电偶极子-电偶层

1,第四节电偶极子电偶层,一、电偶极子的电场二、电偶层三、心电原理,2,电偶极矩（电矩）,电偶极子的极轴,极轴的方向由负电荷指向正电荷。,设电偶极子的电场中任意一点a到正负点电荷的距离分别为：和。,点电荷电势的计算公式：,真空介电常数：,一、电偶极子的电场,电偶极子的电势和电场,3,电势可以象电场一样叠加，则a点电势：,当a点很远时rL，则r1r2r，,电偶极子的电势与电矩成正比，与该点到轴线中心的距离的平方成反比，还与该点所处的方位有关。,4,电偶极子轴线上的场强（电势梯度法）,可见：场强与电矩成正比。说明电矩决定着电场性质。无论是场强还是电势的分布都有一个特点，就是沿r方向电偶极子的电场衰减比点电荷的电场衰减得快。,5,电偶极子轴线上的场强（场强叠加法）,6,7,第四节电偶极子电偶层,一、电偶极子的电场二、电偶层三、心电原理,8,二、电偶层,电偶层是指相距很近、互相平行且具有等值异号面电荷密度的两个带电表面。计算电偶层电场中各点的电势时，可将电偶层看成由许多平行排列的电偶极子所组成。,如图取一面积元dS，该面元的电量为：该偶元可看成电偶极子，其电矩大小为：其方向与面元的法线方向一致。,9,这一电偶极子单独产生的电势为：,令表示单位面积的电偶极矩，称为层矩，它表征的电偶层的特征。,面元dS对a点所张的立体角,则有：,10,如果从a点看到电偶层元带正电面，则取正值，反之取负值。,整个电偶层在a点的电势为：,式中的为各面积元对a点所张立体角的代数和.,上式表明：均匀电偶层在某点产生的电势只决定于层矩与电偶层对该点所张立体角，而与电偶层的形状无关。,11,人体中存在着电偶层构成的闭合曲面。,如：内面都带负电，外面都带正电，心肌细胞静息时就是这种情况。,膜外空间各点的电势为零，而膜内空间各点的电势为,如图中的a点和b点。,1、电偶层均匀的情况,2、电偶层不均匀的情况,膜外空间各点的电势一般不为零，此时膜内外空间各点的电势差与静息时不同，心肌细胞的除极过程和复极过程就属于这种情况。,12,第四节电偶极子电偶层,一、电偶极子的电场二、电偶层三、心电原理,13,静息时的心肌细胞电场中的电位,静息状态下的心肌细胞，相相当于一个闭合的电偶层，膜内带负电，膜外带正电。,把整个闭合曲面分成两部分，这两部分的电矩方向相反，对P点所张的立体角相等。因此在P点的总电位为0。即：,三、心电原理,心电场,1、心肌细胞的电偶极矩,14,静息时的心肌细胞电场中的电位为0,正在除极时的心肌细胞电场中的电位,设y部分为除极膜，内正外负，它对P点所张立体角为：,x部尚为静息膜，所张立体角为，所以P点的总电位大于0，即：,15,除极完毕后，膜内正膜外负，这种状态叫反极化，这时P点的电位又变为0。,正在复极时的心肌细胞电场中的电位,设y为复极膜，外正内负，x部分为除极膜，内正外负，可见这两部分的电矩方向相同，所张立体角均为负，所以P点电位小于0，即：,16,复极完毕，整个心肌细胞回到静息状态，P点电位又恢复为0。,17,空间心电向量环于平面心电向量环,1、瞬时心电向量,18,2、空间心电向量环,兴奋以除极波面的形式向外传播时，各瞬间除极波面的方位以及极化向量的数目都不相同。因此瞬时心电向量随时间和空间都是周期性变化的。,心电瞬时向量：当除极波面在某一瞬间时传播到某一处时，除极波面上所有正在除极的心肌细胞电偶极矩（极化向量）的矢量和。如果极化向量为PS，瞬时心电向量用M表示，则：,19,为了描述瞬时心电向量随时间和空间的变化规律，将瞬时心电向量平移，使向量尾集中于一点，对向量头的坐标按时间、空间的顺序加以描计形成空间心电向量环。矢量方程为：,空间心电向量环分为三种：心房除极心电向量环（P环）心室除极心电向量环（QRS环）心室复极向量环（T环）,20,空间心电向量环在某一平面上的投影称为平面心电向量环（向量心电图）。其参量方程分别为：,3.平面心电向量环,平面心电向量环分为三种：平面P环平面QRS环平面T环,每种平面环又都包括：额面、横面和侧面。,21,心电图的描计原理,一、心电导联,通过电极引导体表电势（电位）与心电图机相连接的电路称为心电图导联。所记录的心脏电位变化叫心电图。,标准导联（双极导联）：直接取出体表两点间电压加以显示的导联。记录下的心电曲线是两电极间电势差的变化情况。,22,单极肢体导联：使一个电极处的电位不变或变化很小，记录下的电压曲线就是另一电极处电位的变化情况。增大心电波形的波形的幅值以利于观察的加压导联。,单极胸导联：另一个探察电极置于胸前。,23,实现单极导联的方法：,根据电偶极子中心等距离对称三点的电位的代数和为0设计一个中心电端T作为0电势。,心电图的波形反映心肌