5 Исследование сопротивления тела человека электрическому току
5.1 Цель лабораторной работы
Экспериментальное исследование зависимости сопротивления тела человека от частоты тока, площади кожного покрова человека, находящегося в электрическом контакте с токоведущими частями.
5.2 Методические указания к самостоятельной работе студентов
Для подготовки к лабораторной работе необходимо изучить следующие вопросы:
- физическую модель сопротивления тела человека электрическому току;
- составляющие сопротивления тела человека;
- зависимость сопротивления тела человека от напряжения прикосновения, рода тока, частоты переменного тока, площади и состояния участка кожи, который находится в электрическом контакте с токоведущими частями электроустановки, индивидуальных свойств человека;
- эквивалентную схему комплексного сопротивления тела человека электрическому току (путь тока "рука-рука») и определения значений ее составляющих.
Широкое использование электрической энергии во всех сферах деятельности человека объясняет тот факт, что опасность поражения человека электрическим током является одной из самых распространенных. Такая опасность чаще всего возникает в случае прикосновения к токоведущим частям электрооборудования, находящимся под напряжением. При высоких напряжениях опасность поражения электрическим током может возникнуть и при нахождении человека на некотором расстоянии от источника высокого напряжения.
Важным условием обеспечения безопасности человека при эксплуатации электроустановок является четкое представление последствий, возникающих в случае действия электрического тока на организм человека.
Различают: термическое, электролитическое, биологическое и механическое действия тока на организм человека (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Действия электрического тока на организм человека
Термическое действие электрического тока проявляется в виде нагрева отдельных участков кожи, различных органов, кровеносных сосудов, находящихся на пути его протекания. Нагрев может быть значительным и рассматриваться как ожог.
Электролитическое действие проявляется в виде электролитического разложения жидкостей, в том числе крови. Вследствие этого изменяется их химический состав.
Биологическое действие проявляется в виде раздражения и возбуждения живых тканей, и, как следствие, нарушение биологических процессов, протекающих в них.
Механическое воздействие – расслоение и разрывы тканей (мышц, кровеносных сосудов, сухожилий), вывихи суставов и переломы костей.
Летальный исход при действиях электрического тока возможен в результате остановки сердца, остановка дыхания и электрошока.
Прекращение работы сердца может возникнуть при фибрилляции, а также его полной остановке.
Фибрилляция сердца – хаотические разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце не может перекачивать кровь по сосудам. Обычно наступает в том случае, когда сердце оказывается на пути протекания тока («рука-рука», «левая рука - ноги» и др.). Пороговое значение фибрилляционного тока на частоте 50 Гц – 100 мА.
Прекращение дыхания происходит вследствие непосредственного воздействия тока на мышцы грудной клетки или дыхательный центр, находящийся в головном и спинном мозге. При длительном воздействии (более 1 мин.) развивается асфиксия – болезненное состояние вследствие недостатка кислорода и избытка углекислого газа в крови.
Электрический шок – тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на действие электрического тока, которая сопровождается глубоким расстройством кровообращения, дыхания и обмена веществ. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. При неоказании помощи возможен летальный исход вследствие угасания жизненно важных функций.
Для понимания опасности поражения электрическим током важно знать факторы, определяющие исход поражения.
К ним относятся:
1) Сила тока.
С ростом силы тока опасность поражения возрастает. В зависимости от величины различают: ощутимый, неотпускающий и фибриляцийний токи. Каждый из них характеризуется пороговым значением.
Ощутимый ток – электрический ток, вызывающий у человека при прохождении через тело ощутимое раздражение.
Пороговый ощутимый ток – наименьшее значение ощутимого тока. Для переменного тока частотой 50 Гц его значение 0,5 ... 1,6 мА, для постоянного – 5 ... 7 мА.
Неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий непреодолимое судорожное сокращение мышц кисти руки, в которой зажат проводник.
Пороговый неотпускающий ток – наименьшее значение неотпускющего тока. Для переменного тока его значение 10 ... 15 мА, для постоянного – 50 ... 80 мА.
Фибрилляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца.
Пороговый фибриляционный ток – наименьшее значение фибрилляционного тока. Для переменного тока его значение 100 мА, для постоянного – 300 мА.
2) Продолжительность протекания тока через тело человека определяет изменения состава крови, изменения состояния центральной нервной системы, местное действие на ткани. Особенно опасным является действие тока на сердце.
3) Путь протекания тока через тело человека.
Согласно статистическим данным анализа электротравматизма есть пятнадцать характерных путей протекания тока. Из них наиболее распространены «рука-рука» (40% случаев) и «правая рука-ноги» (20% случаев).
Наиболее опасны те пути, при которых на пути тока оказываются сердце, головной и спинной мозг («рука-рука», «левая рука-ноги», «правая рука-ноги», «голова-ноги»).
Найменшее опасный путь «нога-нога», возникающий при нахождении человека в зоне растекания тока.