Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Безопасность жизнедеятельности

Электрические параметры тела человека

Электрическое сопротивление тела человека представляет собой многообразный комплекс биофизических, биохимических и физиологических явлений. При попадании под напряжение человек становится неоднородной полупроводящей структурой. Нелинейность электрического сопротивления непостоянна и для каждой ткани и органа различна. Если рассматривать удельные сопротивления различных органов, то они оказывают различные сопротивления току. Так, удельное сопротивление сухой чистой кожи рук при протекании тока промышленной частоты (50 Гц) составляет от (3-20) · 103 Ом·м.

Таким образом, кожа обладает наибольшим удельным сопротивлением, что является главным фактором, определяющим сопротивление всего тела человека. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного, называемого эпидермисом, и внутреннего, называемого дермой. Наружный слой кожи (эпидермис) имеет несколько слоев, из которых самый верхний называется роговым. Роговой слой лишен кровеносных сосудов и нервов. Кроме того, сопротивление тела человека может изменяться от ряда физиологических факторов и влияния окружающей среды.

Если рассматривать двухполюсное прикосновение человека к токоведущим частям, то тело человека условно можно рассматривать как часть электрической цепи, состоящей из трех последовательных участков: кожа – внутренние органы и ткани – кожа.

Сопротивление участка цепи, представленного слоем кожи, обладает не только активной составляющей, но и из-за тонкого рогового слоя кожи, являющегося диэлектриком, имеет емкостную составляющую.

Таким образом, полное сопротивление тела человека, Ом, при любой частоте

где Ζκ– полное сопротивление наружного слоя кожи, Ом;

Rвн – внутреннее сопротивление тела человека, Ом. Полное сопротивление наружного слоя кожи может быть определено из формулы

где RK– активное сопротивление наружного слоя кожи, Ом;

Хк – емкостное сопротивление наружного слоя кожи, Ом. Емкостное сопротивление Хк изменяется в зависимости от частоты по формуле

где ω – круговая или циклическая частота, рад/с;

f – частота тока, Гц;

С – емкость наружного слоя кожи, Ф.

Электрическая емкость С наружного слоя кожи пропорциональна площади поверхности соприкосновения S с токоведущей частью и обратно пропорциональна толщине рогового слоя кожи d.

где εο– электрическая постоянная, равная 8,85·10-12 Ф/м;

ε – относительная диэлектрическая проницаемость рогового слоя кожи, равная 200-250.

Из анализа формулы для вычисления Хк следует, что с увеличением частоты емкостное сопротивление уменьшается и шунтирует активное сопротивление наружного слоя кожи RK. Следовательно, при больших частотах порядка 5-20 кГц полное сопротивление можно считать равным внутреннему сопротивлению тела человека.

С уменьшением частоты емкостное сопротивление возрастает, вследствие чего на частотах от 20 до 500 Гц емкостной составляющей можно пренебречь. В этом случае полное сопротивление тела человека Ζκ рассчитывается как

Таким образом, вследствие значительного сопротивления кожи наблюдаются чаще всего поверхностные ожоги.

Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов: значения силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека и условий окружающей среды.

Основным фактором, обуславливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока (путь: рука – рука, рука – ноги). В табл. 11.1 приведены данные по опасности переменного и постоянного тока.

Таблица 11.1

Род тока

Пороговый ощутимый ток, мА

Пороговый неот пускающий ток, мА

Пороговый фибрилляционный ток, мА

Переменный ток

0,5-1,5

6-10

80-100

частотой 50 Гц

Постоянный ток

5-7

50-80

300

Фибрилляцией называется хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу как насоса. (Для женщин пороговые значения тока в 1,5 раза меньше, чем для мужчин.)

Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного тока частотой 50 Гц. Однако это характерно для относительно небольших напряжений (до 250-300 В). При более высоких напряжениях опасность постоянного тока возрастает.

В интервале напряжений 400-600 В опасность постоянного тока практически равна опасности переменного тока с частотой 50 Гц, а при напряжении более 600 В постоянный ток опаснее переменного.

Электрическое сопротивление тела человека. Электрическое сопротивление организма человека при сухой, чистой и неповрежденной коже при напряжении 15-20 В находится в пределах от 3000 до 100 000 Ом, а иногда и больше. С удалением верхнего слоя кожи сопротивление снижается до 500-700 Ом. При полном удалении кожи сопротивление внутренних тканей тела составляет всего лишь 300-500 Ом. В расчетах принимают сопротивление организма человека, равное 1000 Ом.

При наличии на коже различных повреждений (потертостей, порезов, ссадин) резко уменьшается ее электрическое сопротивление в этих местах.

Электрическое сопротивление организма человека падает при увеличении тока и длительности его прохождения вследствие усиления местного нагрева кожи, что приводит к расширению сосудов, а следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению выделения пота.

С повышением напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается, а следовательно, и полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению 300-500 Ом Это объясняется пробоем рогового слоя кожи, увеличением тока, проходящего через нее, и другими факторами.

Сопротивление тела человека зависит от пола и возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей – меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи. Кратковременное (на несколько минут) снижение сопротивления тела человека (20-50%) вызывает внешние, неожиданно возникающие физические раздражения: болевые (удары, уколы), световые и звуковые.

На электрическое сопротивление влияют также род тока и частота его. При частотах 10-20 кГц верхний слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

Кроме того, есть особенно уязвимые участки тела к действию электрического тока. Это так называемые акупунктурные зоны (область лица, ладони и др.) площадью 2-3 мм2. Их электрическое сопротивление всегда меньше электрического сопротивления зон, лежащих вне акупунктурных зон.

Длительность протекания тока через тело человека очень сильно влияет на исход поражения в связи с тем, что с течением времени падает сопротивление кожи человека, более вероятным становится поражение сердца.

Путь тока через тело человека также имеет существенное значение. Наибольшая опасность возникает при непосредственном прохождении тока через жизненно важные органы. Статистические данные показывают, что число травм с потерей сознания при прохождении тока по пути правая рука – ноги составляют 87%; по пути нога – нога 15%. Наиболее характерные цепи тока через человека: рука – ноги, рука – рука, рука–туловище (соответственно 56,7; 12,2 и 9,8% травм). Более опасными считаются те цепи тока, при которых вовлекаются обе руки – обе ноги, левая рука – ноги, рука – рука, голова – ноги.

Род и частота тока также влияют на степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток частотой от 20 до 1 000 Гц. Переменный ток опаснее постоянного, но это характерно только для напряжений до 250-300 В; при больших напряжениях становится опаснее постоянный ток. С повышением частоты переменного тока, проходящего через тело человека, полное сопротивление тела уменьшается, а проходящий ток увеличивается. Однако уменьшение сопротивления возможно лишь в пределах частот от 0 до 50-60 Гц. Дальнейшее же повышение частоты тока сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450-500 кГц. Но эти токи могут вызывать ожоги как при возникновении электрической дуги, так и при прохождении их непосредственно через тело человека. Снижение опасности поражения током с повышением частоты практически заметно при частоте 1000-2000 Гц.

Индивидуальные свойства человека и состояние окружающей среды оказывают заметное влияние на тяжесть поражения.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы