В этой двухкамерной модели отсеки разделены полупроводящей перегородкой (серого цвета). Наблюдатель, символизируемый глазом, может «видеть» только одно отделение за раз. Красные стрелки указывают направление потока положительных зарядов, а черные стрелки указывают направление потока отрицательных зарядов. Розовый и зеленый фон предназначены для обозначения различных конфигураций: конфигурации 1, когда заряды движутся в одном направлении, и конфигурации 2, когда они движутся в противоположном направлении. Разница между левой и правой панелями заключается просто в расположении «глаза».

Источник или сток определяется тем, какой отсек виден наблюдателю.

А источник является:
- Поток положительных зарядов из «невидимого» в «видимый» отсек (т.е. к глазу) или…
- Поток отрицательных зарядов от «видимого» к «невидимому» (от глаз).
А раковина является:
- Поток положительных зарядов «подальше от глаз», или…
- Поток отрицательных зарядов «на глаз».

В биологии схематический барьер на рисунке может представлять клеточную мембрану, и в результате два отсека могут представлять собой внутреннюю и внешнюю стороны клетки. Обычно точка наблюдения находится за пределами камеры. Таким образом, ячейка будет называться стоком по отношению к любому потоку положительных зарядов в нее, и ячейка будет действовать как источник любых положительных зарядов, вытекающих из нее. Обратите внимание, что при рассмотрении потока отрицательных зарядов определения меняются местами.

Текущие источники и приемники в нейробиологии

Текущие источники и поглотители оказались очень ценными при изучении функции мозга. Оба имеют особое значение в электрофизиология. Два примера изучения источников и стоков - Электроэнцефалография (ЭЭГ ) и Анализ плотности источника тока (потенциалы внеклеточного поля ), но также показали улучшение пространственно-временного разрешения ЭЭГ.^[1]

Анализ плотности источника тока

Анализ плотности источника тока^[2] (что более точно можно было бы назвать анализом плотности источника и поглотителя тока) - это практика размещения микроэлектрода рядом с нервом или нервной клеткой для обнаружения источника тока или проникновения в их плазматические мембраны. Когда положительные заряды, например, быстро протекают через плазматическую мембрану внутрь клетки (приемника), это создает временное облако негатива в непосредственной близости от приемника. Это происходит потому, что поток положительных зарядов внутрь ячейки оставляет нескомпенсированные отрицательные заряды. Соседний микроэлектрод со значительным сопротивлением наконечника (порядка 1 МОм) может обнаружить этот отрицательный результат, потому что на кончике электрода разовьется разность напряжений (между отрицательным элементом вне электрода и электронейтральной средой внутри электрода). Другими словами, внутренний раствор электрода будет отдавать часть положительного заряда, необходимого для компенсации отрицательности, вызванной стоком тока. Таким образом, внутренняя часть электрода станет отрицательной по отношению к земле, пока сохраняется внеклеточная отрицательность. Внеклеточный негатив будет сохраняться до тех пор, пока присутствует текущий сток. Таким образом, измеряя отрицательность относительно земли, электрод косвенно сообщает о наличии ближайшего стока тока. Размер регистрируемого отрицательного заряда будет напрямую зависеть от размера стока тока и обратно пропорционально расстоянию между электродом и стоком.

Связь между суммой источников и стоков тока и напряжением, измеренным микроэлектродным зондом, может быть вычислена аналитически, если предположить, что выполняется квазистатическое допущение, что среда сферически симметрична, однородна, изотропна и бесконечна, и если текущий источник или сток моделируется как точечный источник.^[3] Отношения задаются:

{ Displaystyle Phi (г) = {я более 4 пи р сигма}}

куда ${ displaystyle Phi}$ потенциал на радиусе ${ displaystyle r}$ от источника или стока, который пропускает ток ${ displaystyle I}$ через среду с проводимость ${ displaystyle sigma}$ .

Источники и поглотители тока - Current sources and sinks

Содержание

Текущие источники и приемники в нейробиологии

Анализ плотности источника тока

Смотрите также

Рекомендации