Проходя через организм человека электрический ток оказывает. Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое

В повседневной жизни каждый из нас сталкивается с электричеством. Это могут быть как электроприборы, так и некоторые процедуры. Однако иногда ток может воздействовать на человеческое тело. Стоит разобраться, что такое ток и каково действие электрического тока на организм человека.

Что такое ток?

Современное понятие электрического тока определяет его как направленное движение заряженных частиц. Такими частицами могут быть электроны и ионы, хотя в некоторых случаях ток может возникать под действием изменения магнитного поля во времени.

Ток может быть постоянным и переменным. Постоянный ток имеет неизменные показатели направления и времени, тогда как переменная его форма является нестабильной по данным показателям. Выделяют также форму квазистационарного тока, который является переменным, но его изменения во времени и по направлению настолько малы, что он подчиняется законам постоянного тока.

Все частицы, движущиеся при возникновении тока, имеют свой определенный заряд и направление движения.

Следует определить, какими могут быть виды воздействия электрического тока на организм.

По каноническим законам, движение тока происходит согласно направлению положительных зарядов в среде. В некоторых случаях ток может быть обратно направленным, когда его движение происходит в обратную сторону от направления положительных векторов (может быть обусловлено отрицательными зарядами). Так как же действует ток?

Действие электрического тока на человека и виды поражений

При попадании человеческого организма под действие электрического тока возможно несколько видов их взаимодействия.

Биологическое воздействие тока на организм. Может оказать влияние на работу мышечных волокон и органов, поспособствовать проведению импульса и, наоборот, приостановить его распространение.

Электролитическое действие электрического тока на организм человека предполагает образование некоторых веществ в организме человека и на его поверхности.

Термическое влияние направлено на искажение процессов теплообразования и теплоотдачи.

Формально каждый из данных видов воздействия имеет место при влиянии тока на организм, разница состоит лишь в том, в какой степени проявляется каждый из данных эффектов.

Регулируя силу тока, можно перевести его отрицательное влияние в положительный эффект. Главное - уметь контролировать сам процесс преобразования зарядов. Стоит остановиться поподробнее на каждом из видов воздействия.

Биологический эффект

Биологическое действие электрического тока на организм человека замыкается на некоторых процессах, проходящих в мышцах и нервной системе.

Наибольшую опасность обычно представляет переменный ток. Если схватиться за оголенный провод во время прохождения электрического тока по нему, могут развиться следующие эффекты.

• Нарушение электропроводимости нервных импульсов. Такой ток влияет на проводящую систему сердца, перевозбуждая все водители ритма. В результате этого имеют место аритмии, фибрилляции.
• Мышечный спазм. Основан на блокировке током синапсов с преобладанием спастического эффекта. Именно из-за этого невозможно отпустить провод.

Однако если имеется возможность контролировать силу тока, его направление и напряжение, то его можно использовать и в полезных целях. Например, воздействие электрического тока на организм человека фиксированными количествами импульсов определенной силы и напряжения используется в физиотерапии для лечения мышечных спазмов и торакоалгий. Используется подобная методика и при лечении больных с периферическими параличами.

Термическое действие

Локальное влияние электрического тока на организм человека способно оставить электрические ожоги. Такое часто наблюдается при касании к оголенным проводам, при ударе молнии. Не всегда человек умирает непосредственно от самого удара электрическим током, чаще всего к смерти приводят осложнения, вызванные воздействием тока на процессы, проходящие в органах.

Электрические ожоги почти всегда протекают совместно с электролитическими процессами. Часто воздействие электрического тока на организм человека приводит к появлению электрических знаков, меток, металлизации кожи.

Данные последствия не несут сильных повреждений, если длительность удара током была короткой, а его напряжение и сила - слабыми. Гораздо опаснее протекает электрический удар, так как именно он способствует сжиганию внутренних органов. Наблюдается это при длительном прохождении переменного тока через организм человека.

Электролитическое действие

Как было сказано, ток приводит к появлению на коже меток, знаков, металлизации. Что же это за процессы?

Электрические знаки появляются из-за непосредственного локального действия. Представляют собой овальные участки кожи, безболезненные при касании к ним, проходящие самостоятельно через некоторое время.

Металлизация как локальное действие электрического тока на организм человека представляет собой процесс электролиза. Под влиянием электричества происходит отделение ионов металлов (например проводника при контакте с ним) и проникновение их в вышележащие слои кожи. В месте действия тока кожа темнеет, становится плотной и болезненной.

Электроофтальмия. Поражение глаз развивается не за счет непосредственного действия тока, а при воздействии ультрафиолета, отходящего от электрической дуги. Характеризуется воспалением оболочки за счет нарушения ионных процессов в оболочке глаза.

Последствия электрического поражения

Все вышеперечисленные эффекты негативного воздействия тока требуют оказания медицинской помощи. Если действие электрического тока на организм человека было непродолжительным, поражения и нарушения работы внутренних органов не развиваются. Если же действие электрического тока на человека заняло больше времени, обязательно будут иметь место поражения внутренних органов и нарушения функций.

Проявления внутренних нарушений могут давать о себе знать как непосредственно после получения электротравмы, так и в отдаленном периоде. Тяжесть данных осложнений зависит от того, под какой силой тока и каким напряжением они были получены.

Степень действия электрического тока на организм человека определяется также и состоянием внутреннего сопротивления. У каждого человека оно различно: одному даже сильный ток не нанесет никаких повреждений, а другой под действием такого же напряжения может моментально погибнуть. Сопротивление обусловлено состоянием внутренней среды организма и внешними условиями.

Основные мероприятия неотложной помощи

Что же делать, если развилось электрическое поражение, и какие мероприятия должна включать в себя первая помощь?

В первую очередь следует помнить, как действует электрический ток на организм человека. Если по проводнику идет переменный ток, человек не может его отпустить, сам становится его проводником. Поэтому ни в коем случае нельзя пытаться помочь разжать руки попавшему под действие тока человеку. Первым мероприятием должно стать отключение Только после этого нужно начинать основные лечебные мероприятия. Обязательно сразу же вызвать скорую помощь.

Неотложная помощь включает в себя проведение сердечно-легочной реанимации (при отсутствии дыхания или сердцебиения). После прихода человека в сознание рекомендуется уложить его на бок и укрыть одеялом или одеждой с целью профилактики переохлаждения. Остальные мероприятия должна проводить бригада скорой помощи либо непосредственно на месте, либо по дороге в стационар.

Неотложная помощь при нарушениях ритма сердца

Как говорилось выше, наибольшую опасность действие электрического тока на человека представляет для его проводящей системы сердца.

К ней относятся основные структуры, так называемые водители ритма, обеспечивающие сердечные сокращения и прокачку крови к внутренним органам и от них. При сбое в формировании электрических импульсов нарушается координация сердечной деятельности, что чревато последствиями.

К таким последствиям относятся аритмии, фибрилляции и трепетания предсердий и желудочков. Они характеризуются неправильным, учащенным сердечным ритмом, который не способен обогащать органы кровью. Из-за этого нарастают тяжелые последствия в иных органах. Кроме того, это опасно и для самого сердца.

Для того чтобы восстановить правильный сердечный ритм, проводят кардиоверсию. Она может осуществляться как за счет препаратов (антиаритмики), так и при воздействии тока определенной силы и напряжения. Кардиоверсию необходимо начинать сразу же после срыва ритма.

Профилактика электрических поражений

Для того чтобы предотвратить поражающее действие электрического тока на организм человека, следует помнить об элементарных правилах техники безопасности.

Ни в коем случае не стоит прикасаться голыми руками к проводам. Любые манипуляции с ними должны проводиться только при наличии спецодежды (резиновые сапоги, перчатки с изолирующим покрытием и т.д.).

При обнаружении лежащих на земле проводов сразу же следует вызвать электриков. Ни в коем случае не стоит пытаться вернуть их на место своими силами.

Ремонт электроприборов и розеток запрещено проводить своими силами (разрешается только при наличии соответствующего образования и необходимых для этого инструментов).

Если все же случилось так, что вы или ваши близкие были поражены электричеством, ни в коем случае не нужно паниковать, а нужно начинать неотложную помощь. В данной ситуации чем раньше ее начать, тем больше вероятность того, что осложнения не разовьются.

Факторы, влияющие на тяжесть поражения электрическим током. Виды поражения электрическим током. Сопротивление тела человека.

Электрические установки представляют большую потенциальную опасность для человека, так как в процессе эксплуатации не исключены случаи прикосновения к частям находящимся под напряжением.

Особенностью поражения электрическим током является:

отсутствие внешних признаков грозящей опасности, которые человек мог бы заблаговременно обнаружить: увидеть, услышать, обонять и т. п. В большинстве случаев человек включается в электрическую сеть либо руками (путь тока "рука-рука"), либо рукой и ногами (путь тока "рука-ноги"). Проходящий при этом ток приводит к серьезным повреждениям центральной нервной системы и таких жизненно важных органов, как сердце и легкие.

тяжесть исхода электротравм. Временная потеря трудоспособности при электротравмах, как правило, продолжительна. Так, при поражении в сетях напряжением 220/380 В она составляет в среднем 30 дней. В целом на электротравмы приходится 12-16 % всех случаев производственного травматизма со смертельным исходом.

токи промышленной частоты 10-25 мА способны вызвать интенсивные судороги мышц, в результате наступает неотпускающий эффект, т. е. "приковывание" человека к токоведущим частям, при котором пострадавший самостоятельно не может освободиться от воздействия электрического тока. Длительное же протекание такого тока может привести к тяжелым последствиям.

воздействие тока на человека вызывает резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев и потерю сознания. При работе на высоте это может привести к падению человека. В результате возникает опасность механического травмирования, причиной которого является воздействие тока.

специфическая опасность поражения электрическим током заключается в том, что токоведущие части электроустановок, оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждали бы человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.

Воздействия тока на организм человека

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него тепловое, химическое, механическое и биологическое воздействие.

Тепловое воздействие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве тканей и биологических сред, что вызывает в них функциональные расстройства. Химическое воздействие выражается в разложении органической жидкости, крови и проявляется в изменении их физико-химического состава; механическое приводит к разрыву мышечных тканей; биологическое заключается в способности тока раздражать и возбуждать живые ткани организма.

Любое из перечисленных воздействий тока может привести к травме. Травму, вызванную воздействием электрического тока или электрической дуги, называют электротравмой (ГОСТ 12.1.009-76).

Виды поражения электрическим током

На практике электротравмы условно разделяют на местные и общие. Местные электротравмы вызывают местное повреждение организма - электрический ожог, электрический знак, металлизацию кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла, механические повреждения, вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока, и электроофтальмию (воспаление наружных оболочек глаз под воздействием электрической дуги).

Общие электротравмы, чаще называемые электрическим ударом, вызывают нарушение нормальной деятельности наиболее жизненно важных органов и систем организма или приводят к поражению всего организма.

Факторы, влияющие на тяжесть поражения электрическим током

К данным факторам относятся: сила, длительность воздействия тока, его род (постоянный, переменный), пути прохождения, а также факторы окружающей среды и др.

Сила тока и длительность воздействия. Увеличение силы тока приводит к качественным изменениям воздействия его на организм человека. С увеличением силы тока четко проявляются три качественно отличные ответные - реакции организма: ощущение, судорожное сокращение мышц (неотпускание для переменного и болевой эффект для постоянного тока) и фибрилляция сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую ответную реакцию организма человека, получили названия ощутимых, неотпускающих и фибрилляционных, а их минимальные значения принято называть пороговыми.

Экспериментальные исследования показали, что человек ощущает воздействие переменного тока промышленной частоты силой 0,6-1,5 мА и постоянного тока силой 5-7 мА. Эти токи не представляют серьезной опасности для организма человека, а так как при их воздействии возможно самостоятельное освобождение человека, то допустимо их длительное протекание через тело человека.

В тех случаях, когда поражающее действие переменного тока становится настолько сильным, что человек не в состоянии освободиться от контакта, возникает возможность длительного протекания тока через тело человека. Такие токи получили название неотпускающих, длительное воздействие их может привести к затруднению и нарушению дыхания. Численные значения силы неотпускающего тока не одинаковы для различных людей и находятся в пределах от 6 до 20 мА. Воздействие постоянного тока не приводит к неотпускающему эффекту, а вызывает сильные болевые ощущения, которые у различных людей наступают при силе тока 15-80 мА.

При протекании тока в несколько десятых долей ампера возникает опасность нарушения работы сердца. Может возникнуть фибрилляция сердца, т. е. беспорядочные, некоординированные сокращения волокон сердечной мышцы. При этом сердце не в состоянии осуществлять кровообращение. Фибрилляция длится, как правило, несколько минут, после чего следует полная остановка сердца. Процесс фибрилляции сердца необратим, и ток, вызвавший его, является смертельным. Как показывают экспериментальные исследования, проводимые на животных, пороговые фибрилляционные токи зависят от массы организма, длительности протекания тока и его пути.

Путь тока.

Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. В практике обслуживания электроустановок ток, протекающий через тело человека, попавшего под напряжение, идет, как правило, по пути "рука-рука" или "рука-ноги". Однако он может протекать и по другим путям, например, "голова-ноги", "спина-руки", "нога-нога" и др. Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека попадут под воздействие тока, а также от силы тока, проходящего непосредственно через сердце. Так, при протекании тока по пути "нога-нога" через сердце проходит 0,4 % общего тока, а по пути "рука-рука" - 3,3 %. Сила неотпускающего тока по пути "рука-рука" приблизительно в 2 раза меньше, чем по пути "правая рука-ноги".

Род тока

Ток промышленной частоты является самым неблагоприятным. При увеличении частоты (более 50 Гц) значения ощутимого и неотпускающего тока возрастают. С уменьшением частоты от 50 Гц до 0 значения неотпускающего тока также возрастают и при частоте, равной нулю (постоянный ток), становятся больше примерно в 3 раза.

Значения фибрилляционного тока при частотах 50-100 Гц равны. С повышением частоты до 200 Гц сила фибрилляционного тока возрастает примерно в 2 раза, а до 400 Гц - почти в 3,5 раза. Повышение частоты питающего напряжения электроустановок применяют как одну из мер электробезопасности.

Окружающая среда.

Влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящей пыли оказывают дополнительное влияние на условия электробезопасности.

Степень поражения электрическим током во многом зависит от плотности и площади контакта человека с токоведущими частями. Во влажных помещениях с высокой температурой или в наружных электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых площадь контакта человека с токоведущими частями увеличивается. Наличие, заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. В этом случае любое прикосновение человека к токоведущим частям сразу приводит к двухполюсному включению его в электрическую цепь. Toкoпроводящая пыль также создает условия для электрического контакта как с токоведущими частями, так и с землей.

Электрическое сопротивление тела человека

Сила тока Iч, проходящего через какой-либо участок тела человека, зависит от подведенного напряжения Uпр (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления zт оказываемого току данным участком тела,

Iч = Uпр / zт

На участке между двумя электродами электрическое сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела.

Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под этим слоем, как бы образуют обкладки конденсатора емкостью С с сопротивлением rн. В наружном слое кожи ток протекает по двум параллельным путям: через активное наружное сопротивление rн и емкость С, (рисунок 1) электрическое сопротивление которой

где ω = 2nf - угловая частота, Гц; f - частота тока, Гц.

Тогда полное сопротивление наружного слоя кожи для переменного тока zн = rн xc /√ rн2 +xc 2

Сопротивление rн и емкость С зависят от площади электродов (площадь контакта). С ростом площади контакта rн уменьшается; а емкость С увеличивается. Поэтому увеличение площади контакта приводит к уменьшению полного сопротивления наружного слоя кожи.

Чем опасен электрический ток? Как электрический ток действует на человека

Факт действия электрического тока на человека был установлен в последней четверти XVIII века. Опасность этого действия впервые установил изобретатель электрохимического высоковольтного источника напряжения В. В. Петров. Описание первых промышленных электротравм появилось значительно позже: в 1863 г. - от постоянного тока и в 1882 г. - от переменного.

Электрический ток, электротравмы и электротравматизм

Под электротравмой понимают травму, вызванную действием электрического тока или электрической дуги .

Электротравматизм характеризуют такие особенности: защитная реакция организма появляется только после попадания человека под напряжение, т. е. когда электрический ток уже протекает через его организм; электрический ток действует не только в местах контактов с телом человека и на пути прохождения через организм, но и вызывает рефлекторное действие, проявляющееся в нарушении нормальной деятельности сердечно-сосудистой и нервной системы, дыхания и т. д. Электротравму человек может получить как при непосредственном контакте с токоведущими частями, так и при поражении напряжением прикосновения или шага, через электрическую дугу.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60-70 %) происходит при работе на электроустановках напряжением до 1000 В. Это объясняется широким распространением таких электроустановок и сравнительно низким уровнем электротехнической подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000 В в эксплуатации значительно меньше, и обслуживает их , что и обусловливает меньшее количество электротравм.

Причины поражения человека электрическим током следующие: прикосновение к неизолированным токоведущим частям; к металлическим частям оборудования, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции; к неметаллическим предметам, оказавшимся под напряжением; поражение током напряжения шага и через дугу.

Виды поражений человека электрическим током

Электрический ток , протекающий через организм человека, воздействует на него термически, электролитически и биологически. Термическое действие характеризуется нагревом тканей, вплоть до ожогов; электролитическое - разложением органических жидкостей, в том числе и крови; биологическое действие электрического тока проявляется в нарушении биоэлектрических процессов и сопровождается раздражением и возбуждением живых тканей и сокращением мышц.

Различают два вида поражения организма электрическим током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы - это местные поражения тканей и органов: электрические ожоги, электрические знаки и электрометаллизация кожи.

Электрические ожоги возникают в результате нагрева тканей человека протекающим через него электрическим током силой более 1 А. Ожоги могут быть поверхностные, когда поражаются кожные покровы, и внутренние - при поражении глубоколежащих тканей тела. По условиям возникновения различают контактные, дуговые и смешанные ожоги.

Электрические знаки представляют собой пятна серого или бледно-желтого цвета в виде мозоли на поверхности кожи в месте контакта с токоведущими частями. Электрические знаки, как правило, безболезненны и с течением времени сходят.

Электрометаллизация кожи - это пропитывание поверхности кожи частицами металла при его разбрызгивании или испарении под действием электрического тока. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего на кожу. Электрометаллизация кожи не представляет собой опасности и с течением времени исчезает, как и электрические знаки. Большую опасность представляет металлизация глаз.

К электрическим травмам, кроме того, относятся механические повреждения в результате непроизвольных судорожных сокращений мышц при протекании тока (разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервов, вывихи суставов, переломы костей), а также электроофтальмия - воспаление глаз в результате действия ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. По исходу электрические удары условно разделяют на пять групп: без потери сознания; с потерей сознания, но без нарушения сердечной деятельности и дыхания; с потерей сознания и нарушением сердечной деятельности или дыхания; клиническая смерть и электрический шок.

Клиническая, или «мнимая», смерть - это переходное состояние от жизни к смерти. В состоянии клинической смерти сердечная деятельность прекращается и дыхание останавливается. Длительность клинической смерти 6...8 мин. По истечении этого времени происходит гибель клеток коры головного мозга, жизнь угасает и наступает необратимая биологическая смерть. Признаки клинической смерти: остановка или фибрилляция сердца (и, как следствие, отсутствие пульса), отсутствие дыхания, кожный покров синеватый, зрачки глаз резко расширены из-за кислородного голодания коры головного мозга и не реагируют на свет.

Электрический шок - это тяжелая нервнорефлекторная реакция организма на раздражение электрическим током. При шоке возникают глубокие расстройства дыхания, кровообращения, нервной системы и других систем организма. Сразу после действия тока наступает фаза возбуждения организма: появляется реакция на боль, повышается артериальное давление и др. Затем наступает фаза торможения: истощается нервная система, снижается артериальное давление, ослабевает дыхание, падает и учащается пульс, возникает состояние депрессии. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, а затем может наступить выздоровление или биологическая смерть.

Пороговые значения электрического тока

Электрический ток различной силы оказывает различное действие на человека. Выделены пороговые значения электрического тока: пороговый ощутимый ток - 0,6...1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5... 7 мА при постоянном токе; пороговый неотпускающий ток (ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) - 10...15 мА при 50 Гц и 50...80 мА при постоянном токе; пороговый фибрилляционный ток (ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца) - 100 мА при 50 Гц и 300 мА при постоянном электрическом токе.

От чего зависит степень действия электрического тока на организм человека

Исход поражения также зависит от длительности протекания тока через человека. С увеличением длительности нахождения человека под напряжением эта опасность увеличивается.

Индивидуальные особенности организма человека значительно влияют на исход поражения при электротравмах. Например, неотпускающий ток для одних людей может быть пороговым ощутимым для других. Характер действия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Установлено, что для женщин пороговые значения тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.

Степень действия тока зависит от состояния нервной системы и всего организма. Так, в состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, болезни (особенно болезней кожи, сердечно-сосудистой системы, нервной системы и др.) и опьянения люди более чувствительны к протекающему через них току.

Значительную роль играет и «фактор внимания». Если человек подготовлен к электрическому удару, то степень опасности резко снижается, в то время как неожиданный удар приводит к более тяжелым последствиям.

Существенно влияет на исход поражения путь тока через тело человека. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг, - действует непосредственно на эти органы. Если ток не проходит через эти органы, то его действие на них только рефлекторное и вероятность поражения меньше. Установлены наиболее часто встречающиеся пути тока через человека, так называемые «петли тока». В большинстве случаев цепь тока через человека возникает по пути правая рука - ноги. Однако утрату трудоспособности более чем на три рабочих дня вызывает протекание тока по пути рука - рука - 40 %, путь тока правая рука - ноги - 20 %, левая рука - ноги - 17 %, остальные пути встречаются реже.

Что опаснее - переменный или постоянный электрический ток?

Опасность переменного тока зависит от частоты этого тока. Исследованиями установлено, что токи в диапазоне от 10 до 500 Гц практически одинаково опасны. С дальнейшим увеличением частоты значения пороговых токов повышаются. Заметное снижение опасности поражения человека электрическим током наблюдается при частотах более 1000 Гц.

Постоянный ток менее опасен и пороговые значения его в 3 - 4 раза выше, чем переменного тока частотой 50 Гц. Однако при разрыве цепи постоянного тока ниже порогового ощутимого возникают резкие болевые ощущения, вызываемые током переходного процесса. Положение о меньшей опасности постоянного тока по сравнению с переменным справедливо при напряжениях до 400 В. В диапазоне 400...600 В опасности постоянного и переменного тока частотой 50 Гц практически одинаковы, а с дальнейшим увеличением напряжения относительная опасность постоянного тока увеличивается. Это объясняется физиологическими процессами действия на живую клетку.

Следовательно, действие электрического тока на организм человека многообразно и зависит от многих факторов.

Протекая через тело человека, электрический ток вызывает тепловое, электрохимическое и биологическое действия.

Тепловое действие тока проявляется в нагреве и ожогах отдельных участков тела; электрохимическое в разложении крови и других органических жидкостей; биологическое действие тока связано с раздражением и возбуждением живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц легких и мышцы сердца, и может вызвать прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.

Указанные действия тока могут привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

К электрическим травмамотносятся электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Причиной электрических ожогов может быть действие электрической дуги (дуговой ожог) или прохождение тока через тело человека в результате контакта его с токоведущей частью (токовый ожог). Токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела с токоведущей частью вследствие преобразования электрической энергии в тепловую. Так как кожа человека обладает во много раз большим сопротивлением, чем другие ткани тела, в ней выделяется большая часть тепла. Токовые ожоги возникают в электроустановках, главным образом, напряжением до 1000 В.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, которая создается при разряде в случае приближения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением выше 1000 В, или при коротких замыканиях в электроустановках

напряжением до 1000 В. Электрическая дуга, обладающая высокой температурой, может вызвать обширные ожоги тела и привести к смертельным случаям.

Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой омертвевшие пятна на коже человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и поддаются лечению.

Электрометаллизация кожи обусловлена проникновением в верхние ее слои мельчайших частичек металла, расплавившихся под действием электрической дуги. Впоследствии поврежденный участок восстанавливается и приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения. Весьма опасными могут быть случаи поражения глаз, нередко приводящие к потере зрения. Поэтому работы, при которых возможны подобные случаи, должны выполняться в защитных очках. Вместе с тем одежда работающего должна быть застегнута на все пуговицы, ворот закрыт, а рукава опущены и застегнуты у запястьев рук.

Нередко одновременно с металлизацией кожи возможен ожог электрической дугой.

Электроофтальмия воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей. Подобное облучение возможно при возникновении электрической дуги, например, при коротких замыканиях, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением специальных защитных очков, которые одновременно защищают глаза от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. Это может привести к падению с высоты, вывихам суставов, переломам и т. д.

Электрические удары относятся к виду поражений, которые имеют место при воздействии малых токов (порядка нескольких сотен миллиампер) и напряжения до 1000 В. При электрических ударах исход воздействия тока на человека может быть различным от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев до смертельного поражения, связанного с прекращением работы сердца или органов дыхания.

Степень поражения током при электрических ударах характеризуется его пороговым значением. Характерными являются следующие токи: пороговый ощутимый, пороговый неотпускающий, пороговый фибрилляционный.

Пороговый ощутимый ток наименьшее значение ощутимого тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения.

Пороговый неотпускающий ток наименьшее значение неотпускающего тока, вызывающего при прохождения через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник.

Пороговый фибрилляционный ток наименьшее значение фиб- рилляционного тока, вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца.

Как будет показано ниже, ток, протекающий через человека, колеблется в широких пределах и зависит от многочисленных трудноучитываемых физических и физиологических явлений. В отличие от прошлых лет в настоящее время в технике электробезопасности преобладает мнение о нецелесообразности нормирования в промышленности и в быту опасных и безопасных пороговых значений напряжения и тока.

Таблица 1. Характер воздействия электрического тока на организм человека

Основные факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током, следующие.

Путь тока в теле человека.

Путь тока в теле человека по-разному влияет на поражение. С некоторых пор этому вопросу стали придавать большое значение, так как анализ несчастных случаев позволил установить зависимость их от вида так называемой петли тока, т. е. от пути тока через тело человека. Наиболее часто встречаются следующие четыре петли: правая рука ноги, левая рука ноги, рука рука, нога нога. В большинстве случаев цепь тока возникает по пути правая рука ноги. Наиболее распространенным и, как правило, сопровождающимся тяжелыми повреждениями является путь тока (петля тока) рука рука, когда ток проходит через жизненно важные органы, в частности через сердце.

Как показывают анализы несчастных случаев, примерно 55% всех электрических ударов происходят по двум основным путям: от руки или рук к ногам и от одной руки к другой руке. Однако смертельные поражения составляют половину от приведенной цифры несчастных случаев.

Опасность определяется не тем, протекает или не протекает ток через область сердца, а тем, каким участком тела касается человек токоведущих частей. Наиболее уязвимыми местами человеческого тела являются тыльная часть кисти, шея, висок; передняя часть ноги, плечо. Образование электрической цепи через уязвимые места приводит к смертельным исходам даже при очень малых токах и напряжениях.

Электрическое сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление цепи, по которой проходит ток через тело человека, состоит из электрического сопротивления проводов активного и индуктивного; электрического сопротивления машин, аппаратов или приборов, оказавшихся последовательно включенными с телом человека; электрического сопротивления переходного контакта между токоведущими частями оборудования, которых коснулся человек; собственного электрического сопротивления тела человека.

Сопротивление тела человека представляет собой сложный комплекс биофизических, биохимических и других явлений. Его принято делить на две части: сопротивление кожи и кровеносных сосудов и сопротивление нервов. Верхний слой кожи обладает заметным сопротивлением по сравнению с сопротивлением внутренних органов. Наличие в коже потовых желез сильно изменяет ее электрическое сопротивление. Сопротивление нервов очень мало. Именно эта составляющая общего сопротивления играет наиболее существенную роль в токовой проводимости, а стало быть, и в исходе электротравмы. На электрическое сопротивление живого организма оказывает влияние большое число факторов. Существенное значение при этом имеет состояние кожи: повреждения рогового слоя (поры, царапины, ссадины и другие микротравмы); увлажнение водой или потом; загрязнение различными веществами и в особенности хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т. п.).

Сопротивление тела человека, т. е. сопротивление между двумя электродами, наложенными на поверхность тела, можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух сопротивлений наружного (рогового) слоя кожи и одного, называемого внутренним сопротивлением тела, которое включает сопротивление внутреннего слоя кожи и сопротивление внутренних тканей тела. В целом указанные сопротивления имеют активную и емкостную составляющие.

При практических расчетах необходимо знать и оценивать численные значения сопротивления электрической цепи человека между двумя электродами, наложенными на тело. Род тока и напряжение. Исследования (см. табл. 1), практика эксплуатации электроустановок показывают, что постоянный ток по сравнению с переменным тех же значений менее опасен для человека. Объясняется это в первую очередь тем, что из-за наличия емкостной составляющей в электрическом сопротивлении тела человека плотность тока, а следовательно, и напряженность поля в тканях будут при равных напряжениях в случае поражения переменным током больше, чем при поражении постоянным. Сказывается также то существенное обстоятельство, что при переменном токе поражающее амплитудное напряжение может быть в 1,4 раза больше действующего напряжения. И наконец, вероятность образования электрической цепи через уязвимые места при переменном токе больше, чем при постоянном, ибо сети переменного тока охватывают несравненно большее число установок, к тому же самых различных, тогда как сети постоянного тока имеют более ограниченные и специализированные применения.

Сказанное об относительной опасности поражения постоянным и переменным токами справедливо лишь для небольших напряжений порядка 250 - 300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 ГЦ, из-за возможности отброса пострадавшего от токоведущих частей, находящихся под высоким напряжением, что крайне редко наблюдается при аналогичных поражениях переменным током. Отброшенный может получить механическую травму, в результате которой (например, при падении) не исключен и смертельный исход.

В целом следует отметить, что вопрос о сравнительной опасности для человека переменного и постоянного тока нуждается в дальнейшем изучении, что позволит расширить наши представления о биофизике электротравмы.

Напряжение, приложенное к электрической цепи, приводит к преобразованию электрических явлений в другие явления, воздействие которых на организм человека и вызывает непосредственно тот или иной исход поражения. Сложилось и существует мнение, что исход поражения электрическим током зависит от напряжения сети: чем выше это напряжение, тем опаснее последствия электротравмы. В статистических отчетностях учет электро-травм ведется с подразделением по значениям напряжения сети. По этому же признаку анализируются данные и классифицируются элекгротравмы, проводятся исследования, эксперименты. Между тем такое изучение электротравмы далеко не всегда дает правильное представление об этом поражающем факторе.

Действующие у нас Правила делят все установки по напряжению ниже и выше 1000 В. В установках напряжением выше 1000 В основной причиной смертельных поражений являются ожоги, вызванные прохождением электрического тока. В установках ниже 1000 В основная причина поражения связана с непосредственным действием тока. Статистика показывает, что электротравмы со смертельным исходом имеют место преимущественно в установках до 1000 В.

Смертельные поражения бывают и при малых напряжениях (65, 36, 24, 12 В). Их анализ показывает, что они обусловлены не только фибрилляционным током, который нельзя получить при этих напряжениях. Поражения от 12 до 65 В могут привести к смертельному исходу лишь при особых обстоятельствах, например, если электрическая цепь возникает через уязвимые к току места, если неблагоприятны условия внешней среды. Возможны также и другие причины смертельного исхода, пока еще недостаточно изученные.

Суммируя сказанное в отношении отсутствия прямой зависимости между исходом поражения и напряжением, током, констатируем, что невозможно с высокой точностью нормировать в промышленности (и в быту) опасные и безопасные пороговые значения тока и напряжения.

Длительность существования электрической цепи через тело человека.

Исход поражения электрическим током связан с фактором времени. При анализе несчастных случаев этому параметру уделяется большое внимание, особенно если учесть наличие противоречий в оценке опасного (и безопасного) времени прохождения тока через человека. С одной стороны, наблюдаются поражения с тяжелым исходом даже при небольших токах и очень малой длительности прохождения тока через человека (доли секунды), с другой случаи с благоприятным исходом (исключая ожоги) при длительности поражения в несколько секунд и более.

Из-за приведенных противоречий не представляется возможным строго обосновать зависимость исхода поражения от продолжительности существования электрической цепи.

Влияние частоты

Из приведенной выше формулы полного сопротивления тела человека следует, что с увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается, что ведет к увеличению тока и повышению опасности поражения. Однако практика показывает, что этот вывод справедлив лишь в пределах определенных частот. Долгое время считалось, что в области низких частот наибольшей опасностью обладает 50-периодный ток. При дальнейшем повышении частоты в пределах 50 - 400 Гц ток сохраняет примерно одинаковые значения. Дальнейшее повышение частоты снижает опасность поражения. Но вредно или не вредно это для организма человека, утвердительного ответа пока не существует.

Отмечается сравнительная опасность для человека выпрямленного тока. Наличие в нем частотных составляющих утяжеляет исход электротравмы. Пока это малоизученный раздел электробезопасности.

Воздействие окружающей среды.

Окружающая среда во многих случаях может оказывать влияние на поражение человека электрическим током. К факторам этого влияния относятся атмосферное давление, температура, влажность, электрическое или магнитное поля и др.

Повышение температуры воздуха влияет на потоотделение у человека, в результате чего падает электрическое сопротивление его тела и возрастает опасность поражения электрическим током.

Аналогичные явления связаны также с повышенной влажностью. Здесь отмечается снижение не только электрического сопротивления, но и общей сопротивляемости организма электрическому току.

Влияние указанных двух факторов температуры и влажности зафиксировано в нормативных документах.

Третий атмосферный фактор давление окружающего воздуха также оказывает влияние на чувствительность к электрическому току. При повышении давления опасность поражения уменьшается. Так, например, статистика показывает, что при подводной электросварке не было зарегистрировано смертельных и тяжелых электротравм, хотя случаи соприкосновения водолазов, работающих под водой, с токоведущими элементами и контактами отмечались неоднократно.

Обратная картина была установлена для пониженного атмосферного давления, что особенно существенно в связи с электрификацией горных районов. Экспериментально доказано, что пониженноеатмосферное давление увеличивает опасность электрического тока для живых организмов.

Медико-биологические свойства человека

Анализ несчастных случаев при поражении электрическим током показывает, что исход поражения связан с медико-биологическими особенностями человека, состоянием его здоровья. Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электротравмы, нежели бальные и слабые. Люди, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистыми, нервными заболеваниями, более восприимчивы к электрическому току.

Поэтому правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают медицинский отбор персонала для обслуживания электроустановок. Отбор осуществляется при поступлении на работу, периодические осмотры в сроки, устанавливаемые Минздравом в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску к работе. Отбор преследует и другую цель: не допустить к обслуживанию электроустановок людей с заболеваниями, которые могут мешать их производственной работе или служить причиной ошибочных действий, опасных для других лиц (неразличение цвета сигнала из-за порока зрения, невозможность подать четкую команду из-за болезни горла или заикания и т. п.).

Кроме того, правила техники безопасности не допускают к обслуживанию электроустановок лиц моложе 18 лет и не имеющих определенных знаний в области электробезопасности, соответствующих объему и условиям выполняемых ими работ.

Электрические травмы: ожог, металлизация кожи, механические повреждения.

Действие электрического тока на организм человека своеобразно и носит разносторонний характер. Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие на различные системы организма. При этом могут возникнуть нарушения деятельности жизненно важных органов человека: мозга, сердца и легких.

Все виды действия электрического тока на организм человека можно объединить в два основных: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы - это местные поражения тела: ожоги, металлизация кожи, механические повреждения организма.

Ожог может быть вызван прохождением электрического тока непосредственно через тело человека или воздействием на него электрической дуги. Ожоги электрической дугой наиболее опасны и имеют тяжелые последствия, поскольку температура электрической дуги превышает 3500° С.

Металлизация кожи возникает вследствие проникновения в ее верхние слои мельчайших частиц металла, испарившегося или расплавившегося под действием электрической дуги. Такой вид поражения возможен также в результате электролитического действия тока.

Механические повреждения являются следствием непроизвольных сокращений мышц организма под действием тока. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов и даже переломы костей. К данному виду травм относятся также ушибы и переломы, связанные с падением человека с высоты, ударами об оборудование или элементы здания в результате непроизвольного движения или потери сознания при воздействии тока.

Разновидностью электротравмы является электроофтальмия - поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, в спектре которой имеются вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электрический удар вызывает возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения жизнедеятельности организма и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Принята следующая классификация электротравм по степени их тяжести: I - судорожное сокращение мышц без потери сознания; II -судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; III - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания, а возможно и их совместное нарушение; IV - клиническая смерть, характеризуемая отсутствием дыхания и кровообращения.

Клиническая смерть - это переходный период от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких. Человек, находящийся в состоянии клинической смерти, не имеет никаких признаков жизни - не дышит, сердце не работает, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет, болевые раздражения не вызывают никаких реакций. Между тем в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла. Человек может находиться в состоянии клинической смерти от 4-5 до 8-10 мин в зависимости от вида и тяжести поражения и индивидуальных особенностей организма.

Характер и последствия поражения человека электрическим током зависят от ряда факторов: электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, пути прохождения тока в теле человека, индивидуальных свойств организма человека и др.

Электрическое сопротивление тела человека неоднородно. Кожа, кости, жировые ткани имеют большее сопротивление, чем кровь, спинной и головной мозг, мышечная ткань. Кожа обладает наибольшим удельным сопротивлением, определяющим сопротивление всего тела человека.

При увлажнении и загрязнении, а также повреждении кожи сопротивление тела резко снижается (рис. 65). Сопротивление тела уменьшается также с увеличением тока и времени его протекания.

Рис. 65. Зависимость сопротивления человеческого тела от напряжения тока при частоте 50 Гц:

а - сухая кожа; б - влажная кожа

При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

Сила электрического тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, определяющим исход поражения. Чем больше сила тока, тем опаснее его действие.

По последствиям физиологического воздействия на организм человека электрический ток можно подразделить на пороговый ощутимый, пороговый неотпускающий, пороговый фибрилляционный.

Пороговый ощутимый ток, имеющий малые значения (от 0,6 до 1,5 мА), вызывает первые ощутимые воздействия, но не травмирует. Пороговым неотпускающим считается ток величиной 10-15 мА. Под его воздействием практически исключается возможность самостоятельного отрыва человека от токоведущих установок.

Смертельно опасным считается ток более 100 мА, который вызывает паралич органов дыхания и фибрилляцию сердца и называется пороговым фибрилляционным.

Чем дольше человек находится под воздействием тока, тем серьезнее последствия поражения. В связи с этим необходимо как можно быстрее помочь пострадавшему освободиться от контакта с установкой, находящейся под опасным напряжением, поскольку при длительном прохождении тока 25-50 мА возможен смертельный исход. Объясняется это тем, что сопротивление тела человека при длительном прохождении тока уменьшается в результате прогрессирующего прогревания и пробивания рогового слоя кожи. Кроме того, длительное прохождение переменного тока нарушает ритм сердечной деятельности, вызывая трепетания желудочков сердца в связи с поражением нервов сердечной мышцы. Для переменного тока частотой 50 Гц допустимой величиной считается: при длительном воздействии (не ограниченном временем) 1 мА, при воздействии 0,1 с - 500 мА и 1,0 с - 65 мА.

Род и частота тока также влияют на тяжесть поражения. Наиболее опасен переменный ток частотой 50 Гц.

Постоянный ток одинаковой величины с переменным вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения.

При постоянном токе пороговые значения повышаются: для ощутимого тока до 6-7 мА и неотпускающего тока до 50-70 мА. Его действие в основном тепловое, однако ожоги могут быть очень тяжелыми и даже смертельными. Меньшая опасность постоянного тока ограничивается величиной напряжения 250-300 В. При большей величине напряжения постоянный ток также становится опасным. Действующие правила устройства и эксплуатации электроустановок одинаковы как для переменного, так и для постоянного тока.

Путь прохождения тока через тело человека также влияет на исход поражения, так как отдельные ткани обладают различными сопротивлениями. Ток проходит не по кратчайшему расстоянию между электродами, а главным образом вдоль потоков тканевой жидкости, кровеносных и лимфатических сосудов и оболочек нервных стволов, обладающих наибольшей электропроводностью. Ткани внутренних органов являются худшими проводниками тока. Соединительную ткань, сухую кожу и костную ткань можно отнести даже к диэлектрикам. Наибольшую опасность представляет прохождение тока, через жизненно важные органы: сердце, спинной мозг, органы дыхания и т. д. Такая опасность возникает по пути «рука - ноги» или «рука - рука». Не исключены тяжелые поражения и при прохождении тока по наименее опасному пути нога - нога (при шаговом напряжении).

Индивидуальные свойства человека в значительной степени влияют на исход поражения. Здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока по сравнению со страдающими различными заболеваниями. Следует учитывать, что имеет значение не только физическое, но и психическое состояние пострадавшего в момент возникновения электротравмы. Лица, страдающие болезнями сердца, органов внутренней секреции, нервными заболеваниями, туберкулезом и т. п., а также находящиеся в состоянии переутомления, усталости, алкогольного опьянения, подвержены большей опасности поражения электротоком.

Вследствие этого обслуживание электроустановок поручается лицам, прошедшим не только специальное обучение, но и медицинский осмотр.