§ 10.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Тело человека, являясь проводником электрического тока, обладает вместе с тем электрическим сопротивлением, однако значение этого сопротивления различно у разных людей. Так, при сухой чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека колеблется от 3000 до 100 000 Ом и более, причем основную часть сопротивления создает кожа человека, тогда как ткани тела обладают весьма малым сопротивлением (300—500 Ом). На сопротивление кожи сильное влияние оказывает ее состояние: наличие царапин, трещин, ссадин. Увлажнение кожи водой или потом, загрязнение кожи (особенно металлической или угольной пылью) сильно снижают сопротивление. На сопротивление кожи сильно влияют площадь контактов и особенно место их прикосновения. Весьма малым сопротивлением обладают участки кожи лица, шеи, рук выше локтя, тыльной стороны кистей рук, подмышечные впадины человека. Сопротивление кожи ладоней и подошв из-за ее загрубелости и мозолистости значительно выше. Сопротивление кожи падает и при длительном прохождении через нее тока, так как ток вызывает нагревание кожи, а это в свою очередь приводит к расширению сосудов, усилению кровообращения и потоотделению. Сопротивление кожи также уменьшается и при повышении напряжения. Например, при напряжениях 50—200 В наступает электрический пробой нечувствительного поверхностного слоя кожи — рогового слоя.
© 2019 Научная библиотека
Копирование информации со страницы разрешается только с указанием ссылки на данный сайт
Тема: какое электрическое сопротивление имеет человеческое тело.
Человеческое тело, как и любое другое тело живого организма, имеет свойство проводить через себя электрический ток. Разные живые ткани в организме имеют различную проводимость (сопротивление). К примеру — кожа, жировая ткань, кости – имеют большое сопротивление, а кровь, мышечная масса и особенно головной и спинной мозг – малое. Кожа имеет большое удельное электрическое сопротивление, что впоследствии и определяет фактическое сопротивление человеческого тела.
Кожа человека, как известно, имеет два слоя:
1» наружный слой кожи (также ещё называется эпидермис) состоит из несколько слоёв, самый верхний из которых называется роговым и представляет собой множество рядов отмерших и ороговевших клеток. В чистом и сухом виде этот слой можно характеризовать как диэлектрик (он имеет очень большое электрическое сопротивление). Следующий слой эпидермиса (носит название — ростковый) гораздо тоньше рогового и имеет значительно большую электрическую проводимость (меньшее сопротивление).
2» внутренний слой кожи (называется дерма) представляет собой живую ткань. Данный слой дермы имеет малое электрическое сопротивление.
Электрическое сопротивление обычного человека при условии, что кожа у него чистая, сухая и неповреждённая (измеренное напряжением 15-20 Вольт) лежит в пределах 3 — 100 кОм (1кОм = 1000 Ом), в некоторых случаях и более. Сопротивление тела человека, а именно проводимость между двух электродов, которые касаются поверхности кожи, можно рассматривать как 3 сопротивления включённых последовательно: наружные слои (эпидермиса) представляют собой первое сопротивление, и внутренние слои является вторым и третьим сопротивлением, включающим в себя сопротивления внутреннего слоя кожи и сопротивление внутренних тканей.
Наружное сопротивление человека обладает не только активным сопротивлением, а ещё и ёмкостным, поскольку в самом месте контактирования электродов с человеческим телом образовывается некое подобие конденсатора, в роле обкладок которого являются сами электроды и ткани тела человека, хорошо проводящие электрический ток, что находятся под наружным слоем кожи, ну, а диэлектриком (изолятором между обкладками) в данном случае будет выступать наружный слой кожи (эпидермис).
Ёмкостная составляющая, присутствующая в сопротивлении человека обуславливает влияние, как рода электрического тока, так и его частоты на общую величину сопротивления тела. При частоте 10 — 20 кГц и свыше можно утверждать, что поверхностный слой кожи почти полностью утрачивает своё сопротивление, и общее сопротивление человека в данном случае будет состоять лишь из внутреннего сопротивления тела (сопротивление дермы и внутренних тканей).
Общее состояние кожи в значительной мере оказывает влияние на величину электрического сопротивления человека. При повреждении рогового слоя кожи (царапины, порезы, ссадины и т.д.) происходит снижение сопротивления человека до величины, приближенного к значению внутреннего сопротивления, а это, естественно, повышает опасность поражения электрическим током. Подобное влияние может оказываться и в случае увлажнения кожи водой или потом.
При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. В действительности данное электрическое сопротивление есть величина непостоянная, что имеет нелинейную характеристику и зависит от дополнительных условий, в том числе от параметров электрической цепи, состояния кожи, состояния окружающей среды, физиологии человека и т.д.
Так как сопротивление кожи у одного и того же человека может быть неодинаковое в разных местах и частях тела, то, естественно, на его сопротивление сильно будет влиять конкретное место прикосновения электрических контактов, а также их общая площадь. Величина электрического тока и длительность воздействия на тело оказывают прямое влияние на полное сопротивление человека: с увеличением значения тока и времени его прохождения, сопротивление будет понижаться, потому что происходит местный нагрев участков кожи, а это, само собой, ведёт к расширению сосудов, тем самым усиливая снабжение данного участка тела кровью, увеличения его потоотделение. Увеличение напряжения, воздействующее на тело человека, вызывает понижение сопротивления кожи в 10-ки раз, следовательно, и общее сопротивление человека, снижается до предела 300 — 500 Ом. А это опасно.
Электрическое сопротивление тела человека — это сопротивление току, проходящему по участку тела между двумя электродами, приложенными к поверхности тела человека. Оно складывается из сопротивления наружного слоя кожи и внутреннего сопротивления рук и корпуса.
Рисунок 1 — Электрическая схема человека
— напряжение, приложенное к обоим рукам;
— наружное сопротивление рук;
— емкостное сопротивление рук;
— внутренние сопротивление (из внутреннего сопротивления рук и корпуса).
Тело человека является проводником электрического тока. Разные ткани проводят электрический ток по-разному. Наибольшее сопротивление току оказывает кожа, тогда как ткани тела обладают довольно малым сопротивлением 300-500 Ом.
Кожа состоит из двух основных слоев: наружного — эпидермиса и внутреннего — дермы. Верхний слой кожи роговой (самый толстый) можно рассматривать как диэлектрик. Его удельное сопротивление в 1000 раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма.
У разных людей сопротивление тела различно. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека колеблется от 3000 до 100000 Ом и более.
Очень малым сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук выше локтя, тыльной стороны кистей рук, подмышечные впадины человека.
Расчетное сопротивление человека принято считать 1000 Ом.
Состояние кожи сильно влияет на значение электрического сопротивления тела человека. Так, поврежденный роговой слой имеет наименьшее сопротивление. Порезы, царапины и другие микротравмы могут снизить сопротивление до величины, близкой к величине внутреннего сопротивления, поэтому увеличивается опасность поражения человека электрическим током. Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом, а также загрязнение токоведущей пылью и грязью.
Основные факторы, влияющие на исход поражения электрическим током
1 величина тока
2. величина напряжения
3. род и частота тока
4. путь тока (путь замыкания)
5. время действия (длительность воздействия)
6. сопротивление человека (индивидуальные свойства человека, физиологическое и психологическое состояние).
7. окружающая среда;
Путь тока и длительность воздействия электрического тока являются самыми основными факторами, влияющими на исход поражения электрическим током.
Влияние величины тока на исход поражения электрическим током
Сила или величина электрического тока, проходящего через тело человека, воздействует следующим образом:
Ощутимый ток (0,6-1 1,5 мА) вызывает слабый зуд и легкое покалывание, он не опасен для жизни, но при длительном воздействии отрицательно скрывается на здоровье человека.
Неотпускающий ток (10- 15мА) вызывает сильною боль, судороги усиливаются, пострадавший не может разжать руку, в которой находится токоведущая часть.
Ток в 25-50 мА действует не только на мышцы рук, но и на мышцы туловища, длительное воздействие такого тока может привести к прекращению дыхания и даже к смерти.
Фибрилляционный ток (100 мА и более). Такой ток очень опасен: через 1-2 секунды после начала его действия, начинаются частые сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилляция), прекращается движение крови в сосудах и наступает смерть. Если действие тока кратковременно и не вызывает повреждение сердца, то после отключения тока сердце самостоятельно возобновляет нормальную деятельность, а для восстановления дыхания требуется немедленная помощь (искусственное дыхание).
Влияние рода тока и частоты на исход поражения электрическим током При невысоких напряжениях (до 100 В) постоянный ток примерно в 3-4 раза менее опасен, чем переменный частотой до 50 Гц. При напряжениях 400-500В опасность их сравнивается, а при более высоких напряжениях постоянный ток даже опаснее переменного. С увеличением частоты тока до 50Гц опасность поражения несколько увеличивается, а при частоте свыше 50 Гц опасность поражения уменьшается. Токи высокой частоты 450-500 Гц сохраняют опасность ожогов.
При повышении частоты переменного тока (начиная с 1000-2000 Гц) опасность электрического тока снижается. При частоте 450-500 Гц опасность исчезает (это объясняется поверхностным эффектом — ток высокой частоты проходит по нечувствительной поверхности кожи).
Постоянный ток в 4-5 раз безопаснее переменного при напряжениях до 250-300 В.
При более высоких напряжениях постоянный ток опаснее переменного.
Влияние пути тока в теле человека на исход поражения электрическим током
При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока может быть различным. Всего существует 18 вариантов путей замыкания тока через человека.
Если на пути тока оказываются жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг, то опасность тяжелого исхода весьма велика. Если ток проходит иными путями, то воздействие его на жизненно важные органы может быть рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему. Благодаря этому вероятность тяжелого исхода резко уменьшается, поскольку путь тока зависит от того, каким участком тела пострадавший прикасается к токоведущим частям. Его влияние на исход поражения проявляется еще и потому, что сопротивление на разных участках тела различное.
В теле человека наиболее частые пути тока: рука-рука, правая рука — ноги, левая рука — ноги, нога-нога, голова — ноги.
Наиболее опасен продольный путь тока через тело человека: рука-нога, голова-нога.
Менее опасен поперечный — рука-рука, нога-нога.
Влияние длительности прохождения тока через тело человека на исход поражения
Чем продолжительнее действие тока на организм, тем выше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени воздействия тока на живую ткань возрастает значение этого тока (за счет уменьшения сопротивления тела). Накапливаются отрицательные последствия воздействия тока на организм, и резко возрастает совпадения момента прохождения тока через сердце с уязвимой для него фазой сердечного цикла (фибрилляция сердца).
Влияние внешней среды на механизм поражения электрическим током
Присутствие в воздухе в помещениях ряда производств химически активных, токсичных газов, попадающих в организм человека, снижает электрическое сопротивление тела человека.
Во влажных и сырых помещениях происходит увлажнение кожи. Влага, попадая на кожу, растворяет находящиеся на ней минеральные вещества, жирные: кислоты, делая кожу электропроводящей.
При работе в помещениях с высокой температурой окружающей среды на теле человека происходит усиленное потоотделение. Пот хороший проводник электрического тока. Работа в таких условиях повышает воздействие электрического тока на организм человека. В ряде случаев имеет место загрязнения кожи различными веществами, хорошо проводящими электрический ток.
В отдельных производственных помещениях возникает шум и вибрации, отрицательно действующие на организм человека: повышается кровяное давление, нарушается режим дыхания. Эти факторы, а также недостаток освещения вызывают замедление психической реакции, понижает внимание и приводит к авариям, несчастным случаям и электротравмам.
Влияние индивидуальных свойств человека на исход поражения электрическим током
Установлено, что здоровые и физически крепкие люди переносят электрические удар легче, чем больные и слабые.
Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, неврозами.
Поэтому правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривается отбор по состоянию здоровья персонала.