Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Техника безопасности » Воздействие электрического тока на организм человека
Количество просмотров: 4739
Комментарии к статье: 0


Воздействие электрического тока на организм человека


Вы знаете, как организм человека реагирует на прохождение тока? При каком значении мы будем чувствовать ток? Знаете ли вы, что при 10 мА вы больше не сможете отпустить предмет, который вы держите? Как ток проходит через тело человека? Что происходит с организмом при поражении электрическим током? Какие существуют виды воздействия электрического тока на организм человека? Какие бывают виды электротравм? Какой ток и напряжение считаются относительно безопасными для человека?

Опасность электрического тока

Воздействие электрического тока на организм может быть как отрицательным, так и положительным (полезным для терапии).

Негативные эффекты зависят от ряда факторов, определяющих, как организм будет реагировать на проходящий ток. Их можно разделить на прямые (прохождение электрического тока через ткани) и непрямые (ожоги при возгорании одежды, переломы).

Контакт с электрическим током не всегда вызывает острые повреждения, он может иметь и поздние последствия, проявляющиеся спустя длительное время. Степень негативных последствий зависит, в том числе и от оказания качественной первой помощи.

Факторы, влияющие на действие электрического тока

Действие электрического тока на организм человека зависит от ряда факторов. Это зависит от вида тока, его силы, напряжения и частоты, сопротивления тела человека, пути тока, времени прохождения тока и физиологического и психологического состояния организма.

Постоянный и переменный ток

Оба вида тока вызывают распад крови и клеточных мембран, мышечные спазмы. Переменный ток также несет риск фибрилляции сердца.

Наиболее опасны значения частоты переменного тока 30-150 Гц. В наших электрических сетях применяется частота тока 50 Гц. 

Только для очень коротких времен протекания тока (10 мс) предельные значения одинаковы. Это логично. При таких малых временах уже нельзя говорить о переменном токе (10 мс — это время одного полупериода тока).

Причина, по которой люди (и животные) могут легче переносить больший постоянный ток, чем переменный, заключается в том, что наиболее опасной фазой является изменение полярности тока. В это время ткани испытывают наибольшую нагрузку.

Величина тока

Степень поражения организма прямо пропорциональна величине протекающего тока. Для лучшего представления, следующая разбивка:

  • от 0,5 до 1 мА – порог восприятия электрического тока,

  • от 1 до 8 мА – раздражение нервов, повышение артериального давления,

  • от 6 до 15 мА - вызывает мышечные судороги, человек не может разжать руку,

  • 25 мА – спазм дыхательных мышц,

  • 60 мА – дрожание камер сердца (фибрилляция), временная остановка сердца,

  • выше 80 мА – обычно постоянная остановка сердца.

Общеизвестен факт, что чем больший электрический ток проходит через тело человека, тем он заметнее. Мы начинаем ощущать прохождение переменного тока через тело, когда его сила составляет около 0,5 миллиампер. Это значение считается порогом восприятия.

До значения 3мА ток вызывает в организме, особенно в местах его попадания на тело, не неприятные ощущения покалывания или пощипывания. Этот ток, пока он не протекает через тело человека слишком долго, не опасен.

При дальнейшем увеличении его интенсивности мышцы начинают напрягаться, особенно вокруг части, находящейся под напряжением, которую держат в руке, пока при величине около 10 мА это натяжение не становится настолько сильным, что расслабить их уже невозможно.

Это особо опасная ситуация, когда уже невозможно отпустить, например, удерживаемый в руке электроинструмент с нарушенной изоляцией, и таким образом прервать проходящий ток. Возникает опасность длительного прохождения тока, что особенно опасно.

Ток 10 мА называется предельным значением. Ток около 20 мА уже может иметь вредные патофизиологические последствия - травмы внутренних органов, повреждения тканей и т.п., а при силе выше 35 мА может произойти остановка сердца - при токе выше 80 мА остановка сердца почти неизбежна.

Все приведенные здесь приблизительные значения относятся к переменному току с частотой 50 Гц для более длительного прохождения тока около 5 с.

Электробезопасность

Сопротивление

Сопротивление в основном влияет на величину, т.е. направление протекания тока (согласно закону Ома). От него также зависит степень термического воздействия. Он состоит из двух основных компонентов: сопротивления самого тела и дополнительных сопротивлений, таких как одежда и обувь. Они могут действовать как изоляторы, особенно если они сделаны из непроводящего материала (резиновые подошвы).

Сопротивляемость организма очень индивидуальна. В целом наибольшее сопротивление оказывают кожа, кости и жировая ткань. Самые маленькие, с другой стороны, влажные или жидкие компоненты, такие как внутренние органы и жидкости организма.

Сопротивление организма влияет и на психологическое состояние, или психосоматика (например, потливость, степень притока крови к коже, т. е. ее увлажнение и возможное изменение сопротивления).

С другой стороны, значение сопротивления кожи зависит от ряда внешних факторов. Это напряжение, частота, время прохождения тока, площадь, которой человек касается детали, находящейся под напряжением, и давление на эту область, влажность и температура кожи. Например, потная кожа имеет гораздо меньше сопротивления, чем сухая кожа.

При низком напряжении около 50В переменного тока сопротивление кожи высокое, с увеличением напряжения его величина значительно снижается, а от напряжения 150В и выше все меньше зависит от влажности и контактной поверхности. От определенного напряжения (около 200 В переменного тока) слой кожи прорвется, и тогда его сопротивлением можно будет пренебречь.

Основную часть внутреннего сопротивления тела составляют конечности (кисти и стопы), особенно суставы. Напротив, сопротивление корпуса пренебрежимо мало.

Общее сопротивление тела, измеренное на пути «рука-нога», незначительно меньше, чем на пути «рука-нога», поэтому для практических целей предполагается, что эти сопротивления равны.

Для других путей тока сопротивление тела меньше. Например, полное сопротивление тела для пути тока между обеими руками и ягодицей составляет лишь треть значения, измеренного для пути тока рука-рука, тогда сопротивление между обеими руками и грудью равно менее четверти импеданса для пути рука-рука.

Если это касается зависимости от частоты тока, то чем выше частота, тем меньше зависимость импеданса от напряжения прикосновения, поэтому для напряжений примерно от 25В и выше и частот выше 2кГц можно рассчитывать на сопротивление человеческого тела всего около 600 Ом.

Напряжение

Напряжения ниже 1000 В — низкие, остальные — высокие. Влияние низкого напряжения зависит от окружающей среды, особенно от влажности.

В любом случае можно сказать, что низкие напряжения влияют на биоэлектрический баланс тканей, а высокие напряжения вызывают термические повреждения. Между проводником и организмом даже не обязательно должен быть физический контакт, так как электрическая дуга может возникнуть на расстоянии.

Путь тока

Ток проходит через тело (по закону Ома) по пути наименьшего сопротивления. При прохождении тока между обеими нижними конечностями возникают ожоги и мышечные спазмы.

При переходе между правой ногой и рукой вновь возникают ожоги, судороги могут затрагивать и диафрагму, что вторично угрожает дыханию. Однако наиболее серьезным является прохождение тока через сердце, то есть между левой рукой и любой другой конечностью, из-за риска фибрилляции желудочков.

Удар по голове и передача тока дальше в тело также очень опасны. В этом случае нервная система поражается на гораздо более обширном уровне — происходит остановка сердца, дыхания, тонико-клонические судороги — при высокой интенсивности происходит также термическое поражение мозговой ткани, что влечет за собой ряд вторичных изменений.

Время воздействия

Риск повреждения организма сначала возрастает с увеличением времени воздействия, но через определенное время ток становится «насыщающимся», и время уже не играет роли.

В то же время влияние ЭКГ на функцию сердца. Сердечный цикл, который длится примерно 0,8 с, содержит так называемую уязвимую фазу — время, соответствующее реполяризации желудочков (зубец Т на ЭКГ), когда сердце наиболее склонно к фибрилляции.

Следовательно, если ток проходит через тело более 0,8 с, сердце поражается в уязвимой фазе 100%, при более коротком воздействии снижается вероятность фибрилляции и возможной остановки сердца.

Поражение электрическим током

Негативное прямое воздействие электрического тока на организм

Нарушение поляризации мембран и биоэлектрического сердечного ритма

Вмешательство в поляризацию мембран следует за прямым прохождением тока через ткани. Каждая ткань состоит из клеток, обладающих электрическими свойствами в физиологических условиях.

Эти свойства определяются наличием электрически заряженных частиц, находящихся по обе стороны клеточной мембраны. Формируется мембранный потенциал покоя, что обусловлено неравномерным расположением ионов.

Мембрана достигает этого состояния за счет активного транспорта ионов с затратой энергии. Их движение является источником электрического тока, необходимого для передачи характерной для нервной ткани информации - активного мембранного потенциала.

При прохождении нефизиологического тока происходит деполяризация мембраны, увеличивается мембранный потенциал. Возбуждение возникает и распространяется, но уже патологически без воли организма.

Индивидуум подвержен риску судорог, неконтролируемого сокращения скелетных мышц, которые сделают невозможным контроль (неспособность отпустить токопроводящий проводник и особенно неспособность дышать при поражении диафрагмы, как основной дыхательной мышцы ).

Если ток течет между левой рукой и любой другой конечностью, существует значительный риск фибрилляции желудочков в дополнение к возможности возникновения судорог. Это может произойти в дополнение к остановке дыхания и остановке сердца.

Сердце работает как насос крови с частотой примерно 70 ударов в минуту. Генерация и распространение возбуждения обеспечивается проводящей системой сердца.

При пропускании переменного тока с частотой, например, 50 Гц сердце пытается соответствовать частоте проходящего тока и пытается колебаться с частотой 50 ударов в секунду. Это нарушает синхронизацию проведения импульса к сокращению желудочков. Сердце теряет способность к перекачиванию крови, происходит его фибрилляция, что может закончиться смертью пострадавшего.

Негативное прямое воздействие электрического тока на организм

Термические повреждения

В результате тепловой энергии, образующейся при прохождении электрического тока через тело (Джоулево тепло: Q=UIt), могут возникать электрические ожоги различной степени. Степень повреждения зависит главным образом от силы тока, электрического сопротивления данной ткани и продолжительности прохождения тока.

Он входит в тело в момент контакта и никогда не идет по прямой линии, наоборот, идет по пути наименьшего сопротивления и даже может разветвляться. Прежде чем покинуть тело, электрический ток может пройти через внутренние структуры и более глубокие ткани организма.

Электрические ожоги кожи, оказывающие большое сопротивление, можно найти в местах входа и выхода тока — так называемые метки тока, это участки серой кожи. Кроме того, кость оказывает большое сопротивление, поэтому возникает обширный коагуляционный некроз окружающих ее тканей, особенно скелетных мышц.

Повреждения мышечных тканей

Вторично мионекроз возникает в мышце, которая ушиблена и вообще повреждена. Миоглобин выделяется в организм и накапливается в канальцах почек, что приводит к их острой недостаточности — анурии из миоглобинурии. Состояние очень похоже на синдром раздавливания. В то же время анурия обусловливает (наряду с предшествующим действием электрического тока) повышение концентрации калия в плазме крови (гиперкалиемия).

Повреждение сосудистых структур

В результате действия электрического тока повреждается и сосудистая структура, так как при воздействии тока кровеносные сосуды становятся прекрасным проводником. Могут возникнуть тромбозы (позже инфаркт и фибрилляция желудочков, аневризмы (позднее кровотечение).

Повреждение нервных структур

Повреждение нервной ткани влечет за собой долгосрочные последствия в виде потери импульса, местной болезненности или онемения. Поражение в области нейровегетативной системы в дальнейшем приводит к сердцебиению, прекардиальным болям, нарушениям сна и памяти.

Первая помощь при поражении электрическим током

При оказании первой помощи важно обращать внимание на собственную безопасность. Спасатель никогда не должен прикасаться к пострадавшему, пока не убедится, что он больше не находится в контакте с источником электрического тока.

Поэтому первым шагом является предотвращение прохождения тока через организм, что делается путем отключения электрического тока с помощью выключателя, предохранителей или безопасного удаления электрического проводника с поверхности тела.

При оказании помощи при поражении электрическим током необходимо использовать сухую резиновую обувь, резиновые перчатки и другие изолирующие материалы.

Второй этап – сердечно-легочная реанимация, его начинаем, если пострадавший не дышит или у него отсутствует сердечная деятельность. Реанимация должна быть быстрой и оказанной в течение нескольких минут, мы выполняем ее до приезда скорой помощи.

У пострадавшего также могла быть травма шейного отдела позвоночника, и необходимо обеспечить ему уход в соответствии с этим состоянием (падение или отбрасывание часто происходит при поражении электрическим током).

Обработку ожогов в месте входа и выхода тока можно проводить путем стерильного покрытия обожженного участка.

Saalio® DE-Set — Ионофорез против повышенной потливости рук и ног (постоянный и импульсный ток)

Положительное воздействие электрического тока

Гальванический постоянный ток или импульсный выпрямленный переменный синусоидальный ток применяют в лечебных целях.

Гальванический ток постоянной силы применяют при ионтофорезе, т. е. методе, при котором после включения тока лекарственное вещество в виде ионов вводится в кровоток через кожу.

Раздражающее действие низкочастотных импульсных токов используют при электростимуляции периферических двигательных нейронов или непосредственно мышцы. Ионтофорез применяется у пациентов после операций, которые не могут выполнять активные движения. Благодоря ему предотвращается тромбоз.

Кардиостимуляция работает по тому же принципу, помогая удерживать частоту сердечных сокращений в физиологических пределах. Дефибрилляторы применяют при опасной для жизни фибрилляции желудочков, когда возникают несинхронизированные толчки сердечной мышцы и сердце не выполняет функцию насоса крови.

Электрический разряд аппарата деполяризует сразу все клетки миокарда и тем самым создает условия для повторного возникновения физиологических центров генерации возбуждения.

Дефибриллятор — это устройство с зарядными конденсаторами, которые подключаются к пациенту с помощью электродов. За этим следует электрический разряд путем быстрой разрядки накопленной на конденсаторе энергии.

Эта энергия должна иметь надпороговое значение, чтобы прервать фибрилляцию. Используются значения энергии от 200 до 360 Дж. Заряженный конденсатор имеет энергию: E = (1/2)CU2, где C — емкость конденсатора, а U — напряжение между его пластинами.

Электрошок используется в психиатрии для лечения депрессии и в некоторых случаях шизофрении. Используется низкочастотный переменный синусоидальный ток. Токи высокой частоты используют преобладающий тепловой эффект, который проходит через ткани.

Благодаря высокой частоте ток хорошо проходит как через кожу, так и другие ткани, не оказывая раздражающего действия. Генерация тепла приведет к расширению сосудов, подавлению боли или улучшению питания тканей. Поэтому диатермию применяют при заболеваниях опорно-двигательного аппарата.

Электрический щиток

Безопасные значения для работы с электрическим током

При работе с электрическим током действуют правила техники безопасности, устанавливающие безопасные значения для организма человека. Интенсивность тока особенно важна, но имеет значение, постоянный это ток или переменный. В целом действие электрического тока на организм человека прямо пропорционально величине проходящего тока.

Для постоянного тока безопасными определены значения силы до 10 мА, для переменного тока до 3,5 мА.

Причина, по которой человек может переносить больше постоянного тока, чем переменного, заключается в том, что самая опасная фаза — это когда ток меняет полярность на противоположную, что происходит с переменным током. В это время ткани испытывают наибольшую нагрузку.

Пределы безопасных напряжений опять же зависят от вида тока, но в значительной степени также и от окружающей среды, в которой находится человек. По безопасности установлены три: безопасные, опасные и особо опасные.

Под безопасной средой подразумеваются климатические условия с более низкой влажностью и температурой, где наибольшее значение для постоянного тока составляет 100 В, а для переменного тока значение равно 50 В. Наоборот, особо опасная среда с повышенной влажностью снижает безопасные значения до 24 В для постоянного тока и 12 В для переменного тока.

В случае переменного тока его частота также важна для оценки опасности. Наиболее опасные значения находятся в диапазоне 50-60 Гц, что также соответствует наиболее часто используемым на практике значениям. 

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Техника безопасности

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Сопротивление тела человека - от чего зависит и как может изменяться
  • Электричество и электробезопасность: ликбез для начинающих электриков
  • Какое напряжение опасно для жизни человека?
  • Какой ток опаснее, постоянный или переменный?
  • Поражение электрическим током: первая помощь
  • Что такое напряжение прикосновения
  • Почему бьет током одежда, мебель, машина и окружающие предметы
  • Основы электробезопасности. Лучшие статьи
  • Что такое ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ?
  • Случайно погибнуть от электрического тока легко, намеренно же убить человек ...
  • Категория: Техника безопасности

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.