Схема электро. Электрические схемы: принципы работы, типы и применение в осветительных системах

Как устроены электрические цепи. Какие бывают виды электрических схем. Как работают параллельные и последовательные соединения. Почему важно понимать принципы электрических цепей при проектировании освещения. Как обеспечить безопасность электрических систем.

Основные компоненты электрической цепи

Электрическая цепь состоит из нескольких ключевых элементов:

• Источник питания (батарея, генератор)
• Проводники (провода)
• Нагрузка (лампочка, двигатель и т.д.)
• Выключатель

Для работы цепи необходимо замкнутое соединение этих компонентов. Когда цепь замкнута, электрический ток может протекать от источника питания через проводники к нагрузке.

Принцип работы простейшей электрической цепи

Рассмотрим работу базовой электрической цепи с лампочкой:

1. При замыкании выключателя цепь замыкается
2. Электроны начинают двигаться от отрицательного полюса источника питания
3. Ток проходит по проводам к лампочке
4. В нити накаливания лампочки электроны сталкиваются с атомами, вызывая нагрев и свечение
5. Далее ток возвращается к положительному полюсу источника

Таким образом, замкнутая цепь обеспечивает непрерывный поток электронов, что позволяет лампочке гореть.

Последовательное и параллельное соединение

В электрических цепях используется два основных типа соединений элементов:

Последовательное соединение

При последовательном соединении элементы цепи соединяются друг за другом. Основные свойства:

• Один и тот же ток проходит через все элементы
• Напряжение распределяется между элементами
• Общее сопротивление равно сумме сопротивлений элементов

Параллельное соединение

При параллельном соединении элементы подключаются к одним и тем же точкам цепи. Характерные особенности:

• Напряжение на всех элементах одинаковое
• Ток распределяется между элементами
• Общее сопротивление меньше сопротивления любого из элементов

Преимущества и недостатки разных типов соединений

Каждый тип соединения имеет свои плюсы и минусы:

Последовательное соединение:

Преимущества:

• Простота монтажа
• Меньший расход проводов

Недостатки:

• При выходе из строя одного элемента перестает работать вся цепь
• Сложно подобрать элементы с одинаковыми характеристиками

Параллельное соединение:

Преимущества:

• Независимая работа элементов
• Возможность подключения устройств с разными характеристиками

Недостатки:

• Больший расход проводов
• Сложность монтажа

Применение электрических схем в осветительных системах

Понимание принципов работы электрических цепей критически важно при проектировании освещения. Это позволяет:

• Правильно рассчитать нагрузку на сеть
• Выбрать оптимальный тип соединения светильников
• Обеспечить равномерное распределение света
• Реализовать многоуровневое освещение
• Внедрить системы управления светом

Например, в жилых помещениях часто используется параллельное подключение светильников. Это позволяет независимо управлять разными группами света и не боятся, что при выходе из строя одной лампы погаснет все освещение.

Обеспечение безопасности электрических цепей

При работе с электрическими цепями крайне важно соблюдать правила безопасности:

• Использовать качественные материалы и компоненты
• Правильно рассчитывать нагрузку
• Применять автоматические выключатели и предохранители
• Обеспечивать надежную изоляцию
• Выполнять заземление
• Регулярно проверять состояние проводки

Соблюдение этих мер позволит избежать коротких замыканий, перегрузок сети и других опасных ситуаций.

Современные тенденции в проектировании электрических схем

Развитие технологий привносит новые возможности в создание электрических цепей:

• Использование «умных» выключателей и датчиков
• Внедрение систем автоматизации
• Применение энергоэффективных компонентов
• Интеграция с системами «умного дома»
• Использование альтернативных источников энергии

Эти инновации позволяют создавать более эффективные, экономичные и удобные в управлении электрические системы.

Заключение

Понимание принципов работы электрических цепей — ключ к созданию эффективных и безопасных систем освещения. Правильный выбор типа соединения, расчет нагрузки, использование современных технологий позволяют реализовать оптимальные схемы для любых задач — от освещения небольшой квартиры до сложных промышленных объектов.

Подключение электрокарниза – варианты, схема

Содержание

• 1 Варианты подключения электропитания
• 2 Как проводится подключение карнизов

Карнизы для окон с электроприводом набирают все большую популярность за счет удобства в эксплуатации, прекрасную сочетаемость в любом стиле интерьера, дополнительным опциям. Подключение электрокарниза можно проводить в системе «умный» дом, что обеспечивает возможность дистанционного управления. Также управление механизмом подразумевает традиционную кнопку-выключатель, расположенную на близлежащей стене. Особенности подключения этого электрического устройства рассмотрены в нашем обзоре.

Варианты подключения электропитания

Электрокарнизы обеспечивают контроль уровня освещенности в жилых домах и квартирах, офисных зданиях, общеобразовательных и развлекательных учреждениях. Механизм представляет собой металлический или пластиковый профиль, монтаж которого проводится возле оконных проемов. Движение полотен происходит благодаря расположенной за профилем каретки. Она приводится в движение небольшим электроприводом, спрятанным за гардинами.

Используемые варианты подключения:

1. Стандартная схема, при которой питание происходит от электрической сети. Рекомендуется для конструкций большого размера, штор на панорамных окнах, занавеса домашних кинотеатров, больших по размеру жалюзи.
2. Беспроводное подключение, при котором конструкция электродвигателя подразумевает питание от солнечной батареи, аккумулятора или стандартных батареек. Ввиду относительно низкой мощности, такие системы используются для открытия горизонтальных или тканевых жалюзи, рулонных штор, для дополнительного оснащения при отключении или перебоях сети.

Производители электроштор предлагают различные по цене и мощности комплекты, поэтому выбрать подходящее изделие не составит труда.

Как проводится подключение карнизов

Подключение электро-жалюзи к общедомовой электросети необходимо предусмотреть еще на этапе установки проводки. Для этого к месту расположения выключателя прокладывается один или несколько электропроводов, параметры которых выбирается в зависимости от способа управления движениями штор.

Схема подключения электрокарниза предполагает несколько способов реализации, важно учитывать места расположения привода, выключателя, внешнего источника питания и прокладку кабелей.

Основные нюансы:

• Четырехжильный кабель, сечение проводов которого от 1 до 1,5 мм² рекомендуется для управления электрокарнизом от кнопочного выключателя.
• Трехжильный кабель с сечением проводов от 1 до 1,5 мм² используется для дистанционного управления открытием штор.
• Подсоединение привода к внешнему источнику питания (аккумулятору, батарейкам, солнечной панели) проводится по месту. Крепление внешнего источника питания — в малозаметном месте рядом с электрокарнизом.
• Для автономных устройств, работающих от солнечной батареи (расположенной снаружи здания) прокладку кабеля проводят внутрь помещения.
• Следует учитывать рекомендуемый срок службы аккумулятора от солнечной батареи и проводить периодическую замену при необходимости.

Установка электрокарниза обеспечивают необходимый уровень комфорта, автономность работы системы, а также регулировку степени освещенности вашего жилья. Еще на этапе планирования важно продумать варианты установки электрокарниза, что повлияет на объем подготовительных работ.

Схемы электро-, тепло-, водоснабжения и водоотведения :: Витимское городское поселение

09.07.2021 Схема теплоснабжения Витимского городского поселения Мамско-Чуйского района Иркутской области на период до 2036 года

Документ:  Загрузить

---

28.04.2021 Уведомление об актуализации схемы теплоснабжения
В соответствии с п. 37 Требований к порядку разработки и утверждения схем теплоснабжения, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 22.02.2012 № 154 «О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения» Администрация Витимского городского поселения  уведомляет о начале проведения ежегодной актуализации схемы теплоснабжения Витимского муниципального образования, утвержденной постановлением администрации Витимского городского поселения от 28.

07.2014 года № 29 с изменениями от 03.07.2015 года  

Сбор предложений от теплоснабжающих и теплосетевых организаций и иных лиц по актуализации схемы теплоснабжения осуществляется до 30 мая 2021 года  Администрацией Витимского городского поселения по адресу 666830 Иркутская область Мамско-Чуйский район п.Витимский улица Советская дом 13, контактное лицо гл.специалист Ярыгина Наилэ Наиловна – телефон 89041486833

Схема теплоснабжения Витимского муниципального образования, утвержденнаяпостановлением администрации Витимского городского поселения от 28.07.2014 года № 29 с изменениями от 03.07.2015 года   расположена на сайте Витимского муниципального образования по адресу: http://vitimskiy.mo38.ru/arkhitektura/skhemy/

---

28.04.2021 Распоряжение об актуализации схемы теплоснабжения

Документ:  Загрузить

---

09.01.2020 Схема ГВС

Документ:  Загрузить

---

09. 01.2020 Схема водоснабжения ( актуализация)

Документ:  Загрузить

---

09.01.2020 Схема теплоснабжения ( актуализация)

Документ:  Загрузить

---

28.02.2019 Распоряжение об актуализации схем теплоснабжения и водоснабжения

Документ:  Загрузить

---

11.03.2016 Об утверждении Перечня объектов, являющихся собственностью Витимского муниципального образования, в отношении которых планируется заключение концессионных соглашений

Документ:  Загрузить

---

30.01.2015 схема водоснабжения

Документ:  Загрузить

---

30.01.2015 Схема водоотведения

Документ:  Загрузить

---

30. 07.2014 Утверждаемая часть схемы теплоснабжения

Документ:  Загрузить

---

30.07.2014 Схема теплоснабжения

Документ:  Загрузить

---

22.06.2014 схема теплоснабжения ( проект)

Документ:  Загрузить

---

Схемы 1 — 13 из 13
Начало | Пред. | 1 | След. | Конец | Все

Как работает электрическая цепь?

Web Order разместил это 24 мая 2014 г.

Вы установили различные типы освещения вокруг своего предприятия и щелкаете выключателем, чтобы зажечь лампочку. Задумывались ли вы, что происходит, когда вы щелкаете выключателем и до того, как лампочка начинает излучать свет? Когда вы щелкаете выключателем лампочки, включается электрическая цепь, которая в конечном итоге зажигает лампочку. Вот что бывает!

 

Что такое электрическая цепь в осветительном устройстве?

Электрическая цепь состоит из источника электроэнергии, двух проводов, по которым может проходить электрический ток, и лампочки. Один конец обоих проводов присоединен к клемме ячейки, а их свободные концы подключены к лампочке. Электрическая цепь разрывается при выключении лампы. Чтобы зажечь лампочку, необходимо замкнуть электрическую цепь, то есть установить соединение между лампочкой и проводами, чтобы последние могли передавать электрический ток на лампочку. Для этого электрическая цепь должна быть замкнута.

 

Провода в электрической цепи сделаны из материала, называемого проводником, который помогает им передавать электричество. Эти провода имеют низкое сопротивление электрическому току. Медь и алюминий обычно используются в качестве материала проводов в люминесцентных лампах. Однако в лампе накаливания электрический ток проходит через тонкую полоску вольфрамовой проволоки, называемую нитью накала. Нить нагревается и излучает свет.

 

Различные типы электрических цепей и принцип их работы

Электрические цепи могут быть разных типов. Однако не все такие соединения желательны с точки зрения безопасности вашего рабочего места.

 

Короткое замыкание – это ситуация, когда случайно создается путь прохождения тока с низким сопротивлением, например, когда два провода входят в тесный контакт друг с другом, и электрический ток начинает течь по пути, отличному от пути цепи . Это потенциально опасная ситуация, когда большой электрический ток начинает протекать через электрические компоненты, не предназначенные для этого. Может выделяться большое количество тепла, что может привести к пожару. Вот почему, как владелец бизнеса, заботящийся о безопасности, вы должны убедиться, что в электрической системе ваших коммерческих помещений установлены высококачественные предохранители и автоматические выключатели.

 

Эти компоненты автоматически размыкают электрическую цепь и прерывают подачу электрического тока, когда ток превышает средний. Это предотвращает нагревание электрическим током компонентов ваших осветительных приборов и их повреждение.

 

Как следует из названия, параллельная электрическая цепь состоит из нескольких электрических цепей, которые получают питание от одного и того же источника электроэнергии. Например, как и в системе электропроводки дома, вы можете создать параллельные цепи в своих коммерческих помещениях, где все источники света и другие электроприборы будут питаться от одного и того же источника электроэнергии.

 

Даже если один из осветительных приборов выходит из строя, все остальные источники света по-прежнему питаются, и в вашем офисе никогда не бывает темноты. С другой стороны, в случае короткого замыкания предохранитель и автоматические выключатели срабатывают и прерывают подачу электроэнергии. Напряжение снова возвращается к нулю, и потенциальная катастрофа предотвращается. На следующей схеме показаны две ситуации параллельной цепи: когда она работает как надо и когда произошло короткое замыкание.

 

В последовательной цепи все элементы соединены встык, и электрический ток с одинаковым напряжением протекает через эти элементы последовательно. Общее напряжение, протекающее через всю цепь, представляет собой сумму напряжений, проходящих через каждый компонент.

 

Однако существенным недостатком последовательной схемы является то, что если один осветительный прибор в цепи не работает (поврежден или не загорается по какой-либо причине), то все лампы в цепи не будут гореть, поскольку цепь разорвана. Поэтому последовательное подключение не подходит для коммерческих помещений. В конце концов, вы не захотите, чтобы ваша производственная деятельность остановилась, если где-то в помещении не загорится одна лампочка. С другой стороны, все осветительные приборы в параллельной схеме имеют свои цепи. При выходе из строя одного осветительного прибора цепи остальных остаются незатронутыми.

 

Вышеупомянутая информация об электрических цепях в контексте лампочек поможет вам сделать электрические системы на вашем рабочем месте безопасными для ваших сотрудников и оборудования. Эти знания гарантируют, что ваши осветительные приборы всегда будут питаться стабильной подачей электрического тока и не будут повреждены при коротком замыкании. Это, в свою очередь, гарантирует, что эти устройства работают оптимально, обеспечивая достаточное освещение, служат долго и повышают окупаемость ваших инвестиций.

Понимание клетки как электрической цепи

---

Леа Гетц ¹ и Кристиан Уилмс ²

¹ UCL, Лондон, Великобритания

² Scientifica Ltd, Акфилд, Великобритания

Электрофизиологи часто описывают клетки как электрические эквивалентные схемы, то есть комбинацию резисторов и емкостей. В следующей статье мы рассмотрим, как сопротивление и емкость определяют электрические свойства элемента, чтобы понять, почему это описание является полезным.

Мембранная резистентность, R

_M

Клеточная мембрана состоит из двойного липидного слоя, который отделяет ионы во внеклеточном пространстве от ионов и заряженных белков в цитоплазме. В то время как чистые липидные мембраны являются отличными электрическими изоляторами, настоящие клеточные мембраны состоят из плотной мозаики белков и липидов. Многие из этих белков охватывают мембрану и действуют как каналы, позволяющие проходить заряду. Эти белки снижают сопротивление мембраны, которое в противном случае было бы высоким, что имеет важные последствия для электрофизиологии. Предположим, мы хотим подать напряжение на клеточную мембрану, подав ток с помощью электрода. Ток, необходимый для поддержания этого напряжения, определяется сопротивлением мембраны в соответствии с законом Ома: напряжение = сопротивление * ток (или V = R * I). Мы видим, что чем выше сопротивление мембраны, тем меньший ток требуется для поддержания заданного напряжения на мембране.

Емкость мембраны, C

_M

Поскольку мембрана представляет собой электрический изолятор, разделяющий противоположные заряды внутри и снаружи клетки, клеточная мембрана обладает не только сопротивлением, но и емкостью мембраны. Следовательно, чтобы изменить напряжение мембраны, необходимо зарядить емкость. Приложенный заряд (Q), разделенный на емкость мембраны (C _M ), дает напряжение мембраны (V _m ): V _m = Q /C _M . Мы можем видеть, что для данного количества приложенного заряда, чем меньше емкость мембраны, тем больше изменение напряжения мембраны.

Комбинация R

_M и C _M – RC-цепь

Поскольку и сопротивление мембраны (R _M ), и емкость мембраны (C _M ) возникают над клеточной мембраной, они электрически параллельны (см. Рисунок 1А). Такая схема параллельного сопротивления (R) и емкости (C) известна как RC-цепь . RC-цепи обычно используются в электронике в качестве основных фильтров для выбора определенных диапазонов входных частот. Точно так же клеточная мембрана действует как фильтр тока или напряжения, вводимого в клетку.

Рис. 1. Принципиальная схема электрических свойств плазматической мембраны. A: Принципиальная схема, показывающая емкость мембраны и сопротивление мембраны параллельно друг другу. B: Кривые, показывающие скачок командного напряжения (вверху) и результирующую реакцию тока (внизу) для простой плазматической мембраны с ограничением напряжения.

Базовый эксперимент по фиксации напряжения

Чтобы понять, как свойства RC-фильтра мембраны определяют реакцию ячейки на напряжение, рассмотрим, как скачок напряжения, приложенный к внутренней части ячейки, изменяет ток, подаваемый через электрод (см. рис. 1B). Первоначально квадратный скачок напряжения приводит к мгновенному скачку тока (начальный пик). Затем этот ток экспоненциально уменьшается (падающий фронт), чтобы достичь устойчивого состояния. Наоборот, когда шаг напряжения меняется на противоположный, мы наблюдаем большой мгновенный ток противоположного направления, который экспоненциально уменьшается, пока снова не достигнет установившегося состояния. Таким образом, контроль напряжения на мембране и измерение результирующего тока представляет собой базовый эксперимент по фиксации напряжения.

Как свойства электрода и клеточной мембраны влияют на форму кривой тока (см. рис. 1В)? Первоначально весь ток заряжает емкость мембраны без тока, протекающего через сопротивление мембраны. Таким образом, амплитуда начального быстрого тока полностью определяется величиной шага напряжения и сопротивлением электрода (которое определяется как сумма сопротивления электрода и сопротивления соединения электрода с ячейкой). По мере того, как емкость мембраны становится все более и более заряженной, все большая часть инжектируемого тока протекает через сопротивление мембраны. Как только емкость полностью заряжена, система достигает устойчивого состояния, и весь ток протекает через мембранное сопротивление. В устойчивом состоянии величина тока, необходимая для поддержания напряжения мембраны, определяется только сопротивлением мембраны, и применяется закон Ома (ток установившегося состояния = шаг напряжения / сопротивление мембраны, или I _с = V _с / R _M ).

Значения емкости мембраны и сопротивления мембраны определяют, как быстро достигается это стационарное состояние: чем больше емкость или сопротивление, тем дольше длится зарядка. Постоянная времени, описывающая эту зарядку, известна как постоянная времени мембраны t и равна произведению сопротивления мембраны на емкость мембраны (t = C _M * R _M , принимая R _s << М ).

Определение состояния записи

Вышеуказанные соотношения можно использовать для наблюдения за различными этапами записи целой клетки. Для этого на электрод подается небольшой импульс напряжения, так называемый тестовый импульс. Наблюдая за формой и амплитудой отклика тока на тестовый импульс (рис. 2, правая колонка), мы получаем много полезной информации о регистрирующем электроде и ячейке. Важно отметить, что многие концепции применимы и к другим формам электрофизиологической регистрации.

Для оценки состояния нашей записи делаем простые вычисления, основанные на перестановках закона Ома (V = R * I). Можно еще больше упростить расчеты, используя сопротивление в единицах МОм (10 ⁶ Ом), напряжение в единицах мВ (10 ^-3 В) и ток в единицах нА (10 ^-9 А). , как префиксы единиц измерения, компенсируют друг друга (10 ^-3 В = 10 ⁶ Ом * 10 ^-9 А).

Рис. 2. Схема, поясняющая конфигурацию «пипетка в ванне». В этой конфигурации ток определяется исключительно сопротивлением пипетки. Пипетка указана слева. Соответствующая электрическая цепь показана в середине, а кривые напряжения и тока показаны справа.

Регистрирующий электрод в ванне

Вход в ванну является первым этапом записи: регистрирующий электрод, который находится внутри пипетки, наполненной внутренним раствором, погружается в перфузионную среду (рис. 2). По определению, напряжение между записывающим электродом и электродом сравнения равно нулю. Соответственно, напряжение смещения усилителя необходимо регулировать до тех пор, пока измеренное напряжение действительно не станет равным 0 мВ.

При нахождении пипетки в ванне текущая реакция на тестовый импульс определяется сопротивлением пипетки (R _P ), которое можно рассчитать по закону Ома: R _P = V _T / I _P , где V _T — амплитуда тестового импульса напряжения, а I _P — ток через пипетку. Например, тестовый импульс -5 мВ дает токовую характеристику -500 пА. Это указывает на сопротивление наконечника пипетки 10 МОм (= -5 мВ / 0,5 нА). Для регистрации целых клеток обычно используют пипетки с сопротивлением наконечника 5-10 МОм.

Приближение к клетке и формирование уплотнения

При приближении к клетке с помощью пипетки к внутреннему раствору прикладывается положительное давление, чтобы ткань не блокировала кончик пипетки. Несмотря на эту предосторожность, амплитуда отклика тока на тестовый импульс будет меняться во время подхода: когда наконечник пипетки касается ткани, сопротивление увеличивается, что приводит к падению амплитуды тока. Небольшое втягивание пипетки должно вернуть текущую реакцию (как следствие сопротивления пипетки) к исходному значению. Однако эти изменения относительно невелики и преходящи.

Как только пипетка подходит очень близко к клетке, амплитуда тестового импульса уменьшается, что свидетельствует о заметном увеличении сопротивления электрода. Обычно это совпадает с образованием ямочки на поверхности клетки, где внутренний раствор, вытесняемый из наконечника пипетки, отталкивает клеточную мембрану. Снятие давления с пипетки в этот момент позволяет клеточной мембране контактировать с пипеткой, что приводит к существенному увеличению сопротивления электрода. Мягкое отсасывание внутреннего раствора электрода еще больше увеличивает сопротивление. На этом этапе к пипетке прикладывается отрицательное командное напряжение (примерно соответствующее ожидаемому внутриклеточному потенциалу от -60 мВ до -80 мВ, в зависимости от типа клетки). Аналогично испытательному импульсу, токовая реакция на удерживающее напряжение может использоваться для определения состояния записи, поскольку удерживающее напряжение и требуемый удерживающий ток связаны с сопротивлением пипетки. Так, если для удержания пипетки при -60 мВ необходимо -200 пА, сопротивление пипетки составляет 300 МОм (= -60 мВ / -0,2 нА).

Конфигурация на ячейке

На этом этапе важно учитывать, как ток от пипетки течет к заземляющему электроду. Поскольку небольшой участок клеточной мембраны на наконечнике пипетки имеет очень высокое сопротивление, любой ток, вытекающий из пипетки, будет проходить через небольшой зазор, в котором мембрана прилегает к стеклу пипетки. Соответственно, измеренное сопротивление определяется сопротивлением этого «уплотнения», неудивительно, что оно называется сопротивлением уплотнения. Надежные эксперименты с накладным зажимом обычно требуют «герметичного уплотнения» в диапазоне ГОм, так называемого «гигауплотнения». Мы можем наблюдать, что герметичное уплотнение было достигнуто, когда ток, необходимый для удержания пипетки при -60 мВ, меньше 60 пА (-60 мВ / -0,06 нА = 1 ГОм). Это состояние известно как «конфигурация на ячейке» (рис. 3).

В конфигурации на ячейке реакция тока часто показывает очень быстрый всплеск в начале скачков напряжения. Они вызваны емкостью пипетки и могут быть компенсированы с помощью «быстрой компенсации емкости», доступной на большинстве усилителей. Особенно, если вас интересуют быстрые ионные токи, важно максимально тщательно компенсировать емкость пипетки.

Рис. 3. Схема, поясняющая конфигурацию «на ячейке». В этой конфигурации ток определяется сопротивлением пипетки, включенным последовательно в параллельную цепь сопротивлений заплаты и пломбы. Пипетка с кюветой указана слева. Соответствующая электрическая цепь показана в середине, а кривые напряжения и тока показаны справа. Обратите внимание, что, поскольку сопротивление патча очень велико, ток через это сопротивление пренебрежимо мал.

Микроманипулятор Scientifica PatchStar

Самый универсальный моторизованный манипулятор для электрофизиологических исследований. PatchStar, разработанный совместно с ведущими физиологами, обладает сверхстабильностью: дрейф менее 1 мкм в течение 2 часов для длительных экспериментов. Это электрически бесшумный прибор для записи очень слабых сигналов без отключения двигателей.

Конфигурация цельной клетки

После образования герметичного уплотнения мы можем получить электрический и диффузионный доступ к цитоплазме клетки, разорвав мембрану под наконечником пипетки, сохранив при этом полученное уплотнение. Этот процесс часто называют «внедрением в ячейку», а результирующая конфигурация записи известна как «целая ячейка». В этой конфигурации записывающая пипетка электрически напрямую связана с ячейкой: электрод может «видеть» электрическую активность внутри клетки. В результате реакция тока на заданный импульс напряжения резко меняется, как и информация, которую дает эта реакция (рис. 4).

При попадании в ячейку мембрана в наконечнике пипетки разрывается, и ток между записывающим электродом и землей теперь может течь в ячейку и через клеточную мембрану. В этой целоклеточной конфигурации почти весь ток протекает через клеточную мембрану и заряжает емкость мембраны. Через уплотнение будет протекать лишь незначительное количество тока, так как сопротивление уплотнения по крайней мере на порядок больше, чем сопротивление мембраны (теперь сопротивление мембраны определяется всей площадью мембраны клетки, а не только участком мембраны внутри мембраны). наконечник пипетки). Поскольку мембрана разрывается и не удаляется, компоненты мембраны будут препятствовать доступу тока от электрода к ячейке и вносить вклад в так называемое «сопротивление доступу». Сумма сопротивления доступа и начального сопротивления пипетки составляет общее сопротивление на кончике пипетки, называемое последовательным сопротивлением. На практике известно только полное последовательное сопротивление.

Рис. 4. Схема, поясняющая конфигурацию «целая ячейка». В этой конфигурации ток определяется последовательным сопротивлением последовательно с параллельным включением сопротивления уплотнения и мембраны, а также емкостью мембраны. Пипетка с кюветой указана слева. Соответствующая электрическая цепь показана в середине, а кривые напряжения и тока показаны справа.

Текущий ответ в конфигурации цельной клетки

Глядя на токовый отклик на скачок напряжения, несложно понять, какие электрические свойства влияют на какой бит отклика (см. рис. 4). Как и прежде, быстрый начальный скачок тока определяется протеканием заряда через пипетку: последовательное сопротивление (R _S ) = испытательное напряжение (V _T ) / начальный ток (I _P ). Таким образом, если в ответ на шаг -5 мВ начальный ток измеряется как -600 пА, последовательное сопротивление составляет 8,3 МОм (-5 мВ/-0,6 нА). Затухание тока определяется постоянной времени мембраны, которая является просто произведением емкости мембраны на сопротивление мембраны (t _м = C _м * R _м ) в невозмущенной ячейке. Наконец, когда ток достигает устойчивого состояния, ток смещения («ток удержания», I _H ) определяется сопротивлением мембраны (R _м = V _T / I _H ). Измерив сопротивление мембраны, в принципе можно определить постоянную времени мембраны, подобрав экспоненциальный спад тока и рассчитав емкость мембраны (C _m = t _м / В _Т ).

Теория и практика

В пассивных и компактных элементах одной емкости и одного резистора достаточно для описания электрического поведения элемента с учетом всех расчетов, описанных выше. Однако на практике нейроны представляют собой большие протяженные мембранные структуры, и их мембраны не пассивны, а содержат зависящие от напряжения ионные каналы. Таким образом, при выполнении электрофизиологических записей важно иметь в виду, где реальность физиологии нейронов отклоняется от идей, представленных выше.

Хорошей новостью является то, что вплоть до образования герметичного уплотнения в режиме on-cell все предположения, описанные выше, остаются верными. Плохая новость заключается в том, что большая часть работы выполняется в режиме целых клеток, и в этот момент практика расходится с теорией, и все становится сложнее.

Одним из ключевых моментов, который следует учитывать, является то, что импульсы напряжения, используемые для оценки состояния записи, могут активировать проводимости, зависящие от напряжения. Следовательно, установившийся ток может содержать компоненты тока, которые не связаны с сопротивлением мембраны, а происходят от потенциалзависимых ионных каналов, таких как индуцированный гиперполяризацией ток I _Н .

Кроме того, в более крупных элементах с более сложной морфологией для точного описания электрических свойств элемента требуется несколько наборов параллельных резисторов и емкостей.