Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Электрические свойства тела человека. Электронные самоделки

Читайте также

10.2. Воздействие электрического тока на человека

10.2. Воздействие электрического тока на человека Ток, проходящий через тело человека, действует на организм не только в местах контакта и путях протекания тока, но также и на кровеносную, дыхательную и сердечно-сосудистую системы.Виды травм, связанных с воздействием

1.3. Ориентация на человека и на пользователя

1.3. Ориентация на человека и на пользователя Мы слишком усложнили программное обеспечение и забыли главную цель. Джим и Сандра Сандфорс Не только разработчики интерфейсов, но и руководители предприятий электронной и компьютерной промышленности понимают необходимость

7.

16. Мышление человека и животных

7.16. Мышление человека и животных Иногда говорят, что мышление человека отличается от мышления животных тем, что человек может мыслить в абстрактных понятиях, в то время как животным абстрактные понятия недоступны, а доступны лишь некоторые конкретные понятия. Если

Ощущение тела

Ощущение тела Ощущение тела включает чувство его положения относительно опорных точек и в пространстве. Простейшее «чувство тела» можно смоделировать в роботе при помощи многочисленных датчиков наклона (см. рис. 5.28). По меньшей мере, робот сможет «понять», имеет ли он

4. Электрические и акустические свойства древесины

4. Электрические и акустические свойства древесины Как показали многочисленные исследования электрических свойств древесины, ее электропроводность, т.  е. способность проводить электрический ток, находится в обратной зависимости от ее электрического сопротивления.

Введение. Роботы – помощники человека

Введение. Роботы – помощники человека Как только не называют нынешнее столетие – «атомный век», «космический век», «век электроники». С не меньшим основанием можно назвать его веком роботов. Ещё совсем недавно эти устройства существовали лишь на страницах научно –

§ 4.1 Ритц и проблема излучения абсолютно чёрного тела

§ 4.1 Ритц и проблема излучения абсолютно чёрного тела Принципиальные трудности в теории излучения чёрного тела ведут нас не столько к тому, чтобы вместе с Планком вводить частицу энергии-времени, но скорее к требованию восстановить при помощи принципа наименьшего

§ 5.

17 Гармония природы, науки и человека

§ 5.17 Гармония природы, науки и человека В последнее время меня, правда, больше привлекало изучение загадок, поставленных перед нами природой, нежели те поверхностные проблемы, ответственность за которые несёт несовершенное устройство нашего общества. Артур Конан Дойл,

«И создал бог человека…»

«И создал бог человека…» Однажды наш отряд много дней шел по глухой северной тайге. Маршрут был очень тяжелый. Чтобы не сбиться с пути, мы шли вдоль извилистой реки. Осмотрев все встреченные разрезы, мы закончили рабочую часть маршрута в верховьях этой реки. Предстоял еще

Исполнится ли мечта человека?

Исполнится ли мечта человека? Мечта человека — создать технические устройства, сконструировать и построить такие машины, которые работали бы сами и стали бы своего рода добрыми волшебниками, работали бы за человека или по крайней мере помогали бы ему в работе.

С

О МЕСТЕ ЧЕЛОВЕКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВА В МИРОЗДАНИИ В. Н. Комаров

О МЕСТЕ ЧЕЛОВЕКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВА В МИРОЗДАНИИ В. Н. Комаров Прежде всего необходимо подчеркнуть, что изучение проблемы космических цивилизаций относится к области фундаментальных научных исследований. А такие исследования обладают специфическими особенностями,

Глава 5 Криволинейное движение тела

Глава 5 Криволинейное движение тела Всем хорошо знакомы силы инерции, возникающие при ускорении или торможении движущегося тела. В терминах эфиродинамики, можно сказать, что «эфир проявляет себя» при ускорении тел. Впрочем, существование эфирной упругой среды можно

Глава 7 Компенсация веса тела

Глава 7 Компенсация веса тела Конструирование движителей нового типа требует уточнения понятия «открытой и закрытой физической системы», системы отсчета.

Повод для размышлений дает тот факт, что вес тела, находящегося на поверхности планеты, зависит от места

Глава 5 СУЩНОСТЬ И МЕТОДЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА

Глава 5 СУЩНОСТЬ И МЕТОДЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА Лучшие обманы – те, при которых вы как бы предоставляете другому человеку выбор: у ваших жертв возникает иллюзия свободы выбора, а на самом деле они лишь марионетки. Роберт

13. СОСТАВЛЕНИЕ СУТОЧНОГО РАЦИОНА ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

13. СОСТАВЛЕНИЕ СУТОЧНОГО РАЦИОНА ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА Цель: научиться составлять рационы питания на основании суточной физиологической потребности человека в энергии, пищевых компонентах, а также с учетом принципов рационального питанияПри составлении рациона питания

15.

 Электрические свойства проводниковых материалов

15. Электрические свойства проводниковых материалов В качестве проводниковых материалов используют чистые металлы, а также сплавы металлов. Наибольшей проводимостью обладают чистые металлы, исключением является ртуть. Из меди и алюминия изготовляют обмоточные,

Каково электрическое сопротивление организма человека | Энергофиксик

Здравствуйте уважаемые подписчики и гости моего канала. А вы знаете, каково реальное электрическое сопротивление организма человека, а так же от чего его величина зависит? Интересно? Тогда сейчас я все расскажу.

Измеряю сопротивление тела с помощью мультиметра

От чего зависит сопротивление клеток человека

Широко известен тот факт, что наше с вами тело состоит на 65% из жидкости. И по составу человеческий организм - это не что иное, как проводник электричества.

Именно по этой причине живые ткани сравнивают с электролитом (его принимают еще за раствор), который химически разлагается после прохождения электрического тока через него.

На самом деле определить точно величину электрического сопротивления тела человека крайне сложно (в первую очередь из-за его неоднородности).

При этом реальное сопротивление организма динамически изменяется по нелинейным законам.

Но самым главным фактором, влияющим на сопротивление тела, является состояние кожного покрова человека. Затем нужно учитывать все параметры электрической цепи и физиологические особенности.

При этом также не забываем про окружающие условия.

Закон Ома нам поможет

Для того, чтобы измерить сопротивление, необходимо будет подать на заранее определенный участок через специальные контактные площадки откалиброванное напряжение Uэл, которое сформирует условия для протекания электрического тока Ih.

Измерив силу тока, можно воспользоваться законом Ома и получить текущее сопротивление конкретно данного участка тела.

Rорг = Uэл/Ih

При этом полученная величина будет различна не только для разных людей, но даже у одного и того же человека она будет сильно изменяться.

Экспериментальным путем было установлено, что при напряжении 15-20 Вольт сопротивление может изменяться от 3 Ом до 100 Ом и даже более.

При этом высокое сопротивление показывает чистая и сухая кожа, без явных дефектов и повреждений.

Для того, чтобы выполнять приблизительные расчеты, было принято считать сопротивление человеческого организма 1 кОм как при постоянном токе, так и при переменном токе с частотой 50 Герц.

Хотя в отдельных случаях сопротивление может быть выше принятого значения в сотни раз.

За счет чего создается такое сопротивление

Вполне логичным будет звучать вопрос: Так за счет чего создается такое сопротивление?

Так вот в основном сопротивление создается за счет ороговевших клеток эпидермиса. Он играет роль диэлектрика и обладает самым высоким сопротивлением.

Все остальные слои кожи – отлично проводят ток.

Но есть один важный нюанс. По факту эпидермис - диэлектрик между токопроводящими областями, а это значит, что он есть не что иное, как обычный конденсатор и тем самым добавляет емкостную составляющую параллельно активному сопротивлению.

И эта составляющая начинает показывать себя с ростом частоты.

Так вот, если человек прикоснется к токоведущим частям, находящимся под напряжением с частотой больше чем 10 кГц, то изолирующие свойства эпидермиса будут равны нулю.

А это значит, что общее сопротивление организма будет сильно ниже обычного и будет обусловлено только сопротивлением тканей внутренних органов.

Как вы уже поняли электрическое сопротивление человеческого тела - это штука абсолютно непредсказуемая, поэтому нужно относиться к электричеству со всей серьезностью и максимально беречь себя.

Если понравилась статья, тогда ставим палец вверх и не забываем подписываться! Спасибо за внимание!

Электрическое сопротивление тела человека - презентация онлайн

1.

Электрическое сопротивление человекаЦель работы:
- изучить особенности влияния
человеческого организма при
прохождении через него электрического
тока
Задачи:
изучить влияние электрического тока на
организм человека;
Предмет исследования: человеческий
организм.
Гипотеза исследования:
электрическое сопротивление человека
зависит от возраста, от особенностей
строение кожи, от пола.
Зависимость сопротивления тела человека от
физиологических факторов и окружающей среды
Пол и возраст:
•Сопротивление тела у женщин меньше, чем у мужчин.
•Сопротивление тела у детей меньше, чем у взрослых.
•Сопротивление тела у молодых людей меньше, чем у пожилых.
Физические раздражения: болевые, звуковые, световые и
др. раздражения могут вызвать на несколько минут снижение
сопротивления на 20-50%.
Уменьшение/увеличение парциального давления
кислорода соответственно снижает/повышает сопротивление
человека. Отсюда в закрытых помещениях (где парциальное
давление меньше) опасность поражения током при прочих равных
условиях выше, чем на открытом воздухе.
Повышенная температура окружающего воздуха (3045°С) вызывает некоторое понижение сопротивления тела
человека.

5. Электрическое сопротивление отдельных участков тканей зависит преимущественно от сопротивления слоя кожи. Через кожу ток

проходит главным
образом по каналам
потовых и от части
сальных желез; сила
тока зависит от толщины
и состояния
поверхностного слоя
кожи.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Удельное объемное сопротивление
при токе частотой 50 Гц
Тело человека можно рассматривать
как
проводник
особого
рода,
имеющий переменное сопротивление
и обладающий в какой-то мере
свойствами
проводников
первого
рода (полупроводники) и второго
рода (электролиты).
Для
крови
Для кожи (сухой)
3 103 2 104 Ом м
Для кости (без
надкостницы)
Для
жировой
ткани
Для мышечной
ткани
Для
спинномозговой
жидкости
Сопротивление тела человека зависит от:
-
состояния кожи
Сопротивление тела человека уменьшается при повреждении рогового слоя кожи, увлажнении
кожи, потовыделении и загрязнении кожи.
- места приложения электродов
Сопротивления кожи у одного и того же человека неодинаково на разных участках тела. Разница
в значениях сопротивления объясняется различной толщиной рогового слоя, неравномерным
распределением потовых желез на поверхности тела, неодинаковой степенью наполнения
кровью сосудов кожи. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке
выше ладоней, подмышечных впадин, тыльной стороны кисти руки.
- увеличения тока, проходящего через тело человека, что рефлекторно вызывает быструю
ответную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи, а следовательно, усиления
снабжения ее кровью и повышению потоотделения, что приводит к снижению сопротивления.
- повышения напряжения, приложенного к телу человека, что вызывает уменьшение в десятки
раз полного сопротивления тела человека, которое в пределе приближается к наименьшему
значению сопротивления внутренних тканей человека (примерно 300 Ом).
- рода и частоты тока
Сопротивление тела человека постоянному току больше, чем переменному любой частоты.
- площади электродов
Чем больше площадь электродов,тем меньше полное сопротивление человека. Однако при частоте
10 – 20 кГц влияние площади электродов на сопротивление утрачивается.
- длительности протекания тока
При увеличении времени протекания тока через тело человека сопротивление уменьшается.
Причины поражения человека
электрическим током
прикосновение к неизолированным
токоведущим частям;
к металлическим частям
оборудования, оказавшимся под
напряжением вследствие
повреждения изоляции;
к неметаллическим предметам,
оказавшимся под напряжением;
поражение током напряжения шага
и через дугу.
Виды поражений человека
электрическим током
Электрические травмы — это местные
поражения тканей и органов: электрические
ожоги, электрические знаки и
электрометаллизация кожи.
Электрические ожоги возникают в
результате нагрева тканей человека
протекающим через него электрическим
током силой более 1 А. Ожоги могут быть
поверхностные, когда поражаются кожные
покровы, и внутренние — при поражении
глубоколежащих тканей тела. По условиям
возникновения различают контактные,
дуговые и смешанные ожоги.
Сила ток, мА
До 0.5
0.6-1.5
2-3
5-10
12-15
20-25
50-80
90-100
Переменный ток,
Постоянный ток
частотой 50 Гц
Не ощущается
Не ощущается
Легкое дрожание
Не ощущается
пальцев
Сильное дрожание
Не ощущается
пальцев
Судороги в руках Зуд, ощущение нагрева
Руки трудно оторвать
Усиление нагрева
от электродов. Сильная
боль
Мгновенная судорога Сокращение мышц рук
мышц. Затрудняется
дыхание.
Судорога в руках,
Паралич дыхания
затруднение дыхания
«мнимая смерть».
Паралич дыхания.
Паралич дыхания. При
действии более 3 с
паралич сердца.

Действие электрического тока на организм человека

Несчастные случаи, связанные с опасным воздействием элек­трического тока на организм человека, происходят при соприкос­новении человека с токоведущими частями или же от действия разрядного тока при приближении к токоведущим частям на достаточное для образования разряда расстояние.

Механизм поражения электрическим током весьма сложен и еще недостаточно изучен.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрес­кивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процес­сов в живом организме).

При электротравмах могут быть внутренние (электрический удар) или внешние (ожог, металлизация, электрический знак) поражения организма человека.

Наиболее тяжелым видом электротравм являются электри­ческие удары.

Наблюдения и исследования данных об электротравматизме показывают, что решающее влияние на исход электрических травм оказывают следующие факторы:

а) величина поражающего тока, протекающего через тело' человека;

б) напряжение в электроустановках;

в) продолжительность воздействия тока на организм чело­века;

г) путь прохождения тока;

д) род и частота тока;

е) состояние окружающей среды;

ж) состояние организма человека в момент получения элек­тротравмы.

Величина поражающего тока. До настоящего времени вопрос о том, какая величина тока является опасной и какая смертельно опасной для человека, окончательно не разрешен.

Под безопасным током обычно понимают ток такой величины, который дает возможность человеку самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Величина тока зависит от сопротивления тела человека и приложенного к нему напряжения.

Наибольшей величиной отпускающего переменного тока с час­тотой 50 периодов в секунду можно принять 15—20 ма и наи­большую величину отпускающего постоянного тока можно при­нять в среднем 60—70 ма.

Примерная зависимость характера воздействия тока на орга­низм человека от его величины, составленная по данным изуче­ния электротравматизма и экспериментов над животными, дана в табл. 24 К

Продолжительность воздействия тока. Длительность воздей­ствия тока на организм человека также имеет большое значение. Установлено, что с увеличением времени действия тока электрическое

Т а б л и ц а 24

Ток,

ма

Характер воздействии

переменный ток 50—60 пер/сек

постоянный ток

0,6-1,5

Начало ощущения, легкое дрожание пальцев

Не ощущается

2-3

Сильное дрожание пальцев рук

Не ощущается

5-7

Судороги в руках

Зуд, ощущение нагрева

8-10

Руки трудно, но еще можно ото­рвать от электродов. Сильные боли в пальцах, кистях рук и руках

Усиление нагрева

20-25

Руки парализуются немедленно, ото­рвать от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание

Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук.

50-80

Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца

Сильное ощущение наг­рева. Сокращение мышц рук. Судороги, затрудне­ние дыхания

90-100

Паралич дыхания. При длительности 3 сек. и более паралич сердца — остановившееся трепетание желу­дочков

Паралич дыхания

сопротивление тела человека уменьшается. Следовательно, с увеличением длительности воздействия тока, величина тока, про­ходящего через тело человека, возрастает; поэтому чем дольше человек находится под током, тем более тяжелыми получаются последствия.

Путь прохождения тока. Путь прохождения тока в организме, повидимому, также оказывает влияние на исход электротравм. В настоящее время считается установленным, что с увеличением пути прохождения электрического тока через организм тяжесть исхода несчастного случая возрастает.

В связи с тем, что прохождение электрического тока через тело человека вызывает различные сложные патологические про­цессы ii организме человека, вопрос о влиянии пути прохождения тока на исход электротравм не является окончательно решенным.

Род и частота тока. Изучение воздействия переменного и по­стоянного тока на организм человека показывает, что опасность переменного тока для возникновения электротравмы выше опас­ности постоянного тока при низких напряжениях.

Изучение влияния тока различной частоты на организм чело­века показывает, что опасность поражения током с увеличением частоты уменьшается.

Установлено, что наиболее опасными для человека частотами являются частоты 50—60 гц, и что значительное увеличение частоты тока снижает опасность поражения.

Опыт эксплуатации высокочастотных генераторов показывает, что с точки зрения поражения организма электрическим ударом токи высокой частоты не представляют опасности поражения организма, по они при прикосновении к токоведущим частям вызывают ожоги.

Состояние человека в момент электротравмы. Различный со­став тканей человеческого тела является причиной различного сопротивления электрическому току. Удельное сопротивление тела человека, когда кожный покров находится в сухом состоя­нии, составляет от 40 000 до 100 000 ом, причем свыше 90% этого сопротивления приходится па кожный покров. Однако сопротивление наружного слоя кожного покрова не остается величиной постоянной, а меняется в весьма широких пределах и зависит: а) от влажности и чистоты кожи, б) от величины по­верхности и плотности контакта, в) от величины тока и продол­жительности прохождения его через тело человека; г) от вели­чины приложенного напряжения.

В случае увлажнения наружного кожного покрова и загряз­нения выделениями потовых желез или токопроводящей пылью, эмульсией  и т. п. его удельное сопротивление может снизиться до 1000 ом.

Удельное сопротивление кожного покрова тем меньше, чем больше площадь соприкосновения с контактами. Здесь мы наблю­даем те же условия, что и в любом проводнике электрического сока (изменение плотности тока).

Электрический ток, протекающий через тело человека, вызы­вает нагрев кожного покрова, увеличивает потовыделение. Выде­ление тепла при прохождении тока через проводник тем больше, чем больше величина тока и чем больше времени он протекаем но проводнику. Нагрев и потовыделение ведут к резкому сниже­нию электрического сопротивления кожного покрова. Так, напри­мер, по данным наблюдений, если сопротивление тела человека при токе в 0,1 ма 500 000 ом, то при токе 10 ма оно снижается до 8000 ом.

Большое влияние на сопротивление кожного покрова при про­чих равных условиях оказывает величина приложенного напря­жения. Чем выше приложенное напряжение, тем больше опас­ность поражения; это можно объяснить тем, что наряду с дру­гими явлениями может наступить явление пробоя диэлектрика.

Безопасное напряжение. Опасность действия электрического тока зависит от ряда условий: состояния человека, продолжи­тельности действия, рода и частоты тока, величины приложен­ного напряжения. Следовательно, определить заранее величину тока, который может пройти через человека при определенных условиях, практически нет возможности. Поэтому, для опреде­ления безопасных условий, обычно на практике ориентируются не на величину поражающего тока, а на величину допустимого напряжения, тем более, что напряжение в той или иной, сети практически можно считать постоянным.

В СССР в зависимости от окружающих условий регламенти­руются величины безопасных напряжений 36 и 12 в, за исключе­нием электросварочных установок дуговой сварки, где допу­скам ся напряжение до 65 в.


Электрическое сопротивление тела человека.

Тело человека является проводником электрического тока. Различные ткани тела оказывают току разное сопротивление: кожа, кости, жировая ткань – большое, а мышечная ткань, кровь и особенно спинной и головной мозг – малое. Кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, что является главным фактором, определяющим сопротивление всего тела человека.

Кожа состоит из двух основных слоёв: наружного, называемого эпидермисом, и внутреннего, являющегося собственно кожей и носящего название дермы. Наружный слой кожи – эпидермис, в своё очередь имеет несколько слоёв, из которых самый верхний называется роговым и состоит из многих рядов ороговевших клеток.

В сухом и незагрязнённом виде роговой слой можно рассматривать как диэлектрик. Другие слои эпидермиса (ростковый слой) в несколько раз тоньше рогового слоя и обладает значительно меньшим сопротивлением.

Внутренний слой кожи – дерма является живой тканью. Электрическое сопротивление дермы невелико.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповреждённой коже (измеренное при напряжении до 15-20 В) колеблется в пределах примерно от 3000 до 100 000 Ом, а иногда и более. Сопротивление тела человека, то есть сопротивление между двумя электродами, наложенными на поверхность тела, можно условно считать состоящим из трёх последовательно включённых сопротивлений: двух одинаковых наружных слоя кожи (эпидермиса), составляющих в совокупности так называемое наружное сопротивление тела человека, и одного, называемого внутренним сопротивлением тела, включающим в себя два сопротивления внутреннего слоя кожи (дермы) и сопротивление внутренних тканей тела.

Наружное сопротивление тела обладает не только активным сопротивлением, но и ёмкостным, так как в месте прикосновения электродов к телу человека образуются как бы конденсаторы, обкладками которых являются электроды и хорошо проводящие токи ткани тела человека, лежащие под наружным слоем кожи, а диэлектриком – наружный слой (эпидермис). Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным.

Обычно при переменном токе промышленной частоты учитывают лишь активное сопротивление тела человека и принимают его равным 1000 Ом. В действительности это сопротивление – величина переменная, имеющая нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Состояние кожи– очень сильно сказывается на величине сопротивления тела человека. Так, повреждение рогового слоя, в том числе порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы, могут снизить полное сопротивление тела до значения, близкого к величине внутреннего сопротивления, что безусловно увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает и увлажнение кожи водой или за счёт пота, а также загрязнение кожи проводящей пылью или грязью.

Поскольку у одного итого же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела, то на сопротивление в целом сказывается место приложения контактов, а также их площадь. Величина тока и длительность его прохождения через тело оказывают непосредственное влияние на полное сопротивление: с ростом тока и времени его прохождения сопротивление падает, поскольку при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению её сосудов, а следовательно к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

Повышение напряжения, приложенного к телу человека, вызывает уменьшение в десятки раз сопротивления кожи, а следовательно, и полного сопротивления тела человека, приближающегося в пределе к своему наименьшему значению – 300-500 Ом.

Наличие ёмкостной составляющей в сопротивлении тела человека обусловливает влияние рода и частоты тока на величину полного сопротивления. Так, при частоте 10-20 кГц и более можно считать, что наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току, и полное сопротивление кожи состоит только из внутреннего сопротивления тела человека (то есть из сопротивлений дермы и внутренних тканей тела).

Электрическое сопротивление тела человека

Электрическое сопротивление тела человека

Тело человека является проводником электрического тока, при этом разные ткани тела оказывают току разное сопротивление. Наибольшим сопротивлением обладает коже: её уникальное объемное сопротивление достигает 3*105…2*106 Ом*см. Другие ткани, в том числе мышечная ткань, кровь и особенно спинной и головной мозг имеют малое сопротивление. Следовательно, сопротивление тела человека определеятся главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы.

Наружный слой (эпидермис) имеет несколько слоев, из которых самый верхний называют роговым. Роговый слой состоит из многих рядов омертвевших ороговевших клеток; он лишен кровеносных сосудов и нервов и является слоем неживой ткани, покрывающей тело человека.

Роговый слой имеет толщину на разных участках тела от 0,05 до 0,2 мм; на ладонях и подошвах, утолщаясь, он может образовывать мозоли, т.е. иметь значительную толщину.

Роговый слой плохо проводит тепло и электричество. В сухом и незагрязненном состоянии роговый слой можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление составляет 107…108 Ом*см.

Другие слои эпидермиса, лежащие под роговым слоем и образованные в основном из живых клеток, можно условно объединить в один так называемый ростковый слой. Обычно он в несколько раз тоньше рогового слоя и обладает значительно меньшим сопротивлением.

Внутренний слой (дерма) является живой тканью. В нем находятся кровеносные сосуды, нервы, корни волос, потовый и сальные железы, выводные протоки которых выходят на поверхность кожи, пронизывая эпидермис. Электрическое сопротивление дермы не велико.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже, измеренное при напряжении 15…20В, колеблется в пределах от 3 до 100 кОм. Если на участках кожи, где прикладываются электроды, соскоблить роговый слой, сопротивление тела упадет до 1…5 кОм, а при удалении всего верхнего слоя (эпидермиса) – до 0,5…0,7 кОм. Если же под электродами полностью удалить кожу, то сопротивление составить 0,3…0,5 кОм. Рисунок 1. Схема измерения сопротивления тела человека

Сопротивление тела человека (рисунок 1.), т.е. сопротивление между электродами 1, можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений эпидермиса Rн (сопротивления между электродом 1, роговым слоем 2, ростковым слоем 3 и дермой 4) и внутреннего сопротивления Rв, которое включает в себя два сопротивления дермы 4 и сопротивление внутренних тканей тела 5.

Рисунок 2. Эквивалентная схема сопротивления тела человека

Наружное сопротивление тела обладает не только активной Rн, но и емкостной Сн составляющей (рисунок 2). Одной обкладкой конденсатора Сн являются токоведущие части 1, второй – дерма 4, а диэлектриком эпидермис 2.

Согласно приведенной эквивалентной схеме полное сопротивление тела человека будет равно

Так как значение емкости Сн мало, то для токов промышленной частоты сопротивление тела человека будет равно

Rz=Rв+2*Rн

Сопротивление тела человека зависит от приложенного напряжения, значения и частоты тока, времени прохождения и состояния кожи.

С увеличением приложенного напряжения сопротивление тела человека Rz уменьшается, что объясняется электрическим пробоем рогового слоя.

С увеличением тока и времени его прохождения через тело человека Rz уменьшается, так как усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов и увеличению потовыделения.

Так как сопротивление кожи на различных участках тела неодинаково, то сопротивление зависит от площади и плотности контактов и места их приложения.

Переменный ток представляет большую опасность, чем постоянный ток такого же значения. С увеличением частоты тока сопротивление тела человека за счет емкостной составляющей уменьшается и при f=(10…20) кГц можно считать, что наружный слой кожи не имеет сопротивления электрическому току.

Сопротивление тела человека в сильной степени зависит от состояния кожи. Порезы, царапины, ссадины, увлажнения и потовыделение, загрязнение токопроводящими веществами могут уменьшать сопротивление кожи Rн.

Поэтому при расчетах сопротивление тела человека Rч току промышленной частоты считают неизменным и равным 1000 Ом.

3. И снова Закон Ома! | 3. Электробезопасность | Часть1

3. И снова Закон Ома!

И снова Закон Ома!

Довольно часто нам приходится слышать такие фразы, как "Ударило током" или "Убило током", и ни какого упоминания о напряжении. Исходя из этого, у вас может сложиться впечатление, что для человека опасен ток, а не напряжение. Какой-то элемент истины здесь имеет место быть. Однако, если напряжение не представляет никакой опасности, то зачем пишутся предупреждающие таблички примерно такого содержания: "ОСТОРОЖНО - ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!"?

По большому счету принцип "опасности тока" верен. Электрический ток вызывает ожоги тканей тела, блокирует мышцы и останавливает сердце, но он не может возникнуть сам по себе. Чтобы создать поток электронов через тело человека, к нему нужно приложить напряжение. При выполнении расчетов мы так же должны учесть сопротивление, которое тело человека оказывает электрическому току.

Если с помощью Закона Ома мы выразим силу тока через известные значения напряжения и сопротивления, то получим следующее уравнение:

 

Сила тока, проходящего через тело человека прямопропорциональна величине напряжения, приложенного к двум его точкам, и обратнопропрорциональна сопротивлению между этими точками. Очевидно, чем больше величина напряжения, создающего поток электронов, тем легче эти электроны будут проходить через конкретную величину сопротивления. Следовательно, высокое напряжение опасно для жизни, потому что оно создает большой ток, который может травмировать или убить человека. И наоборот, чем большее сопротивление оказывает тело электрическому току, тем медленнее будут течь через него электроны при заданной величине напряжения. Проще говоря, опасность того или иного напряжения зависит от величины сопротивления, оказываемого телом человека потоку электронов.

Сопротивление тела не является фиксированной величиной. Оно изменяется от человека к человеку, и время от времени. На измерении электрического сопротивления между пальцами рук и ног основывается метод определения процентного содержания жира в организме. Разные проценты содержания жира обеспечивают разные сопротивления, и это только одна из величин, влияющая на электрическое сопротивление тела человека. Чтобы метод работал точно, человек за несколько часов до теста должен регулировать потребление жидкости, а это говорит о том, что гидратация является еще одним фактором, влияющим на сопротивление человеческого тела.

Сопротивление так же зависит от того, между какими частями тела мы его будем измерять: между руками, между ногами, между рукой и ногой и т.д. Необходимо учесть и тот фактор, что прекрасными проводниками электричества являются пот, богатый солями и минералами, а также кровь, с ее высоким содержанием проводящих химических элементов. Таким образом, контакт между проводом и потными руками или руками с кровоточащей раной будет обладать гораздо меньшим сопротивлением, чем контакт между проводом и руками с сухой, чистой кожей.

Измеряя сопротивление своего тела чувствительным измерительным прибором, путем сжимания его щупов пальцами рук,  я получил значение 1 миллион Ом (1 МОм). При этом прибор показывает меньшее сопротивление, когда я плотно сжимаю щупы, и большее сопротивление - когда я ослабляю пальцы. Руки мои при этом чисты и сухи. Если бы я работал во влажной и грязной производственной среде, то сопротивление между моими руками было бы намного меньше, представляя большую угрозу поражения электрическим током.

Итак, какая же величина тока опасна для человека?. Ответ на этот вопрос зависит от нескольких факторов. Значительное влияние на то, как электрический ток воздействует на человека, оказывает химический состав его тела. Некоторые люди очень чувствительны к току, и поэтому испытывают непроизвольное сокращение мышц даже от разряда статического электричества, который другие люди могут и не почувствовать. Несмотря на эти различия, посредством тестов были выведены примерные значения тока (очень небольшие), которые могут оказать вредное воздействие на организм человека. Все значения в таблице даны в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампера):

"Гц" является сокращенным обозначением единицы измерения Герц, которая служит мерой скорости чередования направлений переменного тока. Эта мера иначе известна как частота. Так, заголовок "60 Гц АС" одного из столбцов таблицы означает что все значения этого столбца относятся к переменному току, который чередуется с частотой 60 циклов в секунду (1 цикл равен периоду времени, в течении которого поток электронов сначала движется в одном направлении, а потом в другом). Последняя колонка, с надписью "10 кГц АС", относится к переменному току, который совершает десять тысяч циклов в секунду.

Следует иметь ввиду, что все вышеприведенные цифры являются приблизительными, поскольку реакция на ток  людей с разным химическим составом тела будет различной. Существует предположение, что достаточно пропустить переменный ток величиной в 17 миллиампер через грудь человека, чтобы при определенных условиях вызвать у него аритмию сердца. Большинство данных таблицы, касающихся аритмии сердца, взяты из опытов над животными. И это естественно, ведь никто не будет проводить такие эксперименты на людях, в связи с чем имеющиеся данные весьма приблизительны. Если вас интересует вопрос, почему женщины более восприимчивы к электрическому току чем мужчины, то здесь мы вам не поможем - для нас это тоже загадка.

Теперь давайте предположим, что я взялся сухими и чистыми руками за контакты источника напряжения переменного тока частотой 60 Гц. Какое напряжение должно быть у этого источника, чтобы создать ток величиной 20 миллиампер (при таком токе я не смогу самостоятельно отпустить контакты источника)? Ответ на этот вопрос можно найти в Законе Ома (U = IR):

 

U = IR

U = (20 мA)(1 МОм)

U = 20,000 вольт, или 20 кВ

 

Имейте в виду, что это сценарий "лучшего случая" с точки зрения электробезопасности (чистая, сухая кожа), а полученная величина напряжения, с огромной долей вероятности, вызовет оцепенение человека. Гораздо меньшее напряжение потребуется для вызова болевых ощущений. Следует учесть так же и тот момент, что физиологические эффекты воздействия различных токов на разных людей могут значительно отличаться, поэтому наши расчеты являются только приблизительной оценкой действительности.

Если я смочу пальцы своих рук водой, имитируя пот, то сопротивление моего тела между руками составит всего 17000 Ом (17 кОм). Обратите внимание, что в нашем случае с тонкими металлическими щупами измерительного прибора контактирует по одному пальцу каждой руки. Повторно вычислив напряжение, необходимое для получения тока величиной 20 мА, мы получим следующее значение:

 

U = IR

U = (20 мA)(17 kОм)

U = 340 вольт

 

В этом случае достаточно напряжения 340 вольт, чтобы создать ток 20 миллиампер через тело человека. Однако, смертельный удар током можно получить и от меньшего напряжения если увеличить площадь контакта, уменьшив тем самым его сопротивление. Примером такого контакта служит кольцо на пальце (золото обернутое вокруг пальца создает превосходный контакт для поражения электрическим током) или большой металлический предмет, такой как труба или ручка инструмента. Сопротивление организма при этом понизится до 1000 Ом (10 кОм), что создаст реальную угрозу поражения низкими значениями напряжения:

 

U = IR

U = (20 мA)(1 kОм)

U = 20 вольт

 

Таким образом, чтобы создать ток величиной 20 мА и вызвать оцепенение человека, достаточно напряжения 20 вольт. Ранее мы упомянули предположение, что сила тока 17 мА, пропущенная через грудь человека, при определенных условиях может вызвать аритмию сердца. Так вот, если сопротивление между руками человека будет равно 1 кОм, то для создания этого опасного условия потребуется всего 17 вольт:

 

U = IR

U = (17 мA)(1 kОм)

U = 17 вольт

 

В этих расчетах мы показали вам "наихудший" сценарий для напряжения переменного тока частотой 60 Гц и отличной проводимости человеческого тела. Данный пример дает наглядную картину опасности даже небольших значений напряжения.

Понизить сопротивление человеческого тела до 1000 Ом можно не только путем воздействия рассмотренных выше экстремальных факторов (например плотным контактом золотого кольца с пальцем). Оно может уменьшиться при длительном воздействии напряжения (например, когда человек под действием тока не может разжать руку, и только крепче сжимает проводник). Одновременно с уменьшением сопротивления увеличивается сила тока при фиксированном напряжении.

Ниже приведены примерные значения сопротивлений точек контакта человека с различными предметами в различных условиях:

  • Контакт пальца с проводом: от 40 000 Ом до 1 000 000 Ом (сухой палец), от 4 000 Ом до 15 000 Ом (влажный палец).

  • Контакт руки с проводом: от 15 000 Ом до 50 000 Ом (сухая рука), от 3 000 Ом до 5 000 Ом (влажная рука).

  • Контакт руки с металлическими плоскогубцами: от 5 000 Ом до 10 000 Ом (сухая рука), от 1 000 Ом до 3 000 Ом (влажная рука).

  • Контакт с ладонью: от 3 000 Ом до 8 000 Ом (сухая ладонь), от 1 000 Ом до 2 000 Ом (влажная ладонь).

  • Контакт (обхват) одной руки с 1,5-дюймовой металлической трубой: от 1 000 Ом до 3 000 Ом (сухая рука), от 500 Ом до 1 500 Ом (влажная рука).

  • Контакт (обхват) двух рук с 1,5-дюймовой металлической трубой: от 500 Ом до 1 500 Ом (сухие руки), от 250 Ом до 750 Ом (влажные руки).

  • Контакт руки, погруженной в проводящую жидкость, с этой жидкостью: от 200 Ом до 500 Ом.

  • Контакт ноги, погруженной в проводящую жидкость, с этой жидкостью: от 100 Ом до 300 Ом.       

     

Обратите внимание на значения сопротивлений в двух случаях с 1,5-дюймовой металлической трубой. Если трубу обхватить двумя руками, то сопротивление будет ровно в два раза меньше, чем при обхвате этой же трубы одной рукой.

Две руки, сжимающие металлическую трубу, увеличивают площадь контакта в два раза по сравнению с одной рукой. Это очень важное обстоятельство: электрическое сопротивление между любыми контактирующими объектами уменьшается с увеличением площади контакта при прочих равных условиях. В этом случае электроны текут из трубы в тело (или наоборот) по двум параллельным маршрутам.

Как вы увидите позже, общее сопротивление параллельной цепи всегда меньше (или равно) любого из сопротивлений этой цепи.

В промышленности пороговым значением опасного напряжения считается, как правило, напряжение величиной 30 вольт. Осторожный человек должен рассматривать любое напряжение, превышающее это значение, как опасное. Работая с электричеством он должен содержать свои руки чистыми и сухими, а так же снять все металлические украшения, которые представляют опасность и при более низких значениях напряжения. Такие украшения, выступая в качестве контактов между двумя точками цепи, способны провести достаточный ток, чтобы сжечь кожу.

Опасными могут быть и напряжения менее 30 вольт, если они достаточны чтобы вызвать неприятные ощущения, в результате которых человек может совершить резкое движение и вступить в контакт с другим, более высоким напряжением или иным источником повышенной опасности. Автор статьи вспоминает, как однажды он ремонтировал свой автомобиль в жаркий летний день. По причине теплой погоды он был в шортах, и работая с аккумуляторной батареей прислонился оголенной частью ног к хромированному бамперу машины. Когда он коснулся металлическим ключом положительного контакта 12-вольтовой батареи, то почувствовал покалывание в точке контакта ноги с бампером. Таким образом, надежный контакт с металлом и потная кожа позволили почувствовать удар током  от электрического потенциала значением всего-лишь 12 вольт.

К счастью, в этом случае ничего плохого не случилось. Но, если бы двигатель автомобиля был запущен, и воздействие тока почувствовала рука а не нога, то автор, возможно, рефлексивно дернул бы ее в сторону вращающегося вентилятора или уронил бы ключ на клеммы аккумулятора (вызвав тем самым короткое замыкание и сноп искр). Этот пример иллюстрирует еще один важный урок электробезопасности - электрический ток может послужить косвенной причиной травмирования.

Очень важное значение имеет путь, по которому ток течет через тело человека. Благодаря тому, что электрический ток оказывает влияние на все мышцы организма находящиеся на его пути, в том числе и на такие жизненно-важные, как сердце и легкие, наиболее опасным будет такой ток, который проходит через грудь человека. Это сценарий возможен в том случае, если человек соприкоснется с источником напряжения двумя руками.

В целях недопущения такого сценария, при работе со схемой (находящейся под напряжением) желательно использовать только одну руку, засунув вторую при этом в карман (чтобы случайно ничего ей не тронуть). Конечно, безопаснее было бы работать с обесточенной схемой, но на практике это не всегда возможно. Если схема находится под напряжением, то работать с ней предпочтительнее правой рукой. А почему правой, спросите вы. Во-первых, если человек правша (каких большинство), то ему удобнее будет работать именно этой рукой, а во-вторых - сердце расположено в левой части грудной клетки.

Лучшей защитой от удара электрическим током является сопротивление, которое может быть добавлено к телу при помощи изолированных инструментов, перчаток, сапог и других приспособлений. Как вы уже знаете, ток в цепи равен напряжению деленному на общее сопротивление потоку электронов. Наибольший эффект сопротивления будут иметь при расположении их таким образом, чтобы создать только один путь для потока электронов (подробнее на этом мы остановимся в последующих статьях):

 

Ниже представлена эквивалентная схема человека, экипированного перчатками и сапогами:

 

В этом случае суммарное (общее) сопротивление сапог, тела и перчаток потоку электронов будет больше, чем сопротивление каждого из компонентов по отдельности.

Безопасность является одной из причин, по которой электрические провода покрываются пластмассовой или резиновой изоляцией, которая значительно увеличивает сопротивление между проводником и прикоснувшемуся к нему человеком. Однако покрывать изоляцией высоковольтные провода линий электропередач слишком дорого, поэтому безопасность в этом случае достигается путем подвешивания их на столбы высоко над землей.

Краткий обзор:

  • Электрический ток оказывает вредное воздействие на организм человека. Чем больше напряжение, тем больший и опасный ток оно производит. Уменьшить силу тока может сопротивление. Высокое сопротивление является хорошей защитой от удара электрическим током.

  • Напряжение величиной выше 30 вольт способно создать опасный ток.

  • Не нужно надевать металлические украшения при работе с электрическими схемами. Кольца, ремешки часов, ожерелья, браслеты и другие подобные вещи обеспечивают отличный электрический контакт с телом человека и способны провести достаточный ток, чтобы вызвать ожог кожи даже при низких напряжениях.

  • Опасность несет и такое низкое напряжение, которое непосредственно не может поразить человека. Его может быть достаточно, чтобы человек отдернул руку и вступил в контакт с другим, находящимся вблизи источником опасности.

  • В целях предотвращения прохождения опасного тока через грудь человека, работать с запитанной схемой необходимо одной рукой (по возможности - правой).  

Опасности поражения электрическим током и человеческое тело

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите термическую опасность, опасность поражения электрическим током и короткого замыкания.
  • Объясните, какое влияние на человеческий организм оказывают различные уровни тока.

Есть две известные опасности поражения электрическим током - термическая и ударная. Тепловая опасность - это опасность, при которой чрезмерная электрическая мощность вызывает нежелательные тепловые эффекты, такие как начало пожара в стене дома.Опасность поражения электрическим током возникает, когда электрический ток проходит через человека. Шок варьируется по степени тяжести от болезненного, но в остальном безвредного, до смертельного, вызывающего остановку сердца. В этом разделе количественно рассматриваются эти опасности и различные факторы, влияющие на них. Электробезопасность: Системы и устройства будут рассматривать системы и устройства для предотвращения поражения электрическим током.

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, превышающей ее безопасное рассеивание.Классическим примером этого является короткое замыкание , путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения. Пример короткого замыкания показан на рисунке 1. Изоляция проводов, ведущих к прибору, изношена, что позволяет двум проводам соприкасаться. Такой нежелательный контакт с высоким напряжением называется коротким замыканием . Поскольку сопротивление короткого замыкания r очень мало, мощность, рассеиваемая коротким замыканием, P = V 2 / r , очень велика.Например, если В, составляет 120 В, а r составляет 0,100 Ом, тогда мощность составляет 144 кВт, что на намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, передаваемая с такой скоростью, очень быстро поднимет температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их.

Рис. 1. Короткое замыкание - это нежелательный путь с низким сопротивлением через источник напряжения. (a) Изношенная изоляция проводов тостера позволяет им соприкасаться с низким сопротивлением r.Поскольку P = V 2 / r , тепловая энергия создается так быстро, что шнур плавится или горит. (б) Схема короткого замыкания.

Один особенно коварный аспект короткого замыкания состоит в том, что его сопротивление может фактически уменьшиться из-за повышения температуры. Это может произойти, если короткое замыкание создает ионизацию. Эти заряженные атомы и молекулы могут свободно перемещаться и, таким образом, снижают сопротивление r . Поскольку P = V 2 / r , мощность, рассеиваемая при кратковременных повышениях, может вызвать большую ионизацию, большую мощность и т. Д.Высокое напряжение, такое как 480 В переменного тока, используемое в некоторых промышленных приложениях, поддается этой опасности, потому что более высокие напряжения создают более высокую начальную выработку энергии за короткое время.

Другая серьезная, но менее драматическая тепловая опасность возникает, когда провода, по которым подается питание к пользователю, перегружены слишком большим током. Как обсуждалось в предыдущем разделе, мощность, рассеиваемая в проводах питания, составляет P = I 2 R Вт , где R Вт - это сопротивление проводов, а I - сопротивление проводов. через них протекает ток.Если значение I или R w слишком велико, провода перегреваются. Например, изношенный шнур электроприбора (с порванными некоторыми из его плетеных проводов) может иметь R w = 2,00 Ом, а не 0,100 Ом, как должно быть. Если через шнур проходит ток 10,0 А, то в шнуре рассеивается P = I 2 R w = 200 Вт - гораздо больше, чем можно. Точно так же, если провод с сопротивлением 0,100 Ом предназначен для передачи нескольких ампер, а вместо этого имеет ток 100 А, он сильно перегреется.Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае составит P = 1000 Вт. Для ограничения чрезмерных токов используются предохранители и автоматические выключатели. (См. Рисунок 1 и рисунок 2.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда постоянный ток превышает безопасные пределы.

Рис. 1. (a) Предохранитель имеет металлическую полосу с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током навсегда разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель - это автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель.Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в выемку при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках.

Рис. 2. Схема цепи с предохранителем или автоматическим выключателем. Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для обычных бытовых напряжений и токов относительно просты в изготовлении, но предохранители для больших напряжений и токов имеют особые проблемы.Например, когда автоматический выключатель пытается прервать подачу высоковольтного электричества, через его точки может проскочить искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжать течь. В крупных автоматических выключателях, используемых в системах распределения электроэнергии, используется изолирующий газ и даже для гашения таких искр используются струи газа. Здесь переменный ток более безопасен, чем постоянный, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Электрические токи, протекающие через людей, производят чрезвычайно разнообразные эффекты.Электрический ток можно использовать для блокирования боли в спине. Возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности парализованных конечностей, что, возможно, позволит людям с параличом нижних конечностей ходить, изучается. Телевизионные драматизации, в которых электрические разряды используются, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (чрезвычайно нерегулярное, часто со смертельным исходом, сердцебиение), более чем обычны. Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что ток вызывает фибрилляцию сердца. Электрокардиостимулятор использует электрические разряды, чтобы заставить сердце биться правильно.Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание с использованием жидкого азота). Конечно, этим разрозненным эффектам можно найти последовательные объяснения. Основными факторами, от которых зависят последствия поражения электрическим током, являются

.
  1. Сумма тока I
  2. Путь, пройденный нынешним
  3. Продолжительность шока
  4. Частота f тока ( f = 0 для постоянного тока)

В таблице 1 приведены эффекты поражения электрическим током в зависимости от тока для типичного случайного поражения электрическим током.Эффекты относятся к сотрясению, которое проходит через туловище, длится 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рис. 3. Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. (а) Жертва «отбрасывается» назад из-за непроизвольных сокращений мышц, разгибающих ноги и туловище. (б) Пострадавший не может отпустить проволоку, которая стимулирует все мышцы руки. Смыкающие пальцы сильнее, чем разжимающие.

Таблица 1.Эффекты поражения электрическим током в зависимости от силы тока
Ток (мА) Эффект
1 Порог ощущения
5 Максимальный безопасный ток
10–20 Начало устойчивого мышечного сокращения; не может отпустить на время шока; сокращение грудных мышц может привести к остановке дыхания во время шока
50 Начало боли
100–300 + Возможна фибрилляция желудочков; часто со смертельным исходом
300 Возникновение ожога в зависимости от концентрации тока
6000 (6 А) Начало устойчивого сокращения желудочков и паралича дыхания; оба прекращаются, когда заканчивается шок; сердцебиение может вернуться в норму; используется для дефибрилляции сердца

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах.Учитывая, что большие токи будут протекать через секции с меньшим сопротивлением (подробнее будет обсуждаться в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к земле. Земля - ​​естественный сток электронов. Ношение изолирующей обуви - требование во многих профессиях - препятствует прохождению электронов, обеспечивая на этом пути большое сопротивление. При работе с мощными инструментами (сверлами) или в опасных ситуациях убедитесь, что вы не обеспечиваете путь для прохождения тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи проходят через тело безвредно и не чувствуются. Это происходит с вами регулярно без вашего ведома. Порог ощущения составляет всего 1 мА, и, несмотря на неприятные ощущения, разряды, по-видимому, безвредны для токов менее 5 мА. Во многих правилах безопасности значение 5 мА является максимально допустимым током. Ток от 10 до 20 мА и выше может стимулировать длительные мышечные сокращения так же, как обычные нервные импульсы. Иногда люди говорят, что они были сбиты с толку от шока, но на самом деле произошло то, что некоторые мышцы сократились, толкая их не по их собственному выбору.(См. Рис. 3 (a).) Более пугающим и потенциально более опасным является эффект «не могу отпустить», показанный на рис. 3 (b). Мышцы, закрывающие пальцы, сильнее, чем мышцы, открывающие их, поэтому рука непроизвольно смыкается на проводе, сотрясающем ее. Это может продлить шок на неопределенное время. Это также может быть опасно для человека, пытающегося спасти жертву, потому что рука спасателя может сомкнуться на запястье жертвы. Обычно лучший способ помочь пострадавшему - это сильно ударить кулаком / ударом / встряхнуть изолятором или бросить изолятор в кулак.Современные электрические ограждения, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы позволить людям, прикоснувшимся к ним, освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические паттерны могут быть нарушены, так что он будет биться нерегулярно и неэффективно в состоянии, которое называется «фибрилляция желудочков». Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за нарушения кровообращения. Порог фибрилляции желудочков составляет от 100 до 300 мА.При токе около 300 мА и выше разряд может вызвать ожоги, в зависимости от концентрации тока - чем более концентрированный, тем выше вероятность ожога.

Очень большие токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к нормальному состоянию после шока. Электрические паттерны сердца полностью стираются таким образом, что сердце может начать заново при нормальном биении, в отличие от постоянного нарушения, вызванного меньшими токами, которые могут вызвать фибрилляцию желудочков в сердце.Последнее похоже на каракули на доске, тогда как первое полностью стирает его. В телесериалах о поражении электрическим током, используемом для выведения жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показаны большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим серьезность удара (при условии, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, фиксированы, например, в таблице и в предыдущем обсуждении).Более высокое напряжение более опасно, но, поскольку I = V / R , серьезность удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление составляет около 200 кОм. Если он соприкасается с переменным током 120 В, через него безвредно проходит ток I = (120 В) / (200 кОм) = 0,6 мА. Тот же человек, намоченный насквозь, может иметь сопротивление 10,0 кОм, и те же 120 В будут производить ток 12 мА - выше порога «не отпускать» и потенциально опасен.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо меньшее сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если обойти сопротивление кожи, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытого электрокардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку . В этом состоянии токи около 1/1000 от перечисленных в таблице 1 производят аналогичные эффекты.Во время операции на открытом сердце можно использовать ток до 20 мкА, чтобы успокоить сердце. Строгие требования к электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и интенсивной терапии, связаны с вдвойне менее уязвимыми пациентами, чувствительными к микрошоку. Разрыв кожи уменьшил его сопротивление, поэтому одно и то же напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рис. 4. График средних значений порога ощущения и тока «не могу отпустить» в зависимости от частоты.Чем ниже значение, тем более чувствительно тело к этой частоте.

Другими факторами, помимо силы тока, которые влияют на серьезность разряда, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, сердце не поражается электрическим током через мозг, который может использоваться для лечения маниакальной депрессии. И это общая правда, что чем дольше длится шок, тем сильнее его последствия. На рисунке 4 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на ударную нагрузку.Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов как функцию частоты. Чем ниже необходимый ток, тем чувствительнее тело к этой частоте. По иронии судьбы, тело наиболее чувствительно к частотам, близким к обычным частотам 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току ( f = 0), что мягко подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более высоких частотах организм становится все менее чувствительным к любым воздействиям, затрагивающим нервы.Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут активироваться или стимулироваться. Электрический ток на очень высоких частотах распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь делать это дома с переменным током 60 Гц!) Некоторые из зрелищных демонстраций электричества, в которых дуги высокого напряжения проходят через воздух и тела людей, используют высокие частоты и малые токи. (См. Рис. 5.) Устройства и методы электробезопасности подробно описаны в разделе «Электробезопасность: системы и устройства».

Рис. 5 Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и мощности. (Источник: Химич Алекс, Wikimedia Commons)

Сводка раздела

  • Существует два типа опасности поражения электрическим током: термическая (чрезмерная мощность) и поражение электрическим током (ток через человека).
  • Сила удара определяется током, длиной пути, продолжительностью и частотой переменного тока.
  • В таблице 1 перечислены опасности поражения электрическим током в зависимости от силы тока.
  • На рис. 5 показан график порогового тока для двух опасностей в зависимости от частоты.

Концептуальные вопросы

  1. С помощью омметра ученик измеряет сопротивление между различными точками своего тела. Он обнаружил, что сопротивление между двумя точками на одном пальце примерно такое же, как сопротивление между двумя точками на противоположных руках - обе составляют несколько сотен тысяч Ом. Кроме того, сопротивление уменьшается, когда большее количество кожи контактирует с щупами омметра. Наконец, наблюдается резкое падение сопротивления (до нескольких тысяч Ом), когда кожа влажная.Объясните эти наблюдения и их значение для кожи и внутреннего сопротивления человеческого тела.
  2. Каковы две основные опасности электричества?
  3. Почему короткое замыкание не представляет опасности поражения электрическим током?
  4. От чего зависит тяжесть шока? Можете ли вы сказать, что определенное напряжение опасно, без дополнительной информации?
  5. Электрифицированная игла используется для выжигания бородавок, при этом цепь замыкается путем усаживания пациента на большую пластину приклада.Почему эта тарелка большая?
  6. Некоторые операции выполняются при прохождении электричества высокого напряжения от металлического скальпеля через разрезаемую ткань. Учитывая природу электрических полей на поверхности проводников, почему вы ожидаете, что большая часть тока будет течь от острого края скальпеля? Как вы думаете, используется переменный ток высокой или низкой частоты?
  7. На некоторых устройствах, которые часто используются в ванных комнатах, например в фенах, есть сообщения о безопасности, в которых говорится: «Не используйте, когда ванна или раковина наполнены водой.«Почему это так?
  8. Нам часто советуют не щелкать выключателем мокрыми руками, сначала вытрите руки. Также рекомендуется никогда не поливать электрический огонь водой. Почему это так?
  9. Перед работой на линии электропередачи линейные монтеры будут касаться линии тыльной стороной руки в качестве окончательной проверки нулевого напряжения. Почему тыльная сторона руки?
  10. Почему сопротивление влажной кожи намного меньше, чем сопротивление сухой, и почему кровь и другие жидкости организма имеют низкое сопротивление?
  11. Может ли человек, получающий внутривенное вливание (в / в) быть чувствительным к микрошоку?
  12. Принимая во внимание небольшие токи, которые вызывают опасность поражения электрическим током, и большие токи, которые прерывают автоматические выключатели и предохранители, как они играют роль в предотвращении опасности поражения электрическим током?

Задачи и упражнения

1.(a) Сколько мощности рассеивается при коротком замыкании 240 В переменного тока через сопротивление 0,250 Ом? б) Какой ток течет?

2. Какое напряжение возникает при коротком замыкании 1,44 кВт через сопротивление 0,100 Ом?

3. Найдите ток, протекающий через человека, и определите вероятное воздействие на него, если он коснется источника переменного тока напряжением 120 В: (а) если он стоит на резиновом коврике и предлагает полное сопротивление 300 кОм; (б) если она стоит босиком на мокрой траве и имеет сопротивление всего 4000 кОм.

4. Принимая ванну, человек касается металлического корпуса радиоприемника. Путь через человека к водосточной трубе и земле имеет сопротивление 4000 Ом. Какое наименьшее напряжение на корпусе радио может вызвать фибрилляцию желудочков?

5. Глупо пытаясь выудить горящий кусок хлеба из тостера металлическим ножом для масла, человек контактирует с напряжением 120 В переменного тока. Он даже не чувствует этого, потому что, к счастью, на нем туфли на резиновой подошве. Какое минимальное сопротивление пути, по которому ток проходит через человека?

6.(а) Во время операции ток величиной всего 20,0 мкА, приложенный непосредственно к сердцу, может вызвать фибрилляцию желудочков. Если сопротивление обнаженного сердца составляет 300 Ом, какое наименьшее напряжение представляет эту опасность? (b) Подразумевает ли ваш ответ, что необходимы особые меры предосторожности в отношении электробезопасности?

7. (a) Каково сопротивление короткого замыкания 220 В переменного тока, которое генерирует пиковую мощность 96,8 кВт? (b) Какой была бы средняя мощность, если бы напряжение составляло 120 В переменного тока?

8.Дефибриллятор сердца пропускает 10,0 А через туловище пациента в течение 5,00 мс в попытке восстановить нормальное сердцебиение. а) Сколько заряда прошло? (б) Какое напряжение было приложено, если было рассеяно 500 Дж энергии? (c) Какое сопротивление было на пути? (d) Найдите повышение температуры в 8,00 кг пораженной ткани.

9. Integrated Concepts Короткое замыкание в шнуре электроприбора на 120 В имеет сопротивление 0,500 Ом. Рассчитайте превышение температуры 2,00 г окружающих материалов, принимая их удельную теплоемкость равной 0.200 кал / г ºC и что автоматическому выключателю требуется 0,0500 с для отключения тока. Это может быть опасно?

10. Температура увеличивается на 860ºC. Очень вероятно, что это повредит.

11. Постройте свою проблему Представьте себе человека, работающего в среде, где электрические токи могут проходить через ее тело. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете сопротивление изоляции, необходимое для защиты человека от повреждений. Среди вещей, которые следует учитывать, - напряжение, которому может подвергнуться человек, вероятное сопротивление тела (сухой, влажный,…) и допустимые токи (безопасные, но ощутимые, безопасные и неощутимые,…).

Глоссарий

термическая опасность:
опасность, при которой электрический ток вызывает нежелательные тепловые эффекты
опасность поражения электрическим током:
при прохождении электрического тока через человека
короткое замыкание:
, также известный как «короткий» путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения
чувствительность к микрошоку:
состояние, при котором сопротивление кожи человека обходится, возможно, с помощью медицинской процедуры, что делает человека уязвимым для поражения электрическим током при токах около 1/1000 обычно необходимого уровня

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 230 кВт (б) 960 А

3. (а) 0,400 мА, нет эффекта (б) 26,7 мА, мышечное сокращение на время шока (не могу отпустить)

5. 1,20 × 10 5 Ом

7. (а) 1,00 Ом (б) 14,4 кВт


Как электрический ток воздействует на человеческое тело? - Определение и значение

Когда через тело проходит электрический ток, нервная система поражается электрическим током. Интенсивность удара зависит в основном от силы тока и пути, пройденного током через тело, а также от продолжительности контакта.В крайних случаях шок вызывает нарушение нормальной работы сердца и легких, что приводит к потере сознания или смерти.

Считается, что ток ниже 5 мА не опасен. Ток от 10 до 20 мА опасен, потому что больной теряет мышечный контроль. Сопротивление человеческого тела между двумя руками или между ногами составляет от 500 мА до 50 кОм. Если сопротивление человеческого тела принято равным 20 кОм, то контакт с питанием 230 вольт может быть потенциально смертельным, 230/20 000 = 11.5 мА.

Ток утечки I = E / R, где E - напряжение питания, а R - сопротивление корпуса. Сопротивление сухого тела варьируется от 70 кОм до 100 кОм на квадратный см, но когда человеческое тело влажное, оно значительно уменьшается до 700-1000 Ом на квадратный см. (Кожное сопротивление тела высокое, но внешнее сопротивление низкое).

Чтобы подчеркнуть влияние мокрого тела, можно сказать, что питание 100 В влажного тела так же опасно, как 1000 вольт, когда тело сухое.

Эффект передачи тока от руки к руке и от ноги к ноге

Ниже приводится влияние тока, проходящего от руки к руке и от ноги к ноге.

  1. Ощущение поражения электрическим током составляет около 1 мА. На этом уровне человек ощущает легкое возбуждение при контакте с электрическим полем.
  2. Максимальный ток, при котором человек может отпустить проводник с помощью мышц, непосредственно затронутых током, называется « Let Go Current ».Этот ток принимается равным 9 мА для мужчин и 6 мА для женщин.
  3. Если текущий уровень выше, чем « Let Go Current », то человек теряет способность управлять своими мышцами, и такие токи трудно переносить. Эти токи находятся в диапазоне 20–100 мА. Этот ток вызывает физические травмы, однако сердечная и дыхательная функции сохраняются.

Если ток превышает 100 мА, несчастный случай может быть смертельным, поскольку насосное действие сердца прекращается и пульс пропадает.Как только сердце перестает перекачивать кровь, мозг начинает умирать, и после того, как он лишается насыщенной кислородом крови. При очень высоком токе порядка 6 мА и выше возникает опасность паралича дыхания и ожогов.

Разряд, вызванный переменным и постоянным током, может быть разным. Переменный ток на разумных частотах (25-60c / с) более опасен, чем постоянный ток с тем же среднеквадратичным значением.

Все более широкое использование высокочастотного оборудования дополнительная опасность возникает из-за прохождения высокочастотного тока через тело.При частоте около 100 гц / с ощущение шока начинает исчезать. Серьезные внутренние ожоги могут оказаться опасными. Убивает течение.

Изменение напряжения 50 В может вызвать опасный ток 50 мА. Люди пережили гораздо более высокое напряжение из-за различных факторов. Сопротивление контакта можно значительно повысить, если высушить кожу, очистить одежду и надеть обувь.

Физиологическое действие электрического тока

Электрический ток определяется как скорость протекания отрицательных зарядов проводника.Чтобы электрический ток возник, он должен проходить через материал. Когда поток электронов, создаваемый электричеством, встречает сопротивление, это приводит к рассеиванию энергии в виде тепла. Если выделяется чрезмерное количество тепла, ткань может обжечься. С физиологической точки зрения разница между обычным ожогом и ожогом, вызванным электричеством, заключается в том, что электричество обладает способностью сжигать ткани под кожей, даже внутренние органы без видимых внешних доказательств этого.

Контакт с электрическим током может иметь различные последствия для человеческого тела, такие как боль, ожоги и даже смерть.На то, как тело взаимодействует с током, влияет множество факторов, таких как сопротивление кожи, напряжение, продолжительность контакта, количество электрического тока и его интенсивность. Организм чрезвычайно чувствителен к воздействию электрического тока, поэтому такой сценарий может привести к самым разным результатам. Во-первых, это нарушает нормальную работу нашей нервной и мышечной систем. Другая причина, когда ток проходит через ваше тело, он превращается в тепловую энергию. Это может вызвать серьезные ожоги как внутри тела, так и на коже.

Ток около 10 мА может вызвать очень болезненный шок. Чем дольше ток продолжает проходить через вас, тем хуже становится. Вырабатывается больше тепла, и повреждение вашего тела увеличивается, поэтому неспособность расслабиться может вызвать серьезные проблемы. Токи выше 100 мА почти всегда приводят к летальному исходу, если не будет оказана немедленная медицинская помощь.

Количество тока, проходящего через человеческое тело, зависит от двух факторов: напряжения, подаваемого источником, и электрического сопротивления вашего тела.Количество электрического тока, протекающего через тело, определяет различные эффекты поражения электрическим током. Большинство эффектов, связанных с током, возникает в результате нагревания тканей и стимуляции мышц и нервов.

Поражение электрическим током или так называемое поражение электрическим током происходит при прохождении тока через тело человека. Реальная мера силы поражения электрическим током напрямую связана с величиной тока (закон Ома) в амперах, который проходит через тело, а не с напряжением. Сопротивление также играет очень важную роль в количестве энергии, проходящей через тело.В зависимости от сопротивления тела, влажного (500 Ом) или сухого (1000 Ом), а также точки контакта, мы имеем очень разные эффекты для одного и того же тока.

Напряжение и электропорация [править | править источник]

Напряжение, также известное как электрическое напряжение si, определяемое как сила, проталкивающая электрический ток через тело. Ток течет при любом заданном напряжении в зависимости от сопротивления. Это ток, который определяет физиологические эффекты.

Электропорация (повреждение клеточной мембраны) происходит из-за приложения большого напряжения к длине ткани.Основная проблема электропорации - значительная гибель клеток, вызванная импульсами высокого напряжения, и лишь ограниченное восстановление мембраны. Это причина того, что даже незначительный контакт с лекарством может привести к травмам глубоких тканей.

Общие эффекты электрического тока [править | править источник]

Общие эффекты электрического тока различны для мужчин, женщин и детей. При одинаковом токе у женщин симптомы обычно хуже, чем у мужчин. У ребенка или младенцев обычно есть отчетливая темная отметина, похожая на ожог на губах, если в первые годы жизни младенцы используют рот, чтобы познать окружающий мир.

Электрический ток (контакт на 1с) Эффект
Ниже 1 мА Незаметно
1 мА Порог ощущения покалывания
5 мА Легкий шок. Не больно. Обычный человек может отпустить. Непроизвольная реакция может привести к косвенным травмам
6-25 мА (женщины) Болезненные шоки. Потеря мышечного контроля
от 9 до 30 мА (мужчины) Замораживающий ток, «не могу отпустить».Человека могут выбросить подальше от источника питания. Человек не может отпустить. Сильная непроизвольная реакция может привести к непроизвольным травмам
от 50 до 150 мА Сильная боль. Остановка дыхания. Мышечные реакции. Возможная смерть.
от 1 до 4,3 A Фибрилляция сердца. Возникают мышечные сокращения и повреждение нервов. Скорее всего смерть.
10 А Остановка сердца, тяжелые ожоги. Смерть вероятна

Электричество в нервной системе [править | править источник]

Одно из наиболее значительных физиологических эффектов электричества в отношении нервной системы.Электричество может влиять на всю сеть нервных клеток и нейронов, которые обрабатывают и проводят сигналы, отвечающие за регуляцию функций нашего тела. Сенсорные и двигательные органы нашего тела, такие как головной и спинной мозг, работают вместе, позволяя ему двигаться, отвечать, думать, ощущать и запоминать. Нервные клетки общаются, создавая электрические сигналы с очень малым напряжением. Если электрический ток достаточной силы проходит через живые ткани, его действие будет подавлять естественные импульсы нейронов, перегружая нервную систему и блокируя прохождение произвольных импульсов, которые активируются в мышцах.Затем мышцы непроизвольно сокращаются (тетания).

Различные эффекты переменного и постоянного тока [править | править источник]

Воздействие переменного тока (переменного тока) в значительной степени зависит от частоты, низкая частота имеет тенденцию быть гораздо более опасной, чем высокая частота. Переменный ток с той же силой тока и напряжением, что и постоянный, более опасен и оказывает худшее воздействие на человеческий организм. Низкочастотный переменный ток вызывает сокращение мышц (тетанию), что может вызвать эффект «не может отпустить», замораживая мышцы руки.Это происходит потому, что сгибатели руки сильнее, чем разгибатели, поэтому при внешней электростимуляции сгибатели превосходят разгибатели. Переменный ток чаще вызывает фибрилляцию сердца, тогда как постоянный ток заставляет сердце останавливаться. Поэтому оборудование для дефибрилляции - это постоянный ток, который останавливает сердце и дает возможность восстановиться.

Сопротивление измеряется в омах.

Человеческое тело имеет собственное сопротивление электрическому току, на 99% это сопротивление находится на коже.Как указано выше, сухая и влажная кожа имеют очень разные значения сопротивления, но это не единственный аспект, который следует учитывать при поражении электрическим током. Порезы и глубокие ссадины кожи способствуют значительному снижению сопротивления кожи. Кожа действует как конденсатор и пропускает больше тока, если напряжение быстро меняется. Внутреннее сопротивление тела составляет около 300 Ом по отношению к влажным, относительно соленым тканям под кожей. Кожа разрушается от 500 В и выше, что приводит к снижению сопротивления тела, что может означать, что большее количество тока проникает в тело, повреждая нервы и мышцы.Это одна из причин, по которой иногда наблюдается не значительное повреждение кожи, а значительное повреждение глубоких тканей.

Травмы от электричества [править | править источник]

Поражение электрическим током - это физическое воздействие и резкая реакция на электрический ток, проникающий в тело. После контакта с электрическим током возникают первичные электрические травмы, указывающие на повреждение тканей. Электрический ток способен вызвать сильные ожоги тела. Причина кроется в рассеивании мощности через электрическое сопротивление тела.Шок может вызвать: остановку сердца, ожоги тканей и органов, мышечные спазмы, серьезные последствия для нервной системы и другие неожиданные последствия. Другие нарушения могут появиться через несколько недель или месяцев после шока, в зависимости от того, через какие органы прошел ток.

Еще одно замечание, на которое следует обратить внимание, - это различие воздействия переменного и постоянного тока. Что касается переменного тока, то он зависит в основном от частоты, ведь переменный ток низкой частоты более опасен, чем переменный и постоянный ток высокой частоты того же напряжения.

Низкочастотный переменный ток вызывает длительное сокращение мышц - столбняк. Столбняк - это состояние, при котором мышцы непроизвольно сокращаются из-за прохождения внешнего электрического тока через тело. Когда непроизвольное сокращение мышц, управляющих пальцами, приводит к тому, что жертва не может отпустить проводник под напряжением, жертва считается замороженной в цепи.

Постоянный ток, скорее всего, вызовет однократное судорожное сокращение, которое часто уводит жертву от источника тока.

Постоянный ток (DC) с большей вероятностью может вызвать столбняк в мышцах, чем переменный ток (AC), поэтому постоянный ток с большей вероятностью «заморозит» жертву в случае шока. Однако переменный ток с большей вероятностью вызовет фибрилляцию сердца жертвы, что является более опасным состоянием для жертвы после прекращения действия электрического тока.

Электрические ожоги поражают в основном внутренние органы. Такие ожоги могут проявляться незначительно или вообще не проявляться на коже. Они вызваны теплом, возникающим в результате сопротивления тела проходящему через него току.Эти случаи более опасны, чем внешние травмы.

Внутренние ожоги разрушительны и часто имеют серьезные последствия: рубцы, ампутация, потеря функции, потеря чувствительности и даже смерть. Например, при разрушении большого количества тканей большое количество образовавшихся отходов может вызвать серьезные нарушения почек или кровообращения.

Сердечные поражения относятся к наиболее серьезным и наиболее частым поражениям электрическим током. Проблема в том, что сердце находится в центральной анатомической области грудной клетки, и оно чаще поражается, чем другие внутренние органы, потому что электрический ток обычно следует по пути наименьшего сопротивления в организме вдоль кровеносных сосудов и нервов, направляя ток к сердцу.

Arrhytmias : Воздействие тока высокого напряжения с большей вероятностью вызовет асистолию сердца, но даже переменный ток низкого напряжения может вызвать остановку сердца из-за фибрилляции желудочков. Механизм, лежащий в основе индуцированной сердечной аритмии, по прогнозам, заключается в начальном повреждении сердечной мышцы и последующем образование рубцов, приводящее к аномальной электрической активации сердца.

Брадикардия : травмы могут возникнуть в результате нарушения нормальной проводящей системы. Сино-предсердные и предсердно-желудочковые узлы, ответственные за генерацию и распространение импульсов в сердце, могут быть более восприимчивыми к поражению электрическим током, чем другие сердечные клетки.

Повреждение сердечной мышцы : Боль в груди может отсутствовать, а травма может проявляться только в виде неспецифических электрокардиографических изменений, повышенных уровней миокардиальных белков в крови - тропонина из поврежденной ткани. Иногда, в основном после аварий с высоким напряжением, инфаркт миокарда может быть вызван закупоркой коронарных артерий сгустками крови или спазмом.

Кровеносные сосуды: Стенки кровеносных сосудов, по которым ток прошел достаточно долго, чтобы вызвать некротические изменения, становятся хрупкими и рыхлыми.Внутренняя эндотелиальная выстилка сосуда претерпевает изменения, и к интиме прикрепляются париетальные тромбы.

Невролог : Повреждение нервной ткани может вызвать потерю сознания, нарушение памяти, травму спинного мозга, паралич или потерю чувствительности конечностей.

Глубокие ожоги кожи, мышц и костной ткани от высокого напряжения.

Электричество может проходить через спинной мозг поперечно, наклонно или продольно, что приводит к множеству различных синдромов спинного мозга.Могут оставаться постоянные дефекты, среди которых часто встречаются синдромы потери клеток передних рогов. Периферические нервы также могут быть временно парализованы или более необратимо повреждены тепловыми эффектами от прохождения тока или прямыми ожогами.

Нейрофсихологические проблемы часто недооценивают, но сообщалось о посттравматическом стрессовом расстройстве, депрессии и хронической невропатической боли.

Глаз: Изменения, наблюдаемые на глазах, обычно являются поздними осложнениями электротравм.

Скелетно-мышечная система : В некоторых случаях электрическая дуга прожигает глубокое отверстие в кости, а также могут быть затронуты мозговые оболочки и мозг, в других случаях менее тяжелых типов травм кость часто подвергается воздействию разрушение мягких тканей. Переломы и вывихи костей. Прямое повреждение мышц, а также синдром компартмента.

Статьи по теме [редактировать | править источник]

Внешние ссылки [править | править источник]

http: //ets.adlerka.sk / index.php? k = otzd & pk = 111

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2763825/

https://www.tuv.com/content-media-files/usa/pdfs/1020-field-evaluation-service-(fes)-for-u.s.-and-canada/tuv_rheinland_02_effects_of_electrical_current_in_human_body.pdf

https://www.hydroquebec.com/safety/electric-shock/consequences-electric-shock.html

http://www.timedsurgery.com/italiano/pubblicazioni/cap_libro/cap_2.pdf

Библиография [редактировать | править источник]

Руководство по безопасности ISASTUR

3.Факторы, влияющие на электрические аварии

Когда электрический ток проходит через тело человека, он ведет себя как сопротивление, и, согласно закону Ома, сила проходящего тока будет определяться следующим образом:

I = V / R

где:

I: сила тока, проходящего через тело человека (амперы).

R: сопротивление тела проходящему через него току (Ом).

В: Напряжение прикосновения между текущими точками входа и выхода (Вольт).

Факторы, влияющие на электрические аварии, могут быть классифицированы как:

Технические факторы:

  • Сила тока, проходящего через тело человека.
  • Время воздействия опасности.
  • Путь, по которому электрический ток проходит через человеческое тело.
  • Характер тока (переменный / постоянный).
  • Электрическое сопротивление человеческого тела.
  • Приложенное напряжение.

Человеческий фактор:

  • Возраст.
  • Болезни.
  • Пол.
  • Эмоциональное состояние.
  • Обычная профессия или ремесло.
  • Опыт и др.

3.1. Сила тока, проходящего через тело человека

Экспериментально было продемонстрировано, что сила тока, проходящего через тело человека, а не напряжение, может вызвать травмы в результате поражения электрическим током.

Различают:

Порог восприятия:

Значение силы тока, которое человек начинает ощущать (легкое покалывание), когда его рука соприкасается с проводником.

Установлено значение 1 мА для переменного тока.

Предел интенсивности:

Максимальная сила тока, при которой человек все еще может отпустить проводник.

Экспериментально установлено значение 10 мА для переменного тока.

ВЛИЯНИЕ ТОКА НА ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА
ТОК ВЛИЯНИЕ НА ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА
От 1 до 3 мА Нормальный организм ощущает ощущение покалывания, которое не опасно (порог восприятия).
От 5 мА и выше Продолжительный контакт у некоторых людей может спровоцировать резкие движения.
От 10 мА и выше Мышечные сокращения и тетанизация (ригидность и судорожное напряжение) начинаются в мышцах кисти и руки, что может привести к прилипанию кожи к точкам соприкосновения с частями, находящимися под низким напряжением (явление жесткости).
Более 25 мА При контакте продолжительностью более 2 минут может возникнуть тетанизация грудной мышцы, если ток проходит через область сердца, что может привести к асфиксии человека из-за мышечной блокады грудной полости.
Между 30 и 50 мА Фибрилляция желудочков может возникнуть, если ток проходит через область сердца, что может привести к смерти, если пострадавший не получит внимания в течение нескольких минут.
Между 2 и 3 А Происходит остановка дыхания, потеря сознания и видимые следы.
Для токов более 3 А Последствия - тяжелые ожоги и возможная смерть.

Как электричество влияет на ваше тело

Поражение электрическим током происходит, когда ваше тело становится частью замкнутой цепи, и электрический ток течет в одну часть вашего тела и выходит из другой, например, в ваши руки и ноги.

Постоянный ток (DC) обычно менее опасен, чем переменный ток (AC).

Воздействие переменного тока на организм во многом зависит от частоты. Токи низкой частоты от 50 до 60 Гц обычно более опасны, чем токи высокой частоты.

Степень поражения электрическим током зависит от того, как ток проходит через ваше тело. Ток, идущий от руки к ноге, скорее всего, пройдет через сердце, что делает его более опасным, чем ток, идущий между ногой и землей.

Воздействие электрического тока на тело человека

  • Ток, протекающий через сердце , вызывает фибрилляцию сердца.
  • Ток, протекающий через мускулатуру, вызывает сокращение мускулов.
  • Ток, протекающий через мозг , вызывает потерю сознания и захват.

Во многих случаях поражение электрическим током приводит к смерти. Порог восприятия тока, поступающего в руку, составляет около 5-10 мА для постоянного тока и около 1-5 мА для переменного тока при 60 Гц.

Отпускаемый ток - это максимальная величина тока, при которой мышцы руки могут сокращаться, сохраняя при этом способность освободить руку от источника тока. Ток отпускания варьируется в зависимости от мышечной массы. Для постоянного тока отпускной ток составляет около 75 мА для тела весом 70 кг; для переменного тока это около 15 мА.

Фибрилляция желудочков возникает при токах от 60 до 100 мА в системах переменного тока. Для постоянного тока примерно от 300 до 500 мА.

Степень поражения электрическим током зависит от того, как ток проходит через ваше тело.


Как рассчитать ток, протекающий через тело

Человеческое тело является хорошим проводником электрического тока просто потому, что оно на 70% состоит из воды. Ткани человека очень чувствительны к прохождению электрического тока и более восприимчивы к поражению электрическим током в мокром состоянии.

Сколько тока проходит через тело человека, можно оценить с помощью закона Ома (I = E / R). Среднее сопротивление сухого человеческого тела может достигать 100000 Ом, конечно, оно варьируется от человека к человеку в зависимости от строения их тела.Во влажном состоянии сопротивление может упасть до 500 Ом в зависимости от уровня напряжения.


Электрические ожоги

Нагревание из-за сопротивления тела является причиной электрических ожогов. Если сопротивление кожи низкое, ожогов мало, если они вообще возникнут. Если сопротивление кожи высокое, энергия может рассеиваться на поверхности, что приводит к обширным поверхностным ожогам.

Внутренние ткани обжигаются в зависимости от их сопротивления; нервы, кровеносные сосуды и мышцы проводят электричество лучше, чем более плотные ткани, такие как жир, сухожилия и кости.Температура вспышки дуги может достигать или превышать 19 400 C (35 000 F) в источнике дуги, что может привести к сильному ожогу кожи.


Неврологические эффекты

Электрический ток может воздействовать на центральную нервную систему, особенно на сердце и легкие. Сильные или повторяющиеся удары, не связанные с кожей, могут повредить нервы, что может ухудшить чувствительность, движения и функцию желез или органов.


Профилактика

Обучение уважению к электричеству и безопасным методам работы имеет решающее значение для предотвращения травм от поражения электрическим током.Любое электрическое устройство, к которому может прикоснуться тело, может быть опасным для жизни и должно быть надлежащим образом заземлено и защищено.


Список литературы

Комментарии

Всего комментариев 2

Оставить комментарий Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

(PDF) Проведение электрического тока через тело человека: обзор

FISH AND GEDDES

ССЫЛКИ

1.Национальный институт безопасности и гигиены труда. Смерть рабочих от удара током. Публикация НИОШ №

№ 98-131. Доступно по адресу: http://www.cdc.gov/niosh/docs/98-131/overview.html. По состоянию на

20 марта 2009 г.

2. Fish RM, Geddes LA. Электрофизиология всплесков тока подключения. Cardiovasc Eng. 2008. 8 (4): 219–24.

3. Гримнес С. Диэлектрический пробой кожи человека in vivo. Med Biol Eng Comp. 1983; 21: 379–81.

4. Бернштейн Т. Расследование предполагаемых случаев поражения электрическим током и пожаров, вызванных внутренним напряжением

.IEEE Ind Appl. 1989. 25 (4): 664–8.

5. Капелли-Шеллпфеффер М., Ли Р.С., Тонер М., Диллер К.Р. Связь между параметрами

электротравмы и травмой. Документ представлен на конференции IEEE PCIC; 23-25 ​​сентября 1996 г .; Филадельфия, Пенсильвания,

6. Dalziel CF. Опасность поражения электрическим током. IEEE Spectr. 1972; 9 (2): 41–50.

7. Dalziel CF. Воздействие электрического шока на человека. ИРЭ Транс Мед Электрон. 1956; PGME-5: 44–62.

8. Рыба, РМ. Феномен отпускания. В: Fish RM, Geddes LA, ред.Электрическая травма: медицинские и

биоинженерные аспекты. Тусон, Аризона: Издательство юристов и судей; 2009: глава 2.

9. Ли Р. К., Кравальо Э. Г., Берк Дж. Ф., ред. Электрическая травма. Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета;

1992.

10. Далзил Чарльз Ф., Ли В. Р. Переоценка смертельных электрических токов. IEEE Trans Indus Gen Appl.1968; IGA-

4 (5): 467–476. D.O.I.10.1109 / TIGA.1968.4180929

11. Smoot AW, Bentel CA. Опасность поражения электрическим током осветительных приборов подводного плавательного бассейна, IEEE Trans

Power Apparat Sys.1964; 83 (9): 945–964.

12. Smoot AW, Bentel CA. Опасность поражения электрическим током осветительных приборов подводного плавательного бассейна. Спонсор

- Underwriter’s Laboratories Inc., Нью-Йорк. Документ представлен на: IEEE Winter Power Meeting;

февраля

1964 г .; Нью-Йорк (раздел на страницах 4 и 5).

13. ВМС США. Серия тренингов по электричеству и электронике для военно-морского флота. Модуль 1 - Введение в материю,

Энергия и постоянный ток. Иногородний учебный курс. Пенсакола, штат Флорида: военно-морское образование и обучение

Центр профессионального развития и технологий; 1998: 3–108.Доступно по адресу: www.hnsa.org/doc/neets/

mod01.pdf. Проверено 26 марта 2009 г.

14. Управление военно-морского флота, Управление военно-морских операций. Руководство по программе «Безопасность и оккупационная безопасность военно-морского флота США» (

) для вооруженных сил. Том III. Вашингтон, округ Колумбия: Управление военно-морского флота

, Управление военно-морских операций; 2007: D5–9. Доступно по адресу: http // doni.daps.dla.mil / Directive /

05000% 20General% 20Management% 20Security% 20and% 20Safety% 20Services / 05-100% 20Safety% 20

and% 20Occupational% 20Health% 20Services / 5100 .19E% 20-% 20Volume% 20III.pdf

15. Национальный центр испытаний и исследований в области электроэнергетики. Паразитные напряжения - проблемы, анализ

и смягчение последствий [окончательный проект]. Форест-Парк, штат Джорджия: Национальный центр испытаний и исследований электроэнергии

; 2001: 5–28. Проект NEETRAC № 00-092.

16. Smoot AW. Заседание группы по импедансу тела В: Bridges JE, Ford GL, Sherman IA, Vainberg M, eds.

Труды Первого международного симпозиума по критериям безопасности при поражении электрическим током.Нью-Йорк: Пергамон;

1985: 235.

421

20.6 Опасность поражения электрическим током и человеческое тело - College Physics

Сводка

  • Определите термическую опасность, опасность поражения электрическим током и короткого замыкания.
  • Объясните, какое влияние на человеческий организм оказывают различные уровни тока.

Есть две известные опасности поражения электрическим током - термическая и ударная. Тепловая опасность - это опасность, при которой чрезмерная электрическая мощность вызывает нежелательные тепловые эффекты, такие как начало пожара в стене дома.Опасность поражения электрическим током возникает, когда электрический ток проходит через человека. Шок варьируется по степени тяжести от болезненного, но в остальном безвредного, до смертельного, вызывающего остановку сердца. В этом разделе количественно рассматриваются эти опасности и различные факторы, влияющие на них. В главе 23.8 «Электробезопасность: системы и устройства» будут рассмотрены системы и устройства для предотвращения поражения электрическим током.

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, превышающей ее безопасное рассеивание.2 / р} [/ латекс], очень большой. Например, если [latex] {V} [/ latex] составляет 120 В, а [latex] {r} [/ latex] - это [latex] {0,100 \; \ Omega} [/ latex], то мощность составляет 144 кВт. , намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, передаваемая с такой скоростью, очень быстро поднимет температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их. 2R_w} [/ latex], где [latex] {R_w} [/ latex] - сопротивление проводов, а [латекс ] {I} [/ latex] ток, протекающий через них.2R_w = 200 \; \ text {W}} [/ latex] рассеивается в шнуре - намного больше, чем это безопасно. Точно так же, если провод с сопротивлением [латекс] {0,100 - \ Omega} [/ latex] предназначен для передачи нескольких ампер, а вместо этого имеет ток 100 А, он сильно перегреется. Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае будет [латекс] {P = 1000 Вт} [/ латекс]. Предохранители и автоматические выключатели используются для ограничения чрезмерных токов. (См. Рисунок 2 и рисунок 3.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда устойчивый ток превышает безопасные пределы.

Рис. 2. (a) Предохранитель имеет металлическую полосу с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током навсегда разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель - это автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель. Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в выемку при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках. Рисунок 3. Схема цепи с предохранителем или автоматическим выключателем.Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для обычных бытовых напряжений и токов относительно просты в изготовлении, но предохранители для больших напряжений и токов имеют особые проблемы. Например, когда автоматический выключатель пытается прервать подачу высоковольтного электричества, через его точки может проскочить искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжать течь. В крупных автоматических выключателях, используемых в системах распределения электроэнергии, используется изолирующий газ и даже для гашения таких искр используются струи газа.Здесь переменный ток более безопасен, чем постоянный, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Электрические токи, протекающие через людей, производят чрезвычайно разнообразные эффекты. Электрический ток можно использовать для блокирования боли в спине. Возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности парализованных конечностей, что, возможно, позволит людям с параличом нижних конечностей ходить, изучается. Телевизионные драматизации, в которых электрические разряды используются, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (чрезвычайно нерегулярное, часто со смертельным исходом, сердцебиение), более чем обычны.Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что ток вызывает фибрилляцию сердца. Электрокардиостимулятор использует электрические разряды, чтобы заставить сердце биться правильно. Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание с использованием жидкого азота). Конечно, этим разрозненным эффектам можно найти последовательные объяснения. Основными факторами, от которых зависят последствия поражения электрическим током, являются

.
  1. Количество тока [латекс] {I} [/ латекс]
  2. Путь, пройденный нынешним
  3. Продолжительность шока
  4. Частота [латекс] {f} [/ латекс] тока ([латекс] {f = 0} [/ латекс] для постоянного тока)

В таблице 3 приведены эффекты поражения электрическим током в зависимости от тока для типичного случайного поражения электрическим током.Эффекты относятся к сотрясению, которое проходит через туловище, длится 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рис. 4. Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. (а) Жертва «отбрасывается» назад из-за непроизвольных сокращений мышц, разгибающих ноги и туловище. (б) Пострадавший не может отпустить проволоку, которая стимулирует все мышцы руки. Смыкающие пальцы сильнее, чем разжимающие.
Ток (мА) Эффект
1 Порог ощущения
5 Максимальный безопасный ток
10–20 Начало устойчивого мышечного сокращения; не может отпустить на время шока; сокращение грудных мышц может привести к остановке дыхания во время шока
50 Начало боли
100–300 + Возможна фибрилляция желудочков; часто со смертельным исходом
300 Возникновение ожога в зависимости от концентрации тока
6000 (6 А) Начало устойчивого сокращения желудочков и паралича дыхания; оба прекращаются, когда заканчивается шок; сердцебиение может вернуться в норму; используется для дефибрилляции сердца
Таблица 3: Влияние электрического удара в зависимости от силы тока 1

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах.Учитывая, что большие токи будут протекать через секции с меньшим сопротивлением (подробнее будет обсуждаться в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к земле. Земля - ​​естественный сток электронов. Ношение изолирующей обуви - требование во многих профессиях - препятствует прохождению электронов, обеспечивая на этом пути большое сопротивление. При работе с мощными инструментами (сверлами) или в опасных ситуациях убедитесь, что вы не обеспечиваете путь для прохождения тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи проходят через тело безвредно и не чувствуются. Это происходит с вами регулярно без вашего ведома. Порог ощущения составляет всего 1 мА, и, несмотря на неприятные ощущения, разряды, по-видимому, безвредны для токов менее 5 мА. Во многих правилах безопасности значение 5 мА является максимально допустимым током. Ток от 10 до 20 мА и выше может стимулировать длительные мышечные сокращения так же, как обычные нервные импульсы. Иногда люди говорят, что они были сбиты с толку от шока, но на самом деле произошло то, что некоторые мышцы сократились, толкая их не по их собственному выбору.(См. Рис. 4 (а).) Более пугающим и потенциально более опасным является эффект «не могу отпустить», проиллюстрированный на рис. 4 (б). Мышцы, закрывающие пальцы, сильнее, чем мышцы, открывающие их, поэтому рука непроизвольно смыкается на проводе, сотрясающем ее. Это может продлить шок на неопределенное время. Это также может быть опасно для человека, пытающегося спасти жертву, потому что рука спасателя может сомкнуться на запястье жертвы. Обычно лучший способ помочь пострадавшему - это сильно ударить кулаком / ударом / встряхнуть изолятором или бросить изолятор в кулак.Современные электрические ограждения, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы позволить людям, прикоснувшимся к ним, освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические паттерны могут быть нарушены, так что он будет биться нерегулярно и неэффективно в состоянии, которое называется «фибрилляция желудочков». Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за нарушения кровообращения. Порог фибрилляции желудочков составляет от 100 до 300 мА.При токе около 300 мА и выше разряд может вызвать ожоги, в зависимости от концентрации тока - чем более концентрированный, тем выше вероятность ожога.

Очень большие токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к нормальному состоянию после шока. Электрические паттерны сердца полностью стираются таким образом, что сердце может начать заново при нормальном биении, в отличие от постоянного нарушения, вызванного меньшими токами, которые могут вызвать фибрилляцию желудочков в сердце.Последнее похоже на каракули на доске, тогда как первое полностью стирает его. В телесериалах о поражении электрическим током, используемом для выведения жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показаны большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим серьезность удара (при условии, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, фиксированы, например, в таблице и в предыдущем обсуждении).Более высокое напряжение более опасно, но поскольку [латекс] {I = V / R} [/ латекс], сила удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление составляет примерно [латекс] {200 \; \ text {k} \ Omega} [/ latex]. Если он контактирует с 120-В переменного тока, ток [латекс] {I = (120 \; \ text {V}) / (200 \; \ text {k} \ Omega) = 0,6 \; \ text {mA }} [/ latex] безвредно проходит через него. Тот же мокрый человек может иметь сопротивление [латекс] {10.0 \; \ text {k} \ Omega} [/ latex], и те же 120 В будут производить ток 12 мА - выше отметки «не могу отпустить. «Порог и потенциально опасен.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо меньшее сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если обойти сопротивление кожи, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытого электрокардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку . В этом состоянии токи около 1/1000 от перечисленных в таблице 3 производят аналогичные эффекты.Во время операции на открытом сердце можно использовать небольшой ток [латекс] {20 \; \ mu \ text {A}} [/ latex], чтобы успокоить сердце. Строгие требования к электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и интенсивной терапии, связаны с вдвойне менее уязвимыми пациентами, чувствительными к микрошоку. Разрыв кожи уменьшил его сопротивление, поэтому одно и то же напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рис. 5. График средних значений порога ощущения и тока «не могу отпустить» в зависимости от частоты.Чем ниже значение, тем более чувствительно тело к этой частоте.

Другими факторами, помимо силы тока, которые влияют на серьезность разряда, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, сердце не поражается электрическим током через мозг, который может использоваться для лечения маниакальной депрессии. И это общая правда, что чем дольше длится шок, тем сильнее его последствия. На рисунке 5 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на ударную нагрузку.Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов как функцию частоты. Чем ниже необходимый ток, тем чувствительнее тело к этой частоте. По иронии судьбы, тело наиболее чувствительно к частотам, близким к обычным частотам 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току ([латекс] {f = 0} [/ латекс]), что мягко подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более высоких частотах организм становится все менее чувствительным к любым воздействиям, затрагивающим нервы.Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут активироваться или стимулироваться. Электрический ток на очень высоких частотах распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь делать это дома с переменным током 60 Гц!) Некоторые из зрелищных демонстраций электричества, в которых дуги высокого напряжения проходят через воздух и тела людей, используют высокие частоты и малые токи. (См. Рис. 6.) Устройства и методы электробезопасности подробно рассматриваются в главе 23.8 Электробезопасность: системы и устройства.

Рисунок 6. Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и мощности. (Источник: Химич Алекс, Wikimedia Commons)
  • Существует два типа опасности поражения электрическим током: термическая (чрезмерная мощность) и поражение электрическим током (ток через человека).
  • Сила удара определяется током, длиной пути, продолжительностью и частотой переменного тока.
  • В таблице 3 перечислены опасности поражения электрическим током в зависимости от силы тока.
  • На рис. 5 показан график порогового тока для двух опасностей в зависимости от частоты.

Концептуальные вопросы

1: С помощью омметра ученик измеряет сопротивление между различными точками своего тела. Он обнаружил, что сопротивление между двумя точками на одном пальце примерно такое же, как сопротивление между двумя точками на противоположных руках - обе составляют несколько сотен тысяч Ом. Кроме того, сопротивление уменьшается, когда большее количество кожи контактирует с щупами омметра. Наконец, наблюдается резкое падение сопротивления (до нескольких тысяч Ом), когда кожа влажная.Объясните эти наблюдения и их значение для кожи и внутреннего сопротивления человеческого тела.

2: Каковы две основные опасности электричества?

3: Почему короткое замыкание не создает опасности поражения электрическим током?

4: От чего зависит тяжесть шока? Можете ли вы сказать, что определенное напряжение опасно, без дополнительной информации?

5: Электрифицированная игла используется для выжигания бородавок, при этом цепь замыкается путем усаживания пациента на большую пластину приклада.Почему эта тарелка большая?

6: Некоторые операции выполняются при прохождении электричества высокого напряжения от металлического скальпеля через разрезаемую ткань. Учитывая природу электрических полей на поверхности проводников, почему вы ожидаете, что большая часть тока будет течь от острого края скальпеля? Как вы думаете, используется переменный ток высокой или низкой частоты?

7: Некоторые устройства, которые часто используются в ванных комнатах, например фены, часто имеют сообщение о безопасности, в котором говорится: «Не используйте, когда ванна или раковина наполнены водой.«Почему это так?

8: Нам часто советуют не щелкать электрическими выключателями мокрыми руками, а сначала высушить их. Также рекомендуется никогда не поливать электрический огонь водой. Почему это так?

9: Перед тем, как приступить к работе на линии электропередачи, линейные монтеры будут касаться линии тыльной стороной руки в качестве окончательной проверки нулевого напряжения. Почему тыльная сторона руки?

10: Почему сопротивление влажной кожи намного меньше, чем у сухой, и почему кровь и другие физиологические жидкости имеют низкое сопротивление?

11: Может ли человек, получающий внутривенное вливание (ВВ), быть чувствительным к микрошоку?

12: Принимая во внимание небольшие токи, которые вызывают опасность поражения электрическим током, и большие токи, которые прерывают автоматические выключатели и предохранители, как они играют роль в предотвращении опасности поражения электрическим током?

Проблемные упражнения

1: (a) Сколько мощности рассеивается при коротком замыкании 240 В переменного тока через сопротивление [латекс] {0.250 \; \ Omega} [/ латекс]? б) Какой ток течет?

2: Какое напряжение возникает при коротком замыкании 1,44 кВт через [латекс] {0,100 - \; \ Omega} [/ latex] сопротивление?

3: Найдите ток, проходящий через человека, и определите вероятное воздействие на него, если он коснется источника переменного тока напряжением 120 В: (a) если он стоит на резиновом коврике и имеет общее сопротивление [латекс] {300 \; \ text {k} \ Omega} [/ латекс]; (б) если она стоит босиком на мокрой траве и имеет сопротивление только [латекс] {4000 \; \ text {k} \ Omega} [/ latex].

4: Принимая ванну, человек касается металлического корпуса радиоприемника. Путь через человека к водосточной трубе и земле имеет сопротивление [латекс] {4000 \; \ Omega} [/ латекс]. Какое наименьшее напряжение на корпусе радио может вызвать фибрилляцию желудочков?

5: Глупо пытаясь выудить горящий кусок хлеба из тостера металлическим ножом для масла, человек контактирует с напряжением 120 В переменного тока. Он даже не чувствует этого, потому что, к счастью, на нем туфли на резиновой подошве.Какое минимальное сопротивление пути, по которому ток проходит через человека?

6: (a) Во время операции ток величиной с [латекс] {20.0 \; \ mu \ text {A}} [/ latex], приложенный непосредственно к сердцу, может вызвать фибрилляцию желудочков. Если сопротивление обнаженного сердца составляет [латекс] {300 \; \ Omega} [/ латекс], какое наименьшее напряжение представляет эту опасность? (b) Подразумевает ли ваш ответ, что необходимы особые меры предосторожности в отношении электробезопасности?

7: (a) Каково сопротивление короткого замыкания 220 В переменного тока, которое генерирует пиковую мощность 96.8 кВт? (b) Какой была бы средняя мощность, если бы напряжение составляло 120 В переменного тока?

8: Дефибриллятор сердца пропускает 10,0 А через туловище пациента в течение 5,00 мс в попытке восстановить нормальное сердцебиение. а) Сколько заряда прошло? (б) Какое напряжение было приложено, если было рассеяно 500 Дж энергии? (c) Какое сопротивление было на пути? (d) Найдите повышение температуры в 8,00 кг пораженной ткани.

9: Комплексные концепции

Короткое замыкание в шнуре электроприбора на 120 В имеет [латексный] {0.{\ circ} \ text {C}} [/ latex] и что автоматическому выключателю требуется 0,0500 с, чтобы отключить ток. Это может быть опасно?

10: Создайте свою проблему

Представьте себе человека, работающего в среде, где электрические токи могут проходить через ее тело. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете сопротивление изоляции, необходимое для защиты человека от повреждений. Среди вещей, которые следует учитывать, - напряжение, которому может подвергнуться человек, вероятное сопротивление тела (сухой, влажный,…) и допустимые токи (безопасные, но ощутимые, безопасные и неощутимые,…).

Сноски

  1. Для среднего мужчины, получившего ток через туловище в течение 1 с переменным током 60 Гц. Значения для женщин составляют 60–80% от перечисленных.

Глоссарий

термическая опасность
опасность, при которой электрический ток вызывает нежелательные тепловые эффекты
опасность поражения электрическим током
при прохождении электрического тока через человека
короткое замыкание
, также известный как «короткий» путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения
Чувствительность к микрошоку
состояние, при котором сопротивление кожи человека обходится, возможно, с помощью медицинской процедуры, что делает человека уязвимым для поражения электрическим током при токах около 1/1000 обычно необходимого уровня

Решения

Проблемные упражнения

1: (а) 230 кВт

(б) 960 А

3: (а) 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *