Ток, при котором плотность тока в каждой точке проводника не меняется со временем, называют постоянным. Это возможно только при постоянной разности потенциалов на его концах.
Чтобы в ткани вызвать электрический ток, следует создать электрическую цепь: необходимо к ткани приложить электроды, а к ним подключить источник ЭДС.
После включения в цепь источника ЭДС сила тока не остается постоянной, а сразу же начинает падать, пока не установится на уровне значительно ниже первоначального. Если быстро отключить от источника ЭДС электроды и присоединить их к чувствительному вольтметру, то можно зарегистрировать ЭДС встречного направления, ниспадающую во времени.
Поэтому закон Ома для ткани, через которую пропускают постоянный ток, примет вид:
где ε – внешнее приложенное напряжение, U(t) – меняющееся во времени встречное напряжение, R – электрическое сопротивление ткани.
Структурными элементами ткани являются клетки, которые омываются тканевой жидкостью. Такой элемент представляет собой две среды – электролиты (тканевая жидкость и цитоплазма), разделенные слоем диэлектрика (цитоплазматической мембраной). При действии внешнего электрического поля ионы в клетках движутся и постепенно разноименно заряженные ионы концентрируются у противоположных участков внутренней поверхности клеточной мембраны. В результате внутри клетки образуется поляризационное поле, противодействующее внешнему.
Клетка биологической ткани, находящаяся в электрическом поле конденсатора.
Как только поляризация ионов внутри клетки компенсирует внешнее поле, движение ионов прекращается – поляризация достигла максимума. Соответственно заряду, накопленному на внутренней стороне мембраны, с наружной стороны выстраиваются ионы противоположного знака (а). В результате получается конденсатор, в котором липидный слой мембраны служит диэлектриком (б).
Следовательно, при прохождении постоянного тока через ткань образуется встречное электрическое поле, называемое поляризационным.
Высокая поляризационная электроемкость – характерное свойство живых неповрежденных клеток и тканей.