Действие электрического тока на организм человека

3

Содержание

1 Понятие электрического сопротивления тела человека………………………...3

2 Определение влияния рода и частоты тока на характер поражения.

Допустимые уровни напряжения и тока…………………………………………...6

3 Основные причины электротравматизма………………………………………...9

Список литературы…………………………………………………………………14

1 Понятие электрического сопротивления тела человека

Тело всякого живого организма состоит из огромного числа клеток, различных по строению и составу. Внутриклеточное вещество содержит значительное количество растворов солей. Различие строения и содержимого клеток тканей (мышечных, нервных и др.) определяет их разное электрическое сопротивление.

Все двигательные функции человеческого тела связаны с прохождением биологических токов (биотоков) от соответствующих центров мозга к группам мышц. В том случае, когда на тело воздействует внеш­ний электрический ток, биотоки в организме перестают нормально функционировать, либо совсем парализуются.

При этом электрический ток воздействует на организм человека как местно с повреждением тканей, так и рефлекторно - через нерв­ную систему. Возможные последствия поражения зависят от следующих факторов: параметров электрической цепи - напряжения, величины сопротивления человеческого тела, величины тока, частоты тока, рода тока; пути прохождения тока через тело человека; времени воздейст­вия тока на тело человека; окружающих условий (температуры, влаж­ности, атмосферного давления, материала полов) и ряда других физиче­ских и физиологических факторов.

Величина напряжения, воздействию которого подвергается человек, существенно влияет на величину тока поражения. Однако между этими величинами нет пропорциональной зависимости. Это объясня­ется, с одной стороны, нелинейностью электрического сопротивления тела человека, с другой - биофизическими процессами, сопровождаю­щими протекание тока. От величины напряжения зависит возможность пробоя кожи (особенно верхнего, рогового слоя), последствием чего является пробой кожного покрова и следующее затем резкое снижение общего сопротивления тела.

Известны единичные случаи электротравматизма при напряжениях 6 - 10 кВ и более высоких, которые закончились относительно благо­получным исходом, а достаточно низкие напряжения (36 В) иногда приводили к смертельному исходу. Имели место также поражения то­ком при производстве электросварочных работ с напряжением от 36 до 65 В. Однако наиболее часты случаи электротравматизма при на­пряжениях 127, 220 и 380 В.

Наибольшим сопротивлением обладает кожный покров человека и особенно роговой слой кожи. Это сопротивление находится обычно в пределах 60 000 - 400 000 Ом/см2 при сухом и неповрежденном верхнем роговом слое кожи. А при снятом верхнем слое сопротивление кожи человека снижается до 600 - 1000 Ом/см2. Сопротивление кожи нестабильно и нелинейно по напряжению, току,  времени и частоте.

Сопротивление потной кожи резко снижается до 1000 Ом/см2 и менее. Это объясняется прохождением тока в подкожную область тела через пот и потовые железы в обход рогового слоя кожи, а также уменьшением переходного сопротивления между телом и токоведущей частью электроустановки.

За расчетное сопротивление человека принимается 1000 Ом. Этой величиной пользуются при анализе случаев электротравматизма, приближенного определения величин тока, протекающего через тело человека во время прикосновения.                                                    

Электрические токи, проходящие через тело человека, в зависимости от их величины производят различное физиологическое воздействие на организм человека. По последствиям действия тока на организм человека токи разделяются на пороговые, отпускающие и удерживающие.

Человек начинает ощущать протекание через него тока при вели­чинах порядка 0,6 - 1,5 мА (переменный ток промышленной частоты 50 Гц) и 5 - 7 мА (постоянный ток). Величина пороговых токов зависит от значения приложенного напряжения, сопротивления тела человека его индивидуальных особенностей и находится в пределах от 0,6 до 5,0 мА. Эти значения пороговых токов справедливы для случая каса­ния токоведущих частей пальцами или ладонями рук. В случаях, когда контакт с проводником тока создается другими частями тела, имею­щими более нежный покров (лицо, шея, тыльная сторона руки), пороговые токи имеют меньшие значения.

Отпускающими токами считаются такие, при которых человек еще может самостоятельно прервать электрическую цепь, проходящую через его тело, т. е. отключиться от напряжения. Значение отпускающих токов находится в пределах около 15 мА переменного тока и 50 - 80 мА постоянного.

Удерживающими токами считаются такие, при которых человек лишается возможности без помощи извне освободиться от контакта с частями установок, находящимися под напряжением. Их зна­чения больше 15 - 20 мА для переменного тока и 80 мА для постоян­ного.

Отпускающие токи можно считать условно безопасными, поскольку они не вызывают немедленного поражения. Однако при относительно длительном протекании таких токов через тело человека их величина растет, вызывая последующую потерю управления мышцами, а при отсутствии помощи - даже смерть.

Удерживающие токи, безусловно, опасны для человека, так как вызывают сильные и болезненные судороги мышц, преодолеть которые человек не в состоянии в силу того, что удерживающие токи воздей­ствуют на нервную систему человека и, в первую очередь, парализуют биотоки организма, управляющие всей двигательной системой тела. В результате воздействия этих токов человек не может разжать или отнять руку, которой он держится за токоведущую часть, отбросить от себя провод, сойти с него и т. п. С течением времени величина удержи­вающего тока возрастает и достигает значений, приводящих к поражению.

На основе многих исследований и анализа случаев электротравматизма доктор технических наук П. А. Долин считает, что ток 25 - 50 мА (50 Гц) воздействует на мышцы не только рук, но и туловища, в том числе и на мышцы грудной клетки, дыхательные движения которой сильно затрудняются. Длительное воздействие этого тока может вызвать прекращение дыхания,  после чего спустя  некоторое время  наступает смерть от удушья.

Ток более 50 мА вплоть до 100 мА (при 50 Гц) вызывает быстрое нарушение работы легких и сердца. Однако при меньших токах первыми (по времени)  поражаются легкие,  а затем - сердце.  Ток от 100 мА до 5 А при 50 Гц и от 300 мА до 5 А при постоянном токе рас­пространяет свое раздражающее действие на мышцу сердца. Это явление весьма опасно для жизни человека, поскольку спустя 2 - 1 с с начала прохождения тока через человека может насту­пить фибрилляция сердца (некоордини­рованные судороги сердечных волокон).

Длительность прохождения тока через тело человека оказывает сущест­венное влияние на исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого смер­тельного поражения. Объясняется это рядом причин и, в частности, тем, что со временем увеличивается ток, прохо­дящий через человека (за счет уменьше­ния сопротивления тела), и повышается вероятность совпадения момента про­хождения тока через сердце с уязвимой для него фазой Т сердечного цикла (кардиоцикла).

Последнее обстоятельство заключает­ся в следующем. Каждый цикл сердеч­ной деятельности состоит из двух пе­риодов: первого, называемого диастолой, когда желудочки сердца, находясь в расслабленном состоянии, заполняются кровью, и второго, именуемого систо­лой, когда сердце, сокращаясь, вытал­кивает кровь в артериальные сосуды  через сердце (рисунок 1, а). Кроме того, в этих пределах выделяются отдельные участки, соответствующие различным фазам деятельности сердца. Установлено, что чувствительность сердца к электрическому току не одинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность которой (т. е. время, занимаемое зубцом Т в кардиограмме) составляет около 0,2 с. Поэтому если во время фазы Т через сердце проходит ток, то, как правило, воз­никает фибрилляция сердца; если же время прохождения тока не совпадает с этой фазой, то вероятность возникновения фибрилляции резко уменьшается. Общий характер рассматриваемой зависимости выражается кривой, приведенной на рисунке 1, б.

Рисунок 1 -    К вопросу об опас­ности совпадения времени про­хождения   тока   через    сердце с фазой Т кардиодикла:

а - электрокардиограмма здорово­го человека; б - общий характер зависимости опасности прохождения током от момента прохождения тока через сердце

Путь тока в теле пострадавшего играет существенную роль в исходе поражения. Так, если на пути тока оказываются жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг, опасность поражения весьма велика, поскольку ток воздействует непосредственно на органы. Когда ток проходит по иным путям, воздействие его на жизненно важные органы может быть лишь рефлекторным, благодаря чему вероятность тяжелого исхода резко снижается. Кроме того, поскольку путь тока определяется местом прикосновения тела пострадавшего к токоведущим частям, влияние его на исход поражения проявляется еще и потому, что сопротивление кожи на разных частях тела различно. Наиболее часто встречаются следующие пути тока в теле человека: рука - ноги, рука - рука, нога - нога.

Как показывает практика эксплуатации электроустановок, посто­янный ток безопаснее переменного с частотой 50 Гц. Если сопоставить значения пороговых ощутимых токов (5 - 7 мА для постоянного 0,6 - 1,5 мА для переменного тока 50 Гц), то окажется, что постоянный ток примерно в 4 - 5 раз безопаснее переменного. Однако это справедливо лишь для напряжений до 250 - 300 В. При более высоких напряжениях опасность постоянного тока возра­стает.

Индивидуальные свойства человека играют заметную роль в исходе поражения. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары, нежели больные и слабые.

2 Определение влияния рода и частоты тока на характер поражения. Допустимые уровни напряжения и тока

Электрический ток, проходя через тело человека, ока­зывает тепловое, химическое и биологическое воздейст­вие. Тепловое действие проявляется в виде ожогов участ­ков кожи тела, разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон. Химическое действие ведет к электролизу кро­ви, изменению ее физико-химического состава и наруше­нию нормального функционирования организма. Биоло­гическое действие электрического тока    проявляется    в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, которое может привести к их гибели. Различают два ос­новных вида поражения человека электрическим током -— электрические удары и травмы.

Действие электрического тока на организм человека, в результате которого мышцы тела, чаще всего рук и ног, начинают судорожно сокращаться, называется электри­ческим ударом, человек может находиться в сознании или без сознания, но при нормальной работе сердца и дыха­ния. При более тяжелых случаях происходит потеря соз­нания, нарушение работы сердечно-сосудистой системы, что может привести к параличу сердца, мозга и смертель­ному исходу.

Большое значение в исходе поражения человека элек­трическим током имеет путь его прохождения и состоя­ние организма. Поражение будет наиболее тяжелым, ес­ли ток пройдет через сердце, грудную клетку, головной и спинной мозг. Наиболее опасными путями прохождения тока через тело человека являются рука - нога, рука – рука. Болезненное состояние, а также алкогольное опьяне­ние уменьшают сопротивляемость организма, увеличивают вероятность поражения и усугубляют его   тяжесть.

Определяющим фактором, от которого зависит конечный исход поражения электрическим током, является сила тока и время его воздействия на организм человека. Так, при кратковременном воздействии (0,1-0,5 с) ток порядка    100 мА не вызывает фибрилляцию сердца, в то же время при длительности действия до одной минуты приводит   к смертельному исходу.

Значение тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше ток, тем опаснее его действие. Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты (50 Гц) относительно малого значения: 0,6-1,5 мА. Этот ток называют пороговым ощутимым током.

              Ток 10-15 мА (при частоте 50 Гц) вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц рук, которые человек преодолеть не в состоянии, т.е. он не может разжать руку, которой касается токоведущей части, не может отбросить провод от себя и оказывается как бы прикованным к токоведущей части. Такой ток называют пороговым не отпускающим.

          При 20-50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной
клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. При
длительном воздействии этого тока - в течение нескольких минут - может
наступить смерть вследствие прекращения работы лёгких.

           При 100 мА ток оказывает непосредственное влияние также и на мышцу
сердца. При длительности протекания более 0,5 с такого тока - вероятна
остановка или фибрилляция сердца, т. е. быстрые хаотические и разно­
временные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых
сердце перестаёт работать как насос. В результате в организме прекращается
кровообращение и наступает смерть. Этот ток называют фибрилляционным.

Время прохождения электрического тока имеет решающее значение для определения степени телесного повреждения. Например, электрические угри и скаты производят чрезвычайно неприятные разряды, способные вызвать потерю сознания. Тем не менее, несмотря на напряжение в 600 В, эти рыбы не способны вызвать смертельный шок, поскольку продолжительность разряда слишком мала - порядка нескольких десятков микросекунд.