Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
к упорядоченному движению ионов разного знака в противоположных
направлениях вдоль силовых линий, и тепловым, диффузионным, конвективным
движениями ионов, нарушающими упорядоченную структуру олоя объемного
заряда .
Для количественной оценки электродного эффекта вблизи поверхностей
раздела двух сред рассмотрим случай, когда скорость движения ионов под
влиянием электростатического поля напряженностью Е значительно больше
скорости v конвективного переноса частиц: u.E"v . Если диффузионный член
мал по сравнению с членом, содержащим направленную скорость переноса
ионов, то выражение для плотности объемного заряда вблизи границ
межфазной области "проводящее тело - воздух" имеет следующий вид /27:
где е - заряд электрона, п. ± число пар ионов, образующихся в единицу
времени, 'С - среднее время жизни ионов, х - расстояние от точки
наблюдения до проводящей поверхности, и - средняя подвижность ионов.
В условиях естественной или вынужденной конвекции в водных электролитах
возникает диффузионный слой толщиной = 1СГ*- 1СЛ3 см, в котором
происходит перепад концентраций п. вещества /37:
0, . ? t^-D* RT в
где ? - диэлектрическая постоянная воды, R. - постоянная Менделеева-
Клайперона, Т - абсолютная температура, F - число Фарадея, -
числа элементарных зарядов и коэффициенты диффузии катионов (С = I) и
анионов (I = 2).
При наложении переменного напряжения с заданной частотой на область
межфазной границы возникают колебания электродного слоя под действием
массовой силы плотностью
Iэг* * §(-t)E(t).
Под действием переменного напряжения упорядоченное распределение ионов в
приэлектродном слое может нарушиться, что приведет к изменению скорости
гетерогенной реакции.
<79
Р и с. 27. Эскиз электрохимической ячейки для исследования динамики
приэлектродного слоя под действием НЧ ЭМП
А - центральный цилиндрический электрод, В - внешний цилиндрический
электрод, С - электрод-сетка с шагом ячеек 0,5 .0,5 мм2, Уд8 - постоянное
напряжение, приложенное к электордам А и В, - переменное напряжение,
приложенное к центральному электроду Айк электроду-сетке С
Задача настоящей работы - экспериментальная проверка влияния внешнего
низкочастотного электрического поля на электродный эффект в электролитах
и определение возможной роли пространственного распределения зарядов в
механизме действия внешнего ЭШ на элементы живых оистем.
Моделирование аффекта дейотвия НЧ ЭП на распределение зарядов в
электродном слое было проведено в электрохимической ячейке с водным
раствором электролита (0,01н Си50ч), где размещались три коакоиашшх
цилиндрических медных электрода, два из которых (А и В) были сплошными,
третий (С) - сетчатый (рис. 27). Для определения толщины электродного
слоя, изменяющегося под действием НЧ ЭП, на электроды А и В от источника
УШ1-2 подавалось постоянное напряжение "V да, а на сетчатый электрод С и
электрод А - переменное напряжение о частотой ? = 1-2*10^ Гц
от звуковых генераторов ГЗ-ЗЗ и ГЗ-47. Величины постоянных напряжений V ^
варьировались от 0 до 5 В, переменных Уда - от 0 до 100 В. Расстояние
между электродами менялось от 0,1 до 4 см, напряженность Еда постоянного
ЭП изменялась в пределах от 0 до 1,25 В/см, переменного
ЕдС " от 10 до -^8 В/ом.
Экспериментальные исследования динамики приэлектродного 'слоя объемного
заряда показали (рис 28,29 ), что с увеличением напряженности переменного
поля Еас ток 1да в рабочем объеме цилиндрического конденсатора
увеличивается (рис. 28). Соответственно увеличивается при условии Еда ^
20 В/см и приращение тока. При снятии переменного напряжения ток 1да
восстанавливается за время релаксации t = §L± ^ 5-10 с до исходных
значений. Р
180
Р и с. 28. Эффект увеличения тока насыщения Л1д2 в зависимости от
напряженности электри ческого поля ЕдС для- 0,01н ; Cu.S04
ХАС= 1С"5, fo = 50 Й
Полученные результаты свидетельствуют о том, что приалектродный слой в
области диффузионной кинетики объемного заряда несет функцию
электрического барьера. Под действием переменного электрического поля
упорядоченное распределение ионов в электродном слое нарушается, что
приводит к увеличению скорости гетерогенной реакции. Разрушение слоя
объемного заряда под действием переменного напряжения 50 Гц нооит
колебательный затухающий характер с частотой 5-6 Гц (рио. 29).
Перейдем к обсуждению природы объемных зарядов в живых системах и их
возможной функциональной значимости.
Диффузионный и электрический перенос веществ в окрестности мембран
предполагает существование вблизи клетки и активно функционирующих ее
органелл объемных зарядов. Наличие в живых системах как
низкомолекулярных, так и высокомолекулярных ионов с различными
коэффициентами диффузии приводит к тому, что электродный слой не только
выполняет функции электрического барьера, но и обусловливает особые
структурные характеристики среды, а также различия времен релаксации при
действии внешних* физических факторов.
Условия возникновения объемных зарядов в биологических системах
