Лекции по "Физике"

Действие электрического тока на организм человека. Виды поражения  электрическим током. Виды травм. Электрическое сопротивление тела человека. Влияние различных факторов, рода и частоты тока и индивидуальных свойств человека на исход поражения электрическим током. (4/2/2 часа)

План лекции

 

1 Действие электрического тока  на организм человека.

2 Виды поражения электрическим  током. Виды травм. 

3 Электрическое сопротивление тела  человека.

4 Влияние различных факторов, рода  и частоты тока и индивидуальных  свойств человека на исход  поражения электрическим током.

 

Виды поражения  электрическим током.

Действие электрического тока на живую ткань в отличии  о действия других факторов (пара, хим.воздействий, излучения и т.д.) носит разнородный и своеобразный характер.

Термическое действие тока – проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагрев тканей, что вызывает серьезные функциональные расстройства.

Электрическое действие тока – выражается разложение ограниченной жидкости, крови.

Механическое  действие тока – выражается в расслоении, разрыве тканей организма, сосудов и т.п.

Биологическое действие тока – проявляется в  раздражении и возбуждении живых  тканей организма, нарушении биологических  процессов.

Виды травм

Местные электротравмы  - ярко выраженное местное нарушение целостности тканей тела в том числе костных, вызванное действием тока или электрической дуги.

Токовый ожог возникает в электроустановках  относительно небольшого напряжения до 2 кВ. Токовый ожог является, как правило, ожогом кожи. Лишь в редких случаях, когда через тело человека проходит большой ток, могут быть поражены подкожные ткани и кости. Тяжелые повреждения внутренних тканей могут возникнуть при контактных очагах, вызванных токам высокой частоты.

Токовые ожоги образуются примерно у 40% пострадавших от электрического тока, в большинстве  случаев это ожоги I и II степени, при напряжении более 300 В более тяжелые ожоги III и IV степени. (I –покраснение кожи, II – образование пузырей,  III – омертвление кожи,  IV – обугливание тканей).

 

Дуговой ожог – наблюдается в электрических установках различных напряжений. При случайных КЗ при работе под напряжением в щитах до 1 кВ, при измерениях в установках от 1 – 6 кВ.

В установках более высоких напряжений дуга возникает при случайном  приближении человека к токоведущим  частям находящимся под напряжением происходит пробой воздушного промежутка, при повреждении защитных средств (штанг, указателей напряжения) при отключении разъединителей по нагрузкой, когда дуга перебрасывается на человека. При этом образуется мощная дуга, вызывающая обширные ожоги, проходящие токи достигают нескольких ампер и более 10 А. Поражение носит тяжелый характер, как правило, приводит к смерти пострадавшего. Электрическая дуга может вызвать обширные ожоги тела, выгорания ткани на большую глубину, обугливание, сгорание больших участков тела или конечностей.

Электрические знаки:

Это пятна серого, бело-желтого цвета  поверхности тела человека, подвергшегося  действию тока. Они имеют круглую  или овальную форму размерами 1 – 5 мм. Пораженный участок затвердевает подобно мозоли. Эти знаки появляются примерно у 10% пострадавших от тока.

Металлизация  кожи:

Проникновение в кожу мельчайших частичек металла, расплавившегося  под действием электрической  дуги. Такое явление встречается  при КЗ, отключении разъединителей под нагрузкой и т.п. Частицы металла разлетаются в разные стороны с большой скоростью, но имеют малый запас теплоты как правило на способы не способен прожечь одежду. Но представляют серьезную опасность для глаза.

Механические  повреждения 

В большинстве случаев непроизвольное судорожные сокращения мышц под действием  тока, проходящего через тело человека.

В результате могут произойти разрыв сухожилий, кожи, сосудов, вывихи и даже переломы костей.

Также травмы характерны в основном для  установок до 1 кВ при длительном протекании тока. Встречаются редко и составляют 1 % пострадавших от тока.

Электроофтальмия.

Воспаление  наружных оболочек глаза. В результате действия ультрафиолетовых лучей. Такое  облучение возможно при наличии  электрической дуги. Инфракрасные лучи тоже вредны для глаз на близком  расстоянии или при интенсивном  и длительном облучении. Для предупреждения электроофтальмии применяются защитные очки с простыми стеклами.

Электрический удар.

При порождении тока связанно с непроизвольным судорожным сокращением различных  мышц тела. Нарушается нормальная работа сердца, легких, нервной системы.

Электрический удар может привести к смерти или  вызвать серьезные расстройства в организме, которые проявляются  сразу или через несколько  часов, дней

Механизм  смерти от электрического тока.

Клиническая (мнимая) смерть – кратковременное  переходное состояние о жизни  к смерти, наступающее с момента  прекращения деятельности сердца и  легких. У человека отсутствуют все  признаки жизни (дыхание, сердцебиение, зрачки резко расширенны, не реагируют на свет). Длительность клинической смерти составляет 4-6 минут, а некоторых случаях при отличном состоянии здоровья 7-8 минут, а у больных ослабленных людей длиться несколько секунд. Если в этот период начать оказывать пострадавшему помощь (искусственное дыхание, массаж сердца), то жизнь пострадавшего может быть сохранена.

Биологическая смерть – необратимое явление, прекращение  биологических процессов, распад белковых структур.

Причинами смерти от электрического тока могут  быть прекращение работы сердца (фибриляция сердца – хаотическое сокращение сердечной мышцы при которых кровь не двигается по сосудам). Прекращение дыхания (в результате движения тока на мышцах груди). Электрический шок (расстройство кровообращения, дыхания, обмена веществ).

Электрическое сопротивление тела человека.

Тело  человека является проводником электрического тока. Сопротивление тела человека является переменной величенной, имеет нелинейную зависимость многих факторов.

Например: при токе 50Fц удельное объемное сопротивление составляет Ом*м.

Кожи  сухой ……………………………………….3*10³ - 2*10⁴

Кости …… ………… ……………………………10⁴ - 2*10⁶

Живой ткани…………  ………………………….30 - 60

Мышечной  ткани………………………              ..1,5 - 3

Крови…………………… ………………………..1 - 2

Спинномозговой  жидкости………………………0,5 - 0,6

Наибольшим  сопротивлением обладает роговой слой кожи его толщина 0,05 – 0,2 мм на различных  участках тела его сопротивление  достигает 10⁵ – 10⁶ Ом*м.

 

Сопротивление тела человека, является различными у  людей. Неодинаковым оно оказывается  и одного и того же человека в  различных условиях.

1) при сухой,  чистой кожи сопротивление между  двумя электродами при напряжении 15 – 20 В колеблется в пределах (3 - 100)*10³ Ом

2) без рогового  слоя 1 – 5*10³ Ом.

3) при нарушении  слоя кожи 500 – 700 Ом

4) без кожи  – 300 – 500 Ом.

Повреждение рогового слоя – порезы, царапины, ссадины  снижают сопротивление тела до 500 – 700 Ом.

Увлажнение  кожи и потовыделение снижает сопротивление кожи (растворяются минеральные соли и жирные кислоты).

 

Загрязнение кожи токопроводящими веществами (угольной пылью и т.д.) снижает её сопротивление.

Наименьшим  сопротивлением обладает кожа рук выше ладоней, шеи, лица.

 

 

Уменьшение  Z_h с ростом напряжения происходит за счет увеличения тока проходящего через кожу и пробой рогового слоя.

Uпр=2*d_p E_прб

d_p – толщина рогового слоя, мм

Род и частота  тока.

Переменный  ток.

Частота 50 – 100 Гц одинаково опасна, при частоте 200 Гц значение фибриляционного тока возрастает в 2 раза при f=400 Гц в 3 раза, дальнейшее повышение частоты несмотря на рост тока, сопровождает снижением опасности. При f=450-500 кГц и более не вызывает смертельного поражения (остановка сердца, дыхания), но сохраняется опасность ожога.

Постоянный  ток.

Примерно  в 4 раза безопаснее переменного с  f=50 Гц.

Постоянный  ток вызывает более слабые сокращения мышц и болезненные ощущения. Но при напряжении более 500 В становиться опаснее действие его электростатического действия на кровь.

 

Влияние значения тока на исход поражения.

Значение тока	Действие тока
~ 50 – 75 мкА - 125 мкА	Безопасный ток (может проходить  через человека несколько часов)
~ 1,1 мА 50Гц - 6 мА	Ощутимый ток. Вызывает слабый зуд, пощипывает в месте касания с токоведущими частыми.
При ~ 8 – 10 мА	Недопустимый ток. Резкая боль охватывает всю руку.
При ~ 15 мА	Начинаются судороги мышц рук, что  человек не в состоянии их преодолеть и разжать руку. Такой же эффект происходит при больших токах.
- 50 - 80 мА	При постоянном токе человек может  разжать руку и освободиться практически  при любом токе, но испытывает боль в момент отрыва рук от провода.
~ 25 – 50 мА	Ток превышающий порог не отпускающий. Действует не только на мышцы руки, но и туловища, грудной клетки затрудняет дыхание, сердца.
~ 50 мА и более	Фибриляционный ток. Может вызвать фибриляцию через 1 – 3 с.
~ 0,1до 5 А - 0,3 А - 5 А	Среднее значение фибриляционного тока.
более ~ 5 А.	Вызывает немедленную остановку  сердца, минуя состояние фибриляции. При действии тока 1 – 2 с после отключения тока сердце возобновляет работу. Некоторые люди оставались живы при прохождении тока в десятки ампер, но оставались инвалидами. Длительное прохождение тока вызывает не только остановку сердца, дыхания, но и глубокие ожоги.

Влияние различных  факторов.

С увеличением времени  воздействия тока на живую ткань  повышается его значение, растут последствия  воздействия тока на организм (изменение  состава крови, местное разрушение тканей под влиянием выделяющейся теплоты). Опасность совпадения момента прохождения  тока через сердце с фазой Т кардиоцикла (Т-цикл, когда сердце находится).

Влияние пути тока на исход поражения.

Путь прохождения тока играет существенную роль на исход  поражения. Наиболее опасные пути связанные с прохождением тока через – головной мозг, сердце легкие.

Возможных путей тока в теле человека, которые  называют петлями много, но на практике является не более 15                                                       и т.д.

Наиболее  распространенный путь рука 40% случаев, правая рука – ноги 20% случаев другие меньше.

Наиболее  опасные петли являются голова –  ноги, голова – руки.

Наименее  опасные нога – нога (которое возникает при напряжении шага).

Влияние индивидуальных свойств человека на исход поражения.

Здоровые  и физически крепкие люди легче  переносят электрические удары. Большую опасность ток представляет для людей с болезнями кожи, сердца, сосудов, легких, нервной системы.

У женщин сопротивление тела меньше чем  у мужчин, у детей – меньше чем у взрослых.

Повышение температуры окружающей среда (30 – 45⁰С) вызывает некоторое снижение сопротивление тела.

Психофизическое состояние человека. Неврастеники, эпилептики и т.п. могут погибнуть  от тока безопасного для здоровья человека. Не малое значение имеет  психологическая подготовка человека «ожидание удара». Моральное состояние  человека: усталость, алкогольное опьянение. Квалификация человека: опытный электрик, как правило оказывается в менее тяжелых условиях. Хотя иммунитет к электрическому току не вырабатывается, но полученные знания позволяет правильно оценить обстановку.

Наибольшее  допустимое напряжение прикосновения  Uпр  I_h проходит через человека при аварийных режимах в бытовых электроустановках до 1 кВ.

 

t=0,01 – 0,08 с	Uпр = 220 В	Ih = 220 мА
t=0,2 с	Uпр = 100 В	Ih = 100 мА
t=0,8 с	Uпр = 30 В	Ih = 30 мА
t=более 1 с	Uпр = 12 В	Ih = 2 мА

 

Рекомендуемая литература

 

1. Долин П.А. Основы техники  безопасности в электроустановках.  -М: Энергоиздат, 1984.

2. Охрана труда в электроустановках  / Князевский Б.А. - М: Энергоатомиздат, 1983.