M P - Inhaltsverzeichnis - Grundlagen elektrischer Erscheinungen im Organismus

Elektrizitätsleitung in Nerven und Zellen

Der kapazitive Widerstand
Die Zelle als kapazitiver Widerstand
Der menschliche (tierische) Körper als elektrischer Leiter
Das elektrische Feld im menschlichen Körper

Der kapazitive Widerstand

• Ein Kondensator besteht im einfachsten Fall aus zwei Platten, die in einem Abstand d angeordnet sind. Werden die Platten mit den Polen einer Gleichspannungsquelle verbunden, laden sich die beiden Platten auf.
  • Die Ladung Q ist proportional der Kapazität C des Kondensators und der Spannung U : Q = C·U
  • Die Kapazität ist proportional der Plattenfläche und verkehrt proportional dem Abstand d der Platten : C = A/(4·p·d)
• Für Gleichstrom ist ein Kondensator ein unendlich hoher Widerstand.
  • Bei Wechselströmen kommt es periodisch zu Auf- und Entladen der Kondensatorplattten, somit fließt eine Lade- und Entladestrom.
• Ein Kondensator ist ein kapazitiver Wechselstromwiderstand = Impedanz, dessen Wert verkehrt proportional der Kreisfrequenz und der Kapazität ist.
  • Je höher die Frequenz, desto kleiner wird der kapazitive Widerstand.
• Kondensatoren können durch Parallelschaltung höhere Kapazitäten, durch Serienschaltung niedrigere Kapazitäten verwirklichen.

Die Zelle als kapazitiver Widerstand

• Jede Anordnung von zwei leitenden Flächen, die voneinander isoliert sind und entgegengesetzte Ladung tragen, bilden eine Art Kondensator.
  • Die Kapazität der Anordnung hängt dabei von der Form und Abmessung der leitenden Flächen, von ihrem Abstand und von dem Dielektrikum zwischen den Flächen ab.
• Zellen sind von einer dünnen, isolierenden Zellmembran umgeben, die den negativ geladene Intrazellulärraum von dem positiv geladenen Extrazellulärraum trennt.
  • Die Zelle ist ein System mit einem kapazitivem Wechselstromwiderstand.
• Zellverbände sind daher Serien- und Parallelschaltungen von vielen Einzelkapazitäten, deren kapazitiven Wechselstromwiderstand wir durch eine Strom-Spannungsmessung bei verschiedenen Frequenzen feststellen können.

Der menschliche und tierische Körper als elektrischer Leiter

• Die menschliche (tierische) Körper ist ein Leiter II. Klasse.
• Die verschiedenen Gewebearten haben unterschiedliche spezifische elektrische Widerstandswerte und Leitfähigkeitswerte.
  • Der spezifische elektrische Widerstand der Haut ist 10mal so groß wie der von Muskelgewebe.
  • Der spezifische elektrische Widerstand eines Menschen ist im Mittel 3 Ohm·m.
• Der elektrische Körperwiderstand kann aus den Abmessungen und aus den spezifischen Gewebewiderständen berechnet werden.
  • Dabei sind die Parallel- und Serienschaltungen der Gewebewiderstände zu beachten.
• Der elektrische Körperwiderstand ist frequenzabhängig : Wir sprechen von der Gewebeimpedanz.
• Der elektrische Körperwiderstand nimmt mit wachsender Frequenze ab.
  • Bis zu einer Frequenz von 1 MHz bleibt der Körperwiderstand ein reiner "Wirkwiderstand" = Ohmscher Widerstand:
    • Strom und Spannung sind "in Phase".
  • Über 1 MHz wird ein kapazitiver Widerstandsanteil ("Blindwiderstand") der Zellen wirksam.

Das elektrische Feld im menschlichen Körper

• Das resultierende Feld des Herzens ähnelt einem zeitlich veränderlichen Dipolfeld.
• In der Elektrokardiographie mißt man die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen zwei Punkten (Ableitungen) in diesem Dipolfeld (an der Körperoberfläche).
• Liegen die beiden Punkte auf einer Äquipotentialfläche, so wird im EKG keine Spannung registriert. Die Amplitude der betreffenden Ableitung ist 0.

Begriffe:		Kondensator		Gleichstromwiderstand
kapazitiver Widerstand	Serienschaltung		Parallelschaltung  
Gewebeimpedanz		Gewebewiderstand 
Wirkwiderstand		kapazitiver Blindwiderstand	 
Ableitung		Dipolfeld des Herzens

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