Меню

Электрический ток как физический фактор



Действие электрического тока на организм человека

Поражающее действие электрического тока на организм человека принято называть электротравматизмом. Необходимо принять во внимание, что этому виду производственных травм свойственно большое число исходов с тяжелыми и даже летальными последствиями. Ниже представлен график, демонстрирующий процентное соотношение между ними.

Процентное соотношение последствий от электротравм

Процентное соотношение последствий от электротравм

Как показывает статистика, наибольший процент электротравм (от 60 до 70%) приходится на эксплуатацию электрооборудования до 1000 вольт. Такой показатель объясняется как распространенностью установок данного класса, так и слабой подготовкой рабочего персонала.

В большинстве случаев получение электротравм связано с нарушением норм безопасности и незнанием элементарных законов электротехники. Например, электробезопасность не допускает использовать пенные огнетушители как первичные средства пожаротушения электрооборудования.

Охрана труда требует, чтобы все, кто работает с электрооборудованием, в обязательном порядке проходили инструктаж электробезопасности. Где рассказывается об опасности электротока, какие меры необходимо предпринимать при электротравмах, а также способы оказания необходимой в этих случаях помощи.

Заметим, что количество электротравм значительно ниже среди лиц, обслуживающих электрооборудование с напряжением свыше 1000В, это указывает на хорошую подготовку таких специалистов.

Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током

Есть несколько доминирующих причин, от которых зависит характер повреждений при электротавме:

    • силы протекающего, постоянного или переменного электротока (повреждения от последнего более фатальны);
    • продолжительность действия электротока (чем оно дольше, тем большая вероятность получить тяжелое поражение). На рисунке показана зависимость повреждений от времени воздействия; Влияние фактора времени на характер поврежденийВлияние фактора времени на характер повреждений
    • каким путем будет протекать электроток; Опасные пути протекания электричестваОпасные пути протекания электричества
    • физическое, а также психологическое состояние (влияет на сопротивление человеческого тела).

Виды воздействия

Электроток силой от 0,5 до 1,5 мА считается минимальным для восприятия человеком, когда происходит превышение этого порогового значения, начинает появляться ощущение дискомфорта, которое выражается в непроизвольном сокращении мышечной ткани.

При 15 мА и более полностью теряется контроль над мышечной системой. В этом состоянии без посторонней помощи оторваться от электрического источника не представляется возможным, поэтому данную пороговую величину силы электротока называют неотпускаемой.

При силе электротока, переходящей рубеж 25 мА, происходит паралич мышц, отвечающих за работу дыхательной системы, что грозит удушьем. Если этот порог существенно превышается, наступает фибрилляция (сбой сердечного ритма).

Видео: действие электрического тока на организм человека

Ниже приведена таблица, где указана допустимая величина напряжения, тока и времени их воздействия.

Допустимая величина напряжения, тока и времени их воздействия

Допустимая величина напряжения, тока и времени их воздействия

Электротравмы могут произвести следующие виды воздействий:

  • тепловое, появляются ожоги различной степени, которые могут нарушить работу как кровеносных сосудов, так и внутренних органов. Обратим внимание, что термическое проявление действия электротока наблюдается при большинстве электротравм;
  • воздействие электролитического характера становится причиной изменения физического и химического состава тканей, вследствие расщепления крови и прочих жидкостей организма;
  • физиологическое, приводит к судорожным сокращениям мышечных тканей. Заметим, что биологическое действие электротока также нарушает работу и других важных органов, например, сердца и легких.

Виды электротравм

Воздействие электротока вызывает следующие характерные повреждения:

  • электроожоги, могут возникнуть вследствие прохождения электротока или быть вызваны электрической дугой. Заметим, что такие электротравмы встречаются чаще всего (около 60%);
  • появление на коже овальных пятен серого или желтого цвета в местах прохождения электротока. Омертвевший слой кожного покрова огрубевает, через какое-то время такое образование, называемое электрическим знаком, самостоятельно сходит;
  • проникновение мелких частиц металла (оплавившегося от КЗ или электродуги) в кожный покров. Такой вид травмы называют металлизацией кожи. Для пораженных участков характерен темно-металлический оттенок, прикосновение к нему вызывает болезненные ощущения;
  • световое действие, становится причиной электроофтальмии (воспалительного процесса глазной оболочки) из-за ультрафиолетового излучения, характерного для элетродуги. Для защиты достаточно использовать специальные очки или маску;
  • механическое воздействие (электрический удар) происходит вследствие непроизвольного сокращения мышечной ткани, в результате этого может случиться разрыв кожного покрова или других органов.

Заметим, что из всех описанных выше электротравм наибольшую опасность представляют последствия электрического удара, их разделяют по степени воздействия:

  1. вызывают сокращения мышечной ткани, при этом пострадавший не теряет сознания;
  2. судорожные сокращения мышечных тканей, сопровождается потерей сознания, кровеносная и дыхательная системы продолжают функционировать;
  3. происходит паралич дыхательной системы и нарушение сердечного ритма;
  4. наступление клинической смерти (дыхание отсутствует, сердце останавливается).

Шаговое напряжение

Учитывая нередкие случаи поражения от шагового напряжения, имеет смысл рассказать подробнее о механизме его воздействия. Обрыв линии электропередач, или нарушение целостности изоляции в проложенном под землей кабеле приводят к образованию вокруг проводника опасной зоны, в которой происходит «растекание» тока.

При попадании в эту зону можно подвергнуться воздействию напряжения шага, его величина зависит от разности потенциалов между местами, где человек касается земли. На рисунке наглядно продемонстрировано как это происходит.

Как возникает напряжение шага

Как возникает напряжение шага

На рисунке отмечено:

  • 1 – электропроводка;
  • 2 – место падения оборвавшегося провода;
  • 3 – человек, попавший в зону растекания электротока;
  • U 1 и U 2 – потенциалы в точках, где ноги соприкасаются с землей.

Напряжение шага (Vш)определяется следующим выражением: U 1 -U 2 (В).

Как видно из формулы, чем больше будет расстояние между ступнями, тем значительней разность потенциалов и выше Vш. То есть, при попадании на участок, где происходит «растекание» электротока, для выхода из него нельзя делать большие шаги.

Как необходимо действовать, оказывая помощь при электротравмах

Первая помощь при поражении электрическим током заключается в определенной последовательности действий:

    освободить человека от контакта с электроисточником. Для этого необходимо отключить установку от сети питания. Если в силу определенных причин выполнить это не представляется возможным, для аварийного отключения следует использовать специальные средства. Например, набросить провод на линию электропередач или перерубить кабель при помощи топора. В процессе оказания помощи нельзя забывать про собственную безопасность — нельзя касаться открытых участков кожи человека, контактирующего с электроисточником.
    Когда происшествие случилось при работе с оборудованием до 1000 В, можно использовать диэлектрические подручные средства, например, кусок сухого дерева. Также допускается оттягивать человека за края одежды (если она не мокрая).
    На установках с напряжением, превышающим 1000 В, для оказания помощи используются спецсредства защиты

Освобождение от воздействия электротока на установках более 1000В «A» и до 1000В «B»

Освобождение от воздействия электротока на установках более 1000В «A» и до 1000В «B»

  • определить, в каком состоянии находится пострадавший;
  • произвести оценку нанесенных повреждений;
  • произвести действия, необходимые для спасения жизни пострадавшего;
  • вызвать медицинскую помощь и поддерживать жизненные функции пострадавшего до ее прибытия.
  • Источник

    Воздействие электрического тока на организм человека

    Воздействие электрического тока на организм человека

    Первые упоминания об электричестве, относятся к IV веку до нашей эры в трудах греческого философа Аристотеля, а в V веке д. н. э., ученый Фалес Милетский упоминал об этом явление в своих трудах. В дальнейшем, вплоть до 17 века в истории человечества не зафиксированы упоминания об электричестве. В конце 18-го века впервые упоминается о влиянии электрического тока на человеческий организм, но в то время ученые еще мало знали о том какую опасность представляет ток для человека.

    1. Основные понятия
    2. Характер и последствия воздействия на человека
    3. Типы поражения электрическим током
    4. Виды воздействия электрического тока на организм человека
    5. Основные виды поражения в результате воздействия электрического тока
    6. Основные причины поражения электрическим током

    Основные понятия

    Электрический удар – возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

    image 4

    Формула 1 – Расчет силы тока.

    Как мы знаем, по степени электропроводимости все вещества делятся на 3 вида (Рисунок 1)

    image 15

    Рисунок 1 – Типы веществ по электропроводности

    Человеческое тело довольно хорошо проводит электрический ток, а ток проходя через наш организм при превышении определенно его значения способен вызывать различные неприятные последствия, вплоть до летального исхода. Величина тока проходящего через тело попавшего под напряжение, зависит в первую очередь от величин напряжения и сопротивления организма. Сопротивление организма складывается из внутреннего – внутренние ткани, сосуды, и внешнего – кожа.

    Внутреннее сопротивление у всех людей относительно мало, и составляет примерно 1000 Ом. Причем если кровь, мышечная ткань, костный и головной мозг имеют удельное сопротивление всего лишь 0,5–1 Ом/м, то сопротивление жира, костей, сухожилий и хрящей достигает 3-20 кОм/м. Сопротивление же чистой сухой кожи может достигать 100 кОм, как раз оно и определяет общее сопротивление тела человека.

    Сопротивление человека зависит от многих факторов:

    • места приложения электродов;
    • площади касания (площадь соприкосновения больше – сопротивление организма меньше);
    • время прохождения тока (при увеличении длительности нахождения человека под напряжением — сопротивление организма уменьшается тк в нем нарушаются процессы терморегуляции, происходит местный нагрев внутренних органов и кожи, она выделяет пот, соответственно проводимость кожи возрастает а сопротивление уменьшается, что еще больше увеличивает нагрев…;
    • величины приложенного напряжения — с повышением напряжения уменьшается сопротивление тела в десятки раз: во-первых, за счет упомянутого выше нарушения процесса терморегуляции; во-вторых, за счет развития процессов пробоя кожи при величине приложенного напряжения выше 50 В. при этом величина сопротивления кожи уменьшается до 300 – 500 Ом.

    В среднем, общее сопротивление средне-статического человека составляет 50 кОм, оно у всех людей разное, может меняться со временем, в течение жизни, и даже в течении суток и зависит не только от физического состояния кожи, но и от психоэмоционального состояния человека. Прикоснувшись к неизолированному проводнику электрического тока, человек сам становиться «элементом» электрической цепи, и ток протекая через организм оказывает на него специфическое действие.

    Характер и последствия воздействия на человека

    Характер и последствия опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:

    1. от величины и рода (переменный или постоянный) протекающего тока;
    2. продолжительности его воздействия (чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия);
    3. пути протекания;
    4. от физического и психологического состояния человека;
    5. от состояния внешней среды, например при высокой влажности воздействие электричества на организм будет сильнее.

    Величина и тип протекающего тока является главным фактором от которого зависит исход его воздействия на организм человека (или животного).

    По степени воздействия на человека от величины ток делится на три пороговых значения:

    • Человек начинает ощущать воздействие проходящего сквозь него переменного тока при значении 0,6 мА, прямого начиная с 5-7 мА. Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами.
    • Следующий порог – порог неотпускающего (удерживающего) тока. Его значение для переменного тока составляет ≥10 мА, для постоянного ≥50 мА.
    • Третье пороговое значение – фибрилляционный ток. Это значение переменного тока 100 мА, а постоянного 300 мА, при длительности воздействия такого тока 0,5 сек, может наступить остановка сердца или его фибрилляция.
    Читайте также:  Название единицы измерения работы электрического тока

    В таблице 1 приведены различные реакции организма человека на электрический ток в зависимости от его силы и типа.

    Сила тока, мА

    Характер воздействия

    Постоянный ток

    Переменный ток 50 Гц

    Начало ощущения — слабый зуд, пощипывание кожи под электродами

    Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку

    Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом

    Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаются судорогами. Руки, как правило, можно оторвать от электродов

    Усиление ощущения нагрева

    Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродов

    Усиление ощущения нагрева

    Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов.

    Еще большее усиление ощущения нагрева кожи.

    Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено

    Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц

    Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания

    Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей при нарушении контакта

    Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца

    Паралич дыхания при длительном протекании тока

    Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд — паралич сердца

    Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд — паралич дыхания

    То же действие за меньшее время

    Дыхание парализуется немедленно — через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушения тканей

    Как видно из таблицы 1, переменный ток более опасен чем постоянный. Тем не менее, даже небольшой, ниже порога ощущения постоянный ток, дает сильные удары способные вызвать судороги мышц. А при значении напряжения выше 500 В уже опаснее постоянный ток так как он обладает большой «липучестью» и от него практически невозможно самостоятельно освободиться.

    В то же время, хотя переменный ток считается более опасным для человека, но это касается в основном частоты 50 Гц. С увеличением частоты, даже с учетом что сопротивление организма падает и ток текущий через него увеличивается – опасность поражения снижается электротоком и полностью исчезает при частоте 450 — 500 гГц, т.к. при высокой частоте возникает так называемый «skin» эффект – ток идет по поверхности организма, те по коже, и не может поразить человека. Но с токами такой частоты мы практически не сталкиваемся ни в быту, ни на производстве, в отличие от 50 герцового переменного напряжения, которое является стандартом в электросетях России.

    Типы поражения электрическим током

    В зависимости от того, какой наступает исход от электроудара, выделяют 5 типов:

    1. судорожные сокращения мышц, человек находится в сознании;
    2. судорожные сокращения мышц, человек без сознания, дыхание и работа сердца присутствуют;
    3. отсутствие дыхания с нарушением работы сердца;
    4. электрический шок, сильное расстройство дыхания, расстройство функционирования кровеносной и нервной системы, наступление глубокой депрессии которая может длиться от нескольких десятков минут до нескольких суток и в конечном итоге наступает либо полное выздоровление, либо биологическая смерть;
    5. клиническая смерть, отсутствует дыхания, остановка сердца. Ее еще называют мнимой смертью, длится 6-8 минут, является переходным состоянием от жизни к смерти. По прошествии указанного времени, если не проводить реанимационные мероприятия – наступает биологическая смерть.

    Также, большое значение имеет и путь, по которому проходит ток через организм т.е. какими частями тела человек касается токопроводящей части. Чаще всего люди «включаются» в электрическую цепь таким образом, что ток проходит по петлям: «рука-ноги», «рука-рука», «нога-нога», «рука-голова», «ноги-голова».

    Наибо̀лее опасны петли прохождения, при которых ток проходит через самые важные жизненные органы: сердце, головной мозг, спинной мозг которые к тому же имеют наименьшее электрическое сопротивление в организме и соответственно пропускают через себя бо̀льшее значение силы тока. Отсюда напрашиваются очевидные выводы что наиболее опасные петли «рука-рака» и пути проходящие через голову, а путь «нога-нога» наименее опасный, но тем не менее это не так, так как при этом возникает шаговое напряжение, ноги парализуются – человек оказывается в лежачем состояние и поражение током наносится всему организму.

    Есть два варианта подключения организма к электрической цепи:

    1. двухфазное – человек одновременно прикасается частями тела к двум фазам (рис 2),
    2. однофазное – прикосновение к фазе и нулевой точке (рис 3).

    image 16

    Рисунок 2 — Схема двухфазного включения человека в электрическую сеть

    Где, а – сеть с изолированной нейтралью; б – сеть с глухозаземленной нейтралью.

    Двухфазное подключение самое опасное, так как в этом варианте ток зависит только от напряжения и сопротивления человека (формула 1) и будет иметь максимальное значение чем при однофазном подключение (см. рис 3).

    image 17

    image 18

    Рисунок 3 — Схема однофазного включения человека в электрическую сеть (в)

    • а – сеть с изолированной нейтралью;
    • б – сеть с глухозаземленной нейтралью.
    • в – сеть с заземленной нейтралью

    При варианте a на рисунке 3, к сопротивлению человека — Rч, добавляется сопротивление обуви Rоб, Rп – сопротивление пола, сопротивление изоляции фаз – Rиз. Те формула силы тока примет следующий вид (формула – 2).

    image 5

    Формула 2 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение с изолированной нейтралью.

    • Uф – фазное напряжение, В;
    • Rч – сопротивление человека (принимается равным 1000 Ом.

    При расчетах принимается наименьшее сопротивление (при сильном опьянении, с мокрой или поврежденной кожей);

    • Rоб – сопротивление обуви;
    • Rп – сопротивление пола;
    • Rиз – сопротивление изоляции.

    С учетом что сопротивления пола-обуви-изоляции имеют на порядки большие значения чем сопротивление человека – то и протекающий при таком варианте ток через человека гораздо слабее и менее опасный чем при 2х фазном подключении.

    В аварийном режиме (см. рисунок 3б) когда одна из фаз коротит на корпус или уходит в землю, или происходит касание в месте с поврежденной изоляцией – человек может оказаться под полным линейным напряжением, ток проходящий через организм в таком случае рассчитывается по формуле 3:

    image 6

    Формула 3 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение в аварийном режиме.

    Величина тока при однофазном подключении человека к сети с заземленной нейтралью рассчитывается по формуле 4.

    image 7

    Формула 4 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение с заземленной нейтралью.

    Виды воздействия электрического тока на организм человека

    По типу воздействия на человеческий организм электричества выделяют следующие виды:

    • Биологическое– проявляется раздражением и возбуждением тканей организма, нарушением биологических процессов, в результате чего может произойти остановка сердца и дыхания. Также ток может подавить весьма биотоки протекающие в теле человека, и тем самым вызвать серьезные расстройства в организме вплоть до его гибели.
    • Термическое– ожоги отдельных участков тела: кожи в месте соприкосновения с электродами и внутренних органов и сосудов на пути прохождения электрического тока, а также от воздействия электрической дуги или искры, образующихся при коротком замыкание или приближении человека близко к местам находящимся под высоким напряжением.
    • Электролитическое— разложение биологических жидкостей, в том числе крови, в результате чего нарушается их физико-химический состав.
    • Механическое– приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также взрывоподобного образования пара, образующегося при вскипании биологических жидкостей под действием тока. От сильных судорог могут возникать вывихи, разрыва мышц, сухожилий и даже переломы.

    Основные виды поражения в результате воздействия электрического тока

    Электрические ожоги — самая распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный и дуговой. Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В. Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках выше 1000 В и до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от перемены электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.

    Электрические знаки – пятна серого или бледно-желтого цвета, образующиеся на коже. Происходит как бы омертвление верхнего слоя пораженного участка кожи и ее затвердевание наподобие мозоли. Обычно электрические знаки безболезненны и при лечении бесследно исчезают. Знаки после поражения током появляются приблизительно у 11-20 % пострадавших.

    Металлизация кожи – проникновение в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении и разбрызгивании в случае образования электрической дуги. Металл может проникнуть в кожу также вследствие электролиза в местах соприкосновения человека с токоведущими частями. Возникает приблизительно у каждого десятого пострадавшего. С течением времени пораженный участок кожи регенерирует и приобретает нормальный вид и эластичность. Однако, при поражении глаз, лечение бывает безрезультатным и в результате травмы наступает слепота.

    Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Характерные проявления болезни: слезотечение, частичное ослепление и светобоязнь; боль в глазах продолжается обычно несколько дней.

    Механические повреждения проявляются под действием тока непроизвольным судорожным сокращением мышц. Это может привести к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей. Такие травмы возникают при контакте с напряжением ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.

    Основные причины поражения электрическим током

    Самые частые причины по которым люди оказываются под действием электротока следующие:

    • прикосновение к неизолированным токоведущим при котором возникает напряжение прикосновения;
    • появление напряжения на частях установок и машин, не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации (корпуса, пульты и др.), что чаще всего происходит вследствие повреждения изоляции;
    • образование электрической дуги между токоведущей частью и человеком, что возможно в электрических установках напряжением 1 кВ;
    • воздействие напряжения шага (в основном при обрыве провода линии электропередачи когда происходит его замыкание на землю);
    • несогласованные и ошибочные действия персонала, отсутствие надзора за электроустановками под напряжением и ряд других организационных причин.

    Предугадать электротравмы трудно, так как электричество невидимо, не имеет запаха. И хотя электротравматизм на производстве случается гораздо реже других видов травм – но находиться на первом месте по тяжести и по количеству смертельных исходов от них. К сожалению немалая часть несчастных случаев происходит из-за несоблюдения правил безопасности при работе с электроустановками, а также недостаточной квалификации работников.

    Читайте также:  Две фазы в один трансформатор тока

    Также часть смертельных исходов происходит потому что не все после электрического удара обращаются к врачу, а как было описано выше, существуют виды травм, при которых если не проводить лечение, смерть может наступить не сразу.

    Очень важно в организациях проводить периодические инструктажи и объяснять работникам об опасности электрического тока, рассказывать о безопасных способах работы с электроустановками, обучать оказанию первой помощи пострадавшим.

    Источник

    Искусство выживания. Глава 4.1: Электробезопасность

    Первая глава из раздела «Опасные и вредные факторы» книги Александра Бурьяка «Искусство выживания». Предлагаем ознакомиться и с другими главами этого раздела:

    Не всякий ток убивает, но всякий ток может убить.
    С. Еллинек

    Действие электрического тока на организм

    Поражение электричеством может иметь место в следующих формах:

    • Остановка сердца или дыхания при прохождении электрического тока через тело;
    • Ожог;
    • Механическая травма из-за сокращения мышц под действием тока;
    • Ослепление электрической дугой.

    Под действием тока сокращаются мышцы тела. Если человек взялся за находящуюся под постоянным напряжением часть оборудования, он, возможно, не сумеет оторваться от нее без посторонней помощи. Более того, его, возможно, будет притягивать к опасному месту. Под действием переменного тока мышцы периодически сокращаются с частотой тока. Больше всего от действия электрического тока страдает центральная нервная система. Ее повреждение ведет к нарушению дыхания и сердечной деятельности. Смерть обычно наступает вследствие остановки сердца, или прекращения дыхания, или того и другого вместе. Переменный и постоянный ток опасны почти в одинаковой степени. 90% поражений электричеством происходит из-за плохой организации труда и только 10% — по вине пострадавших. Квалифицированные работники получают электрические травмы гораздо реже неквалифицированных. Причина этого обычно не столько в квалификации, сколько в том, что работодателю выгодно тратиться лишь на охрану труда ценных работников.

    Степень повреждения электрическим током определяется силой тока и длительностью его воздействия. Чем меньше сопротивление человеческого тела, тем выше ток. Электрическое сопротивление человеческого тела имеет иную природу, чем сопротивление металлических проводников и электролитов. Оно зависит от многих внешних и внутренних (в том числе психических) факторов. Уменьшению сопротивления тела способствуют следующие обстоятельства:

    • Высокое напряжение;
    • Влажность кожи (потение ладоней и пр.);
    • Длительное время воздействия;
    • Пониженное парциальное давление кислорода в воздухе: в горах, в плохо проветриваемых помещениях человек становится более уязвимым;
    • Повышенное содержание углекислого газа в воздухе;
    • Высокая температура воздуха;
    • Беспечность, психическая неподготовленность к возможному электрическому удару: человеческий организм устроен настолько своеобразно, что психика может влиять на сопротивление тела.

    Электроожоги излечиваются значительно труднее обычных термических. Некоторые последствия электротравмы могут проявиться через несколько часов, дней, месяцев. Пострадавший должен длительное время жить в «щадящем» режиме и находиться под наблюдением.

    Опасные напряжения, токи, частоты

    Имеются многочисленные примеры смертельных случаев от поражения электрическим током с напряжением 65, 36, 12 Вольт. Есть случаи смертельного поражения при напряжении менее 4 Вольт. Вывод может быть только один: безопасного напряжения не существует. Соответственно не существует и безопасной силы тока. Распространенное мнение о безопасности тока силой менее 100 миллиампер — опасное заблуждение. По некоторым данным, частота переменного тока 50 Герц наиболее вредная для человеческого организма. Следовательно, использование в различных устройствах тока частотой 400 Герц предпочтительнее хотя бы из соображений безопасности.

    Причины поражения

    Возможны следующие причины поражения электрическим током:

    1. Случайное прикосновение к токоведущей детали (из-за незнания, спешки, действия отвлекающих факторов и т. д.).
    2. Нарушение изоляции. Причины могут быть следующие:
      • Заводской брак;
      • Старение;
      • Загрязнение пылью;
      • Смачивание;
      • Механическое повреждение (например, инструментом);
      • Механический износ (например, на изгибе);
      • Преднамеренная порча.
    3. Отсутствие заземления. В заземленной аппаратуре в случае кон- такта токоведущих частей с металлическим корпусом происходит короткое замыкание и сгорают предохранители, а в незаземленной корпус оказывается под напряжением.
    4. Замыкание в результате аварии. Например, сильный ветер или другая причина может вызвать повреждение воздушной линии электропередачи и падение провода на проходящий параллельно воздушный провод радио или телефона, после чего считающийся низковольтным провод оказывается под высоким напряжением.
    5. Несогласованность действий. Иногда случается, что когда один человек работает в аппаратуре, другой подает на нее напряжение.
    6. Наведенное напряжение. Высоковольтные линии передачи пере- менного тока могут наводить высокое переменное напряжение в проходящих рядом низковольтных линиях электропередачи, линиях связи, изолированных от земли трубопроводах и любых других протяженных проводниках. Оно может возникнуть даже на корпусе автомобиля.
    7. Остаточное напряжение. Линия электропередачи имеет большую электрическую емкость, поэтому если линию отключить от источ- ника напряжения, некоторое время все равно будет сохраняться разность потенциалов, и одновременное прикосновение к разным проводам или к проводу и заземленному предмету приведет к электрическому удару. Однократная разрядка линии с помощью заземленного проводника может оказаться недостаточным. Опасное остаточное напряжение может сохраняться также в радиоаппара- туре, в составе которой есть конденсаторы с емкостью порядка миллифарад.
    8. Статическое напряжение. Возникает в результате накопления электрического заряда на изолированном проводящем объекте под действием трения. Может образовываться, к примеру, на автомо- биле, двигающемся по сухой дороге.
    9. Шаговое напряжение. Возникает при ходьбе, когда правая и левая нога находятся на разном расстоянии от источника напряжения (упавшего на землю провода или пробитого кабеля).

    Опасные факторы в жилище и на улице

    Не известно ни одного случая поражения электрическим током при пользовании электробритвой. Из бытовой техники наиболее опасны стиральные машины: они устанавливаются во влажном помещении, вблизи водопровода, и электрический кабель бросается, как правило, просто на пол, который к тому же бывает залит водой. Значительную угрозу представляют также электронагреватели. Электрические приборы, имеющие металлический корпус, опаснее приборов в корпусе из пластмассы. В домашних условиях случаются поражения током со смертельным исходом из-за одновременного прикосновения к поврежденному электроприбору и к батарее водяного отопления, или к водопроводной (газопроводной) трубе, или к другому, заземленному электроприбору (электрической плите, холодильнику и т. д.). (Вывод: покрывать все трубы в жилище толстым слоем краски — для электрической изоляции, а покрывающиеся водяным конденсатом холодные трубы заключать в теплоизолирующую оболочку.) В электрокипятильнике бывает пробой внутренней изоляции в нагревательном элементе. В этом случае к электрическому поражению может привести прикосновение к металлической посуде, в которую опущен включенный кипятильник.

    На улице основную опасность представляют оборванные провода линий электропередачи. Обрыв может произойти из-за сильного ветра, обледенения, столкновения транспортного средства с опорой линии.

    Меры электробезопасности в жилище и на улице

    Перед включением электрической вилки в розетку убедитесь, что она именно от того прибора, который вы собираетесь включить. Также после выдергивания вилки из розетки проверьте, не сделана ли ошибка. Если электрические шнуры от соседних устройств похожи, сделайте их разными: оберните некоторые из них возле вилок отрезками изоляционной ленты. Не беритесь за электрическую вилку мокрой рукой.

    Если холодильник или электрическая плита запитываются через розетку, имеющую заземленный контакт, их корпус может оказаться заземленным, и одновременное прикосновение к этому корпусу и к какому-нибудь находящемуся под напряжением предмету будет особенно опасным. Электрокипятильник может оказаться с пробоем изоляции между наружной поверхностью нагревающего элемента и его токопроводящей сердцевиной (это более вероятно, если кипятильник был однажды перегрет — из-за того, что его включили, не опустив в воду). В этом случае можно получить удар током, если, например, прикоснуться, к металлической кружке, в котором этим кипятильником нагревается вода.

    Надо иметь в жилище измеритель напряжения и эпизодически проверять, нет ли «пробоя на корпус» у различных электрических устройств. Не вбивайте гвоздей в стену и не сверлите в ней отверстий, если не знаете, где проходит скрытая электропроводка. Следите за тем, чтобы розетки и другие разъемы не искрили, не грелись, не потрескивали. Если контакты потемнели, почистите их и устраните причину неплотного соединения.

    При выполнении работ на электрической проводке, на электрических устройствах, которые могут оказаться под напряжением, рекомендуется соблюдать следующие правила:

    1. По возможности отключить напряжение и убедиться в его отсутствии (посредством пробника с неоновой лампочкой или вольтметра), поскольку выключатели не всегда срабатывают так, как вы предполагаете.
    2. Обеспечить, чтобы отключенное вами напряжение никто не подал снова — случайно, по ошибке, из вредности и т. д.
    3. Быть готовым к удару током: расположиться так, чтобы было куда безопасно отклониться, отпрыгнуть, упасть; иметь кого-то рядом для оказания помощи.
    4. Разместиться на сухой изолированной поверхности. Исключить соприкосновение с заземленными предметами. Применять только изолированный инструмент. По возможности надевать изолирующие перчатки (если работа слишком тонкая, чтобы делать ее в перчатках, надо наполовину отрезать у них «пальцы»).
    5. Не дотрагиваться одновременно до двух электропроводящих деталей, особенно разными руками.

    Неприятности могут быть не только от того, что вас ударит током, но и от того, что вы сделаете короткое замыкание и вызовите значительную вспышку, которая заставит вас вздрогнуть (и, следовательно, может вызвать падение) либо брызнет расплавленным металлом на кожу или в глаза. Надо учитывать, что нежелательный контакт может получиться из-за случайности — к примеру, из-за соскальзывания инструмента или из-за того, что вы вздрогнете от какого-нибудь внезапного резкого звука. При крайней необходимости можно браться за находящиеся под не слишком высоким напряжением (до 380 Вольт при частоте 50 Гц) детали. При этом надо быть хорошо изолированным и работать одной рукой. Что касается скрытой электропроводки, то она обычно располагается на прямых линиях, идущих от розеток, выключателей, распределительных коробок, мест крепления ламп перпендикулярно к тем или иным углам помещения. Если нет специального устройства для определения скрытой проводки, надо просто наметить ее возможные пути и не делать отверстий в стенах вблизи соответствующих мест.

    Не рекомендуется ходить под высоковольтными линиями электропередачи: создаваемое ими в воздухе электрическое напряжение вредно действует на организм. Не следует приближаться к оборванному проводу: может поразить током из-за возникшего шагового напряжения. Если все-таки приходится пересекать опасную зону возле лежащего на земле провода, надо делать это бегом: чтобы в каждый момент только одна нога касалась почвы. При входе в троллейбус не следует прикасаться рукой к его борту, так как корпус троллейбуса может находиться под напряжением из-за пробоя изоляции. Лучше впрыгивать а троллейбус, а не входить (и соответственно выпрыгивать, а не выходить): чтобы не было ситуации, когда одна нога на земле, а другая — на подножке троллейбуса. Электрички и трамваи в этом отношении не опасны, потому что всегда заземлены.

    Читайте также:  Достоинства генератора переменного тока

    Известный специалист по электробезопасности С. Еллинек пишет: «Главная особенность электротравмы в том, что напряжение нашего внимания, наша твердая воля в состоянии не только ослабить действие электрического тока, но иногда совершенно его уничтожить… Сокрушительную силу падающей балки или взрыва нельзя ослабить мужеством и героической выдержкой, но это вполне возможно по отношению к действию электрического удара, если он наступает в период напряженного внимания. Действительно, кто слышит выстрел, не видя стреляющего, может погибнуть от внезапно наступившего шока, тот же, кто смотрит на стреляющего или сам стреляет, шоку не подвержен.»

    Материал составлен в основном по книге Манойлова В. Е. «Основы электробезопасности»

    Источник

    Электрический ток как физический фактор

    Раздел III. БОЛЕЗНЕТВОРНЫЕ ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

    Глава 7. Повреждающее действие электрической энергии

    Человек подвергается повреждающему действию чаще технического, реже природного (разряды молнии, электрических органов некоторых животных) электричества. При ударе молнии на человека оказывает кратковременное действие электричество огромного напряжения (иногда до миллионов вольт). Поражение молнией обусловлено действием электрического разряда на жизненно важные органы — паралич дыхания, остановка сердца. Возможно механическое (отрывы тканей, частей тела) и термическое действие (ожоги, обгорания вследствие образования джоулева тепла).

    Техническое электричество поражает человека обычно при прямом контакте с проводниками, находящимися под током (в быту, промышленности, на транспорте, в военных условиях и пр.). Кроме того, токи высокого напряжения могут поражать разрядом через воздух или землю (вольтова дуга, шаговое напряжение).

    Повреждающее действие электричества определяют следующие факторы: 1) физические параметры тока (напряжение, сила, характер тока, сопротивление току тканей); 2) направление и продолжительность прохождения тока через тело; 3) состояние реактивности организма в момент прохождения электричества.

    Следует, однако, помнить, что общая реакция организма на действие электрического тока не зависит от одного какого-либо фактора, а слагается в результате суммарного влияния всех указанных факторов в различных их сочетаниях. Особое значение имеет реактивность организма и состояние центральной нервной системы.

    § 47. Факторы, определяющие степень поражения электрическим током

    Повреждающее действие электрического тока пропорционально силе проходящего через организм тока. При одной и той же силе переменный ток опаснее постоянного (табл. 8).

    Таблица 8. Действие электрического тока на организм человека (при положении электродов рука — рука или рука — нога) (Кулебакин В. С., Морозов В. Т.)
    Ток, мА Характер восприятия
    переменный ток 50-60 Гц постоянный ток
    0,6-1,5 Начало ощущения, легкое дрожание пальцев рук Не ощущается
    2-3 Сильное дрожание пальцев рук Не ощущается
    5-10 Судороги в руках Зуд, ощущение нагрева
    12-15 Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах, кистях рук. Состояние терпимо 5-10 с Усиление нагрева
    20-25 Руки парализуются немедленно, «неотпускающий» ток. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук
    50-80 Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца (Эти данные получены не при непосредственном опыте, а главным образом путем анализа несчастных случаев и последующего подсчета величины тока.) Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги, Затруднение дыхания

    90-110 Паралич дыхания. При длительности 3 с паралич сердца или устойчивое трепетание желудочков (Эти данные получены не при непосредственном опыте, а главным образом путем анализа несчастных случаев и последующего подсчета величины тока.) Паралич дыхания
    3000 и более Паралич дыхания и сердца при воздействии более 0,1 с. Разрушение тканей тела образовавшимся джоулевым теплом Паралич дыхания

    Чем выше напряжение воздействующего на организм источника тока, тем сильнее его повреждающее действие. Напряжение источника является одним из факторов, определяющих силу проходящего через организм тока. Другим фактором является сопротивление тканей.

    Полное сопротивление тела человека к переменному электрическому току (импеданс) складывается из активного (омического) и реактивного (емкостного) сопротивления тканей. Различные ткани организма оказывают неодинаковое сопротивление току. Так, кости, хрящи, связки и кожа представляют для тока большое сопротивление. Мышцы и кровь — сравнительно малое.

    Наибольшее сопротивление прохождению электрического тока оказывает лишенный кровеносных сосудов и нервов роговой слой кожи — эпидермис. Этот слой при определенных условиях может даже рассматриваться как диэлектрик. Благодаря этому общее сопротивление тела человека, пока эпидермис цел, определяется в основном сопротивлением кожи. При сухой неповрежденной коже электрическое сопротивление тела человека имеет порядок 40 000-100 000 Ом, при снятом роговом слое оно снижается до 800-1000 Ом.

    Сопротивление кожи резко снижается при увлажнении, при потоотделении. Уменьшается оно при увеличении силы проходящего через кожу тока. Это объясняется нагревом кожи при прохождении тока и увеличением потоотделения. Очень сильно зависит сопротивление кожи от величины приложенного напряжения. Это объясняется тем, что при определенной величине напряжения наступает пробой верхнего рогового слоя кожи. Пробой при тонкой коже наступает уже при напряжении 10-30 В. При напряжении 220 В пробой настолько значителен, что сопротивление тела приближается к таковому при отсутствии эпидермиса.

    Направление и время прохождения электрического тока через тело оказывают существенное влияние на степень поражения электрическим током.

    В эксперименте пропускание тока (при одних и тех же параметрах) через задние конечности животного вызывает ограниченные судороги мышц, пропускание тока через голову — судороги всего тела, паралич дыхания, электрошок. Пропускание тока через сердце вызывает его фибрилляцию и мерцательную аритмию.

    И в случаях электротравмы человека определяющим является доля тока, прошедшая через сердце.

    Степень повреждения электрическим током возрастает с увеличением времени прохождения тока через организм. Если время действия не превышает 0,02 с, ток в 1000 В не оказывает резкого патогенного действия. Электротравма в течение 1 с при таком же напряжении неизбежно смертельна.

    Состояние реактивности организма в момент прохождения электрического тока существенно отражается на характере электротравмы. Так, повышение обмена веществ (тиреотоксикоз, перегревание), кровопотеря, алкогольное опьянение повышают чувствительность организма к поражающему действию электрического тока. Эмоциональное напряжение, вызванное ожиданием действия тока, значительно повышает устойчивость к току и, наоборот, утомление, снижение внимания увеличивают чувствительность к току. Тяжесть электротравмы зависит и от степени насыщения организма кислородом — в условиях гипоксии чувствительность к току возрастает, а гипероксия (например, в кессоне) уменьшает опасность электротравмы.

    В эксперименте четко показана зависимость тяжести электротравмы от функции надпочечников. Экстирпация надпочечников у белых крыс, например, значительно снижает пороговые величины поражающего тока.

    § 48. Патологические изменения в организме при действии электрического тока

    Электрический ток, проходящий через живое тело, вызывает местные и общие изменения.

    Местные изменения (знаки тока, ожоги) образуются на месте его прохождения, представляют собой небольшие участки на коже круглой или овальной формы серовато-белого цвета, твердой консистенции, окаймленные волнообразным возвышением. По окружности поврежденных тканей нередко наблюдается ветвистый рисунок красного цвета, обусловленный параличом кровеносных сосудов.

    Ожоги возникают при непосредственном прохождении тока через тело, если при этом контактное сопротивление велико, а напряжение достаточно, чтобы возник ток значительной силы. Тогда контакты нагреваются настолько сильно, что возникают ожоги. Ожог может быть и результатом воздействия сильно нагретых током частей электрооборудования или электрической (вольтовой) дуги на кожный покров. Особенно серьезными являются ожоги от электрической дуги. В результате воздействия лучистой энергии может наступить и поражение глаз.

    Общие реакции организма на электротравму — быстро развивающаяся потеря сознания, остановка дыхания, снижение артериального давления (стадия мнимой смерти), фибрилляция желудочков сердца и прекращение сердечной деятельности (истинная смерть).

    При несмертельной электротравме происходит временная потеря сознания, кратковременная остановка дыхания, повышение артериального давления. После травмы остаются головокружение, головная боль, светобоязнь, тошнота. Артериальное давление часто понижено, дыхание поверхностное, пульс учащен.

    § 49. Механизмы повреждающего действия электрического тока

    Электрический ток, проходящий через организм, оказывает биологическое, электрохимическое, электротермическое и электромеханическое действие.

    Биологическое действие электрического тока характеризуется возбуждением скелетной и гладкой мускулатуры, железистых тканей, нервных рецепторов и проводников. Вследствие этого возникают тонические судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, спазму голосовых связок, отрывным переломам и вывихам конечностей. Тоническое сокращение гладких мышц сопровождается часто повышением кровяного давления, непроизвольным мочеиспусканием, дефекацией. Воздействие на нервную систему и непосредственно на органы внутренней секреции приводит к выбросу в большом количестве катехоламинов и кортикостероидов. Действие тока на сердечную мышцу может вызвать фибрилляцию желудочков сердца.

    Электрохимическое действие тока проявляется в электролизе. При прохождении через ткани постоянного тока электролиз приводит к поляризации клеточных мембран — на одних участках тканей скапливаются положительно заряженные ионы (у анода возникает кислая реакция), у катода скапливаются отрицательно заряженные ионы (возникает щелочная реакция). Изменение распределения ионов существенно меняет функциональное состояние клеток. Помимо передвижения ионов, происходит передвижение и белковых молекул. В результате такого процееса кислота отнимает воду и наступает коагуляция белков, а в участках щелочной реакции происходит набухание коллоидов и возникает колликвационный (влажный) некроз тканей.

    Действие переменного тока также обусловлено смещением ионов из равновесного положения. Движение ионов происходит с частотой приложенного переменного тока. При низкой частоте порядка 50-100 Гц смещения ионов таковы, что возникает изменение их концентрации у клеточной мембраны с соответствующими нарушениями биологических функций (мембранного потенциала, проницаемости и пр.). При средних частотах (до 3000 Гц) путь пробегов ионов уменьшается, уменьшается и повреждающее действие тока. При высоких частотах тока порядка сотен килогерц смещения ионов становятся малыми, соизмеримыми с их смещениями при тепловом движении, что уже не вызывает изменения концентрации ионов у мембран и не оказывает повреждающего действия.

    Тепловое действие электрического тока проявляется ожогами кожного покрова и гибелью подлежащих тканей вплоть до обугливания. Поскольку неповрежденный эпидермис обладает наибольшим сопротивлением к электрическому току, ожоги чаще возникают на месте входа и выхода тока. Иногда в костях образуются своеобразные вздутия — «жемчужные бусы». Они возникают в результате расплавления костного вещества с выделением фосфата кальция.

    Механическое (или динамическое) действие электричества проявляется в случае приложения токов очень высокого напряжения. При этом могут возникнуть расслоения тканей, отрыв частей тела и даже конечностей. Происходит это потому, что токи высокого напряжения обладают колоссальной тепловой и механической энергией. При большом напряжении и относительно низком сопротивлении тела (например, V = 220 кВ, сопротивление R=1200 0m, сила тока I будет равной 220 000/1200 = 183 А) выделяется мгновенно очень много тепла. Совместное действие тепловой и механической энергии оказывает взрывоподобный эффект.

    Источник