Человек ток – Действие электрического тока на организм человека: особенности и интересные факты

Воздействие электрического тока на человека

Электрические травмы

 Электрический ток поражает человека внезапно. Прохождение тока через тело человека вызывает элек­трические травмы различного характера: электрический удар, ожоги, электрические знаки-метки.

Воздействие тока на человека.

Электрическим ударом назы­вается поражение током, при котором возникает шок, т. е. свое­образная тяжелая реакция организма на сильный раздражи­тель — электрический ток.

Исход шока различен. В тяжелом случае шок сопровождается расстройством кровообращения и дыха­ния. Возможна фибрилляция сердца, т. е. вместо одновременного ритмичного (примерно 1 раз в секунду) сокращения сердечной мышцы возникает хаотическое подергивание отдельных ее воло­кон — фибрилл. Это прекращает нормальную работу сердца, кровоток останавливается, и может наступить смерть.

Таблица 1. Характер воздействия переменного электрического тока в за­висимости от его величины.

Поражение человека током при напряжении до 1000 В в большинстве слу­чаев сопровождается электрическим ударом.

Ожоги возникают при воздействии тока значительной вели­чины (около 1 А и более) или от электрической дуги. Так, при приближении к токоведущим частям напряжением выше 1000 В на недопустимо малое расстояние между токоведущей частью и телом человека появляется искровой разряд, а затем электриче­ская дуга, которая причиняет тяжелый ожог. При случайном контакте с токоведущей частью напряжением до 1000 В проходя­щий через тело человека ток нагревает ткани до 60—70°С. Это вызывает свертывание белка. Ожоги электрическим током излечиваются трудно. Они захватывают большую поверхность тела и проникают глубоко.

Электрические знаки (метки) — это омертвление кожи в виде мозоли желтого цвета с серой каймой в месте входа и выхода тока. Если поражение проникло глубоко, то ткани тела постепенно отмирают.

Характер воздействия переменного электрического тока в за­висимости от его величины приведен в табл. 1

Из табл. 1 следует, что опасным для человека является ток более 15 мА, при котором человек не может самостоятельно осво­бодиться. Ток в 50 мА вызывает тяжелое поражение. Ток в 100 мА, воздействующий более 1—2 с, является смертельно опасным.

Факторы, влияющие на исход поражения

Величина электри­ческого тока, проходящего через тело человека, а следовательно, исход поражения зависят от многих обстоятельств.

Наиболее опасным является переменный ток с частотой 50-500 Гц. Большинство людей сохраняют способность самостоя­тельно освободиться от токов такой частоты при очень малых его величинах (9—10 мА). Постоянный ток тоже опасен, но самостоятельно освободиться от него возможно при несколько больших величинах (20—25 мА).

Рисунок 1. Величина электри­ческого тока, проходящего через тело человека.

Величина тока зависит от напряжения электроустановки и от сопротивлений всех элементов цепи, по которой протекает ток, в том числе от сопротивления тела человека. Сопротивление тела слагается из активного и емкостного сопротивлений кожи и вну­тренних органов

. Сухая, неповрежденная кожа имеет сопротивле­ние около 100 000 Ом, влажная — около 1000 Ом, а сопротивле­ние внутренних тканей (при снятом роговом слое) составляет примерно 500—1000 Ом. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица и подмышечных впадин.

Сопротивление тела человека — величина нелинейная. Оно резко, непропорционально уменьшается при увеличении прило­женного к телу напряжения, увеличении времени воздействия тока, при неудовлетворительном физическом и психическом со­стоянии, при большом и плотном контакте с токоведущей частью и т. д. Из рис. 1 следует, что при увеличении приложенного к телу напряжения от 0 до 140 В сопротивление тела нелинейно падает от десятков тысяч до 800 Ом (кривая

1). Соответственно, ток, проходящий через тело, возрастает (кривая 2).

Сопротивление тела человека (Ом) приближенно определяют по формуле

Z_чел = U_пр / I_чел

где U_пр— падение напряжения на сопротивлении тела человека — В.

В расчетах по электробезопасности его (тоже приближенно) принимают равным:

Z_чел  = 1000 Ом

Наиболее опасен путь тока через сердце, мозг, легкие. Харак­терные пути: ладонь — ступни, ладонь — ладонь, ступня — ступня. Однако смертельное поражение возможно и при прохо­ждении тока по пути, который, казалось бы, не затрагивает жиз­ненно важные органы, например через голень к ступне. Это явле­ние объясняется тем, что ток в теле протекает по пути наимень­шего сопротивления (нервам, крови), а не по прямой — через ткани с большим сопротивлением (мышцы, жир).

Таблица 2. Расчетные допустимые параметры электрического тока.

Установлено, что исход поражения током зависит от физиче­ского и психического состояния человека. Если он голоден, утомлен, опьянен или не здоров, то вероятность тяжелого пора­жения возрастает. Женщины, подростки, мужчины со слабым здоровьем способны выдержать значительно меньшие токи (в пределах б мА), чем здоровые мужчи­ны (12—15 мА).

Длительность воздействия — один из основных факторов, влияющих на исход поражения. Цикл работы сердца равен при­мерно 1 с. В цикле имеется фаза Т, равная 0,1 с, когда мышца сердца расслаблена и оно наиболее уязвимо для тока:  может возникнуть фибрилляция. Чем меньше время воздействия тока (менее 0,1 с), тем меньше вероятность фибрилляции. Продолжительное (несколько секунд) воздействие тока приводит к тяжелому исходу: сопротивление тела уменьшается, а ток поражения возрастает.

Механизм воздействия электрического тока на человека сло­жен. С одной стороны, в высоковольтных установках были слу­чаи, когда кратковременное (сотые доли секунды) воздействие тока в несколько ампер не приводило к смерти. С другой стороны, уста­новлено, что смертельный исход возможен при напряжении 12-36 В, когда воздействует ток в несколько миллиампер. Это про­исходит в результате прикосновения к токоведущей части наибо­лее уязвимой частью тела — тыльной стороной ладони, щекой, шеей, голенью, плечом.

Учитывая опасность электроустановок напряжением как до 1000, так и выше 1000 В, каждый работающий должен твердо помнить, что нельзя прикасаться к токоведущим частям незави­симо от того, под каким напряжением они находятся, нельзя близко приближаться к токоведущим частям в высоковольтных установках, нельзя без надобности прикасаться к металлическим конструкциям распределительных устройств, опорам линий элек­тропередачи, к корпусам оборудования, могущим оказаться под напряжением при замыкании на них токоведущих частей.

Таблица 3. Токи более 65 мА и напряжения более 65 В допускаются менее 1 с.

Предельно допустимым следует считать ток, при котором чело­век может самостоятельно оторваться от электрической цепи:

Замыкания на землю в электроустановках, как правило, от­ключаются основной релейной защитой за доли секунды. Поэтому устройства электробезопасности (заземления и др.) допускается рассчитывать, исходя из больших величин допустимого тока. В этом случае допустимым считается ток, не вызывающий фибрил­ляции у 99,5% подопытных животных, масса тела и сердца кото­рых близка к человеческим. Допустимые величины тока и напря­жений прикосновения, полученные при лабораторных исследо­ваниях, приведены в табл. 2

Из табл. 3-2 следует, что токи более 65 мА и напряжения более 65 В допускаются менее 1 с.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

Воздействие электрического тока на человека

Вступление

Теория воздействия электрического тока на человека имеет прямое отношение к работе и использованию УЗО. Именно особенности поражения людей электрическим током, служат базой для создаваемых и выбираемых характеристиках устройств защитного отключения.

Ток и человек

Человек, состоящий на 80% из воды отличный проводник электрического тока. Прикоснувшись к проводнику или корпусу электрического оборудования, которое находится под напряжением, человек моментально получает удар током. В физике этот удар током, соответствует протеканию тока по организму человека.

Наиболее опасными в поражении человека током являются строительные площадки промышленных объектов. Большое количество металла, наличие монтажных площадок, сварных настилов Sp, при наличии на площадке временной электропроводки создают повышенную опасность от поражений током.

Факторы, определяющие токовое воздействие на людей

По понятным причинам, более важное значение имеют последствия воздействия тока на организм. И именно эти последствия важны.

Выделяют следующие основные факторы воздействия тока на человека:

• Параметрические данные электросети,
• Климатическая зона;
• Погода;
• Продолжительность токового воздействия,
• Сопротивление между человеческим телом и землей,
• Электрическое сопротивление самого тела.

На рисунке 1 видим электрическую схему представления тела человека.

Важна, таблица 1. В ней видим соответствие сопротивления тела и путей протекания тока.

Но человека нельзя сравнивать с предметом. Каждый человек и тело каждого человека индивидуально. На характеристики указанные в таблице 1, влияют:

• Пол человека;
• Его вес;
• Кожный покров;
• Здоровье;
• Опьянение;
• т.д.

На рис. 2 видим соответствие сопротивления тела от напряжения прикосновения. А именно, при напряжении 230 В, ожидаемо,

• 5% людей имеют полное сопротивление тела менее 1000 Ом,
• 50%  около 1400 Ом,
• 95%  менее 2200 Ом.

Результаты воздействие электрического тока на человека

Вполне логично предположение, что чем больше ток воздействия, тем опаснее последствия воздействия для человека. Это так.

Токи 10 — 30 мА не убивают людей, однако, длительное воздействие такими токами провоцируют судороги и нарушают нормальную работу дыхания;

Токи выше 30 мА возможно будут смертельны, если соприкосновение будет длительным. С другой стороны, такие токи могут не удить человека, если воздействие будет сверх коротким.

Токи около 500 мА, могут убить человека, если воздействие длится более 0,5 секунд;

На рисунке 3 видим кривые переменного тока показывающие зависимость воздействие электротока от времени протекания.

Рисунок 3

В таблице 2 к рисунку 3 приведены пояснения.

физиологическое воздействие электрического тока на человека

Вывод по данным. Главный фактор, который исключает смертельный исход при ударе током это минимально короткое время токового воздействия.

В справочниках мы встречаем предельно допустимое значение тока и времени, токового удара в 70 мА·с.

Пример:

• Сопротивление человека 2000 Ом;
• Напряжение прикосновения 230 В;
• Получаем ток протекания по телу 230÷2000 = 0,115 Ампер.
• Эти значения означают, что допустимое значение времени протекания не должно быть больше 0,6 с.

Это значит, что используя УЗО с током отключения 30 мА, время отключения которого находится в пределах 10-30 мс, гарантирует высокую безопасность и защиту от поражения электротоком.

Замечание

Бытует мнение, что использование УЗО с током отключения 10 мА улучшает уровень безопасности.

На практике, такой выбор не приносит сколь значимого улучшения безопасности, по сравнению с УЗО 30 мА. Однако, использование УЗО с более низким током срабатывания провоцирует ложные отключения УЗО, в сетях небольшими естественными токами утечки.

Я сам постоянно советую, ставить УЗО 10 мА на ванную и детскую комнаты. Эти советы я основываю на немецкие требования безопасности, и не вижу в них излишеств.

Нормативные ссылки

• „Сообщение МЭК 479“ (IEC 479).
• МЭК 60 364-4-41.

©Ehto.ru

Еще статьи

Похожие статьи:

ehto.ru

Какой опасный ток для человека? Смертельные и опасные значения тока

Электрический удар — это поражение человека током, после которого может возникнуть шок — тяжёлая реакция организма на сильнейший раздражитель, которым является электрический ток. Стоит понимать, что любой ток опасен для жизни человека. В статье ответим также на вопрос, какой ток и напряжение опасны для человека.

Исход поражения электрическим током

В зависимости от ситуации исход шока может быть разнообразным. Если человек получил сильный электрический удар, у него могут возникнуть проблемы с кровообращением и дыханием. В тяжёлых ситуациях может начаться фибрилляция сердца — сердечная мышца начинает хаотично подёргиваться. Так как сердце фактически перестаёт работать, приток крови останавливается. При не оказанной первой медицинской помощи своевременно человек может умереть.

Чаще всего наблюдаются электрические удары в момент поражения людей током при его силе до 1000 В. Ожоги могут возникнуть при воздействии тока от 1 А и выше. Происходит это в основном, если при работе с током более 1000 В человек не соблюдает элементарных правил техники безопасности. Токоведущая часть находится на довольно близком для тела человека расстоянии, между ними возникает искровой разряд, который приводит к тяжёлым ожогам.

Если человек случайно получил искровой разряд, ток в момент соединения с телом нагревает ткани до 60°. Это приводит к свёртыванию белка, и на поражённом участке образуется ожог. Ожоги, вызванные электрическим током, вылечить довольно сложно.

Признаки ожогов от электрического удара

Существует такое понятие, как электрические метки. Это отмершие участки кожи желтоватого цвета, которые на вид напоминаю мозоли. Если ток проник глубоко в кожу, то ткани тела со временем отомрут.

Признаки электрического ожога:

• кожа в районе удара покраснела;
• на месте очага начали появляться ожоги с образованием пузырей;
• ткани в месте удара обуглились;
• в кожу могли попасть кусочки металла при расправлении одежды.

Опаснее всего, если электрический удар пришёлся на область:

• висков;
• спины;
• кистей рук;
• голеней;
• затылка;
• шеи.

Классификация электрического тока по степени воздействия на человека

Электрический ток различается по своей степени воздействия на человека. Он может быть:

• ощутимым;
• неотпускающимся;
• фибрилляционным.

Ощутимым называют электрический ток, при ударе которого человек чувствует явное раздражение. Ощутить на себе удар тока можно при 0,6 мА.

Неотпускающий — электрический ток, вызывающий непроизвольные судорожные движения конечностей, которые прикасаются к оголённым проводам.

Переменный ток, проходя по клеткам человеческого организма, подаёт импульсы, при которых у человека появляется эффект прилипания.

Фибрилляционный ток при ударе вызывает проблемы с сердечной системой. В этот момент человек может умереть от остановки сердца.

Опасный ток

В зависимости от ситуации через организм человека способно пройти напряжение разной величины, а значит, следствие поражения может быть многообразно. Нужно знать, что ток, опасный для человека, имеет силу тока более 15 мА, при которой человек не способен освободиться без посторонней помощи. Сила тока в 50 мА способна причинить сильный ущерб здоровью, а в 100 мА при воздействии 1-2 секунды считается смертельно опасной и обычно вызывает остановку сердца.

Самым опасным током для человека является переменный, частота которого составляет более 50-500 Гц. Если его величина составляет около 9 мА, человек способен сам освободиться от источника поражения (провод). Необходимо понимать, что для жизни и здоровья людей представляет опасность и постоянный ток, освободиться от которого можно, только если он не превышает 20-25 мА.

Какой переменный ток опасен для человека?

Люди, которые регулярно работают с электронными и электрическими приборами, знают, что такое переменный и постоянный ток. Но далеко не все они владеют информацией, какой из них более опасный для человека.

Стоит понимать, что электричество представляет опасность для людей, на это оказывают влияние много факторов. Таких как:

• сколько времени длился контакт;
• пути, по которым ток прошёл через тело;
• каким силой был удар;
• сопротивления тела человека.

Считается опасным для человека переменный ток. Причины:

• Постоянный ток будет иметь такую же силу воздействия на организм людей, если он будет в 3 раза больше переменного тока. Происходит это, потому что переменный ток намного больше возбуждает нервы и стимулирует мышцы и сердце.
• Смерть из-за удара тока обычно возникает в результате остановки сердца. Риск летального исхода чаще всего присутствует при работе с переменным током.
• Сопротивление, выдаваемое телом человека, выше постоянного тока, а чем выше частота, тем меньше сопротивление.

Отсюда становится понятно, что переменный ток намного опаснее для жизни человека, чем постоянный.

Какой постоянный ток опасен для человека

Опасность для человека представляет как переменный, так и постоянный ток. Единственное, что переменный опаснее в 35 раз, чем постоянный. Стоит знать, что безопасной считается сила постоянного тока в 50 мА, у переменного же тока эта отметка всего 10 мА. Но главное — опасность любого тока зависит именно от его интенсивности.

Считается:

• при напряжении до 400 В опаснее переменный ток;
• если напряжение 500 В, воздействие тока одинаково;
• при напряжении свыше 500 В более опасен постоянный ток.

Переменный ток бьёт прерывисто, постоянный же поступает непрерывно. Когда ударило переменным током, есть шансы оторваться от источника поражения. Стоит понимать, что опасность представляет не только вид тока, поразившего человека, но также какой участок был поражен. Наиболее опасен путь тока через сердце, мозг, легкие.

Постоянный ток опасен для человека, так как при электрическом ударе могут образоваться ожоги или появиться проблемы с дыханием.

Какие органы поражает электричество?

Насколько сильно поразило тело человека в момент удара током, зависит от того, по какому пути прошёл ток. В практике имеется несколько вариантов, по которым ток может пройти по организму:

• Если человек берет оголённый провод, находящийся под напряжением, двумя руками. Именуется этот путь рука — рука и проходит между руками, затрагивая органы дыхания и сердце.
• Когда человек стоит на земле, при этом прикасается к оголённому проводу рукой. Путь именуется рука — ноги, ток проникает через внутренние органы дыхания и сердца.
• Рабочий стоит ногами на земле, в районе неисправного заземления. Разряд тока получают ноги. Путь тока именуется нога — нога.
• Когда человек случайно прикоснулся головой токопроводящей части. Путь может именоваться голова — рука, голова — ноги.
• Самые опасные пути, по которым ток может пройти через организм, являются те, в которых задействованы самые важные для человека системы.

Насколько опасен удар электрическим током

Электрический ток	Виды проявления
	Переменный ток	Постоянный ток
До 1.5 мА	Начало симптомов, слабые судороги пальцев рук	Не чувствуется
До 3 мА	Усиленная дрожь конечностей руки	Не чувствуется
До 7 мА	Непроизвольные судорожные движения руки	Неприятные ощущение нагревания и жжения
До 10 мА	Человека еще возможно оторвать от оголенных проводов. Усиленные болевые ощущения в некоторых частях тела	Нагревание усиливается
До 25 мА	Эффект прилипания к из-за раздражения током нервных окончаний. Сильные болезненные ощущения.	Сильное нагревание Маленькие судороги в руках
До 80 мА	Остановка дыхания. Сердце может остановиться	Усиленное нагревание Непроизвольные движения рук Дышать становится трудно.
До 100 мА	Дыхание останавливается. При ударе током более 3 с и более — прекращение работы сердца	Дыхание останавливается

Если удар электричества будет при напряжении в 500 В, человек ощутит боль в месте прикосновения, в суставах, появятся ожоги. А также имеется большая вероятность того, что дыхание остановится или сердцебиения прекратится.

Стоит понимать, что при напряжении в 500 В различие между обоими видами токов фактически отсутствует. Между током, который проходит через организм человека и напряжением, имеется нелинейная зависимость. Поэтому при увеличении напряжения сила тока возрастает.

В любом случае сила электрического удара зависит только от индивидуальных условий, при которых человек попал в электросеть.

fb.ru

Действие электрического тока на человека

Тело человека является проводником. Проходя по нему, электрический ток может вызвать повреждение жизненно важных органов, а иногда и смерть человека.
Тяжесть поражения током зависит от силы тока, прошедшего через человека, характера тока (является ли он постоянным или переменным, т. е. изменяющимся по величине и направлению), продолжительности его действия, а также от того, по какому пути внутри человека он шел. Наибольшую опасность представляет прохождение тока через мозг и те нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце человека.

В таблице 4 приведены данные о восприятии взрослым человеком токов, проходящих по пути рука — рука или рука — нога. Из таблицы видно, что смерть человека может наступить при силе тока около 100 мА (т. е. 0,1 А).

В каких случаях ток может достичь смертельно опасного значения? Из закона Ома следует, что сила тока зависит от приложенного напряжения и сопротивления проводника, по которому идет ток: l = U/R. Поэтому критического значения I₀ = 0,1 А сила тока может достигнуть как при высоком напряжении и большом сопротивлении, так и при низком напряжении и малом сопротивлении.

Сопротивление человеческого тела не имеет постоянного значения. Оно зависит от состояния человека, его кожи, наличия на ее поверхности пота, содержания алкоголя в крови и т. д. Сухая, огрубевшая кожа имеет высокое сопротивление, а тонкая, нежная и влажная — низкое. Снижается сопротивление и при различных повреждениях кожи (порезы, царапины, ссадины). При сухой и неповрежденной коже сопротивление тела человека от пальцев одной руки до пальцев другой составляет R₁ = 105 Ом и выше. Если же руки потные, то сопротивление между ними оказывается равным R2=1500 Ом и ниже. Каждому из этих случаев соответствует свое смертельное напряжение:

U₁ = I₀R₁ = 10000 В,
U₂ = I₀R₂ = 150 В.

Наиболее чувствительными к току являются такие участки тела, как кожа лица, шеи и тыльной стороны ладоней. Их сопротивление существенно меньше, чем у остальных частей тела. Но самыми уязвимыми у человека являются так называемые акупунктурные точки на шее и мочках ушей: при ударе током в эти точки смертельным может оказаться даже напряжение 10-15 В.

Опасность поражения током требует обязательного соблюдения правил безопасного труда при работе с электрическими цепями. Инструкция с изложением этих правил имеется в каждом кабинете физики.

Однако действие электрического тока на человеческий организм может быть не только отрицательным, но и положительным. Это используется в медицине. Например, при радикулите, невралгии и некоторых других заболеваниях применяют гальванизацию: приложив к пациенту электроды, пропускают через него слабый постоянный ток. Это оказывает болеутоляющий эффект, улучшает кровообращение и т. д.

Посредством электрических раздражений мозга (электрошоком) лечат некоторые психические заболевания; у больного при этом возникает судорожный припадок, по истечении которого он засыпает.

Кратковременные высоковольтные электрические разряды через сердце помогают иногда предотвратить смерть пациента при тяжелом нарушении сердечной деятельности.

??? 1. Какая сила тока является безопасной и неощутимой для человека? 2. От чего зависит тяжесть поражения током? 3. Почему при работе с цепями, находящимися под высоким напряжением, все операции рекомендуется выполнять лишь одной рукой (спрятав другую в карман)? 4. Чему равно смертельное значение силы тока? При каком напряжении ток может его достигнуть? 5. От чего зависит сопротивление человека? 6. Средние значения пороговых неотпускающих токов (т. е. минимальных токов, при которых человек не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущим проводником) для разных людей составляют: а) 5—8 мА; б) 8—11 мА; в) 12—16 мА. Какие из этих значений относятся к мужчинам, какие к женщинам и какие к детям? Почему?

phscs.ru

Действие электрического тока на организм человека

Электроэнергетическая отрасль (электрические станции, электрические сети) насыщена электроустановками, которые являются фактором повышенной опасности из?за возможности травмирующего действия на человека электрического тока со всеми вытекающими последствиями. Действие электрического тока на организм человека носит многообразный характер.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействие.

Тепловое (термическое) действие проявляется в виде ожогов участка кожи, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон.

Химическое (электролитическое) действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме человека растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма.

Биологическое действие проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, в результате чего они могут погибнуть.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от:

1. параметров электрического тока, протекающего через тело человека (величины напряжения, частоты, рода тока приложенного к телу),
2. пути тока через тело человека (рука-рука, рука-нога, нога-нога, шея-ноги и др.),
3. продолжительности воздействия тока через тело человека,
4. условий внешней среды (влажности и температуры),
5. состояния организма человека (толщины и влажности кожного покрова, состояния здоровья и возраста).

Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока проявляется в виде электрических ударов и электротравм.

Электрическим ударом называется такое действие электрического тока на организм человека, в результате которого мышцы тела (например, рук, ног и т.д.) начинают судорожно сокращаться.

В зависимости от величины электрического тока и времени его воздействия, человек может находиться в сознании или без сознания, но при этом обеспечивается нормальная работа сердца и дыхания. В более тяжелых случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы сердечно-сосудистой системы человека и ведет даже к смертельному исходу. В результате электрического удара возможен паралич важнейших органов тела человека (сердца, легких, мозга и т.д.).

Электрической травмой называется такое действие электрического тока на организм человека, при котором повреждаются ткани и внутренние органы человека (кожа, мышцы, кости и т.п.).

Особую опасность представляют электротравмы в виде ожогов в месте контакта тела человека с токоведущими частями электроустановок или ожоги электрической дугой, в том числе металлизация кожи (металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла при горении дуги). А также различные механические повреждения (ушибы, ранения, переломы), возникающие из-за резких непроизвольных движений человека при воздействии на него электрического тока. (Возможны вторичные последствия, вызванные падением с высоты, непроизвольными ударами).

В результате тяжелых форм электрического удара и электротравм, человек может оказаться в состоянии клинической смерти – у него прекращается дыхание и кровообращение. При отсутствии медицинской помощи клиническая смерть может перейти в смерть биологическую. Однако в ряде случаев при правильной медицинской помощи (искусственном дыхании и массаже сердца) можно добиться оживления пострадавшего.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца, остановка дыхания и, так называемый, электрический шок.

Прекращение работы сердца возможно в результате непосредственного действия электрического тока на сердечную мышцу или, рефлекторно, из-за паралича нервной системы. При этом может наблюдаться полная остановка сердца или, так называемая, фибрилляция, при которой волокна сердечной мышцы (фибриллы) приходят в состояние быстрых хаотических сокращений.

Остановка дыхания из-за паралича мышц грудной клетки может быть результатом или непосредственного прохождения электрического тока через область грудной клетки или рефлекторно, вследствие паралича нервной системы.

Нервная реакция организма человека на возбуждение электрическим током, которая проявляется в нарушении нормального дыхания, кровообращения и обмена веществ называется электрическим шоком.

При длительном шоковом состоянии может наступить смерть. Если же вовремя оказать пострадавшему медицинскую помощь, то шоковое состояние может быть снято без последствий для человека.

Основным фактором, определяющим исход поражения человека электрическим током, является значение электрического тока, протекающего через тело человека. Величина тока в теле человека определяется приложенным напряжением и электрическим сопротивлением человека. Сопротивление человека зависит от ряда факторов. Необходимо иметь в виду, что различные ткани и органы человеческого организма обладают разным удельным сопротивлением. Наибольшую величину имеет сопротивление сухой кожи и костная ткань, тогда как сопротивление крови и спинномозговой жидкости невелико.

Роговой верхний слой кожи человека не имеет кровеносных сосудов и обладает очень большим удельным сопротивлением – около 10⁸ Ом×см. Внутренние слои кожи, насыщенные кровеносными сосудами, железами и нервными окончаниями имеют незначительное удельное сопротивление.

Условно можно рассматривать тело человека как часть электрической цепи, состоящей из 3-х последовательно соединенных участков: кожа — внутренние органы – кожа.

Принципиальная электрическая схема замещения человека представлена на рис. 1.1.

Рис.1.1 Принципиальная электрическая схема замещения человека, где: Г_к — сопротивление кожи; С_к — ёмкость между электродом и внутренней частью тела; Г_вн — сопротивление внутренних органов

Величина емкости (с_к) в общем незначительна и поэтому ее часто принебрегают, принимая во внимание лишь величину сопротивления 2r_к +r_вн.

Сопротивление тела человека (R_h) является величиной переменной, зависящей от состояния кожи человека (толщина рогового покроя кожи, влажности) и окружающей среды (влажности и температуры).

Поверхностный кожный покров, состоящий из наслоения ороговевших клеток, имеет большое сопротивление – в сухом состоянии кожи оно может иметь значения до 500 кОм. Повреждение рогового покрова кожи (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела человека до 500-700 Ом, что пропорционально увеличивает опасность поражения человека электрическим током. Гораздо меньшее сопротивление электрическому току оказывают мышечные, жировые, костные ткани, кровь, нервные волокна. В целом сопротивление внутренних органов человека составляет 400-600 Ом.

В электрических расчетах за расчетное значение сопротивления тела человека принимается величина 1000 Ом.

Величина тока и напряжения

Основным фактором, влияющим на исход поражения человека электрическим током, является величина тока, которая согласно закону Ома зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления тела человека. Эта зависимость не является линейной, так как при напряжениях около 100 В и выше наступает пробой верхнего рогового слоя кожи, вследствие чего электрическое сопротивление человека резко уменьшается (становится равным r_вн), а ток возрастает. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека.

Род и частота электрического тока

Воздействие на человека постоянного и переменного тока различно — переменный ток промышленной частоты опаснее постоянного тока того же значения. Случаев поражения в электроустановках постоянным током в несколько раз меньше, чем в аналогичных установках переменного тока при более высоких напряжениях (более 300 В) постоянный ток более опасен, чем переменный (из?за интенсивного электролиза).

С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока через человека, а следовательно, повышается опасность поражения. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 1000 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45-50 кГц. Эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1-2 кГц.

ohrana-bgd.ru

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Опасное и вредное воздействия на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляются в виде электротравм и профессиональных заболе-ваний. Электротравмы составляют около 1% от общего числа травм на производстве и 20÷30% от числа смертельных несчастных случаев. Временная потеря трудоспособности по электро-травмам составляет в среднем 30 календарных дней.

Электрический ток, электрическая дуга и электромагнитные поля могут оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия на организм человека. Биологическое действие заключается в их способности раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое – в способности вызывать ожоги тела, механическое –приво-дить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу крови.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электри-ческой дуги и электромагнитных полей зависит от:

рода и величины напряжения и тока;

частоты электрического тока;

пути тока через тело человека;

продолжительности воздействия электрического тока или электромагнитного поля на организм человека;

условий внешней среды [1].

Оценить опасность воздействия электрического тока или дуги и электромагнитных по-лей на человека можно по ответным реакциям организма. Так, с увеличением тока четко проявляются три качественно отличные реакции организма. Это прежде всего ощутимые раздражения, далее непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник и, наконец, фибрилляция сердца, т. е. беспорядочное, хаотическое сокращение волокон (фибрилл) сердечной мышцы. Электрические токи, вызывающие соответствую-щую ответную реакцию, подразделяются на ощутимые, неотпускающие и фибрилляцион-ные.

Род и частота тока. Постоянный и переменный токи оказывают различное воздейст-вие на организм главным образом при U ≤ 500 В. Степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. При f =50 Гц постоянный ток U =120 В экви-валентен по опасности переменному току f =50 Гц U =40 В. При U >500 В различия в воздействии постоянного и переменного токов практически исчезает.

Исследованиями установлено, что наиболее опасными являются токи промышленной частоты (f =50 Гц). Увеличение частоты (f >50 Гц) значения неотпускающего тока возра-стают. С уменьшением частоты (от 50 Гц до 0) значения неотпускающего тока также воз-растают и при f =0 Гц (постоянный ток – болевой эффект), они становятся больше при-мерно в 3 раза.

Величина тока.Пороговые (наименьшие) значения ощутимого, неотпускающего и фибрилляционного токов представляют собой случайные величины, нормируемые значе-ния которых определяются законом нормального распределения и его параметрами. Чис-ленные значения токов соответствуют определенной вероятности возникновения данной биологической реакции:

пороговое значение ощутимого переменного тока f =50 Гц I_по = 0,6 мА, допускаемая длительность протекания такого тока через человека не более 10 мин;

пороговое значение неотпускающего переменного тока f =50 Гц I_пн = 6 мА, допускае-мая длительность протекания такого тока через человека ограничивается защитной реак-цией самого человека;

пороговое значение фибрилляционного переменного и постоянного токов при задан-ной длительности воздействия до 1 сек распределяются по логарифмически нормальному закону. Для переменного тока и постоянного токов промышленной частоты f =50 Гц, со-ответственно I^пер_пф = 50 мАиI^пос_пф = 80 мА[1].

Электрическое сопротивление тела человека.Величина тока, проходящего через ка-кой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения при-косновения) и электрического сопротивления, оказываемого току данным участком тела. Между воздействующим током и напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным образом нелиней-ностью электрического сопротивления тела человека. Наибольшим сопротивлением обла-дает поверхностный кожный покров толщиной до 0,2 мм из ороговевшей ткани клеток, который называется эпидермой и имеющий электрическое сопротивление от 1000 до 20000 Ом. Сопротивление внутренних органов составляет величину порядка 1000 Ом. Ус-тановлено, что с ростом приложенного напряжения сопротивление кожного покрова уменьшается и при напряжении 100÷200 В падает до значения внутреннего сопротивле-ния тела. Это электрическое сопротивление равное 1000 Ом и принимается для практи-ческих расчетов.

Путь тока через тело человека.При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока через него может быть различным. При включении человека в электрическую цепь, как правило, через него протекает ток по пути «рука – ноги» или «рука –рука». Воз-можны случаи, когда ток через человека проходит по другим путям («голова –ноги», «спина –руки», «плечо –кисть руки», «нога –нога» и т. д.). Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, от вели-чины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так, при протекании тока по пу-ти «рука –рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути «левая рука –ноги» 3,7%, «правая рука –ноги» 6,7%, «нога –нога» 0,4%. Величина неотпускающего тока по пути «рука –рука» приблизительно в 2 раза меньше, чем по пути «рука –ноги».

Продолжительность воздействия.Во многих случаях длительность воздействия электрического тока является определяющим фактором, от которого зависит конечный ис-ход поражения. Опытным путем установлено, что при кратковременном воздействии (0,1÷0,5 с) тока порядка 100 мА не вызывает фибрилляцию сердца, увеличение времени воздействия до 1 с может привести к смертельному исходу. С уменьшением длительности воздействия значения допустимых для человека токов существенно увеличиваются. При времени воздействия от 1 до 0,1 с допустимый ток возрастает в 16 раз.

Кроме того, сокращение длительности воздействия электрического тока уменьшает опасность поражения человека исходя из некоторых особенностей работы сердца. Про-должительность одного периода кардиоцикла (сокращения) составляет 0,75÷0,85 с. В каждом кардиоцикле наблюдается период систолы, когда желудочки сердца сокращаясь выталкивают кровь в артериальные сосуды и переходят в фазу расслабленного состояния. Далее следует период диастолы, когда желудочки наполняются кровью и наступает фаза сокращения предсердий. Установлено, что сердце наиболее чувствительно к воздействию электрического тока во время фазы расслабления. Для возникновения фибрилляции серд-ца, необходимо совпадение по времени воздействия тока с фазой расслабления, продол-жительность которой 0,15÷0,2 с. При сокращении длительности воздействия электричес-кого тока вероятность такого совпадения становится меньше, и следовательно, уменьша-ется опасность возникновения фибрилляции сердца.

В случае несовпадения времени прохождения тока через человека с фазой расслабле-ния желудочков сердца токи, значительно превышающие пороговые значения, не вызовут фибрилляцию сердца.

Условия внешней среды.Влажность, температура воздуха, наличие заземленных ме-таллических конструкций и полов, токопроводящая пыль и другие факторы окружающей среды оказывают дополнительное влияние на условия электробезопасности. Высокая влажность и температура, расположение электроустановок на открытых площадках спо-собствуют повышенной электропроводимости человека при контакте с электроустанов-ками. Наличие заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним из полюсов (землей) электроустановки. Токопроводящая пыль также улучшает условия для электрического контакта человека, как с токоведущими частями, так и с землей.

 

studopedya.ru

Действие электрического тока на организм человека: особенности и интересные факты

Электрический ток очень схож с потоком воды, только вместо ее молекул, движущихся вниз по реке, заряженные частицы движутся по проводнику.

Для того чтобы электрический ток протекал через тело, оно должно стать частью электрической цепи.

Постоянный и переменный ток

Степень поражающего действия электрического тока на организм человека будет зависеть от его вида.

Если ток протекает только в одном направлении, он называется постоянным (DC).

Если ток меняет направление, он называется переменным (AC). Переменный ток – лучший способ передачи электроэнергии на большие расстояния.

AC с тем же напряжением, что и DC, является более опасным и вызывает худшие последствия. Действие электрического тока на организм человека в этом случае может вызвать эффект «замораживание мышцы руки». То есть произойдет настолько сильное сокращение мышц (тетания), которое человек будет не в состоянии преодолеть.

Пути получения удара

Прямой контакт с электричеством произойдет, когда кто-то коснется токопроводящей части, например, неизолированного провода. В частных домах это возможно в редких случаях. Косвенный контакт возникает, когда происходит взаимодействие с какой-либо техникой или электроприбором, а из-за неисправности или нарушении правил хранения и эксплуатации корпус устройства может ударить током.

Интересный факт: почему птицы никогда не подвергаются электрическому удару от сидения на кабелях?

Это потому, что между пернатой и кабелем электропередач не возникает разницы напряжений. Ведь земли она не касается, как и другого кабеля. Отсюда совпадает напряжение птицы и кабеля. Но если вдруг крыло птицы коснется, допустим, металлической обмотки на столбе, удар тока не заставит себя ждать.

Сила удара и его последствия

Рассмотрим действие электрического тока на организм человека кратко:

Электрический ток	Эффект
Ниже 1 мА	Не воспринимается
1 мА	Вызывает покалывание
5 мА	Небольшой шок. Не больно. Человек легко отпустит источник тока. Непроизвольная реакция может привести к косвенным травмам
6-25 мА (женщины)	Болезненные потрясения. Потеря контроля мышц
9-30 мА (мужчины)	«Неотпускающий» ток. Человек может быть отброшен от источника питания. Сильная непроизвольная реакция может привести к недобровольным травмам
От 50 до 150 мА	Сильная боль. Остановка дыхания. Реакции мышц. Возможная смерть
1 до 4,3 А	Фибрилляция сердца. Повреждение нервных окончаний. Вероятная смерть
10 A	Сердечная остановка, сильные ожоги. Смерть наиболее вероятна

Когда ток протекает через тело, нервная система испытывает электрический шок. Интенсивность удара зависит главным образом от силы тока, его пути, проходящего через тело, и продолжительности контакта. В крайних случаях шок вызывает перебои в обычной работе сердца и легких, приводящие к бессознательному состоянию или смерти. Виды действия электрического тока на организм человека подразделяются в зависимости от того, какие осложнения ток нанес организму.

Электролиз

Тут все просто: удар током поспособствует изменению химического состава крови и других жидкостей в организме. Что в дальнейшем скажется на работе всех систем в целом. Если постоянный ток проходит через ткани тела в течение нескольких минут, начинается изъязвление. Такие язвы, хотя обычно не смертельны, могут быть болезненными и лечиться долго.

Ожоги

Термическое действие электрического тока на организм человека проявляется в виде ожогов. Когда электрический ток проходит через любое вещество, имеющее электрическое сопротивление, выделяется тепло. Количество тепла зависит от рассеиваемой мощности.

Электрические ожоги часто оказываются наиболее заметны вблизи участка входа тока в тело, хотя довольно часто возникают и внутренние ожоги, которые, если они не смертельны, могут вызывать долговременную и болезненную травму.

Мышечные судороги

Раздражая и возбуждая живые ткани, электрический разряд поступает к мышце, мышца противоестественно и судорожно начинает сжиматься. Происходят различные нарушения в работе организма. Так проявляется биологическое действие электрического тока на организм человека. Длительное непроизвольное сокращение мышц, вызванное внешним электрическим стимулом, несет за собой одно неблагоприятное последствие, когда человек, который держит электрический объект, не может его отпустить.

Остановка дыхания и сердца

Мускулы между ребрами (межреберные мышцы) должны многократно сокращаться и расслабляться, чтобы человек дышал. Таким образом, длительное сокращение этих мышц может препятствовать дыханию.

Сердце – это мускулистый орган, который должен постоянно сокращаться и расслабляться, чтобы выполнять свою функцию в качестве насоса для перекачки крови. Длительное сокращение сердечной мускулатуры будет препятствовать данному процессу и приведет к его остановке.

Фибрилляция желудочков

Желудочки – это камеры, ответственные за перекачку крови из сердца. При ударе током мускулатура желудочков будет претерпевать нерегулярные, несогласованные подергивания, в результате перестанет работать «насосная» функция в сердце. Этот фактор может оказаться фатальным, если не будет исправлен за очень короткий промежуток времени.

Фибрилляция желудочков может быть вызвана очень небольшими электрическими раздражителями. Достаточно тока 20 мкА, проходящего непосредственно через сердце. Именно по этой причине большинство смертей обусловлено возникновением фибрилляции желудочков.

Факторы естественной защиты

У тела есть собственное сопротивление действиям, оказываемым электрическим током на организм человека в виде кожи. Однако оно зависит от множества факторов: от части тела (более толстая или более тонкая кожа), влажности кожи и площади тела, на которую оказывается вредное воздействие. Сухая и влажная кожа имеют очень разные значения сопротивления, но не являются единственным аспектом, который следует учитывать при поражении электрическим током. Порезы и глубокие ссадины способствуют значительному снижению сопротивляемости. Конечно же, сопротивление кожи будет зависеть и от мощности поступаемого тока. Но все-таки существует немало случаев, когда из-за высокой сопротивляемости кожи человек, кроме неприятного удара током, не получал ни единой электротравмы. Действие электрического тока на организм человека не приносило никаких нежелательных последствий.

Как предотвратить поражение электрическим током

Предотвращение ударов электрическим током, особенно в обыденной жизни, является обязательным условием для безопасной жизни. Используется изоляция для любых токоведущих частей. Например, кабели представляют собой изолированные электрические провода, что позволяет их использование без риска каких-либо электрических ударов, а выключатели света, заключенные в коробки, предотвращают доступ к находящимся под напряжением деталям.

Существуют специальные низковольтные аппараты, которые обеспечивают дополнительную защиту от получения электрического удара.

УЗО (устройства защитного отключения) могут обеспечивать дополнительную электробезопасность. Действие электрического тока на организм человека в этом случае будет нулевым. Данное устройство в случае нежелательной утечки за несколько секунд отключит поврежденный участок электропроводки или неисправный электроприбор, чем не только спасет человека от получения тока, но и убережет от пожара.

Дифавтомат, помимо описанных выше возможностей, обладает защитой от перегрузок и короткого замыкания.

Важно убедиться, что любая электрическая работа, проводимая в доме, осуществляется квалифицированным специалистом-электриком, у которого есть технические знания и опыт, чтобы обеспечить безопасность работы.

Сила электричества в живых существах

Электрохимическая энергия производится в каждой клетке каждого живого организма. Нервная система животного или человека посылает свои сигналы посредством электрохимических реакций.

Практически каждый электрохимический процесс и его технологическое применение играют определенную роль в современной медицине.

В фильме о Франкенштейне используется специфическое действие электрического тока на организм человека. Сила электричества превращает мертвого мужчину в живого монстра. Хотя использование электричества в таком контексте все еще невозможно, электрохимические силы необходимы для того, чтобы наши тела функционировали. Понимание этих сил очень помогло развитию медицины.

Действие электрического тока: первые эксперименты

С 1730 года, после опытов Стивена Грея по передаче электрического тока на расстояние, в течение следующих пятидесяти лет другие исследователи обнаружили, что прикосновение электрически заряженного стержня может привести к сокращению мускулов мертвых животных. Типичным примером влияния электрического тока на биологический объект является ряд экспериментов итальянского врача, физика и биолога Луиджи Гальвани, который считается одним из отцов-основателей электрохимии. В этих экспериментах он посылал электрический ток через нервы в лапку лягушки, и это вызывало сокращение мышц и движение конечности.

В конце девятнадцатого века некоторые врачи начали изучать действие электрического тока на организм человека, но не мертвого, а живого! Это позволило им сделать более подробные карты мышечной системы, которые ранее были недоступны.

Электротерапия и фокусы

В течение восемнадцатого и начала девятнадцатого столетий электрический ток использовался повсеместно. Врачи, ученые и шарлатаны, не всегда отличающиеся друг от друга, использовали электрохимические удары, чтобы лечить любую болезнь, особенно паралич и радикулит.

Тогда же появились специфические шоу, одновременно ужасающие и приводящие в дикий восторг. Суть таковых состояла в том, чтобы оживить труп. Преуспел в этом деле Джованни Альдини, который с помощью электрического тока делал так, чтобы мертвец «оживал»: открывал глаза, шевелил конечностями, приподнимался.

Ток в современной медицине

Действие электрического тока на организм человека, помимо лечения (как пример, физиотерапия), также может быть использовано для раннего обнаружения проблем со здоровьем. Специальные устройства записи теперь превращают естественную электрическую активность тела в диаграммы, которые затем используют доктора для анализа отклонений. Врачи теперь диагностируют сердечные аномалии с помощью электрокардиограмм (ЭКГ), нарушения мозга с помощью электроэнцефалограмм (ЭЭГ) и потери нервной функции с помощью электромиограмм (ЭМГ).

Жизнь благодаря электрическому току

Одним из наиболее драматических применений электричества является дефибрилляция, которая в фильмах иногда показана как «запуск» сердца, которое уже перестало работать.

Действительно, запуск кратковременного импульса значительной величины может иногда (но очень редко) перезапускать сердце. Однако чаще дефибрилляторы используются для коррекции аритмии и восстановления его нормального состояния. Современные автоматизированные внешние дефибрилляторы могут регистрировать электрическую активность сердца, определять фибрилляцию желудочков сердца, а затем вычислять силу тока, необходимую для пациента на основе этих факторов. Многие общественные места теперь имеют дефибрилляторы, для того чтобы электрический ток и его действие на организм человека в этом случае предотвратил смерти, вызванные дисфункцией сердца.

Следует также упомянуть искусственные кардиостимуляторы, которые контролируют сокращения сердца. Эти устройства имплантируются под кожу или под мышцы груди пациента и передают импульсы электрического тока около 3 В через электрод и сердечную мышцу. Это стимулирует нормальный сердечный ритм. Современные кардиостимуляторы могут работать в течение 14 лет, прежде чем их нужно будет заменить.

Действие электрического тока на организм человека стало обыденным и не только в медицине, но и физиотерапии.

fb.ru