Действие электричества на организм человека. Действие электрического тока на организм человека
Электрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает - ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается - ток в цепи есть, и т. д.
Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.
Тепловое действие электрического тока
При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.
В простейшем случае, если, скажем, через нихромовую проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, - это тоже тепловое действие тока.
Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания ().
Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.
Химическое действие электрического тока
Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока - это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) - положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.
Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом - отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.
Скажем, при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.
Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности - это и т.д.
В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:
Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.
При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.
Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.
В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.
Магнитное поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в частности - заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно притягиваются.
Такое механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей токов, то есть это, в первую очередь, - магнитное взаимодействие, а уж потом - механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.
В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах (например, в промышленных).
В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.
Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.
Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет - до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.
Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда - электроны и дырки - рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).
Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.
Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя . Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.
Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных - отталкиваются.
Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.
На этом принципе основана , где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.
⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 9Следующая ⇒
Эл. ток проходя через организм человека производит термическое, электрическое и механическое воздействие, являющееся обычным физико — термическим процессом, присущим как живой так и не живой материей; одновременно Эл. ток производит и биологическое действие, которое является специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани.
Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них функциональные расстройства.
Электрическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными нарушениями.
Механическое (динамическое) действие тока выражается в расслоении, разрыве и др. повреждениях тканей организма, в том числе мышечной, стенок кровеносных сосудов легочной ткани в результате динамического эффект, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме.
Выделяют два вида электрических травм: местные, когда возникают местные повреждения организма общие электротравмы, так называемые электрические удары, когда повреждается весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.
Местная электротравма – ярко выраженное нарушение целостности тканей тела в конкретном месте, в том числе костных тканей, вызванное воздействием эл. тока. Опасность местных травм и сложность их лечения зависит от места, характера и степени повреждения ткани. Это электроожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.
Электроожог — самая распространенная электротравма: ожоги возникают у примерно 63% пострадавших от эл. тока, причем 23% из них сопровождаются эл. знаками и металлизацией кожи.
В зависимости от условий возникновения различают два вида ожога: токовый или контактный и дуговой.
Токовый или контактный- это ожог возникает в электоустановках относительно небольшого напряжения – не выше 2 кВ. При более высоких напряжениях, как правило образуется эл. дуга или искра, в следствии которых и возникает ожог другого вида – дугового. Токовые ожоги образуются у 38% пострадавших от эл. тока, в большинстве случаев они являются ожогами I и II степени; при напряжении выше 380 В возникают и более тяжелые ожоги III и IV степеней.
Дуговой ожог наблюдается в электроустановках различного напряжения. При этом в установках до 6 кВ ожоги являются следствием случайных коротких замыканий, например при работах под напряжением на щитах и сборках до 1000В, где измерения производятся переносными приборами (электроизмерительными клещами).
В качестве примера можно привести случай. При ремонте щита 380В под напряжением, эл. монтер стоя на деревянном полу, случайно замкнул проводом ножи рубильника. Возникшая эл. дуга вызвала ожоги I и II степени лица, шеи и правой руки монтера. При этом ток через него не проходил. Ожоги руки возникли от возгорания одежды.
Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно- желтого цвета на поверхности тела, подверженного действию тока. Обычно знаки имеют круглую или овальную форму и размеры 1-5 мм с углублением в центре. Обычно электрические знаки безболезненны и лечение заканчивается благополучно: с течением времени верхний слой кожи сходит и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность. Эти знаки появляются примерно у 11% пострадавших от тока.
Металлизация кожи — проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием эл. дуги. Такое явление встречается при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность. Пострадавший ощущает на пораженном участке боль от ожогов под действием теплоты занесенного в кожу металла и испытывает напряжение кожи от присутствия в ней инородного тела. Металлизация кожи наблюдается у 10 % пострадавших от эл. тока. В большинстве случаев одновременно с металлизацией возникает дуговой ожог, который почти всегда вызывает более тяжелые поражения, чем металлизация.
Механические повреждения являются в большинстве случаев следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и первой ткани; могут иметь место вывихи суставов и даже переломы костей. Разумеется, электротравмами не считаются аналогичные травмы, вызванные падением человека с высоты, ушибами о предметы в результате воздействия тока.
Механические повреждения происходят при работе в основном в установках до 1000В при относительно длительном нахождении человека под напряжением.
В качестве примера случай:
При монтаже подстанции рабочий взялся рукой за смонтированную шину, идущую по стене сверху вниз и оказавшуюся под напряжением 220В относительно земли, в результате случайного контакта с временной электропроводкой. Рабочий, испытывая сильные судорожные сокращения мышц сознания не потерял, но не мог разжать руку и позвать на помощь. Под действием тока он пробыл несколько секунд, пока его не освободили другие рабочие увидевшие, что он сидит на корточках в неудобном положении и держится вытянутой рукой за шину. По медицинскому заключению у рабочего произошел вывих плеча и перелом шейки лопатки руки.
Электроофтальмия- воспаление наружных оболочек глаз, роговицы и коньюктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазное яблоко), возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения.
Электрический удар – является следствием протекания тока через тело человека; при этом под угрозой поражения является весь организм. В зависимости от исхода поражения электрические удары можно условно разделить на следующие пять степеней:
судорожное, едва ощутимое сокращение мышц;
судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными, едва переносимыми болями, без потери сознания;
судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работой сердца;
потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания;
клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
Исход воздействия эл. тока на организм человека зависит от ряда факторов, в том числе от значения и длительности прохождения тока через его тело. Рода и частоты тока, а так же от индивидуальных свойств человека. Эл. удар, даже если он не приводит к смерти, может вызывать сердечные расстройства в организме, которые проявляются сразу после воздействия тока или через несколько часов, дней и даже месяцев.
Ощутимый ток.
Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него тока в среднем около 1,1 мА при переменно токе 50 Гц и около 6 мА при постоянном. Это воздействие ограничивается при переменном токе слабым зудом и легким пощипыванием, а при постоянном токе — ощущение нагрева кожи на участке касающемся токоведущих частей.
Не отпускающий ток.
Увеличение тока сверх ощутимого порога вызывает у человека судороги мышц и болезненные ощущения, которые с ростом тока усиливаются и распространяются на все большие участки тела. При токе в среднем около 15 мА (50 Гц), боль становится едва переносимой, а судороги мышц рук оказываются настолько значительными, что человек не в состоянии их преодолевать. В результате он не может разжать руку.
Наибольший постоянный ток при котором человек еще в состоянии выдержать боль, возникающую в момент отрыва рук от электродов, составляет примерно 50- 80 мА. Этот ток и принят условно за порог не отпускающих токов при постоянном напряжении.
Переменный ток.
Увеличение частоты от 0 до 50 Гц приводит к повышению опасности поражения, но дальнейшее повышение частоты, несмотря на рост тока, проходящего через тело, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при 450 – 500 кГц. Проще говоря, ток частотой 450-500 кГц не может вызвать смертельного поражения вследствие прекращения работы сердца или легких. Правда, эти токи сохраняют опасность ожогов.
Постоянный ток.
Примерно в 4 -5 раз безопаснее переменного. Если при переменном токе по болевым ощущениям человек в состоянии вынести 42В, то при постоянном токе 110В. Это объясняется тем, что ток проходя через тело вызывает более слабое сокращение мышц.
⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒
Читайте также:
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. Протекая через тело человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действия.
Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и др. органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства (т. е. расстройства специфической деятельности органов).
Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в т. ч. крови, что сопровождается значительными нарушениями ее физико-химического состава.
Механическое действие тока проявляется в возникновении значительного давления в кровеносных сосудах и тканях организма при испарении крови и др. жидкости, а также в смещении и механическом напряжении их под влиянием электродинамических сил. При этом могут произойти тяжелые повреждения различных тканей и сосудов.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. Раздражение живых тканей электрическим током вызывает в них ответную реакцию - возбуждение, являющееся одним из основных физиологических процессов и характеризующееся тем, что живые образования переходят от состояния относительного физиологического покоя в состояние специфической для них деятельности. Так, возбуждение мышечной ткани, обусловленное проходящим через нее током, проявляется в виде непроизвольных сокращений мышцы, т. е.
Действие электрического тока на человека
двигательных эффектов. Нарушение биоэлектрических процессов заключается в следующем. В живой ткани и в первую очередь в мышцах (в т. ч. в сердечной мышце), а также в центральной и периферической нервных системах постоянно возникают электрические потенциалы - биопотенциалы, которые связаны с возникновением и распространением процесса возбуждения, т. е. с переходом живой ткани в состояние активной деятельности. Внешний электрический ток, воздействуя с биотоком, значение которого весьма мало, может нарушить нормальный характер его действия на ткани и органы человека, подавить биотоки и тем самым вызвать специфические расстройства в организме вплоть до его гибели.
В таблице приведены данные о прохождении тока через тело человека по пути "рука - рука" или "рука - нога".
Характер воздействия электротока на организм человека
| Значение тока, мА | Переменный ток промышленной частоты | Постоянный ток |
| 0,6-1,5 | Слабый зуд, пощипывание кожи под электродами | Не ощущается |
| 2,0-4,0 | Ощущение тока распространяется на запястье, слегка сводит руку | Не ощущается |
| 5,0-7,0 | Болевые ощущения усиливаются в кисти руки, сопровождаясь судорогами. Слабые боли - во всей руке. Удается преодолеть судорожное сокращение мышц и разжать руку, в которой зажат электрод | Слабое ощущение нагрева кожи под электродом |
| 8,0-10 | Сильные боли и судороги во всей руке. Трудно, но можно оторвать руку от электрода | Усиление ощущения нагрева кожи |
| 10-15 | Едва переносимые боли во всей руке со временем усиливаются.
Невозможно оторвать руку от электрода |
Еще большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и в прилегающих областях кожи |
| 20-25 | Руки парализует мгновенно, оторвать их от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено | Еще большее усиление нагрева кожи, возникновение ощущения внутреннего нагрева. Незначительные сокращения мышц рук |
| 25-50 | Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном протекании тока может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания | Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц |
| 50-80 | Дыхание парализуется через несколько секунд. Нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца | Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей в момент нарушения контакта |
| Фибрилляция сердца через 20-30 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания | ||
| Более 5000 | Дыхание парализуется немедленно - через доли секунды. Фибрилляция сердца обычно не наступает, возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) -тяжелые ожоги, разрушение тканей. Как правило, исход смертельный |
В качестве защитных средств от поражения электрическим током применяют преимущественно изделия из диэлектриков (резина, бакелит, электрокартон, фарфор и др.). В ряде случаев допускается также применение в качестве защитного средства дерева, проваренного в льняном или другом высыхающем масле (но не в парафиновом).
В соответствии с правилами безопасности все защитные средства по степени надежности подразделяют на основные и дополнительные (табл. 83). Основными являются те защитные средства, посредством которых допускается прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением и изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение электроустановок. Дополнительные защитные средства предназначены для усиления действия основных средств и применяются одновременно с ними.
_____________________
Предыдущая123456789101112131415Следующая
При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций.
Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что, во первых , ток не имеет внешних признаков и как правило человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность; во вторых , воздействия тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная нервная, сердечно-сосудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть поражения; в третьих , переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока; в четвертых, воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию одергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.
Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое – в способности вызывать ожоги тела, механическое – приводить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу крови.
Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной электротравмы. Электротравма – это травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. Условно электротравмы делят на местные и общие. При местных электротравмах возникает местное повреждение организма, выражающиеся в появлении электрических ожогов, электрических знаков, в металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии (воспаление наружных оболочек глаз). Общие электротравмы , или электрические удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или полном прекращении деятельности наиболее жизненно важных органов и систем – легких (дыхания), сердца (кровообращения).
……………….
Влияние электрического тока на организм человека
1.1 Виды поражений электрическим током
Проходя через организм, электрический ток производит 3 вида воздействия: термическое, электролитическое и биологическое.
Термическое действие проявляется в ожогах наружных и внутренних участков тела, нагреве кровеносных сосудов и крови и т.п., что вызывает в них серьёзные функциональные расстройства.
Электролитическое в разложении крови и другой органической жидкости, вызывая тем самым значительные нарушения их физико-химических составов и ткани в целом.
Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что может сопровождаться непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. При этом могут возникнуть различные нарушения в организме, включая механическое повреждение тканей, а также нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.
Различают два основных вида поражения организма: электрические травмы и электрические удары. Часто оба вида поражения сопутствуют друг другу. Тем не менее они различны и должны рассматриваться раздельно.
1.1.1 Электрические травмы
Электрические травмы это чётко выраженные местные нарушения целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Обычно это поверхностные повреждения, то есть поражения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей.
Опасность электрических травм и сложность их лечения обуславливаются характером и степенью повреждения тканей, а также реакцией организма на это повреждение.
Обычно травмы излечиваются, и работоспособность пострадавшего восстанавливается полностью или частично. Иногда (обычно при тяжёлых ожогах) человек погибает.
§ 1. Действие электрического тока на человека и виды поражений.
В таких случаях непосредственной причиной смерти является не электрический ток, а местное повреждение организма, вызванное током. Характерные виды электрических травм электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи и механические повреждения.
Электрический ожог самая распространённая электрическая травма: ожоги возникают у большей части пострадавших от электрического тока (60-65 %), причём треть их сопровождается другими травмами знаками, металлизацией кожи и механическими повреждениями.
В зависимости от условий возникновения различаются три вида ожогов:
-токовый, или контактный, возникающий при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате контакта человека с токоведущей частью; этот вид ожога возникает в электроустановках относительно небольшого напряжения не выше 1-2 кВ и является, как правило, ожогом кожи, то есть внешним повреждением;
-дуговой, обусловленный воздействием на тело человека электрической дуги, но без прохождения тока через тело человека; обычно это ожоги являются результатом случайных коротких замыканий в электроустановках от 220 до 6000 В, например, при работах под напряжением на щитах и сборках, при выполнении измерений переносными приборами и т. п. ;
-смешанный, являющийся результатом действия одновременно обоих указанных факторов, то есть действия электрической дуги и прохождения тока через тело человека; этот ожог возникает, как правило, в установках более высокого напряжения выше 1000 В. При этом дуга образуется между токоведущей частью и человеком, а ток, имеющий обычно большое значение (несколько ампер и даже десятков ампер), проходит через тело человека. В этом случае поражения носят тяжёлый характер и нередко оканчиваются смертью пострадавшего, причём тяжесть поражения возрастает с ростом напряжения электроустановки.
Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой чётко очерченные пятна серого или бледно-жёлтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Часто знаки имеют круглую или овальную форму с углублением в центре; размеры знаков 1-5 мм. Поражённый участок кожи затвердевает подобно мозоли.
⇐ Предыдущая52535455565758596061Следующая ⇒
Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 518 | Нарушение авторского права страницы
Studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…
Воздействие электрического тока
На организм человека
При проектировании и выполнении заземляющих устройств (ЗУ) учитывается вероятность травмирования человека электрическим током, так как нельзя исключить соприкосновение людей с опасными напряжениями, появление которых возможно на частях электроустановок, нормально не находящихся под напряжением. Поэтому с целью обеспечения безопасности людей выполняется защитное заземление . Воздействие электрического тока на организм человека зависит от его величины , продолжительности и пути , по которому он проходит, а также от физического состояния человека . Наибольшую опасность представляет ток, проходящий через область сердца .
Воздействия электрического тока на организм человека чрезвычайно разнообразны. Они зависят от множества факторов.
По характеру воздействия различают: термические, биологические, электролитические, химические и механические повреждения.
Термическое воздействие тока проявляется ожогами отдельных участков тела; почернением и обугливанием кожи и мягких тканей; нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути прохождения электрического тока, кровеносных сосудов и нервных волокон, вызывающим в них функциональные расстройства.
Электролитическое воздействие тока проявляется в разложении различных жидкостей организма на ионы, нарушающем их свойства.
Химическое воздействие тока выражается в возникновении химических реакций в крови, лимфе, нервных волокнах с образованием новых веществ, несвойственных организму.
Биологическое воздействие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей организма, возникновении судорог, остановке дыхания, изменении режима сердечной деятельности.
Механическое воздействие тока приводит к сильным сокращениям мышц, вплоть до их разрыва, к разрывам кожи, кровеносных сосудов, переломах костей, вывихам суставов, расслоению тканей.
По видам поражения различают электротравмы и электрические удары.
Электротравмы — это местные поражения (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).
Электрические удары — это общие поражения, связанные с возбуждением тканей проходящим через них током (нарушения функционирования центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения, потеря сознания, расстройство речи, судороги, нарушение дыхания, вплоть до остановки, мгновенная смерть ).
По степени воздействия на организм человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный .
Ощутимым называется электрический ток, который при прохождении через организм человека вызывает ощутимое раздражение. Ощущение от протекания переменного электрического тока, как правило, начинается от значения 0,6 мА.
Неотпускающим называется ток, который при прохождении через организм человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц рук , ног или других частей тела , соприкасающихся с токоведущим проводником. Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным волокнам, поглощает управляющие биотоки коры головного мозга, что приводит к возникновению эффекта «приковывания» к месту прикосновения. Человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части проводника .
Фибрилляционным называется ток, вызывающий при прохождении через организм человека фибрилляцию сердца – разновременные некоординированные сокращения отдельных мышечных волокон сердца, в конечном итоге приводящие к остановке сердца и параличу дыхания .
Степень поражения электрическим током зависит от:
− общего электрического сопротивления или обратного ему параметра — проводимости организма, которые зависят от индивидуальных особенностей тела человека;
− параметров электрической цепи (напряжение, сила и род тока, частота колебаний), под действие которой попал человек;
− пути прохождения тока через тело человека;
− условий включения в электросеть;
− продолжительности воздействия;
− условий внешней среды (температура, влажность, наличие токопроводящей пыли и др.).
Низкое электросопротивление организма способствует более тяжелым последствиям поражения электрическим током. Электросопротивление тела человека снижают такие показатели, как физиологическое и психологическое состояние (утомление, алкогольное опьянение, голод, заболевание, эмоциональное возбуждение).
Общее электрическое сопротивление человеческого организма суммируется из сопротивлений каждого из участков тела, расположенных на пути прохождения тока.
Переменный ток более опасен, чем постоянный, однако при высоком напряжении (более 500 В) опаснее становится постоянный ток.
Путь электрического тока через тело человека во многом определяет степень поражения организма.
Наиболее часто в практике встречаются варианты, показанные на рис 9.8:
Рис.9.8. Варианты путей прохождения электрического тока через тело человека:
1 — «рука-рука»; 2 — «рука-ноги»; 3 — «рука-нога»; 4 — «руки-ноги»; 5 — «нога-нога»;
6 — «голова-ноги»; 7 — «голова-рука»
Наиболее опасными являются те варианты, в которых в зону поражения попадают жизненно важные органы и системы организма – головной мозг , сердце, легкие . Это цепи: «голова-руки»; «голова-ноги»; «руки-ноги»; «рука-рука».
Влияние тока на организм человека при условии его прохождения по путям «рука-рука» и «рука-нога» представлено в таблице 9.5.
Таблица 9.5.
Характер воздействия электрического тока на организм
Человека.
| Значение тока, мА | Характер воздействия | |
| Переменный ток 50 Гц | Постоянный ток | |
| 0,6 – 1,6 | Порог ощущения (начало ощущения) – слабый зуд, пощипывание кожи под проводниками | Не ощущается |
| 2 – 4 | Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку | Не ощущается |
| 5 – 7 | Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаясь судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья. Руки, как правило, можно оторвать от проводников. | Порог ощущения (начало ощущения) –зуд, впечатление нагрева кожи под проводником |
| 8 – 10 | Сильные боли с судороги во всей руке, включая предплечье.
Руки трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от проводников |
Усиление ощущения нагрева |
| 10 – 15 | Неотпускающие токи – непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Едва переносимые боли во всей руке. С увеличением продолжительности протекания тока боли усиливаются. | Еще большее усиление ощущения нагрева как под проводником, так и в прилегающих областях кожи. |
| 20 – 25 | Руки парализуются мгновенно, оторваться от проводников невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено. | Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущение внутреннего нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. |
| 25 – 50 | Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания. | Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от проводников возникает едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц. |
| 50 – 80 | Паралич дыхания через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца. | Неотпускающие токи – руки невозможно оторвать от проводников из-за сильных болей при нарушении контакта. Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. |
| паралич сердца. | Паралич дыхания при длительном протекании тока | |
| То же действие за меньшее время | Фибрилляция сердца через 2-3с; еще через несколько секунд – паралич сердца. | |
| Более 500 | Дыхание парализуется немедленно – через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушение тканей. |
Наиболее характерными является следующие токи: пороговый ощутимый, пороговый неотпсускающий, пороговый фибрилляционный.
Пороговый ощутимый ток – это наименьшее значение ощутимого тока, т.е. тока, вызывающего при прохождении через организм ощутимые раздражения. Его значение при 50 Гц составляет 0,6 – 1,5 мА. При этом ток 0.63 мА ощущает лишь 1 чел. из тысячи. 1,59 мА — 999 чел.
Тема 12. Действие электрического тока на организм человека, анализ условий электробезопасности
из тысячи и 1,11 мА – 500 чел. из тысячи, т.е. 50 %.
Пороговый неотпускающий ток – это наименьшее значение пропускающего тока, т. е. тока вызывающего при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Его значение при 50 Гц составляет 5 – 25 мА . При этом ток 5,3 мА является неотпускающим лишь для 1 чел. из тысячи, 24,6 мА – для 999 чел. из тысячи и 14,9 мА — для 500 чел. из тысячи, т.е. для 50 % людей.
Пороговый фибрилляционный ток – это наименьшее значение фибрилляционного тока, т. е. тока, вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Его значение при 50 Гц составляет 50 – 350 мА . При этом ток 67 мА вызывает фибрилляцию лишь у 1 чел. из тысячи, 367 мА — у 999 чел. из тысячи и ток 157 мА — у 500 чел. из тысячи, т. е. у 50% людей.
Фибрилляция сердца – нарушение нормального сердечного ритма. Это состояние характеризуется некоорденированными, асинхронными сокращениями мышечной фибрилльной ткани сердца. При фибрилляции сердце не повреждается, но нарушается ритм его работы, оно не бьется, а трепещет. Прекращается циркуляция крови в организме, и смерть наступает в течение нескольких минут.
Электромагнитная волна , распространяясь от источника в неограниченном пространстве со скоростью света, создает электромагнитное поле (ЭМП), способное воздействовать на заряженные частицы и токи, в результате чего происходит превращение энергии поля в другие виды энергии.
Действующим началом колебаний диапазона от единиц до нескольких тысяч Гц являются протекающие токи соответствующей частоты через тело как хороший проводник.
Для диапазона частот от нескольких тысяч до 30 мГц характерно быстрое возрастание поглощения энергии, а следовательно, и поглощенной мощности телом с увеличением частоты колебаний. Особенностью диапазона от 30 мГц до 10 гГц является “резонансное” поглощение. У человека такой характер поглощения возникает при действии ЭМП с частотами от 70 до 100 мГц. Для диапазонов от 10 до 200 гГц и от 200 до 3000 гГц характерно максимальное поглощение энергии поверхностными тканями, преимущественно кожей.
С уменьшением длины волны и увеличением частоты глубина проникновения электромагнитных волн в ткани уменьшается. Эта тенденция наблюдается до тех пор, пока длина волны в данном организме существенно превышает размеры клетки. На очень высоких частотах проницаемость тканей для электромагнитного излучения вновь начинает возрастать, например, для рентгеновского и гамма-излучения.
Различие диэлектрических свойств тканей приводит к неравномерности их нагрева, возникновению макро- и микротепловых эффектов со значительным перепадом температур.
Электромагнитные поля промышленной частоты
Длительное воздействие электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам в головном мозге и центральной нервной системе . В результате у человека наблюдаются головная боль в височной и затылочной областях, вялость, ухудшение памяти, боли в области сердца, угнетенное настроение, апатия, своеобразная депрессия с повышенной чувствительностью к яркому свету и интенсивному звуку, расстройство сна, сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, дыхания, повышенная раздражительность, а также наблюдаются функциональные нарушения в центральной нервной системе, изменения в составе крови.
Согласно санитарным правилам и нормам СанПиН 2.2.4.1191-03 “Электромагнитные поля в производственных условиях” пребывание в электромагнитных полях промышленной частоты напряженностью до 5 кВ/м допускается в течение всего рабочего дня.
Электростатические поля
Электростатическое поле (ЭСП) образует электростатические заряды, возникающие на поверхностях некоторых материалов как жидких, так и твердых, вследствие электризации.
Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материалов, если последний изолирован от земл и. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов. Материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость, заряжается положительно, а меньшую — отрицательно.
Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд.
Воздействие ЭСП на человека связано с протеканием через него слабого тока. При этом электротравм не бывает. Однако вследствие рефлекторной реакции на раздражение анализаторов на коже человек отстраняется от заряженного тела, что может привести к механической травме от удара о рядом расположенные элементы конструкций, падение с высоты, испуг с возможной потерей сознания.
Электростатическое поле большой напряженности (несколько десятков киловольт) способно изменять и прерывать клеточное развитие, вызывать катаракту с последующим помутнением хрусталика.
К воздействию электростатического поля наиболее чувствительны центральная нервная и сердечно-сосудистая системы, анализаторы. Люди жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и др. Длительное пребывание человека в условиях, когда напряженность ЭСП имеет величину более 1 кВ/м, вызывает нервно-эмоциональное напряжение, утомление, снижение работоспособности, нарушение суточного биоритма, снижение адаптационных резервов организма.
Предельно допустимое значение напряженности ЭСП устанавливается СанПиН 2.2.4.1191-03 в зависимости от времени его воздействия на работника за смену, равным 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в поле не регламентируется.
При напряженности ЭСП, превышающей 60 кВ/м, работа без применения средств защиты не допускается.
Электромагнитные поля радиочастот
Электромагнитные поля радиочастот большой интенсивности вызывают в организме человека тепловой эффект, который может выразиться в нагреве тела, либо отдельных его тканей или органов . Воздействие электромагнитного поля особенно вредно для органов и тканей, недостаточно хорошо снабженных кровеносными сосудами (глаза, мозг, почки, желудок, мочевой и желчный пузырь). Наиболее чувствительны к воздействию радиоволн центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. У человека возникают головная боль, повышенная утомляемость, изменение артериального давления, нервно-психические расстройства, а также могут наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей, снижение веса.
Нормирование ЭМП радиочастотного диапазона в производственных условиях проводится СанПиН 2.2.4.1191-03, согласно которым оценка воздействия ЭМП радиочастот на людей осуществляется по интенсивности излучения и энергетической экспозиции.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) напряженности электрического и магнитного полей (ЕПДУ, НПДУ) диапазона частот от 10 до 30 кГц при воздействии в течение всей рабочей смены составляют 500 В/м и 50 А/м соответственно. ПДУ напряженности электрического и магнитного полей при продолжительности воздействия до 2 часов за смену равны 1 000 В/м и 100 А/м соответственно.
Способы защиты от вредного воздействия электромагнитных полей
Защита человека от опасного воздействия электромагнитного облучения осуществляется следующими способами: уменьшением излучения от источника; экранированием источника излучения и рабочего места; установлением санитарно-защитной зоны; поглощением или уменьшение образования зарядов статического электричества; устранением зарядов статического электричества; применением средств индивидуальной защиты.
Уменьшение мощности излучения от источника реализуется применением поглотителей электромагнитной энергии; блокированием излучения.
Поглощение электромагнитных излучений осуществляется поглотительным материалом путем превращения энергии электромагнитного поля в тепловую. В качестве такого материала применяют каучук, поролон, пенополистерол, ферромагнитный порошок со связывающим диэлектриком.
Экранирование источника излучения и рабочего места производится специальными экранами. При этом различают отражающие и поглощающие экраны. Первые изготавливают из материала с низким электросопротивлением — металлы и их сплавы (медь, латунь, алюминий, сталь, цинк). Они могут быть сплошные и сетчатые. Экраны должны быть заземлены для обеспечения стекания в землю образующихся на них зарядов.
Поглощающие экраны выполняют из радиопоглощающих материалов: эластичных или жестких пенопластов, резиновых ковриков, листов поролона или волокнистой древесины, обработанной специальным составом, а также из ферромагнитных пластин.
Для устранения зарядов статического электричества используют заземление частей оборудования, увлажнение воздуха.
Электрический ток
Опасность поражения людей электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер безопасности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. По сравнению с другими видами производственного травматизма электротравматизм составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест . На производстве из-за несоблюдения правил электробезопасности происходит 75% электропоражений.
Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое, световое воздействие.
Термическое воздействие тока характеризуется нагревом кожи и тканей до высокой температуры вплоть до ожогов.
Электролитическое воздействие заключается в разложении органической жидкости, в том числе крови, и нарушении ее физико-химического состава.
Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва.
Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей и сопровождается судорожными сокращениями мышц.
Световое действие приводит к поражению слизистых оболочек глаз.
Виды поражения организма человека электрическим током
Электротравмы — это травмы, полученные от воздействия электрического тока на организм, которые условно разделяют на общие (электрический удар), местные и смешанные.
Электрический удар
Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся резкими судорожными сокращениями мышц, в том числе мышцы сердца, что может привести к остановке сердца .
Под местными электротравмами понимается повреждение кожи и мышечной ткани, а иногда связок и костей. К ним можно отнести электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, механические повреждения.
Электрические ожоги
Электрические ожоги — наиболее распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный и дуговой.
Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В.
Электрический ожог - это как бы аварийная система, защита организма, так как обуглившиеся ткани в силу большей сопротивляемости, чем обычная кожа, не позволяют электричеству проникнуть вглубь, к жизненно важным системам и органам. Иначе говоря, благодаря ожогу ток заходит в тупик.
Когда организм и источник напряжения соприкасались неплотно, ожоги образуются на местах входа и выхода тока . Если ток проходит по телу несколько раз разными путями, возникают множественные ожоги.
Множественные ожоги чаще всего случаются при напряжении до 380 В из-за того, что такое напряжение “примагничивает” человека и требуется время на отсоединение. Высоковольтный ток такой “липучестью” не обладает. Наоборот, он отбрасывает человека, но и такого короткого контакта достаточно для серьезных глубоких ожогов. При напряжении свыше 1 000 В случаются электротравмы с обширными глубокими ожогами, поскольку в этом случае температура поднимается по всему пути следования тока.
При напряжении свыше 1 000 В в результате случайных коротких замыканий может возникнуть и дуговой ожог.
Электрические знаки и электрические метки
Электрические знаки или электрические метки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Обычно электрические знаки имеют круглую или овальную форму с углубленным в центре размером от 1 до 5 мм.
Металлизация кожи
Металлизация кожи — это выпадение мельчайших частичек расплавленного металла на открытые поверхности кожи . Обычно такое явление происходит при коротких замыканиях, производстве электросварочных работ. На пораженном участке возникает боль от ожога и наличия инородных тел.
Механические повреждения
Механические повреждения — следствие судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека, приводящее к разрыву кожи, мышц, сухожилий . Это происходит при напряжении ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.
Факторы, определяющие исход воздействия электрического тока на человека
Согласно ГОСТу 12.1.019 “ССБТ. Электробезопасность. Общие требования” степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от силы тока, напряжения, рода тока, частоты электрического тока и пути прохождения через тело человека, продолжительности воздействия и условий внешней среды.
Сила тока — главный фактор, от которого зависит исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее последствия. Сила тока (в амперах) зависит от приложенного напряжения (в вольтах) и электрического сопротивления организма (в омах).
По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.Ощутимый
Ощутимым называют электрический ток, который при прохождении через организм вызывает ощутимое раздражение. Минимальная величина, которую начинает ощущать человек при переменном токе с частотой 50 Гц, составляет 0,6-1,5 мА.
Неотпускающий
Неотпускающим считают ток, при котором непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, ноги или других частей тела не позволяют пострадавшему самостоятельно оторваться от токоведущих частей (10,0-15,0 мА).
Фибрилляционный ток
Фибрилляционный — ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца — быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, приводящие к его остановке (90,0-100,0 мА). Через несколько секунд происходит остановка дыхания. Чаще всего смертельные исходы наступают от напряжения 220 В и ниже. Именно низкое напряжение заставляет беспорядочно сокращаться сердечные волокна и приводит к моментальному сбою в работе желудочков сердца.
Безопасный ток
Допустимым следует считать ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от скорости прохождения тока через тело человека: при длительности действия более 10 с — 2 мА, а при 120 с и менее — 6 мА.
Безопасным напряжением считают 36 В (для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и т. д.) и 12 В (для переносных светильников при работе внутри металлических резервуаров, котлов). Но при определенных ситуациях и такие напряжения могут представлять опасность.
Безопасные уровни напряжения получают из осветительной сети, используя для этого понижающие трансформаторы. Распространить применение безопасного напряжения на все электрические устройства невозможно.
В производственных процессах используются два рода тока — постоянный и переменный. Они оказывают различное воздействие на организм при напряжениях до 500 В. Опасность поражения постоянным током меньше, чем переменным. Наибольшую опасность представляет ток частотой 50 Гц, которая является стандартной для отечественных электрических сетей.
Путь, по которому электрический ток проходит через тело человека, во многом определяет степень поражения организма. Возможны следующие варианты направлений движения тока по телу человека:- человек обеими руками дотрагивается до токоведущих проводов (частей оборудования), в этом случае возникает направление движения тока от одной руки к другой, т. е. “рука-рука”, эта петля встречается чаще всего;
- при касании одной рукой к источнику путь тока замыкается через обе ноги на землю “рука-ноги”;
- при пробое изоляции токоведущих частей оборудования на корпус под напряжением оказываются руки работающего, вместе с тем стекание тока с корпуса оборудования на землю приводит к тому, что и ноги оказываются под напряжением, но с другим потенциалом, так возникает путь тока “руки-ноги”;
- при стекании тока на землю от неисправного оборудования земля поблизости получает изменяющийся потенциал напряжения, и человек, наступивший обеими ногами на такую землю, оказывается под разностью потенциалов, т. е. каждая из этих ног получает разный потенциал напряжения, в результате возникает шаговое напряжение и электрическая цепь “нога-нога”, которая случается реже всего и считается наименее опасной;
- прикосновение головой к токоведущим частям может вызвать в зависимости от характера выполняемой работы путь тока на руки или на ноги — “голова-руки”, “голова-ноги”.
Все варианты различаются степенью опасности. Наиболее опасными являются варианты “голова-руки”, “голова-ноги”, “руки-ноги” (петля полная). Это объясняется тем, что в зону поражения попадают жизненно важные системы организма — головной мозг, сердце.
Продолжительность воздействия тока влияет на конечный исход поражения. Чем дольше воздействуeт электрический ток на организм, тем тяжелее последствия.
Условия внешней среды , окружающей человека в ходе производственной деятельности, могут повысить опасность поражения электрическим током. Увеличивают опасность поражения током повышенная температура и влажность, металлический или другой токопроводящий пол.
По степени опасности поражения человека током все помещения делятся на три класса: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные.
Защита от воздействия электрического тока
Для обеспечения электробезопасности необходимо точное соблюдение правил технической эксплуатации электроустановок и проведение мероприятий по защите от электротравматизма.
ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельно допустимые напряжения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановок производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц. Для переменного тока 50 Гц допустимое значение напряжения прикосновения составляет 2 В, а силы тока — 0,3 мА, для тока частотой 400 Гц — соответственно 2 В и 0,4 мА; для постоянного тока — 8В и 1,0 мА (эти данные приведены для продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки).
Мерами и способами обеспечения электробезопасности служат:- применение безопасного напряжения;
- контроль изоляции электрических проводов;
- исключение случайного прикосновения к токоведущим частям;
- устройство защитного заземления и зануления;
- использование средств индивидуальной защиты;
- соблюдение организационных мер обеспечения электробезопасности.
Одним из аспектов может быть применение безопасного напряжения — 12 и 36 В. Для его получения используют понижающие трансформаторы, которые включают в стандартную сеть с напряжением 220 или 380 В.
Для защиты от случайного прикосновения человека к токоведущим частям электроустановок используют ограждения в виде переносных щитов, стенок, экранов.
Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (металлоконструкция зданий и др.) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель защитного заземления — устранение опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения его к металлическому корпусу электрооборудования, который в результате нарушения изоляции оказался под напряжением.
Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или его эквивалентом.
Защитное отключение — это система защиты, обеспечивающая безопасность путем быстрого автоматического отключения электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Продолжительность срабатывания защитного отключения составляет 0,1- 0,2 с. Данный способ защиты используют как единственную защиту или в сочетании с защитным заземлением и занулением.
Применение малых напряжений. К малым относят напряжение до 42В, его применяют при работе с переносными электроинструментами, использовании переносных светильников.
Контроль изоляции . Изоляция проводов со временем теряет свои диэлектрические свойства. Поэтому необходимо периодически проводить контроль сопротивления изоляции проводов с целью обеспечения их электробезопасности.
Средства индивидуальной защиты — подразделяются на изолирующие, вспомогательные, ограждающие. Изолирующие защитные средства обеспечивают электрическую изоляцию от токоведущих частей и земли. Они подразделяются на основные и дополнительные. К основным изолирующим средствам в электроустановках до 1000 В относят диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными ручками. К дополнительным средствам — диэлектрические галоши, коврики, диэлектрические подставки.
Электрический ток очень схож с потоком воды, только вместо ее молекул, движущихся вниз по реке, заряженные частицы движутся по проводнику.
Для того чтобы электрический ток протекал через тело, оно должно стать частью электрической цепи.
Постоянный и переменный ток
Степень поражающего действия электрического тока на организм человека будет зависеть от его вида.
Если ток протекает только в одном направлении, он называется постоянным (DC).
Если ток меняет направление, он называется переменным (AC). Переменный ток - лучший способ передачи электроэнергии на большие расстояния.
AC с тем же напряжением, что и DC, является более опасным и вызывает худшие последствия. Действие электрического тока на организм человека в этом случае может вызвать эффект "замораживание мышцы руки". То есть произойдет настолько сильное сокращение мышц (тетания), которое человек будет не в состоянии преодолеть.
Пути получения удара
Прямой контакт с электричеством произойдет, когда кто-то коснется токопроводящей части, например, неизолированного провода. В частных домах это возможно в редких случаях. Косвенный контакт возникает, когда происходит взаимодействие с какой-либо техникой или электроприбором, а из-за неисправности или нарушении правил хранения и эксплуатации корпус устройства может ударить током.
Интересный факт: почему птицы никогда не подвергаются электрическому удару от сидения на кабелях?
Это потому, что между пернатой и кабелем электропередач не возникает разницы напряжений. Ведь земли она не касается, как и другого кабеля. Отсюда совпадает напряжение птицы и кабеля. Но если вдруг крыло птицы коснется, допустим, металлической обмотки на столбе, удар тока не заставит себя ждать.
Сила удара и его последствия
Рассмотрим действие электрического тока на организм человека кратко:
| Эффект |
|
| Не воспринимается |
|
| Вызывает покалывание |
|
| Небольшой шок. Не больно. Человек легко отпустит источник тока. Непроизвольная реакция может привести к косвенным травмам |
|
| 6-25 мА (женщины) | Болезненные потрясения. Потеря контроля мышц |
| 9-30 мА (мужчины) | "Неотпускающий" ток. Человек может быть отброшен от источника питания. Сильная непроизвольная реакция может привести к недобровольным травмам |
| От 50 до 150 мА | Сильная боль. Остановка дыхания. Реакции мышц. Возможная смерть |
| Фибрилляция сердца. Повреждение нервных окончаний. Вероятная смерть |
|
| Сердечная остановка, сильные ожоги. Смерть наиболее вероятна |
Когда ток протекает через тело, нервная система испытывает электрический шок. Интенсивность удара зависит главным образом от силы тока, его пути, проходящего через тело, и продолжительности контакта. В крайних случаях шок вызывает перебои в обычной работе сердца и легких, приводящие к бессознательному состоянию или смерти. Виды действия электрического тока на организм человека подразделяются в зависимости от того, какие осложнения ток нанес организму.
Электролиз
Тут все просто: удар током поспособствует изменению химического состава крови и других жидкостей в организме. Что в дальнейшем скажется на работе всех систем в целом. Если постоянный ток проходит через ткани тела в течение нескольких минут, начинается изъязвление. Такие язвы, хотя обычно не смертельны, могут быть болезненными и лечиться долго.
Ожоги
Термическое действие электрического тока на организм человека проявляется в виде ожогов. Когда электрический ток проходит через любое вещество, имеющее электрическое сопротивление, выделяется тепло. Количество тепла зависит от рассеиваемой мощности.
Электрические ожоги часто оказываются наиболее заметны вблизи участка входа тока в тело, хотя довольно часто возникают и внутренние ожоги, которые, если они не смертельны, могут вызывать долговременную и болезненную травму.
Мышечные судороги
Раздражая и возбуждая живые ткани, электрический разряд поступает к мышце, мышца противоестественно и судорожно начинает сжиматься. Происходят различные нарушения в работе организма. Так проявляется биологическое действие электрического тока на организм человека. Длительное непроизвольное сокращение мышц, вызванное внешним электрическим стимулом, несет за собой одно неблагоприятное последствие, когда человек, который держит электрический объект, не может его отпустить.
Остановка дыхания и сердца
Мускулы между ребрами (межреберные мышцы) должны многократно сокращаться и расслабляться, чтобы человек дышал. Таким образом, длительное сокращение этих мышц может препятствовать дыханию.
Сердце - это мускулистый орган, который должен постоянно сокращаться и расслабляться, чтобы выполнять свою функцию в качестве насоса для перекачки крови. Длительное сокращение сердечной мускулатуры будет препятствовать данному процессу и приведет к его остановке.
Фибрилляция желудочков
Желудочки - это камеры, ответственные за перекачку крови из сердца. При ударе током мускулатура желудочков будет претерпевать нерегулярные, несогласованные подергивания, в результате перестанет работать "насосная" функция в сердце. Этот фактор может оказаться фатальным, если не будет исправлен за очень короткий промежуток времени.
Фибрилляция желудочков может быть вызвана очень небольшими электрическими раздражителями. Достаточно тока 20 мкА, проходящего непосредственно через сердце. Именно по этой причине большинство смертей обусловлено возникновением фибрилляции желудочков.
Факторы естественной защиты
У тела есть собственное сопротивление действиям, оказываемым электрическим током на организм человека в виде кожи. Однако оно зависит от множества факторов: от части тела (более толстая или более тонкая кожа), влажности кожи и площади тела, на которую оказывается вредное воздействие. Сухая и влажная кожа имеют очень разные значения сопротивления, но не являются единственным аспектом, который следует учитывать при поражении электрическим током. Порезы и глубокие ссадины способствуют значительному снижению сопротивляемости. Конечно же, сопротивление кожи будет зависеть и от мощности поступаемого тока. Но все-таки существует немало случаев, когда из-за высокой сопротивляемости кожи человек, кроме неприятного удара током, не получал ни единой электротравмы. Действие электрического тока на организм человека не приносило никаких нежелательных последствий.
Как предотвратить поражение электрическим током
Предотвращение ударов электрическим током, особенно в обыденной жизни, является обязательным условием для безопасной жизни. Используется изоляция для любых токоведущих частей. Например, кабели представляют собой изолированные электрические провода, что позволяет их использование без риска каких-либо электрических ударов, а выключатели света, заключенные в коробки, предотвращают доступ к находящимся под напряжением деталям.
Существуют специальные низковольтные аппараты, которые обеспечивают дополнительную защиту от получения электрического удара.
Могут обеспечивать дополнительную электробезопасность. Действие электрического тока на организм человека в этом случае будет нулевым. Данное устройство в случае нежелательной утечки за несколько секунд отключит поврежденный участок электропроводки или неисправный электроприбор, чем не только спасет человека от получения тока, но и убережет от пожара.
Дифавтомат, помимо описанных выше возможностей, обладает защитой от перегрузок и короткого замыкания.
Важно убедиться, что любая электрическая работа, проводимая в доме, осуществляется квалифицированным специалистом-электриком, у которого есть технические знания и опыт, чтобы обеспечить безопасность работы.
Сила электричества в живых существах
Электрохимическая энергия производится в каждой клетке каждого живого организма. Нервная система животного или человека посылает свои сигналы посредством электрохимических реакций.
Практически каждый электрохимический процесс и его технологическое применение играют определенную роль в современной медицине.
В фильме о Франкенштейне используется специфическое действие электрического тока на организм человека. Сила электричества превращает мертвого мужчину в живого монстра. Хотя использование электричества в таком контексте все еще невозможно, электрохимические силы необходимы для того, чтобы наши тела функционировали. Понимание этих сил очень помогло развитию медицины.
Действие электрического тока: первые эксперименты
С 1730 года, после опытов Стивена Грея по передаче электрического тока на расстояние, в течение следующих пятидесяти лет другие исследователи обнаружили, что прикосновение электрически заряженного стержня может привести к сокращению мускулов мертвых животных. Типичным примером влияния электрического тока на биологический объект является ряд экспериментов итальянского врача, физика и биолога Луиджи Гальвани, который считается одним из отцов-основателей электрохимии. В этих экспериментах он посылал электрический ток через нервы в лапку лягушки, и это вызывало сокращение мышц и движение конечности.
В конце девятнадцатого века некоторые врачи начали изучать действие электрического тока на организм человека, но не мертвого, а живого! Это позволило им сделать более подробные карты мышечной системы, которые ранее были недоступны.
Электротерапия и фокусы
В течение восемнадцатого и начала девятнадцатого столетий электрический ток использовался повсеместно. Врачи, ученые и шарлатаны, не всегда отличающиеся друг от друга, использовали электрохимические удары, чтобы лечить любую болезнь, особенно паралич и радикулит.
Тогда же появились специфические шоу, одновременно ужасающие и приводящие в дикий восторг. Суть таковых состояла в том, чтобы оживить труп. Преуспел в этом деле Джованни Альдини, который с помощью электрического тока делал так, чтобы мертвец "оживал": открывал глаза, шевелил конечностями, приподнимался.
Ток в современной медицине
Действие электрического тока на организм человека, помимо лечения (как пример, физиотерапия), также может быть использовано для раннего обнаружения проблем со здоровьем. Специальные устройства записи теперь превращают естественную электрическую активность тела в диаграммы, которые затем используют доктора для анализа отклонений. Врачи теперь диагностируют сердечные аномалии с помощью электрокардиограмм (ЭКГ), нарушения мозга с помощью электроэнцефалограмм (ЭЭГ) и потери нервной функции с помощью электромиограмм (ЭМГ).
Жизнь благодаря электрическому току
Одним из наиболее драматических применений электричества является дефибрилляция, которая в фильмах иногда показана как «запуск» сердца, которое уже перестало работать.
Действительно, запуск кратковременного импульса значительной величины может иногда (но очень редко) перезапускать сердце. Однако чаще дефибрилляторы используются для коррекции аритмии и восстановления его нормального состояния. Современные автоматизированные внешние дефибрилляторы могут регистрировать электрическую активность сердца, определять фибрилляцию желудочков сердца, а затем вычислять силу тока, необходимую для пациента на основе этих факторов. Многие общественные места теперь имеют дефибрилляторы, для того чтобы электрический ток и его действие на организм человека в этом случае предотвратил смерти, вызванные дисфункцией сердца.
Следует также упомянуть искусственные кардиостимуляторы, которые контролируют сокращения сердца. Эти устройства имплантируются под кожу или под мышцы груди пациента и передают импульсы электрического тока около 3 В через электрод и сердечную мышцу. Это стимулирует нормальный сердечный ритм. Современные кардиостимуляторы могут работать в течение 14 лет, прежде чем их нужно будет заменить.
Действие электрического тока на организм человека стало обыденным и не только в медицине, но и физиотерапии.
Деловая игра №8
ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ДО ВРАЧЕБНОЙ ПОМОЩИ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.
Теоретические знания, необходимые для выполнения деловой игры № 8.
ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. ВИДЫ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.
Широкое использование электроэнергии во всех отраслях народного хозяйства увеличивает число людей, которые эксплуатируют электрооборудование. Поэтому проблема электробезопасности при эксплуатации электрооборудования приобретает особое значение.
Анализ несчастных случаев в промышленности свидетельствует о том, что количество травм, вызванных действием электричества, сравнительно небольшое и составляет 0,5-1% от общего количества несчастных случаев. Однако следует отметить, что из общего количества несчастных случаев со смертельным исходом на производстве 20-40%, случается вследствие поражения элекротоком, что больше, чем вследствие действия других причин, причем около 80% смертельных поражений электрическим током происходит в электроустановке напряжением до 1000 В . Значительно распространенны такие электроустановки, и их обслуживают практически все лица, которые работают в промышленности, а электроустановки напряжением более 1000 В обслуживают малочисленным высококвалифици-рованным персоналом.
Электротравма - это травма, вызванная действием электрического тока или электрической дуги.
Электротравмы разделяются на два вида :
Элекротравмы, которые происходят при прохождении тока через тело века,
Электротравмы, появление которых не связано с прохождением тока через тело человека. Поражение человека во этом случае связывается с ожогами, ослеплением электрической дугой, падением, и как следствие - существенными механическими повреждениями.
Виды воздействия электротока на человека:
- Термическое воздействие тока
Ожоги отдельных участков тела,
Нагревание до высокой температуры кровеносных сосудов,нервов, сердца, мозга и других органов, которые находятся на пути тока, вызывающего в них существенные функциональные нарушения.
- Электролитическое воздействие тока характеризуется распадом органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными изменениями их физико-химического состава.
- Механическое (динамическое) действие - это расслоение, разрывы и другие подобные повреждения тканей организма, в том числе мышц, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани вследствие электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегрева током жидкости и крови.
- Биологическое воздействие тока проявляется путем раздражения и возбуждения живых тканей организма, а также вследствие нарушения внутренних биологических процессов, происходящих в организме, которые тесно связанны с его жизненными функциями.
Виды электрических травм:
Местные электротравмы, которые вызывают местное повреждение организма;
Общие электротравмы (электрические удары), когда поражается (или возникает угроза поражения) весь организм вследствие нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.
Ø Местная электротравма - ярко выраженное нарушение целостности тканей тела, в том числе костей, вызванное влиянием электрического тока или электрической дуги. Чаще всего - это поверхности повреждения, то есть повреждения кожи, а иногда и других мягких ткан связок и костей. Местные электротравмы вылечиваются и работоспособность пострадавшего восстанавливается полностью или частично. Однако при тяжелых ожогах человек умирает. При этом непосредственной причиной смерти является не электрический ток, а местное повреждение организма, вызванное током. Характерные местные электротравмы:
Ø электрические ожоги, это повреждение поверхности тела воздействием электрической дуги или больших токов, которые проходят через тело человека.
Ø электрические знаки, это четко выраженная метка диаметром 1-5 мм серого или бледно-желтого цвета, которая появляется на поверхности кожи человека в месте прохождения тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны (верхний слой кожи сходит, а пораженное место приобретает начальный цвет, восстанавливается пластичность и чувствительность).
Ø Электрометализация - проникновение в кожу частичек металла вследствие его разбрызгивания и испарения под действием тока. Она может произойти при коротких замыканиях, отключениях напряжения разъедиинителями и рубильниками под нагрузкой. При этом мелкие частички расплавленного металла под влиянием динамических сил и теплового потока разлетаются во все стороны с большой скоростью. Каждая из этих частичек имеет высокую температуру при малом запасе теплоты, и поэтому не способна прожечь одежду. Поэтому поражаются открытые части тела: руки и лицо. При повреждении глаз лечение может оказаться длительным и сложным, а в некоторых случаях пострадавший может лишиться зрения. Поэтому работы, при которых возможно возникновение электрической дуги, должны выполняться в защитных очках.
Ø Механические повреждения являются в большинстве случаев следствием резких судорожных сокращений мышц под влиянием тока, который проходит через тело человека. Вследствие этого могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, и даже переломы костей. Механические повреждения имеют место при работе в установках напряжением до 1000 В при длительном нахождении человека под напряжением.
Ø Электроофтальмия - это воспаление внешних оболочек глаз, которое возникает под влиянием мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое облучение возможно при образовании электрической дуги (при коротком замыкании).
Электроофтальмия развивается через 4-8 часов после ультрафиолетового облучения. При этом имеют место покраснения и воспаления кожи, слизистых оболочек век, слезы, гнойные выделения из глаз, судороги век и частичная потеря зрения. Пострадавший ощущает головную боль и резкую боль в глазах, которая усиливается на свете. Предотвращение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков с обычным стеклом, которые почти не пропускают ультрафиолетовых лучей, и одновременно защищают глаза от инфракрасного облучения и брызг расплавленного металла.
Ø Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма электрическим током, которое сопровождается судорожным сокращением мышц. Такой удар может привести к нарушению и даже полному прекращению работы легких и сердца. При этом внешних местных повреждений, то есть электрических травм, человек может и не иметь.
В зависимости от тяжести поражения электрические удары можно условно разделить на 5 степеней:
I - судорожные едва ощутимые сокращения мышц;
II - судорожные сокращения мышц, которые сопровождают сильной еле переносимой болью без потери сознания;
III - судорожное сокращения мышц с потерей сознания, с сохранением дыхания и работы сердца;
IV - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхаш
V - клиническая смерть, то есть остановка работы сердца и легких.
Приблизительно 75% случаев поражения людей током сопровождается возникновением местных електротравм.
2. ПРИЧИНЫ ЛЕТАЛЬНЫХ ИСХОДОВ ОТ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА .
Причинами смерти от электрического тока могут быть :
Прекращен работы сердца,
Остановка дыхания
Электрический шок.
Одновременное действие двух или даже трех этих причин.
Прекращение сердечной деятельности от электрического тока наиболее опасно, поскольку вернуть пострадавшего к жизни в этом случае является, как правило, более сложным заданием, нежели при остановке дыхания или при шоке.
Влияние тока на мышцу сердца может быть:
Прямым, когда ток проходит непосредственно в области сердца,
Рефлекторным, то есть через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этой области. В обоих случаях может произойти остановка сердца или его фибрилляция. При поражении током фибрилляция сердца наступает значительно чаще, чем его полная остановка.
Фибрилляция сердца - хаотические разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам. Фибрилляция сердца мои наступить вследствие прохождения через тело человека по пути рука-рука, или рука-ноги переменного тока силой более 50 мА частотой 50 Гц в течение нескольких секунд.
При фибрилляции сердца , которая возникает вследствие кратковременного действия тока, дыхание может еще продолжаться 2-3 мин. Поскольку вместе с кровообращением прекращается и снабжение организма кислородом, у человека наступает быстрое резкое ухудшение общего состояния и дыхание прекращается. Фибрилляция продолжается какое-то время и завершается полной остановкой сердца. Наступает клиническая смерть.
Прекращение дыхания происходит вследствие непосредственного влияния тока на мышцы грудной клетки, которые участвуют в процессе дыхания. Человек начинает ощущать затруднение дыхания вследствие судорожного сокращения мышц уже при токе 20-25 мА частотой 50 Гц. При большем значении силы тока это действие усиливается. В случае длительного прохождения тока у человека наступает асфикция - болезненное состояние вследствие недостатка кислорода и излишка углекислоты в организме. При асфикции постепенно теряется сознание, чувствительность, рефлексы, потом прекращается дыхание, а спустя некоторое время останавливается сердце или возникает его фибрилляция, то есть наступает клиническая смерть.
Прекращение сердечной деятельности в этом случае обусловлено не только родственным влиянием тока на сердце, но и прекращением снабжения организма кислородом, в том числе и клеток сердечной мышцы из-за остановки дыхания.
Электрический шок - своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма из-за раздражения электрическим током, которая сопровождается глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обменаа веществ. Шоковое состояние продолжается от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить гибель человека вследствие полного угасания жизненно важных функций, или выздоравливание - вследствие своевременного активного врачебного вмешательства.
Причины электротравм можно сгруппировать по следующим факторам :
1. Прикосновение к токоведущим частям под напряжением вследствие несоблюдения правил безопасности, дефектов конструкции и монтажа электрооборудования;
2. Прикосновение к нетоковедущим частям, которые случайно оказались под напряжением (повреждение изоляции, замыкание проводов);
3. Ошибочная подача напряжения в установку, где работают люди;
4. Отсутствие надежных защитных средств.
3. ПЕРВАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ТОКОМ ЧЕЛОВЕКА.
Первая медицинская помощь - это комплекс мероприятий, направлен на восстановление или сохранение здоровья потерпевших, осуществляемых немедицинскими работниками (взаимопомощь) или самим пострадавшим (самопомощь).
