Полезный и опасный ток для человека
Что такое электрический ток знает каждый старшеклассник. Более того, современную жизнь просто невозможно представить без использования электрической энергии. Электрический ток дарит нам и свет (электрические лампы), и тепло (электронагревательные приборы). В своей жизни мы используем самые разные электротехнические устройства, которые делают ее комфортнее (телевизор, радиоприёмник, телефон, стиральная машина, пылесос и так далее). Промышленность просто перестала бы существовать, если бы не было электричества. Однако, при всей той пользе, которую несет в себе использование электрического тока, он вместе с тем содержит в себе и опасность. Давайте попробуем разобраться, что нужно учитывать, чтобы это использование было безопасным.
Сначала следует отметить, что электрический ток может оказать на человеческий организм негативное воздействие:
Механическое: электрический ток приводит к сильному и резкому сокращению мышц вплоть до их разрыва.
Термическое: температурный нагрев тканей организма (ожог) вызывает функциональное расстройство органов.
Электролитическое: физико-химические процессы электролиза, происходящие под действием электрического тока в живых тканях, приводят к нарушению баланса.
Световое: вспышки света и ультрафиолетовое излучение, созданное электрическим током приводят к негативному воздействию на глаза.
Биологическое: действие электрического тока может привести к раздражению и перевозбуждению нервной системы человека.
Электрический ток в проводнике описывается законом Ома для участка цепи:
где I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах (А), U – электрическое напряжение на концах проводника, измеряемое в вольтах (В), R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах (Ом).
Действие электрического тока на организм человека в первую очередь определяется силой тока. Переменный электрический ток частоты 50 Гц, используемый для работы бытовой техники, является смертельно опасным, если сила тока равна или больше, чем 0,1А. К потере сознания приводят токи силой 0,05–0,1 А. Токи силой менее 0,05 А считаются сравнительно неопасными и приводят лишь покалыванию и к неприятным ощущениям в организме. Однако, даже при небольших токах силой 0,005–0,02 А мышцы теряют способность самопроизвольно сокращаться, и человек может оказаться долгое время под воздействием электрического тока, что не безопасно.
Согласно закону Ома сила тока обратно пропорциональна электрическому сопротивлению, которое может быть различным. Если кожа человека сухая и огрубевшая сопротивление равно примерно 100000–200000 Ом. Если кожа влажная и тонкая, то – 30000–50000 Ом. Самая неблагоприятная ситуация будет, если человек стоит на хорошо проводящей поверхности, в этом случае сопротивление уменьшается до 10000–20000 Ом. В условиях повышенной влажности сопротивление может быть очень небольшим: 1000–2000 Ом.
Таким образом, если человеческий организм оказался под воздействием бытового напряжения 220 В, то в самом неблагоприятном случае при сопротивлении в 1000 Ом, согласно закону Ома, сила тока будет 0,22 А. Такая сила тока может привести к параличу дыхания. В самом лучшем случае при сопротивлении в 200000 Ом сила тока будет 0,0011 А. Действие такого тока приведет лишь к неприятным ощущениям.
Поэтому никогда не нужно касаться оголенных проводов или неисправных электроприборов, если нет абсолютной уверенности в том, что они не находятся под напряжением. Особенно опасно прикосновение двумя руками, так как в этом случае электрический ток пройдет через область сердца.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:
Определите, силу тока через резиновые перчатки толщиной 1мм, если площадь соприкосновения с электрическим проводом, находящимся под напряжением 220В, равна 1мм2.Удельное сопротивление резины 1013Омм.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г.Москвы
В быту и на производстве мы сталкиваемся с различными электроприборами, электроустановками. Соблюдая правила электробезопасности и обладая знаниями в данной сфере можно уменьшить вероятность попадания под опасное воздействие электрического тока и напряжения.
В данном вопросе объединяются знания инженерного и медицинского характера, применение которых в комплексе, увеличит результат по снижению уровня электротравм дома и на производстве.
Действие электрического тока на организм человека
Ток, в отличие от других опасных сред, не обладает цветом, запахом, невидим.
Электрический ток оказывает следующие виды воздействия на организм человека: термическое, электролитическое, биологическое. Рассмотрим каждое из этих воздействий более подробно.
Термическое воздействие заключается в ожогах участков тела, нагреве сосудов и нервных окончаний. Этот вид действия называют еще тепловым. Потому что тепловая энергия, полученная из электрической образует ожоги.
Электролитическое воздействие приводит к разложению крови и других жидкостей в организме посредством процесса электролиза, что вызывает нарушения в физико-химическом составе этих жидкостей. Суть повреждений сводится к молекулярному уровню – загустевание крови, изменение заряда белков, паро- и газообразование в организме.
Биологическое воздействие электротока на организм сопровождается раздражением и возбуждением органов. Это вызывает судороги, сокращения.
В случае с сердцем и легкими это воздействие может привести к летальному исходу по причине прекращения деятельности органов дыхания и сердца.
Биологическое воздействие вызывает механические повреждения органов, суставов человека. Также механические повреждения может вызвать падение человека с высоты из-за воздействия электрического тока.
Опасная, безопасная и смертельная сила тока для человека
Нельзя считать какую-либо величину тока безопасной для человека. Существует лишь более и менее опасная величина электротока. Каждый человек имеет внутреннее сопротивление, на величину которого влияет множество факторов (толщина кожи, влажность помещения и тела человека, путь протекания тока).
Самым опасным путем протекания тока является направление нога-голова, рука-голова, так как при этом путь идет через сердце, мозг, органы дыхания. А большая величина тока может вызвать остановку сердца и остановку дыхания. Именно эти причины являются наиболее вероятными причинами летальных исходов при протекании электротока.
Считается, что постоянный ток более безопасный, чем переменный в сетях до 500В. При напряжении выше 500 вольт опасность постоянного тока возрастает.
Частота сети влияет на степень тяжести электротравмы. Промышленная частота в 50 Гц является более опасной, чем частота в 500Гц. При высокой частоте наблюдается так называемый «скин-эффект», когда ток проходит не по всему проводнику, а лишь по его поверхности. А значит, внутренние органы напрямую не затрагиваются.
Также на степень опасности воздействия тока на человека влияет продолжительность нахождения человека под воздействием тока. Здесь зависимость линейная – чем дольше, тем больше разрушений и неблагоприятных последствий.
Приведем пороговые значения переменного и постоянного тока и возможные реакции организма на эти воздействия:
Проходя через человеческое тело, ток может создавать электрические травмы или электрические удары.
Электрический удар подразумевает, что ток возбуждает ткани организма, что вызывает их сокращение и судороги. Существует 4 группы электроударов: судороги, судороги с потерей сознания, потеря сознания с нарушением дыхания и работы сердца, клиническая смерть.
При электрической травме ток наносит прямые повреждения тканям и органам человека. Это могут быть электрические ожоги, металлизация кожи, электрические метки и механические повреждения.
Электрические ожоги бывают токовыми и дуговыми. Действие токового ожога связано с прохождением тока через тело человека. Дуговой ожог возникает между человеком и проводником электротока высокого напряжения, вследствие возникновения дуги между ними. Температура дуги может достигать тысяч градусов по Цельсию. Такой ожог гораздо опаснее и может плюс ко всему сопровождаться возгоранием одежды пострадавшего.
Металлизация кожи происходит, когда под действием тока в кожу попадают частицы металла, при этом проводимость кожи увеличивается, что повышает травмоопасность.
Электрические метки – это места, через которые ток входит и выходит из тела человека. Наиболее часто встречаются на ногах и руках.
В любом случае следует стараться избегать касания токоведущих частей проводящими предметами (ловить рыбу под ЛЭП, нести стремянку вблизи шин напряжения), не использовать провода и кабели с ослабленной изоляцией, соблюдать правила безопасности при нахождении и работе в электроустановках. Берегите здоровье себя и своих родных.
Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями
Самое популярное
Электричество дало человеку много того, без чего нынешний мир не казался бы нормальным. Однако ток также может навредить, причем с летальным исходом. Подробнее о том, какой ток опаснее и какое напряжение может выдержать человек — читайте в статье.
Принцип воздействия тока
И прежде всего нужно рассмотреть то, как опасные для человека токи воздействуют на него. Если сравнивать его с другими опасными явлениями, то основную разницу составит тот факт, что у него ни цвета, ни запаха. Любой ток фактически невидим для человека и это совершенно не означает, что его соприкосновение с телом безопасно. В основном оказывается воздействие следующего типа:
- Термическое. Оно выражается в ожогах по всему телу, а также сильному нагреву сосудов и нервных окончаний.
- Электролитическое. Это воздействие причина разложения крови и прочих жидкостей в организме. Оно происходит посредством электролиза, что также затрагивает физико-химическую составляющую жидкости в организме. Если же говорить проще, то кровь загустевает, заряд белков изменяется и в организме начинает парообразование.
- Биологическое. Причина всех судорог и сокращений, так как действие электротока закономерно сопровождается раздражением всех органов.
Теперь, когда есть основы, можно перейти к величинам, опасным для жизни человека.
Опасное напряжение
В первую очередь отметим, что думать о наличии опасного и неопасного электрического тока ошибочно — любое воздействие негативно, отличается лишь степень вреда. Причина, по которой один человек пострадает меньше, а другой больше, обусловлена внутренним сопротивлением. Оно же зависит от толщины кожи, уровня влажности помещения, в котором произошло соприкосновение, и тела человека, а также путь тока.
И этому нужно уделить отдельное внимание, потому что самое опасное протекание тока для жизни человека либо через ногу и голову, либо через руку и голову. Это объясняется тем, что ток проходит через сердце, мозг и легкие. И если напряжение постоянного или переменного тока при этом большое, то в худших случаях это вызывает остановку сердца или органов дыхания.
Установлено, что постоянный ток для человека чуть безопаснее переменного, если все происходит в рамках сетей до 500 В. И стоит напряжению начать расти, вместе с ним растет опасность для человека.
Однако это не все, потому что важно также учитывать частоту сети. Если взять для рассмотрения 500 Гц, то несколько безопаснее, чем промышленные 50 Гц. Обусловлено это тем, что с повышением частоты постепенно проявляется Skin Effect, суть которого заключается в прохождении тока по поверхности проводника, благодаря чему внутренние органы не затрагиваются.
Финальное же значение опасности тока для человека представляет собой время. Если продолжительно находится под постоянным током или переменным, то урон будет выше, чем кратковременный удар им. И, хотя здесь также нужно учитывать силу тока, чтобы дать однозначный ответ, но чем меньше времени под воздействием, тем лучше.
Дополнительные воздействия
Помимо прочего, нужно также учитывать другие воздействия, которые создает постоянный и переменный ток, проходя через тело человека. К таковым относят:
- Электрический удар. Он провоцирует возбуждение всех тканей, что приводит к судорогам и их последствиям. В числе таковых могут быть потеря сознание, нарушение дыхания или работы сердца, а также летальный исход.
- Электрическая травма. Это повреждения, что наносятся телу напрямую. Существует две разновидности оных:
- Электрический ожог. Он делится на токовый, что представляет собой прохождение тока через все тело, а также дуговой, появление которого происходит между проводником и человеком. Его можно отчетливо определить по той дуге, что появляется при контакте. И он также в несколько раз опаснее токового, так как его температура может в несколько раз выше.
- Металлизация кожи. Явление, что означает при попадании частиц металла в кожу. Следствием этого становится повышение проводимости и большая травмоопасность.
Помнить стоит также об электрических метках, что представляют собой места, куда ток вошел и откуда он вышел.
Какой ток опаснее: постоянный или переменный
Когда разобраны основы, нужно определить какой ток для жизни опаснее постоянный или переменный. Ответ на этот вопрос прост — переменный ток опаснее постоянного. И вот почему:
- одинаковый эффект обоих типов тока может быть только в том случае, когда мощность постоянного превысит переменный в 4 раза;
- причиной летального исхода становится фибрилляция желудочков, риск получений которой значительно выше, когда на организм воздействует переменный ток;
- существует правило: если частота меньше, то сопротивление выше, однако для переменного, минимальное значение частоты которого почти что всегда достигает 50 Гц, сопротивление низкое.
Избежать же подобного воздействия можно не только с помощью техники безопасности, но и соблюдение пуэ — правил устройства электроустановок.
Обоснованность опасности
Ранее мы затронули вкратце то, почему постоянный и переменный ток опасен для человека. Пришло время разобрать все факторы подробнее. Существует четыре фактора:
- Сила тока и напряжение. Сила тока измеряется в миллиамперах (мА). Так, для переменного достаточно значение от 10 до 15 мА под «стандартным» напряжением в 120 В, а для постоянного порядка 50-80 с напряжением в U=42 B, чтобы нанести вред человеку. Однако не стоит думать, что постоянный поэтому становится безопаснее, потому что при тех же 500 В оба в наносимом ущербе становятся равны.
- Продолжительность. Всем очевидно, что чем дольше находится под ударом тока, тем хуже. Однако не каждый знает почему это так. Долгое нахождение под воздействием тока разрушает эпидермис и, как следствие, снижает сопротивление тела, что автоматически «увеличивает» силу тока.
- Частота. она представляет собой значение колебаний полюсов сети, которое в странах СНГ достигает 50 Гц. Однако к постоянному току эта единица измерения отношения не имеет, так как в его случае электроны движутся в одном направлении. Уже рассмотренный Skin Effect достигается при частоте, что выше 20 кГЦ, и это было доказано Николой Теслой опытным путем.
- Сопротивление. Понимание того, как это устроено, не требует особых знаний. Стоит запомнить только то, что повышение сопротивления связано с меньшей силой тока, и наоборот. Если на теле есть сухие и огрубевшие участки кожи, то они могут выступить в качестве диэлектрика, что установит значение сопротивления тела от 40000 до 100000 Ом.
- высокая температура тела;
- поврежденный эпидермис;
- высокая влажность окружения.
Потоотделение также снижает сопротивление тела, потому что представляет собой влажность и повышенную температуру.
Теперь мы не только знаем какие значения не безопасны для людей, но и почему это так.
Последствия удара током
И хотя любой опасный ток в большинстве случаев для человека будет опасен, последствия его воздействия имеют ряд различий. Это зависит от той системы организма, на которую пришелся основной урон:
- Нервная. В этом случае может быть потеря сознания или памяти, в особых случаях навсегда. Если было оказано воздействие на нервы, то может произойти нарушение чувствительности или двигательной активности как таковой. Существует также прецеденты, когда появляются патологические рефлексы и постепенное исчезновение физиологических.
В случаях воздействия высокого напряжения, происходит расстройство ЦНС и дальнейшее торможение всех центров, отвечающих за дыхательной и сердечной деятельностью. - Сердечно-сосудистая. Здесь основу составляет функциональный вред, который представляет собой синусовую аритмию и тахикардию, а также блокады и экстрасистолия. Возможно также внутреннее кровотечение за счет повреждения стенок сосудов.
- Органы чувств. В основном это шум в ушах или снижение чувствительности конечностей. Может быть также разрыв барабанных перепонок и глухота. При повреждении глаз есть вероятность возникновения кератита, хориоидита и катаракты.
- Долгосрочный вред. Удар током не всегда проходит бесследно даже после устранения вреда, наступившего сразу. Так, у человека в дальнейшем может возникнуть невриты или трофические язвы. В рамках сердечно-сосудистой системы происходят нарушения в проводимости импульсов. Ожоги, причиной которых стал электрический удар, заживают, однако в редких случаях развивают деформацию опорно-двигательного аппарата. Последующее воздействие тока способно спровоцировать артериосклероз или вегетативные изменения.
Опасность составляет также и то, что полностью вылечить человека после такого можно не всегда. В особых случаях тяжело даже нивелировать пассивные боли, которые испытывает человек.
Избежать вреда от тока намного проще, чем может показаться. Использовать устройства, что соблюдают ПЭУ, а также не трогать электроприборы мокрыми руками — базовые требования безопасности — позволят значительно снизить вероятность удара.
Видео по теме
Электрический удар – это поражение человека током, после которого может возникнуть шок – тяжёлая реакция организма на сильнейший раздражитель, которым является электрический ток. Стоит понимать, что любой ток опасен для жизни человека. В статье ответим также на вопрос, какой ток и напряжение опасны для человека.
Исход поражения электрическим током
В зависимости от ситуации исход шока может быть разнообразным. Если человек получил сильный электрический удар, у него могут возникнуть проблемы с кровообращением и дыханием. В тяжёлых ситуациях может начаться фибрилляция сердца – сердечная мышца начинает хаотично подёргиваться. Так как сердце фактически перестаёт работать, приток крови останавливается. При не оказанной первой медицинской помощи своевременно человек может умереть.
Чаще всего наблюдаются электрические удары в момент поражения людей током при его силе до 1000 В. Ожоги могут возникнуть при воздействии тока от 1 А и выше. Происходит это в основном, если при работе с током более 1000 В человек не соблюдает элементарных правил техники безопасности. Токоведущая часть находится на довольно близком для тела человека расстоянии, между ними возникает искровой разряд, который приводит к тяжёлым ожогам.
Если человек случайно получил искровой разряд, ток в момент соединения с телом нагревает ткани до 60°. Это приводит к свёртыванию белка, и на поражённом участке образуется ожог. Ожоги, вызванные электрическим током, вылечить довольно сложно.
Признаки ожогов от электрического удара
Существует такое понятие, как электрические метки. Это отмершие участки кожи желтоватого цвета, которые на вид напоминаю мозоли. Если ток проник глубоко в кожу, то ткани тела со временем отомрут.
Признаки электрического ожога:
- кожа в районе удара покраснела;
- на месте очага начали появляться ожоги с образованием пузырей;
- ткани в месте удара обуглились;
- в кожу могли попасть кусочки металла при расправлении одежды.
Опаснее всего, если электрический удар пришёлся на область:
- висков;
- спины;
- кистей рук;
- голеней;
- затылка;
- шеи.
Классификация электрического тока по степени воздействия на человека
Электрический ток различается по своей степени воздействия на человека. Он может быть:
- ощутимым;
- неотпускающимся;
- фибрилляционным.
Ощутимым называют электрический ток, при ударе которого человек чувствует явное раздражение. Ощутить на себе удар тока можно при 0,6 мА.
Неотпускающий – электрический ток, вызывающий непроизвольные судорожные движения конечностей, которые прикасаются к оголённым проводам.
Переменный ток, проходя по клеткам человеческого организма, подаёт импульсы, при которых у человека появляется эффект прилипания.
Фибрилляционный ток при ударе вызывает проблемы с сердечной системой. В этот момент человек может умереть от остановки сердца.
Опасный ток
В зависимости от ситуации через организм человека способно пройти напряжение разной величины, а значит, следствие поражения может быть многообразно. Нужно знать, что ток, опасный для человека, имеет силу тока более 15 мА, при которой человек не способен освободиться без посторонней помощи. Сила тока в 50 мА способна причинить сильный ущерб здоровью, а в 100 мА при воздействии 1-2 секунды считается смертельно опасной и обычно вызывает остановку сердца.
Самым опасным током для человека является переменный, частота которого составляет более 50-500 Гц. Если его величина составляет около 9 мА, человек способен сам освободиться от источника поражения (провод). Необходимо понимать, что для жизни и здоровья людей представляет опасность и постоянный ток, освободиться от которого можно, только если он не превышает 20-25 мА.
Какой переменный ток опасен для человека?
Люди, которые регулярно работают с электронными и электрическими приборами, знают, что такое переменный и постоянный ток. Но далеко не все они владеют информацией, какой из них более опасный для человека.
Стоит понимать, что электричество представляет опасность для людей, на это оказывают влияние много факторов. Таких как:
- сколько времени длился контакт;
- пути, по которым ток прошёл через тело;
- каким силой был удар;
- сопротивления тела человека.
Считается опасным для человека переменный ток. Причины:
- Постоянный ток будет иметь такую же силу воздействия на организм людей, если он будет в 3 раза больше переменного тока. Происходит это, потому что переменный ток намного больше возбуждает нервы и стимулирует мышцы и сердце.
- Смерть из-за удара тока обычно возникает в результате остановки сердца. Риск летального исхода чаще всего присутствует при работе с переменным током.
- Сопротивление, выдаваемое телом человека, выше постоянного тока, а чем выше частота, тем меньше сопротивление.
Отсюда становится понятно, что переменный ток намного опаснее для жизни человека, чем постоянный.
Какой постоянный ток опасен для человека
Опасность для человека представляет как переменный, так и постоянный ток. Единственное, что переменный опаснее в 35 раз, чем постоянный. Стоит знать, что безопасной считается сила постоянного тока в 50 мА, у переменного же тока эта отметка всего 10 мА. Но главное – опасность любого тока зависит именно от его интенсивности.
Считается:
- при напряжении до 400 В опаснее переменный ток;
- если напряжение 500 В, воздействие тока одинаково;
- при напряжении свыше 500 В более опасен постоянный ток.
Переменный ток бьёт прерывисто, постоянный же поступает непрерывно. Когда ударило переменным током, есть шансы оторваться от источника поражения. Стоит понимать, что опасность представляет не только вид тока, поразившего человека, но также какой участок был поражен. Наиболее опасен путь тока через сердце, мозг, легкие.
Постоянный ток опасен для человека, так как при электрическом ударе могут образоваться ожоги или появиться проблемы с дыханием.
Какие органы поражает электричество?
Насколько сильно поразило тело человека в момент удара током, зависит от того, по какому пути прошёл ток. В практике имеется несколько вариантов, по которым ток может пройти по организму:
- Если человек берет оголённый провод, находящийся под напряжением, двумя руками. Именуется этот путь рука – рука и проходит между руками, затрагивая органы дыхания и сердце.
- Когда человек стоит на земле, при этом прикасается к оголённому проводу рукой. Путь именуется рука – ноги, ток проникает через внутренние органы дыхания и сердца.
- Рабочий стоит ногами на земле, в районе неисправного заземления. Разряд тока получают ноги. Путь тока именуется нога – нога.
- Когда человек случайно прикоснулся головой токопроводящей части. Путь может именоваться голова – рука, голова – ноги.
- Самые опасные пути, по которым ток может пройти через организм, являются те, в которых задействованы самые важные для человека системы.
Насколько опасен удар электрическим током
Электрический ток | Виды проявления | |
Переменный ток | Постоянный ток | |
До 1.5 мА | Начало симптомов, слабые судороги пальцев рук | Не чувствуется |
До 3 мА | Усиленная дрожь конечностей руки | Не чувствуется |
До 7 мА | Непроизвольные судорожные движения руки | Неприятные ощущение нагревания и жжения |
До 10 мА | Человека еще возможно оторвать от оголенных проводов. Усиленные болевые ощущения в некоторых частях тела | Нагревание усиливается |
До 25 мА | Эффект прилипания к из-за раздражения током нервных окончаний. Сильные болезненные ощущения. | Сильное нагревание Маленькие судороги в руках |
До 80 мА | Остановка дыхания. Сердце может остановиться | Усиленное нагревание Непроизвольные движения рук Дышать становится трудно. |
До 100 мА | Дыхание останавливается. При ударе током более 3 с и более – прекращение работы сердца | Дыхание останавливается |
Если удар электричества будет при напряжении в 500 В, человек ощутит боль в месте прикосновения, в суставах, появятся ожоги. А также имеется большая вероятность того, что дыхание остановится или сердцебиения прекратится.
Стоит понимать, что при напряжении в 500 В различие между обоими видами токов фактически отсутствует. Между током, который проходит через организм человека и напряжением, имеется нелинейная зависимость. Поэтому при увеличении напряжения сила тока возрастает.
В любом случае сила электрического удара зависит только от индивидуальных условий, при которых человек попал в электросеть.