Вид и частота тока
Переменный ток. Из-за наличия в сопротивлении тела человека емкостной составляющей рост частоты прилагаемого напряжения сопровождается уменьшением полного сопротивления тела и ростом тока, который проходит через тело человека. Можно было бы допустить, что рост частоты приведет к повышению опасности. Однако это предположение справедливое только в диапазоне частот до 50 Гц. Дальнейшее повышение частоты, невзирая на рост тока, который проходит через тело человека, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450-500 Гц, то есть ток такой и большей частоты не может вызывать смертельного поражения вследствие прекращения работы сердца или легких, а также других жизненно важных органов. Однако эти токи сохраняют опасность ожогов при возникновении электрической дуги и при прохождении их непосредственно через тело человека. Значение фибрилляционного тока при частотах 50-100 Гц практически одинаковы; при частоте 200 Гц фибрилляционный ток увеличивается приблизительно в два раза по сравнению с его значением при 50-100 Гц, а при частоте 400 Гц – более чем в 3 раза.
Постоянный ток. Постоянный ток приблизительно в 4-5 раз менее опасен, чем переменный ток частотой 50 Гц. Этот вывод вытекает из сравнения значений пороговых неотпускающих токов (50-80 мА для постоянного и 10-15 мА для тока частотой 50 Гц) и предельно переносимых напряжений: человек, держа цилиндрические электроды в руках, может выдержать (по болевым ощущениям) напряжение не более 21-22 В при 50 Гц и не более 100-105 В при постоянном токе. Постоянный ток, проходя через тело человека, вызывает меньшие сокращения мышц. Сравнительная оценка постоянного и переменного токов справедлива только для напряжений до 500 В. Считается, что при более высоких напряжениях постоянный ток становится более опасным, чем переменный частотой 50 Гц.
Продолжительность прохождения тока через организм существенно влияет на исход поражения: с увеличением длительности действия тока возрастает вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени воздействия тока на живую ткань повышается его значение, накапливаются последствия влияния тока на организм. Растет также вероятность совпадения момента прохождения тока через сердце с уязвимой фазой сердечного цикла (кардиоцикла). Рост силы тока с увеличением времени его действия объясняется снижением сопротивления тела человека вследствие местного нагревания кожи. Это вызывает рефлекторную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи с последующим усилением кровоснабжения и повышением потовыделения, что приводит к снижению электрического сопротивления кожи в этом месте.
Последствия влияния тока на организм заключаются в нарушении функций центральной нервной системы, изменении состава крови, местном разрушении тканей организма под влиянием тепла, в нарушении работы сердца, легких. С ростом времени воздействия тока эти негативные факторы накапливаются, а губительное их влияние на состояние организма усиливается. Установлено, что чувствительность сердца к электрическому току неодинаковая в течение различных фаз его сокращения. Наиболее уязвимо сердце в фазе Т, длительность которой около 0,2 сек. (рис. 3.1).
Поэтому, если в течение фазы Т через сердце проходит ток, то при некотором его значении возникает фибрилляция сердца. Если же время прохождения этого тока не совпадает с фазой Т, то вероятность фибрилляции резко снижается.
Путь протекания тока через человека. Практика и эксперименты показывают, что путь протекания тока через тело человека оказывает большое влияние на исход поражения. Если на пути тока оказываются жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг, то опасность поражения достаточно большая, поскольку ток непосредственно влияет на эти органы. Если же ток проходит другими путями, то его влияние на жизненно важные органы может быть только рефлекторным, а не непосредственным. При этом, хотя опасность тяжелого поражения и сохраняется, но вероятность его снижается. К тому же, поскольку путь тока определяется местом контакта тела с токопроводящими частями, то его влияние на исход поражения предопределяется еще и различным сопротивлением кожи на различных участках кожи.
Возможных путей тока в теле человека много. Однако характерных, которые встречаются на практике – не более 15 петель (рис. 3.2). Наиболее распространенные из них приведены в табл. 3.2.
Рис. 3.1. Опасность совпадения времени протекания тока через сердце с фазой Т кардиоцикла:
а – электрокардиограмма здорового человека (в схематизированном виде); б – кривая,выражающая общий характер зависимости опасности поражения током (т. е. вероятности возникновения фибрилляции сердца) от момента протекания тока через сердце
Опасность различных путей тока можно оценить по относительному количеству случаев потери сознания в течение действия тока (третья графа табл. 3.2). Опасность петли можно оценить также по значению тока, который проходит через сердце: чем больше этот ток, тем опаснее путь. При наиболее распространенных путях через тело человека через сердце протекает 0,4-7% общей величины тока (четвёртая графа табл. 3.2).
Индивидуальные свойства человека. Известно, что здоровые и физически крепкие люди легче переносят электрические удары, чем больные и слабые. Особенно восприимчивы к электрическому току лица, которые имеют заболевания кожи, сердечно-сосудистой и нервной систем, органов внутренней секреции, легких.
Рис. 3.2. Характерные пути тока в теле человека (петли тока):
1 – рука-рука; 2 – правая рука-нога; 3 – левая рука-нога; 4 – правая рука-правая нога; 5 – правая рука-левая нога; 6 – левая рука-левая нога; 7 – левая рука-правая нога; 8 – обе руки-обе ноги; 9 – нога-нога; 10 – голова-руки;
11 – голова-ноги; 12 – голова-правая рука; 13 – голова-левая рука; 14 – голова-правая нога; 15 – голова-левая нога
Таблица 3.2