Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Действие электрического тока на организм человека

Действие электрического тока на организм человека

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие. Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазмам голосовых связок.

Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе и крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.

Тепловое действие электрического тока приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подлежащих тканей, вплоть до обугливания.

Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.

Электротравмы условно можно разделить на местные, общие (электрические удары) и смешанные (местные электротравмы и электрические удары одновременно). Местные электротравмы составляют 20 % учитываемых электротравм, электрические удары – 25 % и смешанные – 55 %.

Местные электротравмы – четко выраженные местные нарушения тканей организма, чаще всего это поверхностные повреждения, т.е. повреждения кожного покрова, иногда мягких тканей, а также суставных сумок и костей. Местные электротравмы излечиваются, и работоспособность человека восстанавливается полностью или частично.

Характерные виды местных электротравм – электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Наиболее распространенные электротравмы – электрические ожоги. Они составляют 60-65 %, причем около 1/3 их сопровождаются другими электротравмами. Различают ожоги: токовый (контактный) и дуговой.

Контактные ожоги, т.е. поражения тканей в местах входа, выхода и на пути движения электротока, возникают в результате контакта человека с токоведущей частью. Эти ожоги возникают при эксплуатации электроустановок относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ), они сравнительно легкие.

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 пламени электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.

Могут быть также комбинированные поражения (контактный ожог и термический ожог от пламени электрической дуги или загоревшейся одежды, электроожог в сочетании с различными механическими повреждениями, электроожог одновременно с термическим ожогом и механической травмой).

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Знаки имеют круглую или овальную форму с углублением в центре. Они бывают в виде царапин, небольших ран или ушибов, бородавок, кровоизлияний в коже и мозолей. Иногда их форма соответствует форме токоведущей части, к которой прикоснулся пострадавший, а также напоминает форму молнии. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно: с течением времени верхний слой кожи и пораженное место приобретают первоначальный цвет, эластичность и чувствительность. Знаки возникают примерно у 20 % пострадавших от тока.

Металлизация кожи – проникновение в ее верхние слои частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это возможно при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой и т. п. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего на кожу: зеленая – при контакте с медью, серая – с алюминием, сине-зеленая – с латунью, желто-серая – со свинцом. Металлизация кожи наблюдается примерно у 10 % пострадавших.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, облучение возможно при наличии электрической дуги (например, при коротком замыкании), которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Электроофтальмия возникает сравнительно редко (у 1-2 % пострадавших), чаще всего при проведении электросварочных работ.

Механические повреждения возникают в результате резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей. Механические повреждения – серьезные травмы; лечение их длительное. Они происходят сравнительно редко.

Электрический удар – это возбуждение тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц. При этом исход воздействия тока на организм может быть различен – от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т. е. до смертельного поражения. Различают четыре степени электрического удара:

I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но сохранившимся дыханием и работой сердца;

III –— потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV– клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Опасность воздействия электрического тока на человека зависит от сопротивления организма человека и приложенного к нему напряжения, силы тока, длительности его воздействия, пути прохождения, рода и частоты тока, индивидуальных свойств пострадавшего и других факторов.

Электропроводность различных тканей организма неодинакова. Наибольшую электропроводность имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови и лимфа, затем цельная кровь и мышечная ткань. Плохо проводят электрический ток внутренние органы, имеющие плотную белковую основу, вещество мозга и жировая ткань. Наибольшим сопротивлением обладает кожа и, главным образом, ее верхний слой (эпидермис). Электрическое сопротивление человека при сухой, чистой и неповрежденной коже при напряжении 15-20 В находится в пределах от 3×10 3 до 10 5 Ом, а иногда и более. При удалении верхнего слоя кожи сопротивление снижается до 500-700 Ом. При полном удалении кожи сопротивление внутренних тканей тела составляет всего лишь 300-500 Ом. При расчетах принимают сопротивление организма человека, равное 1000 Ом. При наличии на коже различных повреждений (потертостей, порезов, ссадин) резко уменьшается ее электрическое сопротивление в этих местах. Повреждения рогового слоя (порезы, царапины и другие микротравмы) могут снизить сопротивление до значения, близкого к значению внутреннего сопротивления, при этом увеличивается опасность поражения человека электрическим током. Такое же влияние на внутреннее сопротивление оказывает и увлажнение кожи водой или потом, а также загрязнение ее.

Электрическое сопротивление организма человека падает при увеличении тока и длительности его прохождения вследствие усиления местного нагрева кожи, что приводит к расширению сосудов, а, следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению выделения пота. С повышением напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается, а следовательно, полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению,– 300-500 Ом. Это объясняется пробоем рогового слоя кожи, увеличением тока, проходящего через нее, и другими факторами. Сопротивление тела человека зависит от пола и возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин; у детей меньше, чем у взрослых; у молодых людей меньше, чем у пожилых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи. Кратковременное (на несколько минут) снижение сопротивляемости человека (на 20-50 %) вызывает внешние, неожиданно возникающие физические раздражения, болевые (удары, уколы), световые и звуковые. На электрическое сопротивление влияют также род и частота его. При частотах 10=20 кГц верхний слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току. Кроме того, есть особенно уязвимые участки тела к действию электрического тока. Это так называемые акупунктурные зоны (область лица, ладони и др.) площадью 2-3 мм 2 , электрическое сопротивление которых всегда меньше электрического сопротивления зон, лежащих вне их. Электрическая цепь, возникающая через чувствительные к току зоны даже при небольших токах, может в ряде случаев привести к смертельному исходу. Поскольку путь тока зависит от того, какими участками тела пострадавший прикасается к токоведущим частям, его влияние на исход поражения проявляется еще и потому, что сопротивление кожи на разных участках тела неодинаково.

Читайте так же:
Чем заизолировать провода теплого пола

Наиболее характерные цепи тока через человека: рука-ноги, рука-рука, рука-туловище (соответственно 56,7 %; 12,2 % и 9,8 % травм). Более опасными считаются те цепи тока, при которых вовлекаются обе руки-обе ноги, левая рука-ноги, рука-рука и голова-ноги. Наименее опасен ток, проходящий по цепи нога-нога, однако при этом, в случае падения человека, возникает новая цепь тока – рука-ноги.

Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного тока частотой 50 Гц. Однако это характерно для относительно небольших напряжений (до 250-300 В). При более высоких напряжениях опасность постоянного тока возрастает. В интервале напряжений 400-600 В опасность постоянного тока практически равна опасности переменного тока с частотой 50 Гц, а при напряжении более 600 В постоянный ток опаснее переменного. При попадании под постоянное напряжение особенно резкие болевые ощущения возникают в момент замыкания и размыкания электрической цепи. С повышением частоты переменного тока, проходящего через тело человека, полное сопротивление тела уменьшается, а проходящий ток увеличивается. Однако уменьшение сопротивления возможно лишь в пределах частот от 0 до 50-60 Гц. Дальнейшее же повышение частот тока сопровождается снижением опасности поражения, которое полностью исчезает при частоте 450-500 кГц. Но эти токи могут вызвать ожоги как при возникновении электрической дуги, так и при прохождении их непосредственно через тело человека. Снижение опасности поражения человека током с повышением частоты практически заметно при частоте 1-2 кГц. Основным фактором, обусловливающим исход поражения, является сила электрического тока, проходящего через человека (табл. ).

Ток, проходящий через тело человека, мАПеременный ток (50 Гц)Постоянный ток
0,5-1,5Начало ощущений: слабый зуд, пощипывание кожиНе ощущается
2-4Ощущение распространяется на запястье; слегка сводит мышцыНе ощущается
5-7Болевые ощущения усиливаются во всей кисти; судороги; слабые боли во всей руке до предплечьяНачало ощущений: слабый нагрев кожи под электродами
8-10Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродовУсиление ощущения нагрева кожи
10-15Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов. С увеличением продолжительности протекания тока усиливаютсяЗначительный нагрев под электродами и в прилегающей области кожи
20-25Сильные боли. Руки парализуются мгновенно, оторвать их от электродов невозможно. Дыхание затрудненоОщущение внутреннего нагрева, незначительное сокращение мышц рук
25-50Очень сильная боль в руках и в груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном воздействии может наступить остановка дыхания или ослабление сердечной деятельности с потерей сознанияСильный нагрев, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают сильные боли
50-80Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном воздействии может наступить фибрилляция сердцаОчень сильный поверхностный и внутренний нагрев. Сильные боли в руке и в области груди. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей при отрыве
80-100Фибрилляция сердца через 2 -3 с; еще через несколько секунд – остановка дыханияТо же действие, выраженное сильнее. При длительном действии остановка дыхания
То же действие за меньшее времяФибрилляция сердца через 2 -3 с; еще через несколько секунд остановка дыхания
более 5000Фибрилляция сердца не наступает; возможна временная остановка его в период протекания тока. При протекании тока в течение нескольких секунд тяжелые ожоги и разрушение тканей

Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного порогового тока 0,5-1,5 мА. Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением продолжительности воздействия тока на ткань возрастает значение этого тока. При этом наиболее уязвимой является фаза Т кардиоцикла (когда заканчивается сокращение желудочков, и они переходят в расслабленное состояние). Значительное влияние на исход поражения при электротравмах оказывают индивидуальные особенности человека. Характер воздействия тока зависит от массы человека и его физического состояния. Здоровые и физически крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенная восприимчивость к электрическому току отмечена у лиц, страдающих болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, нервными и др.

Более уязвимы к воздействию электрического тока люди, имеющие повышенную потливость. Повышенная температура окружающей среды и высокая влажность не единственная причина высокой потливости, интенсивное потоотделение часто наблюдается при вегетативных расстройствах нервной системы, а также в результате испуга, волнения. В состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения и после него люди более чувствительны к протекающему току.

Кратко о специфике поражающего действия электрического тока на организм человека

Фото 1

Электроток — сила, способная перемещать тысячетонные грузы и плавить сталь. Убить человека для нее не составляет труда.

Читайте так же:
Как вычислить тепловую мощность тока

При этом для нас эта сила невидима, потому контакт с токоведущими элементами вполне вероятен. Далее в материале рассматривается действие электрического тока на организм человека.

Виды воздействия

Электричество оказывает на живой организм разнонаправленное действие:

Фото 2

  • тепловое (термическое).Если через человека пропустить ток, ткани его органов, сосудов и нервов начнут выделять тепло. Разряд значительной силы приводит к появлению ожогов и даже обугливанию;
  • электролитическое. Под влиянием тока, пропущенного сквозь органические жидкости, в них активируется электролизный процесс. Сопровождается он распадом растворов на ионы и катионы. У веществ, подвергшихся электролитической реакции, меняются физико-химические свойства. Функциональность клеток нарушается;
  • биологическое. На живую ткань ток действует возбуждающим образом. Выражается данное явление в нарушениях деятельности нервной системы, спазме мышц.

Особо важны три эффекта биологического воздействия:

  1. остановка сердца или его фибрилляция. Во втором случае мышечные волокна (фибриллы) сокращаются и расслабляются хаотично либо наблюдается их трепетание. Сердце теряет способность выполнять функцию насоса;
  2. спазм мышц: они судорожно сокращаются, не позволяя человеку отпустить токоведущий элемент;
  3. спазм дыхательных мышц. Сопровождается дисфункцией дыхательной системы и, как следствие, повышением концентрации углекислого газа в крови.

Фото 3

Контакт с токоведущими элементами может привести к смерти

Помимо этого организм подвергается общим расстройствам метаболизма, дыхательной, сердечной деятельности и прочих процессов. Совокупность вышеперечисленных признаков называют электрическим шоком.

Виды поражения организма

По объему воздействия на организм, поражения током делятся на два вида:

  • электротравмы;
  • электроудары.

Электрические травмы

Повреждения имеют четко выраженные границы, к ним относятся:

Фото 4

  1. ожоги. Наиболее часто встречающийся вид электротравмы, обусловлен термическим действием электричества. Сильнее всего обжигает дуговой разряд — его температура достигает 3000 0 С. Порождают ее короткие замыкания в электрооборудовании напряжением до 10 кВ. Менее опасен ожог токовый или контактный: его можно получить, прикоснувшись к деталям, находящимся под напряжением до 1-2 кВ;
  2. электрические знаки. Имеют форму круга либо овала с явно выраженной впадинкой в центре. Цвет пятен – невыраженный желтый либо серый. Появляются на коже в зонах соприкосновения с проводником. Четкого объяснения этому явлению пока нет. Такие знаки безболезненны и со временем проходят;
  3. электроофтальмия. Ожог глаз, вызванный ультрафиолетовым излучением электрической дуги;
  4. механические повреждения. Это ушибы, разрывы тканей, вывихи и переломы костей. Обусловлены резким спазмом мышц или падением при ударе током;
  5. металлизация кожи. Под действием тока микроскопические частицы расплавленного электрода насыщают кожу. Проявляется как болезненное потемневшее уплотнение с шероховатой поверхностью.

Фото 5

Цвет металлизированного участка зависит от материала электрода:

    : зеленый;
  • алюминий: серый;
  • латунь: сине-зеленый;
  • свинец: желто-серый.

Электрические удары

Это общая электротравма, то есть возбуждающее воздействие тока на весь организм в целом, приводящее к мышечным спазмам.

Электрические удары классифицируют в зависимости от тяжести:

Фото 6

  • I степень. Мышцы спазмированы, но пострадавший остается в сознании;
  • II степень. Пострадавший в обмороке, но сердце и дыхательная система функционируют нормально;
  • III степень. Вдобавок к обмороку имеют место нарушения в работе дыхательной системы или сердца;
  • IV степень. Остановка сердечной мышцы и дыхания — мнимая или клиническая смерть.

Клиническая смерть

Клинической смертью называют промежуток от остановки сердца и дыхания до гибели клеток коры головного мозга — биологической или истинной смерти. Данное состояние длится от 4-5 до 7-8 минут. Поэтому любые проволочки с помощью чреваты гибелью пострадавшего.

Факторы, влияющие на исход поражения током

Электрическая энергия передается двумя способами:

Постоянный ток во времени не изменяется, переменный — периодически меняет направление и величину по синусоидальному закону. Важный параметр переменного тока с точки зрения воздействия на живой организм — частота, то есть число полных колебательных циклов за секунду. При малых частотах переменный ток опаснее постоянного. Этот аргумент выдвигал в свое время Эдисон в споре с Теслой касательно того, на каком виде тока строить энергосистему.

В качестве контраргумента Тесла демонстрировал опыт: пропускал через себя переменный ток напряжением в миллионы вольт. Удавалось это потому, что ток имел очень высокую частоту, исчисляемую мегагерцами. В споре Тесла победил, но не успел реализовать высокочастотную систему.

Потому под «переменным током» сегодня подразумевают ток частотой 50 Гц (общепринятый стандарт), а он воздействует на живые организмы губительнее постоянного. Данное утверждение справедливо для напряжения до 250-300 В. При напряжении 400-600 В постоянный ток не уступает в повреждающей способности переменному, а при напряжении более 600 В превосходит его.

По силе действия токи делятся на группы:

Фото 7

  1. ощутимые. При протекании таких токов человек чувствует покалывание, тепло на коже, возможно дрожание пальцев. Минимальная сила переменного тока вызывающая ощущения (пороговый ощущаемый ток), при частоте 50 Гц — 0,5-1,5 мА, постоянного – 5-7 мА;
  2. неотпускающие. Блокируют синапсы нервных клеток и приводят к спазму в мышцах руки, отчего пострадавший не может самостоятельно ее разжать. Пороговые неотпускающие токи: переменный — 10-15 мА, постоянный – 50-80 мА. Превышение указанных параметров приводит к нарушению дыхательной и сердечной деятельности;
  3. фибрилляционные. При несогласованности работы отдельных групп мышечных волокон, сердце неспособно прокачивать кровь. По прошествии 5-8 минут, мозг погибает из-за гипоксии, поэтому помощь требуется оказать как можно быстрее. Ток становится фибрилляционным при силе от 80 до 5000 мА.

Более развернуто действие тока представлено в таблице.

Сила тока, мАПеременный (50-60 Гц)Постоянный
0,5 – 1,5Легкий тремор (дрожат пальцы)Ощущений нет
2 – 3Сильный треморОщущений нет
5 – 7Судорожные сокращения мышцРука в зоне контакта чешется, ощущается тепло
8 – 10Выраженные болевые ощущения. Судороги интенсивные, но еще позволяют самостоятельно оторваться от проводникаТепло ощущается сильнее
20 – 25Судороги не позволяют отпустить электрод, ощущается сильная боль. Дыхание затрудненоУсиление ощущения тепла, легкий спазм в мышцах
50 – 80Спазм дыхательных мышц, дыхание невозможно. Начинается трепетание в сердечной мышцеОщущение жжения, судороги, затрудненное дыхание
90 – 100Если время действия тока превышает 0,1 с, наступает остановка сердечной и дыхательной деятельности. (клиническая смерть)Спазм в дыхательных мышцах, дыхание невозможно

Безопасными считаются токи:

  • переменный: до 10 мА;
  • постоянный: до 50 мА.
Читайте так же:
В чем проявляется тепловое движение тока

Факторы, определяющие действие тока

Фото 8

Основная причина, влияющая на степень поражения, — параметры тока:

    ; ;
  • род (постоянный/переменный);
  • частота (для переменного).

Но влияет и многое другое – от длительности воздействия до общего состояния здоровья пострадавшего.

Длительность

Кратковременное воздействие не вызывает поражения органов и развития нарушений. Длительное — приводит к серьезным последствиям, причем возможно их проявление с отсрочкой по времени. Продолжительное действие тока приводит к падению сопротивления тела: к коже из-за нагрева приливает кровь, на ней выделяется пот. Так что разряд средней силы может перерасти в фибрилляционный.

Путь в теле

Хотя при поражении током страдает все тело, основная его часть все же движется по определенному каналу.

Эффект зависит от того, насколько сильно канал затрагивает наиболее важные органы:

Фото 9

  • сердце;
  • дыхательные мышцы и легкие;
  • спинной и головной мозг.

Двигаясь между зонами контакта, ток выбирает путь наименьшего сопротивления.

По уровню проводимости, ткани стоят в таком порядке (от большего к меньшему):

  • спинномозговая жидкость, лимфа, сыворотка крови;
  • цельная кровь, мышечные волокна;
  • жировая ткань, мозговое вещество, внутренние органы с плотной белковой основой;
  • кожа, наименьшей проводимостью обладает ее верхний слой — эпидермис.

Доля разряда, приходящаяся на сердце, при различных траекториях составляет:

  • рука – рука: 3,3% (утрата трудоспособности на 3 дня и более — в 83% случаев);
  • левая рука – ноги: 3,7% (80% случаев);
  • правая рука – ноги: 6,7% (87%);
  • нога – нога: 0,4% (15%);
  • голова — ноги: 6,8%;
  • голова – руки: 7%.

Наименее опасен путь «нога – нога». Чаще всего такое поражение имеет место при попадании пострадавшего в зону действия шагового напряжения.

Фото 10

Но нельзя преуменьшать опасность: судорожные сокращения мышц ног при сильном разряде приводят к падению человека, вследствие чего под напряжением уже оказывается грудная клетка.

Зона шагового напряжения возникает при замыкании проводника на землю. Заряд растекается в грунте, но из-за сопротивления последнего, потенциал по мере удаления от места замыкания постепенно уменьшается.

Состояние здоровья пострадавшего

При наличии заболеваний предел прочности человека снижается, потому ущерб от поражения током возрастает. Особенно опасны болезни сердечно-сосудистой и нервной систем. Также усугубляют воздействие электрического разряда — усталость или подавленное состояние психики.

Сопротивление тела

Основной фактор сопротивления — состояние кожи. Она, особенно верхний слой эпидермиса, обладает наименьшей проводимостью. Сопротивление человека с сухой, чистой и не имеющей повреждений кожей, возрастает до 3-100 кОм и более.

При отсутствии эпидермиса сопротивление падает до 500-700 Ом. При отсутствии кожи — до 300-500 Ом.

Уровень подготовленности

Работник, осознающий опасность поражения током и действующий сосредоточенно, имеет больше шансов обойтись легкими повреждениями. Наиболее велика вероятность тяжелых последствий для работников в состоянии алкогольного опьянения.

Параметры окружающей среды

К параметрам окружающей среды относятся:

  • температура;
  • влажность;
  • запыленность;
  • загазованность.

Видео по теме

Презентация о действии электрического тока на организм человека:

Действие электротока может быть и лечебным. Импульсами умеренной силы, врачи-физиотерапевты исцеляют мышечные спазмы, периферические параличи, торакалгии. Что же касается электричества в бытовой сети, то оно, как было показано выше, требует самого осторожного обращения.

Тепловое Действие Тока Электрического.
Основы Электричества.

Тема — Тепловое Действие Тока Электрического. Основы Электричества.

Тепловое Действие Тока Электрического. Основы Электричества.Электрическая энергия способна вызывать нагрев проводника. Данное явление большинству хорошо известно. Этот эффект можно пояснить тем, что имеющиеся свободные электроны в различных металлах, совершая перемещение под воздействием электрического поля, непосредственно взаимодействуют с атомами либо ионами самого вещества электрического проводника. При своём протекании электроны передают атомам и ионам часть своей энергии. Работа тока электрического повышает скорость внутренних колебаний атомов и ионов, в итоге внутренняя энергия проводника также повышается.

Давайте с Вами подробней рассмотрим тепловое действие тока электрического. На опыте можно увидеть, что в металлических неподвижных проводниках вся совершаемая работа электрического тока тратится на повышение их внутренней энергии. Разогретый электрический проводник сообщает приобретённую энергию соседним телам, но уже посредствам прямой теплопередачи. Следовательно, имеющееся количество теплоты, которое выделяется электрическим проводником, где протекает ток, количественно равно значению работы тока:

А (работа) = U (напряжение)•I (ток)•t (время)

Давайте с Вами обозначим меру количества имеющейся теплоты через букву «Q». Опираясь на сказанное Q(количество теплоты) = A(работа), либо Q(количество теплоты) = U•I•t. Для того что бы выразить тепловое действие тока электрического, используя законом Ома и определить количество теплоты. Применим следующую формулу: Q = I•R•I•t, то есть «Q=I2•R•t». Выделяемое проводником количество теплоты равно произведению квадрата тока, электрического сопротивления проводника и затраченному времени.

Есть довольно большое количество различных электронагревательных устройств (электроплиты, самовары, утюги, кипятильники, фены, обогреватели), в которых применяется тепловое действие электрического тока. Главным элементом нагрева является высокоомная спираль из некоторых видов материала, которые имеют высокое удельное сопротивление. Данная спираль устанавливается в специальные керамические диэлектрические изоляторы.

В электроприборах, которые изначально предназначены для подогрева различных жидкостей, изолированная электрическая спираль располагается в трубках из специальной нержавеющей стали. Ее электрические выводы также хорошо изолируются от имеющихся металлических частей электроприборов. Рабочая температура этой спирали остается неизменной. Это объясняется тем, что довольно быстро устанавливается баланс между затраченной электрической энергией и тем количеством теплоты, которое отдаётся через теплообмен.

Кроме электрической спирали, которая проявляет тепловое действие тока электрического, также хорошо преобразует электроэнергию в свет и тепло — электрическая дуга. Ее повсеместно применяют для электрической сварки, а также в качестве интенсивного светового источника. Плазменное тело электрической дуги обладает очень высокой температурой, при которой даже расплавляются наиболее тугоплавкие материалы. По этой причине электрическая дуга широко применяется в дуговых электрических печах для расплавки различных металлов.

Различные электрические цепи изначально рассчитаны на определенную величину силы тока. Если по какой либо причине величина тока в электрической цепи увеличивается и становится больше предельно допустимой, то силовые электрические провода могут сильно нагреться, а имеющаяся покрывающая их диэлектрическая изоляция — сгорит. Основными причинами чрезмерного увеличения значения силы тока в электросети может послужить одновременное подключение мощных потребителей (электрических плиток), либо же короткое замыкание.

Кроме устройств и приборов, которые применяют тепловое действие тока электрического для непосредственного разогрева различных сред, ещё используют защитную функцию этого явления. То есть, мы знаем, что в случае чрезмерного протекания электрического тока по электрической цепи могут происходить неблагоприятные события, как для самого электрооборудования (цепи, проводки), так и для безопасности человека. Для того что бы ограничить силу тока используют некоторые виды защитных устройств. Это всем известные плавкие предохранители и тепловые вставки. Их работа заключается в оперативном срабатывании и последующем отключении электроцепи при возникновении повышенного (относительно нормы) значения тока в электрической цепи.

Читайте так же:
Вещество в котором проявляется тепловое действие электрического тока

Научная электронная библиотека

Организм человека — сложная система, которая при воздействии на него различных внешних факторов активизирует собственные функции регулирования и защитные реакции. Однако, при таких опасных воздействиях как статическое электричество и низкие температуры, требуется всесторонний учет физиологических особенностей человека.

В зависимости от знака, величины и места накопления электростатического заряда, электрическое поле, им созданное, может оказывать негативное влияние на организм человека и даже представлять опасность его здоровью [17-18].

Стекание с наэлектризованной одежды накопленного на ней электрического заряда посредством газового разряда может стать причиной первичных травм, связанных с прохождением электрического тока через тело человека, ожогом искрой, или в результате возгорания находящихся в окружающей среде опасных веществ, а также вторичных — ушибы и травмы при падении. Даже если возникающий при электризации или нейтрализации сред электрический ток не опасен для человека, длительное воздействие на организм даже слабых токов разрядки вызывает расстройство нервной системы и ухудшает общее состояние человека. Длительное пребывание во внешнем электростатическом поле может вызвать функциональные нарушения нервной и сердечно — сосудистой систем.

Влияние электрического поля на живой организм достаточно сложно, так как система управления живого организма построена на нейро-электрических импульсах (смертельным уровнем тока для человека является 0,1А). Кроме этого, воздействие электрической энергии связано с возникновением электрического разряда через газовый промежуток, который не менее опасен. При газовом разряде концентрация на малой площади огромной температуры (до 20000 К) приводит к появлению огромной тепловой энергии. Этот мощный тепловой поток и является основным поражающим фактором при воздействии электрического разряда, вызывающим возгорание одежды и сильные ожоги (нередко с летальным исходом).

Таблица 1.3 — Физиологические процессы при воздействии электрического поля и электрического тока на человека.

Причины и источники

Электрическое поле, источник которого находится вне человеческого организма, разрушает работу центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы этих систем, нормальное функционирование которых основано на внутренних электрических процессах определенной частоты.

Снижение активности головного мозга, нарушения в работе сердца

образующийся на коже человека (трибоэлектризация)

Нарушение молекулярных структур и проницаемости клеточных мембран, изменение ферментативной активности и ионного состава крови, снижение активности печени и мозга, при Е≥200 кВ/м — уменьшение иммунных и розеткообразующих клеток селезенки, при Е≥260 кВ/м — перестройка сухих волокон ДНК (Е — напряженность электрического поля). Возможно общее нарушение первичного иммунитета.

Пробой и воспламенение производственных газовых смесей

Ожоги различной степени (в том числе открытым пламенем), разрушение кожных покровов, мышечной и костной ткани

Продолжение таблицы 1.3

Под действием внешнего электрического поля возникает направленное движение неполярных молекул, катионов и анионов, обеспечивающих жизнедеятельность человека.

Нарушение нормального функционирования организма

Резкое непроизвольное движение частей тела под действием электрического разряда или его последствий.

Механические повреждения о расположенные вблизи предметы, в результате падения.

Обычная одежда под воздействием тепловой энергии мгновенно вспыхивает, синтетические волокна плавятся прямо на коже человека, усиливая страдания и увеличивая степень ожогов. Все это происходит за доли секунды и оказать помощь практически невозможно [17]. Комплекс физиологических воздействий, которые оказывает на человека электрическое поле, и обусловленный полем электрический ток, условно делят на четыре вида [2, 18-20] (таблица 1.3).

Сведения, представленные в таблице, показывают, что воздействия на человека статического электричества приводят к разносторонним изменениям в организме и представляют угрозу его жизни и здоровью.

Проведенные в ИЗМИРАН (Институт Земного Магнетизма и Ионосферы РАН) [6] измерения показали, что эксплуатация одежды, изготовленной из натуральных материалов, не вызывает значительной электризации кожи человека, в то время как синтетические материалы — наоборот. Негативное влияние на человека оказывает положительный электрический заряд, сгенерированный на поверхности кожи, тогда как незначительный отрицательный заряд оказывает благоприятное воздействие. Отрицательный заряд возникает на коже человека при контакте ее с натуральными материалами, такими как хлопок, шерсть. Воздух, содержащий отрицательные ионы, способствует лечению больных туберкулезом легких, а пребывание человека в среде с избытком положительных ионов приводит к отклонениям от нормальной деятельности сосудистой и нервной систем, вызывает головные боли, сонливость или излишнюю нервозность.

Отрицательное биологическое воздействие большинства синтетических материалов свидетельствуют о том, что к выбору одежды в целом, и специальной защитной одежды в том числе, необходимо подходить очень внимательно [7].

Действие электрического тока на организм

Действие электрического тока на организм

Этот вопрос, мне кажется, в детстве задавал родителям абсолютно каждый. Вот только из сорванца или озорной девчонки, недотягивающих ростом и до метра, мы с вами стали взрослыми. О том, что нельзя совать пальцы в розетку, знают все. А почему? Задайте себе этот вопрос. Ведь в голову ничего кроме детского: потому что будет больно, или папиного рассказа о том самом магическом «как тряхнёт» и маминого «укусить» ничего в голову и не приходит. Ведь в этом «тряхнёт», все гораздо сложнее, чем просто слегка потрясёт и перестанет. Целый список процессов от термических до биологических. Ну что? Кто хочет знать, о чем рассказать ребёнку, или просто что скрывается в «укусе» розетки? Тогда пойдёмте со мной, я все расскажу.

Правила электробезопасности

Начнём с того что если вас покусает розетка, бешенством вы не заболеете, а значит, и уколы бежать делать не надо. Ладно, теперь серьёзно. Сначала нужно разобраться с классификацией поражений электрическим током. Существует два вида поражения человека — электрический удар и электрическая травма. Также есть три основных типа воздействий тока на организм — тепловое, химическое и биологическое.

Виды поражения электрическим током

Теперь более детально рассмотрим виды поражения. Для начала вспомним кое-что из биологии. Нервный импульс — это такой же электрический заряд. Поэтому даже незначительное поражение током может иметь плачевные последствия. Итак, при электрическом ударе мышцы внутри тела поражённого током начинают непроизвольно сокращаться или по-другому — начинается судорога. Тут все зависит от силы тока и напряжения. Как правило, судорога происходит либо когда человек находится в сознании, либо без сознания, что встречается реже. Чаще всего такой вид воздействия, кроме особо тяжелых случаев не вызывает нарушений в работе сердца и легких. В отдельных случаях с потерей сознания может быть нарушена работа сердечно-сосудистой системы, что может легко привести к летальному исходу. Но, спешу вас заверить, тока из обычной домашней розетки в девяносто девяти процентах случаев не достаточно, чтобы убить человека. Паралич разных внутренних органов, вплоть до головного, в отдельных случаях могут быть вызваны ударом тока.

Читайте так же:
Количество теплоты для проводника с током формула

Вторым видом воздействия тока на человека является электрическая травма. При таком варианте воздействия повреждаются основные твердые и мягкие ткани организма. Напомню, ткани в нашем с вами организме формируют почти все от кожи до костей. Самым опасным видом такого поражения являются ожоги. Ожоги появляются, как правило там, где был контакт с токопроводящим элементом или электрической дугой. При самых тяжёлых формах поражения человек может попасть в состояние клинической смерти. Клиническая смерть — остановка дыхания и сердечного ритма, но это не окончательная смерть, в таком состоянии человека ещё можно спасти. Тут может помочь дефибрилляция. Дефибриллятор есть в каждой карете скорой помощи, но если её нет в радиусе пары минут, то она уже не успеет помочь. Главной причиной смерти при подобных травмах является прекращение работы сердца и лёгких в результате паралича грудной клетки.

Виды воздействия электрического тока на тело

Теперь давайте подробно разберём варианты воздействия электрического тока на человека. Давайте начнём с биологического воздействия. Такое воздействие проявляется в возбуждении тканей и живых клеток. Очень опасно! Вследствие такого воздействия клетки могут погибать, а это ведёт к нарушению работы организма, как целиком, так и отдельно взятых органов.

Вторым рассмотрим тепловое воздействие. Тепловое воздействие ведёт к нагреву внутренних органов и кровеносных сосудов, нервных окончаний. Нарушается работа нервных окончаний, могут лопаться сосуды.

Третьим воздействием принято считать химическое воздействие. Такое воздействие приводит к электролизу большинства жидкостей в организме. Как вы понимаете, кровь входит в число этих жидкостей. Электролиз крови может вызывать изменения в её физико-химическом составе и, как следствие, влияет на работу организма в далеко не самую лучшую сторону.

Воздействие электрического тока на человека

Если вас «тряхонёт» током, вполне возможно возникновение шока. Такой шок называется электрическим шоком. Как правило, он возникает при возбуждении организма вследствие удара электрическим током. Шок может стать причиной нарушения работы дыхательных органов, нарушения обмена веществ и кровообращения. В случае оказания экстренной медицинской помощи возможно снятие шока без каких либо последствий для организма.

Как известно из закона Ома, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Значит, чем выше сопротивление человеческого тела, тем меньшая сила тока через него пройдёт. Одним из ключевых показателей тут является роговой слой кожи. Роговой слой кожи — верхний слой кожи, в котором нет кровеносных сосудов и капилляров. Этот слой имеет самое большое сопротивление во всем теле. Остальные части тела имеют гораздо меньшее сопротивление, а значит, лучше пропускают через себя ток. Немаловажным является тот факт, что сопротивление человеческого тела это не константа, а плавающая величина. И зависит она от огромного количества внешних факторов. От банальных ссадин на коже, снижающих сопротивление, до температуры и влажности окружающей среды. Так же важными факторами является пол под вами. Если вы стоите на резиновом коврике и взялись одной рукой за провод, то вас, вероятно, не ударит током, так как току некуда уходить.

Удар тока начитает ощущаться при силе тока около полутора миллиампер, а фибрилляция может произойти уже при ста миллиамперах. Фибрилляция — антоним слова дефибрилляция, означает остановку сердца при воздействии на него тока. Стоит отметить, что все это справедливо для низкочастотного тока. Вы спросите: это как так? Ток с частотой пятьдесят герц гораздо опаснее его же, но с семиста герцами. Это явление открыл Никола Тесла. Суть его открытия состоит в том, что при частоте выше семисот герц ток проходит по поверхности тела, не поражая внутренние органы. Возвращаясь к началу абзаца, справедливо будет заметить, что при силе низкочастотного тока менее двадцати пяти миллиампер страдают только конечности. Ток, который выше этой отметки, как правило, проходит через все тело.

Теперь чуть-чуть о первой помощи. Перед тем как звонить и вызывать скорую, нужно убедиться, что на жертву больше не действует ток. После того, как вы все обесточили, немедленно вызывайте скорую. Следующим вашим шагом станет изоляция пораженного тела от земли или иного токопроводящего пола. Для этого достаточно положить человека на любую доску, фанерку, резиновый коврик. Если пострадавший без сознания, вам остается ждать скорую. Если же он в сознании, нужно незамедлительно оказать доврачебную помощь. Если пострадавший может передвигаться сам, его нужно отвезти в помещение, пригодное для отдыха и безопасное от поражения током и предложить прилечь. Если последствием удара током стали какие-либо травмы и ссадины, то нужно оказать первую помощь согласно полученным травмам.

Первая помощь при поражении электрическим током

Есть ряд самых простых правил, которые помогут вам защититься от поражения электрическим током. Самое главное — не суйте пальцы в розетку, это небезопасно! При работе с токопроводящими сетями обязательно нужно обесточивать провода, и пользоваться средствами защиты, такими как диэлектрические перчатки и коврики. Если у вас дома маленькие дети, купите специальные затычки, которые перекроют для них доступ к розеткам. Будьте аккуратны, от поражения током в среднем в мире погибает двадцать пять тысяч человек в год.

Диэлектрические перчатки

Помните, что даже молния может ударить в человека и это тоже поражение током. Но это совсем другая история! Будьте внимательны и до новых встреч!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector