Каков наиболее опасный путь тока: Электрический ток путь через тело человека

Электрический ток путь через тело человека

    На исход поражения электрическим током влияет также и путь прохождения его через тело человека. Наиболее опасно прохождение тока через жизненно важные органы — сердце и легкие. На основании наблюдений выяснено, что опаснее всего случаи, когда ток проходит через правые руку и ногу, хотя сердце расположено в левой стороне тела. Объясняется это тем, что ток движется не по кратчайшему расстоянию, а по более проводимым кровеносным сосудам и нервным путям. Большую опасность представляет прохождение тока через обе руки, поэтому электромонтерам рекомен- [c.221]









    На исход поражения электрическим током влияет путь его прохождения через тело человека. Пути тока рука — рука, руки — ноги, руки — туловище являются наиболее опасными, так как в этих случаях возможно поражение сердца или легких наименее опасным является путь тока нога — нога.  [c.165]

    Существенно влияет на исход поражения путь прохождения тока через тело человека. Наиболее опасными являются пути токаз руки — ноги, рука —рука, руки — туловище, так как в втих случаях более вероятно поражение сердца и органов дыхания менее опасен путь тока нога —нога. Опасность поражения переменным током существенно зависит от его частоты, так как с увеличением частоты изменяется величина сопротивления тела человека. Наиболее опасен ток промышленной частоты 50 Гц. Характер включения человека в замкнутую. электрическую цепь также определяет исход поражения электрическим током, о чем сказано в следующем параграфе. [c.41]

    Ток, проходя через тело человека, может вызвать различные электрические травмы электрические ожоги, электрический удар, может происходить электролитическое разложение крови. Переменный и постоянный ток по-разному воздействуют на организм человека. На тяжесть поражения электрическим током оказывают влияние сила и частота тока, продолжительность его воздействия и путь прохождения, а также индивидуальные особенности организма человека.  [c.260]

    Большое значение имеет продолжительность нахождения пострадавшего под действием тока очень важно быстро освободить пострадавшего от воздействия электрического тока. На исход поражения электрическим током влияет также и путь прохождения его через тело человека. Наиболее опасно прохождение тока через жизненно важные органы — сердце и легкие. Основными мерами защиты человека от поражения электрическим током является  [c.419]

    Можно ли считать, что протекание тока силой менее 6 мА через организм человека вполне безопасно Ни в коем случае Пороговые значения неотпускающего тока определяются экспериментально — при этом испытуемый держит электрод в руке. На практике электрическая цепь далеко не всегда возникает по схеме ладонь-ладонь или ладонь — ноги. Вполне вероятны, и в действительности происходят, поражения, при которых ток проходит через тыльную часть руки, предплечье или голень. В то же время на теле человека, в том числе на тыльной части руки, имеются чувствительные к току места. Образование электрических цепей через эти уязвимые места приводит к тяжелым поражениям и смертельным исходам даже при очень малых токах. Важно, что смерть наступает и в тех случаях, когда путь тока не лежит через жизненно важные органы — сердце, легкие, мозг. Зарегистрированы поражения со смертельным исходом при напряжении 220 В и ниже, когда с токоведущими частями соприкасалась только одна рука и путь тока проходил от тыльной стороны руки к ладони или даже с одной стороны пальца на другую [21]. [c.56]

    На исход поражения электрическим током оказывают влияние сила и частота тока, протекающего через тело человека, продолжительность его воздействия и путь прохождения, а также индивидуальные свойства организма человека. [c.34]

    Электрический ток, проходя через тело человека, может вызвать тяжелые травмы, а иногда и смерть. Степень поражения электрическим током определяется его силой, характером пути прохождения тока через тело человека, длительностью его прохождения, его частотой и индивидуальными свойствами человека. Наиболее опасен ток промышленной частоты. Токи высокой частоты не вызывают электрического шока, но при длительном прохождении могут привести к чрезмерному нагреванию илн ожогу отдельных частей тела. При силе тока промышленной частоты 0,05 А, проходящего через человека, возможен смертельный исход, а при силе тока 0,1 Л и более неизбежен смертельный исход. Наиболее опасные поражения возникают при прохождении тока через сердце и мозг. [c.461]

    При электрическом ударе, когда ток проходит через тело человека, в большинстве случаев вначале нарушается дыхание, а сердце продолжает еще работать с нарушением ритма, после чего может последовать остановка деятельности сердца. Степень опасности поражения электрическим ударом определяется силой тока, прошедшего через организм человека, напряжением, продолжительностью нахождения человека под током, путями прохождения тока и другими обстоятельствами. [c.273]

    Характер и исход поражения человека электрическим током зависят от ряда факторов величины тока и напряжения, сопротивления тела человека, вида тока и частоты переменного тока, характера подключения человека в электрическую цепь, пути тока через организм, [c. 39]

    На исход поражения электрическим током влияет также и путь прохождения его через тело человека. Наиболее опасно прохождение тока через жизненно важные органы — сердце и легкие. [c.274]

    Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от рода и значения напряжения и силы тока частоты электрического тока пути тока через тело человека продолжительности воздействия электрического тока или электромагнитного поля на организм человека условий внешней среды. [c.19]

    Факторов, влияющих на исход поражения электрическим током, несколько. Согласно ГОСТ, такими факторами являются род и величина напряжения и тока частота электрического тока путь тока через тело человека продолжительность воздействия электрического тока на организм человека условия внешней среды. [c.201]

    Исход поражения при электрической травме зависит от тока, длительности его прохождения через организм человека, пути и рода тока, влажности, температуры окружающей среды, а также некоторых субъективных данных состояния организма, фактора внезапности и т, д. Прохождение тока через тело человека может вызвать прекращение дыхания и расстройство сердечной деятельности. При токах в несколько десятков миллиампер часто возникает фибрилляция, т. е. беспорядочное сокращение волокон сердечных мышц, равнозначное остановке сердца. Фибрилляция — одна из основных причин смертельных исходов при поражениях электрическим током. [c.62]

Действие электрического тока на человека

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействия.
Тепловое действие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон.
Химическое действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма.
Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма. В результате такого возбуждения они могут погибнуть.
Различают два основных вида поражения человека электрическим током: электрический удар и электрические травмы.

Электрическим ударом называется такое действие тока на организм человека, в результате которого мышцы тела начинают судорожно сокращаться. При этом в зависимости от величины тока и времени его действия человек может находиться в сознании или без сознания, но при нормальной работе сердца и дыхания. В более тяжелых случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы сердечнососудистой системы, что ведет даже к смертельному исходу. В результате электрического удара возможен паралич важнейших органов (сердца, мозга и пр.).

Электрической травмой называют такое действие тока на организм, при котором повреждаются ткани организма: кожа, мышцы, кости, связки. Особую опасность представляют электрические травмы в виде ожогов. Такой ожог появляется в месте контакта тела человека с токоведущей частью электроустановки или электрической дугой. Бывают также такие травмы, как металлизация кожи, различные механические повреждения, возникающие в результате резких непроизвольных движений человека. В результате тяжелых форм электрического удара человек может оказаться в состоянии клинической смерти: у него прекращается дыхание и кровообращение. При отсутствии медицинской помощи клиническая смерть (мнимая) может перейти в смерть биологическую. В ряде случаев, однако, при правильной медицинской помощи (искусственном дыхании и массаже сердца) можно добиться оживления мнимоумершего.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца, остановка дыхания вследствие паралича мышц грудной клетки и так называемый электрический шок.
Прекращение работы сердца возможно в результате непосредственного действия электрического тока на сердечную мышцу или рефлекторно из-за паралича нервной системы. При этом может наблюдаться полная остановка работы сердца или так называемая фибрилляция, при которой волокна сердечной мышцы приходят в состояние быстрых хаотических сокращений.
Остановка дыхания (вследствие паралича мышц грудной клетки) может быть результатом или непосредственного прохождения электрического тока через область грудной клетки, или вызвана рефлекторно вследствие паралича нервной системы.
Электрический шок представляет собой нервную реакцию организма на возбуждение электрическим током, которая проявляется в нарушении нормального дыхания, кровообращения и обмена веществ. При длительном шоковом состоянии может наступить смерть.
Если оказана необходимая врачебная помощь, то шоковое состояние может быть снято без дальнейших последствий для человека.

Из вышесказанного становится понятно, что на тяжесть поражения человека электрическим током влияет много факторов. Наиболее неблагоприятный исход поражения будет в случаях, когда прикосновение к токоведущим частям произошло влажными руками в сыром или жарком помещении.
Поражение человека электрическим током в результате электрического удара может быть различным по тяжести, т. к. на степень поражения влияет ряд факторов: величина тока, продолжительность его прохождения через тело, частота, путь, проходимый током в теле человека, а также индивидуальные свойства пострадавшего (состояние здоровья, возраст и др.). Основным фактором, влияющим на исход поражения, является величина тока, которая, согласно закону Ома, зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления тела человека. Большую роль играет величина напряжения, т. к. при напряжениях около 100 В и выше наступает пробой верхнего рогового слоя кожи, вследствие чего и электрическое сопротивление человека резко уменьшается, а ток возрастает.
Обычно человек начинает ощущать раздражающее действие переменного тока промышленной частоты при величине тока 1-1,5 мА и постоянного тока 5-7 мА. Эти токи называются пороговыми ощутимыми токами. Они не представляют серьезной опасности, и при таком токе человек может самостоятельно освободиться от воздействия.
При переменных токах 5-10 мА раздражающее действие тока становится более сильным, появляется боль в мышцах, сопровождаемая судорожным их сокращением. При токах 10-15 мА боль становится трудно переносимой, а судороги мышц рук или ног становятся такими сильными, что человек не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока.

Основным фактором, определяющим величину сопротивления тела человека (принято считать 1000 Ом), является кожа, ее роговой верхний слой, в котором нет кровеносных сосудов. Этот слой обладает очень большим удельным сопротивлением, и его можно рассматривать как диэлектрик. Внутренние слои кожи, имеющие кровеносные сосуды, железы и нервные окончания, обладают сравнительно небольшим удельным сопротивлением.
Внутреннее сопротивление тела человека является величиной переменной, зависящей от состояния кожи (толщины, влажности) и окружающей среды (влажности, температуры и т. д.).
При повреждении рогового слоя кожи (ссадина, царапина и пр.) резко снижается величина электрического сопротивления тела человека и, следовательно, увеличивается проходящий через тело ток. При повышении напряжения, приложенного к телу человека, возможен пробой рогового слоя, отчего сопротивление тела резко понижается, а величина поражающего тока возрастает.

Переменные токи 10-15 мА и выше и постоянные токи 50-80 мА и выше называются неотпускающими токами, а наименьшая их величина 10-15 мА при напряжении промышленной частоты 50 Гц и 50-80 мА при постоянном напряжении источника называется пороговым неотпускающим током.
Переменный ток промышленной частоты величиной 25 мА и выше воздействует не только на мышцы рук и ног, но также и на мышцы грудной клетки, что может привести к параличу дыхания и вызвать смерть. Ток 50 мА при частоте 50 Гц вызывает быстрое нарушение работы органов дыхания, а ток около 100 мА и более при 50 Гц и 300 мА при постоянном напряжении за короткое время (1-2 с) поражает мышцу сердца и вызывает его фибрилляцию. Эти токи называются фибрилляционными. При фибрилляции сердца прекращается его работа как насоса по перекачиванию крови. Поэтому вследствие недостатка в организме кислорода происходит остановка дыхания, т. е. наступает клиническая (мнимая) смерть. Токи более 5 А вызывают паралич сердца и дыхания, минуя стадию фибрилляции сердца. Чем больше время протекания тока через тело человека, тем тяжелее его результаты и больше вероятность летального исхода.
Большое значение в исходе поражения имеет путь тока. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказывается сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг.
Путь тока имеет еще то значение, что при различных случаях прикосновения будет различной величина сопротивления тела человека, а следовательно, и величина протекающего через него тока.
Наиболее опасными путями прохождения тока через человека являются: «рука — ноги», «рука — рука». Менее опасным считается путь тока «нога — нога».

Узнаем как ой опасный ток для человека? Смертельные и опасные значения тока

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

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.

Какой ток более опасен, переменный или постоянный?

Вас когда-нибудь били током? Что ж, многие люди думают, что постоянный ток более опасен, чем переменный, с точки зрения поражения электрическим током. Чтобы выяснить, какой из них более опасен, вернемся к основам переменного тока и постоянного тока.

Переменный ток

Переменный ток имеет синусоидальную форму (как показано на рисунке ниже). Течение меняет направление вперед и назад. Мы можем найти переменный ток в бытовых приборах, светильниках, вентиляторах и т. д.

Постоянный ток

Постоянный ток течет только в одном направлении (показано ниже). Его можно найти в электронных схемах, батареях и т. д.

Позвольте мне сказать вам, что помимо рода тока, тяжесть поражения электрическим током зависит и от других факторов. Например,

Сумма тока

Например, удар электрическим током переменным током от 15 до 20 миллиампер может быть чрезвычайно болезненным. Однако поражение электрическим током силой 100 миллиампер может привести к смерти.

Путь тока

Прохождение тока с правой руки на правую ногу может быть болезненным. Но когда он проходит из правой руки в левую руку через сердце, может вызвать фибрилляцию желудочков. Это состояние обычно является фатальным.

Продолжительность времени

Поражение электрическим током небольшой силы тока скажем; 0,3 миллиампер также может вызвать болезненный эффект, если держать его дольше.

Сопротивление тела

Влажное тело сопротивляется удару электрическим током меньше, чем сухое тело.

Почему Человеческое тело чувствует удар током?

Это довольно интересно знать. Ток проникает внутрь организма через кожу. Внешний слой эпидермиса кожи состоит из белкового материала, называемого кератином.

Кератин

обеспечивает высочайшую устойчивость к прохождению электричества. После слоя эпидермиса у нас есть потовые железы, а затем кровеносные сосуды. Эти потовые железы и кровеносные сосуды состоят из различных ионов, которые являются хорошим проводником электричества.Следовательно, кровеносные сосуды и потовые железы оказывают низкое сопротивление прохождению электричества.

Теперь возникает вопрос, как ток достигает и проходит через тело.

Отвечая на поставленный выше вопрос, наружный слой эпидермиса кожи действует как диэлектрик, внутренние потовые железы и ткани действуют как одна пластина конденсатора, а металлическая деталь, по которой проходит электрический ток, действует как другая пластина конденсатора. Благодаря этому емкостному эффекту через тело проходит ток.Быстро меняющееся напряжение позволяет большему току проходить через тело.

Какой ток более опасен, переменный или постоянный?

Существуют аргументы в пользу как переменного тока, так и постоянного тока. Эти аргументы основаны на экспериментах и ​​исследованиях, проведенных на людях (включая мужчин и женщин) и на профессионалах отрасли, имеющих опыт работы с обоими типами токов.

Аргумент в пользу постоянного тока

Жертвы, испытавшие поражение электрическим током постоянным током, говорят, что не могут отдернуть руку, потому что постоянный ток течет постоянно.Этот эффект подобен электрическому дверному звонку, питающемуся постоянным током. Следовательно, считается, что удар постоянным током более опасен.

Принимая во внимание, что в случае переменного тока человек, подвергшийся удару электрическим током, может отдернуть руку, когда ток упадет до нуля. Следовательно, считается, что удар током переменного тока менее опасен, чем ток постоянного тока.

Аргумент в пользу переменного тока

Когда человек испытывает удар током, его внимание сосредоточено на том, чтобы избавиться от него и спасти жизнь. Что происходит внутри мышц, неизвестно.

Согласно экспериментам Чарльза Далзила на мужчинах и женщинах, сокращение мышц происходит непрерывно при поражении электрическим током постоянного тока. В то время как в случае переменного тока у человека, пораженного электрическим током, происходит серия мышечных сокращений. Серия мышечных сокращений вызывает очень серьезные повреждения мышц.

Из-за емкостных свойств кожи, соприкасающейся с проводником с током, через тело может проходить больший ток, если напряжение быстро меняется.Исследования показали, что двукратное увеличение напряжения увеличивает семикратное увеличение тока.

Порог «отпускания» постоянного тока выше, чем порог «отпускания» переменного тока. Для получения такого же эффекта, как и при переменном токе, требуется больше постоянного тока.

Эти аргументы основаны не только на экспериментах, проводимых на мужчинах и женщинах, но и на медицинских исследованиях. Следовательно, аргумент в пользу переменного тока верен.

Теперь можно резюмировать, что переменный ток более опасен, чем постоянный.Что ж, электричества бояться не надо, но нужно помнить, что и переменный ток, и постоянный ток могут быть опасны для организма человека и при работе с любым из них необходимо соблюдать меры безопасности.

Ссылки

• W.B. Kouwenhoven и O.R. Langworthy, «Effects of Electric Shock-II». Транзакция IEEE (A.I.E.E.).
• Чарльз Ф. Далзил, «Влияние электрического тока на человека».
• В. Б. Кувенховен и Д. Р. Хукер, «Частотные эффекты поражения электрическим током».
• Джон Кадик, «Справочник по электробезопасности», 3-е издание, Mcgraw Hill.
• Рэймонд М. Фиш и Лесли А. Геддес, «Проведение электрического тока в человеческое тело и через него», Журнал пластической хирургии с открытым доступом.
• Чарльз Ф. Далзил и Эрик Одген, «Влияние частоты на токи отпускания», IEEE Transaction.
• Марк В. Кролл и Дорин Панеску, «Физика поражения электрическим током», Springer Science+Business Media, Нью-Йорк, 2012 г.
  
  

  ---

Крунал Шах — увлеченный педагог и консультант по вопросам карьеры с опытом работы в качестве предпринимателя.В настоящее время он работает директором Subodh Tech Private Limited, где он занимается предоставлением профессионального обучения и инженерным консультированием.

 Чтобы прочитать другие интересные статьи:

нажмите здесь

%PDF-1.4
%
224 0 объект
>
эндообъект

внешняя ссылка
224 98
0000000016 00000 н
0000003246 00000 н
0000003331 00000 н
0000003606 00000 н
0000004254 00000 н
0000004770 00000 н
0000004817 00000 н
0000004895 00000 н
0000004971 00000 н
0000006810 00000 н
0000007095 00000 н
0000007143 00000 н
0000007180 00000 н
0000007233 00000 н
0000007281 00000 н
0000007329 00000 н
0000007377 00000 н
0000007726 00000 н
0000007774 00000 н
0000007822 00000 н
0000007870 00000 н
0000007917 00000 н
0000007964 00000 н
0000008115 00000 н
0000008162 00000 н
0000008209 00000 н
0000008256 00000 н
0000008794 00000 н
0000009278 00000 н
0000009355 00000 н
0000009729 00000 н
0000010265 00000 н
0000010797 00000 н
0000010957 00000 н
0000011356 00000 н
0000011733 00000 н
0000011995 00000 н
0000015162 00000 н
0000015441 00000 н
0000019596 00000 н
0000019976 00000 н
0000020297 00000 н
0000021168 00000 н
0000028120 00000 н
0000028660 00000 н
0000029065 00000 н
0000029479 00000 н
0000030224 00000 н
0000030614 00000 н
0000031193 00000 н
0000032031 00000 н
0000032272 00000 н
0000032602 00000 н
0000032691 00000 н
0000034552 00000 н
0000034823 00000 н
0000035205 00000 н
0000035356 00000 н
0000036098 00000 н
0000036470 00000 н
0000036521 00000 н
0000036596 00000 н
0000036914 00000 н
0000037754 00000 н
0000038120 00000 н
0000040814 00000 н
0000041771 00000 н
0000044992 00000 н
0000045479 00000 н
0000045940 00000 н
0000046329 00000 н
0000047139 00000 н
0000047909 00000 н
0000048722 00000 н
0000049059 00000 н
0000049434 00000 н
0000050060 00000 н
0000050787 00000 н
0000051089 00000 н
0000052308 00000 н
0000052590 00000 н
0000053218 00000 н
0000094178 00000 н
0000094266 00000 н
0000094454 00000 н
0000094539 00000 н
0000094722 00000 н
0000094949 00000 н
0000095049 00000 н
0000095262 00000 н
0000095377 00000 н
0000095588 00000 н
0000095809 00000 н
0000096135 00000 н
0000096697 00000 н
0000099620 00000 н
0000100124 00000 н
0000002256 00000 н
трейлер
]>>
startxref
0
%%EOF

321 0 объект
>поток
xڜTMlUykƍi4v`;$]KRPB-p8kcMǁ6mZR
Б*Н@¡
Т BI$$z37{k

3.

3: Путь электрического тока — Workforce LibreTexts

Без двух контактных точек на теле для входа и выхода тока, соответственно, нет опасности поражения электрическим током. Вот почему птицы могут безопасно отдыхать на высоковольтных линиях электропередач, не получая ударов током: они соприкасаются с цепью только в одной точке.

Для того, чтобы электроны могли течь по проводнику, должно присутствовать напряжение, которое мотивирует их. Напряжение, как вы должны помнить, всегда относительно между двумя точками .Не существует такого понятия, как напряжение «включено» или «в» одной точке цепи, поэтому птица, соприкасающаяся с одной точкой в ​​приведенной выше цепи, не имеет напряжения, приложенного к ее телу, чтобы установить ток через нее. Да, несмотря на то, что они опираются на две ножки , обе ножки касаются одного и того же провода, что делает их электрически общими . С точки зрения электричества, обе ноги птицы касаются одной и той же точки, поэтому между ними нет напряжения, которое могло бы стимулировать ток через тело птицы.

Это может навести на мысль, что невозможно получить удар током, коснувшись только одного провода. Как и птицы, если мы обязательно коснемся только одного провода за раз, мы будем в безопасности, верно? К сожалению, это неправильно. В отличие от птиц, люди обычно стоят на земле, когда касаются «живого» провода. Много раз одна сторона энергосистемы будет преднамеренно соединена с заземлением, поэтому человек, касающийся одного провода, фактически устанавливает контакт между двумя точками в цепи (проводом и заземлением):

Символ заземления представляет собой набор из трех горизонтальных полос уменьшающейся ширины, расположенных в левом нижнем углу показанной цепи, а также у ног человека, подвергаемого удару током.В реальной жизни заземление энергосистемы состоит из какого-то металлического проводника, закопанного глубоко в землю для обеспечения максимального контакта с землей. Этот проводник электрически соединен с соответствующей точкой соединения на цепи толстым проводом. Связь жертвы с землей осуществляется через ноги, которые касаются земли.

В этот момент у ученика обычно возникает несколько вопросов:

• Если наличие точки заземления в цепи обеспечивает легкую точку контакта для кого-то, кто может получить удар током, зачем вообще иметь ее в цепи? Разве незаземленная цепь не была бы безопаснее?
• Вероятно, человек, которого шокировали, не босиком.Если резина и ткань являются изоляционными материалами, то почему их обувь не защищает их, предотвращая образование цепи?
• Насколько хорошим проводником может быть грязь ? Если вас может ударить током через землю, почему бы не использовать землю в качестве проводника в наших силовых цепях?

Отвечая на первый вопрос, наличие преднамеренной точки «заземления» в электрической цепи предназначено для обеспечения того, чтобы одна ее сторона была безопасна для контакта.Обратите внимание, что если наша жертва на приведенной выше диаграмме коснется нижней стороны резистора, ничего не произойдет, даже если ее ноги все еще будут касаться земли:

Поскольку нижняя сторона цепи надежно соединена с землей через точку заземления в левом нижнем углу цепи, нижний проводник цепи выполнен электрически общим с заземлением. Поскольку между электрически общими точками не может быть напряжения, на человека, контактирующего с нижним проводом, не будет подано напряжение, и он не получит удар током.По той же причине провод, соединяющий цепь с заземляющим стержнем / пластинами, обычно остается оголенным (без изоляции), так что любой металлический предмет, с которым он соприкасается, будет аналогичным образом электрически общим с землей.

Заземление цепи гарантирует, что по крайней мере в одной точке цепи будет безопасно прикасаться. Но как насчет того, чтобы оставить цепь полностью незаземленной? Разве это не сделало бы любого человека, касающегося всего лишь одного провода, таким же безопасным, как птица, сидящая только на одном проводе? В идеале да. Практически нет.Посмотрите, что происходит без заземления:

Несмотря на то, что ноги человека все еще соприкасаются с землей, прикосновение к любой отдельной точке цепи должно быть безопасным. Поскольку через тело человека от нижней стороны источника напряжения к верхней не образуется полный путь (цепь), ток не может пройти через человека. Однако все это может измениться из-за случайного заземления, например, когда ветка дерева касается линии электропередач и обеспечивает соединение с заземлением:

Такое случайное соединение проводника энергосистемы с землей (землей) называется замыканием на землю .Замыкания на землю могут быть вызваны многими причинами, в том числе скоплением грязи на изоляторах линий электропередач (создание пути грязной воды для тока от проводника к опоре и земле во время дождя), просачиванию грунтовых вод в подземные проводники линий электропередач. , а птицы приземляются на линии электропередач, соединяя линию со столбом своими крыльями. Учитывая множество причин замыканий на землю, они, как правило, непредсказуемы. В случае с деревьями никто не может гарантировать, какой провод может касаться их ветвей.Если бы дерево задело верхний провод в цепи, это сделало бы верхний провод безопасным для прикосновения, а нижний — опасным — полная противоположность предыдущему сценарию, когда дерево касается нижнего провода:

.

Когда ветка дерева соприкасается с верхним проводом, этот провод становится заземляющим проводником в цепи, электрически общим с заземлением. Следовательно, между этим проводом и землей нет напряжения, но есть полное (высокое) напряжение между нижним проводом и землей.Как упоминалось ранее, ветки деревьев являются лишь одним из потенциальных источников замыканий на землю в энергосистеме. Рассмотрим незаземленную энергосистему без соприкасающихся деревьев, но на этот раз с двумя людьми, касающимися отдельных проводов:

Когда каждый человек стоит на земле и контактирует с разными точками цепи, путь ударного тока проходит через одного человека, через землю и через другого человека. Несмотря на то, что каждый человек думает, что безопасно коснуться только одной точки цепи, их совместные действия создают смертельный сценарий.По сути, один человек действует как замыкание на землю, что делает его небезопасным для другого человека. Именно этим и опасны незаземленные энергосистемы: напряжение между любой точкой цепи и землей (землей) непредсказуемо, потому что замыкание на землю может возникнуть в любой точке цепи в любое время. Единственный персонаж, который гарантированно будет в безопасности в этих сценариях, — это птица, которая вообще не имеет связи с землей! Надежно соединив назначенную точку цепи с заземлением («заземлив» цепь), по крайней мере, безопасность может быть обеспечена в этой точке.Это является большей гарантией безопасности, чем полное отсутствие заземления.

Отвечая на второй вопрос, обувь с резиновой подошвой до действительно обеспечивает некоторую электрическую изоляцию, помогающую защитить кого-либо от проведения ударного тока через ноги. Тем не менее, большинство распространенных моделей обуви не должны быть электрически «безопасными», их подошвы слишком тонкие и не из нужного материала. Кроме того, любая влага, грязь или токопроводящие соли от пота тела на поверхности подошвы обуви или через нее могут поставить под угрозу те небольшие изолирующие свойства обуви, которые она изначально имела.Есть обувь, специально предназначенная для опасных электромонтажных работ, а также толстые резиновые коврики, на которых можно стоять при работе с электрическими цепями под напряжением, но эти специальные элементы снаряжения должны быть абсолютно чистыми и сухими, чтобы быть эффективными. Достаточно сказать, что обычной обуви недостаточно, чтобы гарантировать защиту от поражения электрическим током от энергосистемы.

Исследование контактного сопротивления между частями человеческого тела и точками соприкосновения (например, землей) показывает широкий диапазон цифр (информацию об источнике этих данных см. в конце главы):

• Контакт с руками или ногами, с резиновой изоляцией: 20 МОм тип.
• Контакт стопы через кожаную подошву обуви (сухую): от 100 кОм до 500 кОм
• Контакт стопы через кожаную подошву обуви (влажную): от 5 кОм до 20 кОм

Как видите, резина не только является гораздо лучшим изоляционным материалом, чем кожа, но и наличие воды в пористом веществе, таком как кожа , значительно снижает электрическое сопротивление .

Отвечая на третий вопрос, грязь не очень хороший проводник (по крайней мере, когда она сухая!). Это слишком плохой проводник, чтобы поддерживать непрерывный ток для питания нагрузки. Однако, как мы увидим в следующем разделе, требуется очень небольшой ток, чтобы ранить или убить человека, поэтому даже плохой проводимости грязи достаточно, чтобы обеспечить путь для смертельного тока, когда имеется достаточное напряжение, как обычно находится в энергосистемах.

Некоторые поверхности земли являются лучшими изоляторами, чем другие. Асфальт, например, на масляной основе обладает гораздо большей устойчивостью, чем большинство видов грязи или камня. Бетон, с другой стороны, имеет тенденцию иметь довольно низкое сопротивление из-за содержания в нем воды и электролита (проводящего химического вещества).

Обзор

• Поражение электрическим током может произойти только при контакте между двумя точками цепи; при подаче напряжения на тело пострадавшего.
• Силовые цепи обычно имеют обозначенную точку, которая «заземляется»: прочно соединена с металлическими стержнями или пластинами, закопанными в землю, чтобы гарантировать, что одна сторона цепи всегда находится под потенциалом земли (нулевое напряжение между этой точкой и землей).
• Замыкание на землю — это случайное соединение между проводником цепи и землей (землей).
• Специальная изолирующая обувь и маты предназначены для защиты людей от ударов током через заземление, но даже эти элементы снаряжения должны быть чистыми и сухими, чтобы быть эффективными. Обычная обувь недостаточно хороша, чтобы обеспечить защиту от ударов, изолируя ее владельца от земли.
• Хотя грязь — плохой проводник, она может проводить ток, достаточный для того, чтобы ранить или убить человека.

Intermediate & Advanced Undergrade Labs

Физика 516 и 616: Intermediate & Advanced Undergrade Labs

Электрический ток повреждает организм тремя способами:

1. наносит вред или препятствует нормальному функционированию
   нервная система и сердце
2. подвергает тело сильному теплу, вызывающему ожоги
3. заставляет мышцы сокращаться

Помните, убивает ток!

Вред наносит электрический ток. Ток равен напряжению, деленному на сопротивление (I = V/R), , но
напряжение не является надежным признаком опасности, поскольку сопротивление тела
варьируется настолько широко, что невозможно предсказать, какой ток будет
течь через тело при заданном напряжении.

Фактическое сопротивление тела изменяется в зависимости от состояния
кожа (влажная или сухая) в местах контакта. Сопротивление кожи может быть разным.
от 1000 Ом для влажной кожи до более 500 000 Ом для сухой кожи. Однако однажды
кожа прорвана (например, ожогом кожи или
проволока, протыкающая кожу)
корпус представляет сопротивление току не более 500 Ом.

Путь через тело во многом связан с опасностью шока. ток
переход от пальца к локтю через руку может вызвать только болезненное
шок, но тот же самый ток, проходящий по рукам и ногам или через
грудь из рук в руки вполне может быть фатальным. Таким образом, практика
используя только одну руку (держите одну руку за спиной) во время работы над
высоковольтных цепей является хорошей привычкой безопасности. Еще лучше было бы
отключить все источников питания от оборудования, которым вы занимаетесь
ремонтировать.Не полагайтесь на изолированные рукоятки инструментов, обувь с резиновой подошвой и т. д.,
чтобы защитить вас.

AC более опасен, чем DC

Говорят, что переменный ток в четыре-пять раз опаснее постоянного тока.
Дело в том, что переменный ток вызывает более сильные мышечные сокращения. Для другого это
стимулирует потоотделение, что снижает сопротивляемость кожи. По этим линиям,
важно отметить, что сопротивление быстро снижается с
продолжение контакта. Потоотделение и выгорание кожного сала
и даже сама кожа отвечает за это.Именно поэтому крайне
важно как можно быстрее освободить пострадавшего от контакта с током
как можно (но не подвергая себя опасности) перед восхождением
ток достигает уровня, вызывающего фибрилляцию.

Частота переменного тока имеет непосредственное отношение к влиянию на организм человека.
К сожалению, 60 циклов — это самый вредный диапазон. На это
частоты, всего 25 вольт могут убить. С другой стороны, у людей
выдержал 40 000 вольт при частоте в миллион циклов в секунду или около того без
фатальные последствия.

Электрошок — обзор | ScienceDirect Topics

Электрические ожоги

Основным физическим барьером для электрического тока является кожа, и, выходя за пределы дермы, ток легко проходит через богатые электролитом жидкости. Войдя в тело в точке входа, обычно в руке, электричество затем выходит на землю (заземление) по пути, зависящему главным образом от относительного сопротивления различных потенциальных точек выхода. Ток имеет тенденцию идти по кратчайшему пути между входом и выходом, независимо от различной проводимости различных внутренних тканей.Переменный ток (AC) более опасен, чем постоянный ток (DC), а переменный ток в диапазоне 39–150 циклов в секунду имеет наибольшую летальность. Эффекты переменного тока зависят от величины, частоты и продолжительности тока, тогда как напряжение имеет значение только потому, что оно является фактором, определяющим ток. Повреждения постоянным током встречаются редко, но примеры включают столкновения с молнией, автомобильными аккумуляторами, гальванопокрытием, некоторыми системами общественного транспорта и некоторыми промышленными системами. Механизмом смерти при поражении электрическим током чаще всего является сердечная аритмия, обычно фибрилляция желудочков, реже паралич дыхательной мускулатуры, реже прямое воздействие на ствол головного мозга в результате прохождения тока через голову и шею.Сообщается, что при передаче тока высокого напряжения из рук в руки немедленная смертность составляет 60% в результате сердечной аритмии.

Ожоги кожи являются распространенной формой поражения электрическим током и являются патогномоничным признаком смерти от поражения электрическим током. При наличии типичным поражением кожи является термический ожог, возникающий в результате нагревания тканей при прохождении электрического тока. Повреждение тканей от этого нагревательного эффекта может быть недостаточным, чтобы вызвать видимую травму, если площадь контакта с поверхностью широкая, а проводимость кожи высокая из-за высокого содержания воды, два условия, которые являются обычными при поражении электрическим током в ванне. Пытка электричеством может производиться с использованием широких влажных контактных электродов во избежание оставления улик. При их возникновении электрические ожоги на коже могут быть контактными или искровыми (дуговыми). Оба типа могут возникать у одного и того же пострадавшего в результате неправильной формы или движения проводника, или движения пострадавшего во время поражения электрическим током.

Входной электрический ожог плотным контактом обычно оставляет центральный спавшийся волдырь, который может повторять форму проводника, с бледной окружающей ареолой.Волдырь создается паром, образующимся при нагревании тканей электрическим током. Когда ток прекращается, волдырь остывает и схлопывается, оставляя кратер с приподнятым краем. Если волдырь лопнет во время его образования из-за его большого размера или продолжающегося прохождения тока, то эпидермис может отслоиться, оставив красное основание. Контактные электрические ожоги в местах выхода часто не видны, но их следует искать. Когда они присутствуют при смерти от низкого напряжения, они аналогичны соответствующей отметке входа, но менее серьезны.При высоковольтных (более 1000 вольт) электрических ожогах контактное повреждение выхода чаще проявляется по типу «выброса». Кожа и подкожная клетчатка могут быть разрушены, обнажая тромбированные сосуды, нервы, фасции, кости или суставы.

При прохождении электрического тока ионы металлов из металлического проводника соединяются с анионами тканей с образованием солей металлов, которые откладываются в тканях и могут быть обнаружены химическими, гистохимическими и спектрографическими методами. Гистологический вид электрических пятен на коже очень похож на термические повреждения с клеточной эозинофилией и ядерным потоком.Некоторые исследователи утверждали, что могут на гистологическом уровне отличить электрическое повреждение от термического, но это оспаривается. Конечно, сочетание общего вида и гистологии обычно позволяет поставить точный диагноз.

Искровой (дуговой) ожог возникает при наличии воздушного зазора между проводником и кожей, так что ток проходит через зазор в виде искры. Расстояние, на которое может прыгнуть искра, пропорционально напряжению, так что 1000 вольт могут прыгнуть на несколько миллиметров, 5000 вольт могут прыгнуть на 1 см, а 100 000 вольт могут прыгнуть на 35 см.Чрезвычайно высокая температура искр, которая может достигать 4000°C, вызывает плавление эпидермального кератина на небольшой площади. После охлаждения остается приподнятый коричневый или желтый узел расплавленного кератина, окруженный ареолой бледной кожи. Короткая дуга передает достаточно энергии, чтобы вызвать поверхностный ожог кожи. Чаще всего их можно увидеть на руках. Ожоги глаз, в основном вызванные дугами низкого напряжения, представляют собой особую клиническую проблему у выживших. Ожоги искрой высокого напряжения могут вызвать обширные повреждения кожи, что приводит к появлению «крокодиловой кожи».Искровые ожоги одежды могут привести к воспламенению одежды, в результате чего пострадавший получит ожоги пламенем.

Тяжесть поражения электрическим током глубоких тканей зависит от силы тока, т. е. фактической силы тока, проходящего через ткани. Хотя невозможно узнать силу тока, по напряжению источника ее можно определить как высокую или низкую. Низковольтный бытовой источник способен вызвать смерть, если через тело проходит достаточный ток, а сила тока 60 мА вызовет мерцательную аритмию.Однако при аутопсии не обнаруживается глубоких повреждений тканей, поскольку путь тока слишком диффузный, чтобы вызвать термическое повреждение. Следовательно, при смертельном поражении электрическим током нет характерных внутренних признаков. Переломы скелета и вывихи суставов могут возникать в результате тетанических сокращений. Повреждение скелетных мышц приводит к высвобождению миоглобина и мышечно-специфических внутриклеточных ферментов с результирующей миоглобинемией и миоглобинурией. Источник высокого напряжения, производящий ток 5000 мА или более, обычно требуется, чтобы вызвать тяжелый распространенный некроз тканей.Экспериментальные исследования показали, что этот некроз тканей является результатом не только теплового, но и кратковременного нетеплового воздействия электрических полей. Хотя тяжесть травмы прямо пропорциональна продолжительности тока, даже очень кратковременное воздействие высокой силы тока вызовет массивное глубокое повреждение тканей. Эти типы электротравм больше похожи на травмы с размозжением, чем на термические ожоги, поскольку повреждения под кожей обычно намного больше, чем можно было бы предположить по внешнему виду.Если после смерти электрический ток продолжает течь, то возможны тяжелые повреждения тела с шелушением и образованием пузырей на коже, обугливанием и развариванием подлежащих тканей. В редких случаях термические ожоги этого типа могут быть обнаружены у выживших, обычно после длительного контакта с напряжением более 1000 вольт. В этих случаях некроз глубоких тканей, как немедленный, так и отсроченный, нередко требует ампутации конечности. Как правило, для тех, кто выживает после поражения электрическим током, прогноз благоприятный, и большинство из них полностью выздоравливают, поэтому отсроченная смерть от поражения электрическим током встречается редко.

Большинство поражений электрическим током происходят случайно, а ванная комната в доме является местом особой опасности. Необычной и характерной находкой при поражении электрическим током в ванне является то, что последующее развитие отека ограничивается ватерлинией, что приводит к резкой и необычной демаркации. Токи менее 0,2 мА не вызывают повреждения кожи или смерть от поражения электрическим током, но достаточны, чтобы вызвать реакцию испуга и могут привести к летальному исходу, например, к падению с высоты.Суицидальные поражения электрическим током случаются редко, но их число увеличивается, и их бывает трудно отличить от несчастного случая. Убийства электрическим током также случаются редко, за исключением судебного разбирательства, первая казнь с применением электричества была проведена в тюрьме Оберн, Нью-Йорк, в 1890 году.

Заземление оборудования переменного тока: насколько опасны поражения электрическим током?

Электрический ток, проходящий через тело человека, может привести к смерти. Во многих случаях причиной смерти является сердце, которое, подвергаясь интенсивной и нерегулярной деятельности, истощается и останавливается.Даже небольшое количество тока, которое входит через руку и выходит через одну или обе ноги, может пройти через сердце.

Последствия поражения электрическим током

Многие думают, что высокое напряжение вызывает смертельный удар током. Однако многочисленные аварии происходят из-за манипулирования системами низкого напряжения. Эффекты шока зависят от величины и продолжительности тока, частоты, физических характеристик человека, пола и траектории движения через тело. Чем выше напряжение, тем выше ток через тело при любых обстоятельствах.

Источников о физиологических эффектах электрического тока относительно много, но они приводят весьма противоречивые цифры. В таблице 1 показаны общепринятые значения и последствия воздействия на тело электрического тока частотой 60 Гц переменного тока. На нем изображен взрослый с сопротивлением 500 Ом и массой 70 кг, который держится за проводник под напряжением обеими руками и замыкает цепь, стоя обеими ногами в воде.

Таблица 1 Диапазон тока и воздействие переменного тока частотой 60 Гц на взрослого человека массой 70 кг, сопротивлением 500 Ом

Ток (60 Гц)	Физиологическое явление	Ощущение или смерть
< 1 мА	Нет	Незаметный
1 мА	Порог восприятия
1-3 мА		Легкое ощущение.Отпусти
3-10 мА		Болезненное ощущение. Отпусти
> 10 мА	Порог паралича рук	«Не отпускай» или замораживание. Не могу отпустить рукоятку; если нет захвата, пострадавший может быть отброшен (может перейти в более высокий ток и привести к летальному исходу)
30 мА	Дыхательный паралич (асфиксия)	Остановка дыхания (часто со смертельным исходом)
75 мА	Процентиль порога фибрилляции 0. 5%	Некоординированная деятельность сердца (вероятно фатальная)
250 мА	Порог фибрилляции Процентиль 99,5%
4 А	Порог паралича сердца (без фибрилляции)	Сердце останавливается на время текущего прохода. Для кратковременных разрядов возможен перезапуск при прерывании тока (обычно не фатально из-за сердечной недостаточности)
≥ 5 А	Сжигание тканей	Смертельный исход при ожоге жизненно важных органов

Большинство данных, особенно данные, касающиеся текущих уровней, необходимых для возникновения фибрилляции, экстраполированы из экспериментов на животных.Большинство из этих экспериментов часто фатальны и не подходят для людей.

Реакция на электрический ток примерно пропорциональна 1/√t. Тем не менее, существует большая изменчивость среди людей. Более массивный предмет требует большего тока для того же физиологического эффекта.

«Не отпускай» или «замораживание» в 10 мА вызывает временный паралич мышц-разгибателей или мышц-сгибателей, в результате чего пострадавший от шока не может отпустить источник тока. Паралич также может вызывать напряжение мышц, отталкивая пострадавшего от источника и, возможно, спасая ему или ей жизнь.

Дыхательный паралич на уровне 30 мА может привести к смерти, но он также обратим, если ток быстро устранен. Мышечный паралич прекратится, и дыхание возобновится.

Показатель 75 мА для фибрилляции желудочков — это значение, которое вызовет этот эффект примерно у 0,5% населения, а для остальных 95,5% потребуется контакт с более значительными токами. Фибрилляция желудочков — это заболевание, при котором сердце прекращает свою функцию по перекачиванию крови и бьется с высокой скоростью, что в конечном итоге приводит к повреждению головного мозга и смерти из-за недостатка кислорода.

Человек с фибрилляцией желудочков может выздороветь без вмешательства, но это событие крайне редко. Основой для восстановления нормальной деятельности сердца является его остановка с помощью сильного тока. Будем надеяться, что сердце возобновит свою обычную насосную деятельность после отключения тока.

Критерием многих международных стандартов для проектирования заземляющих матов является поддержание величины и продолжительности тока, подаваемого на тело человека, на значения ниже тех, которые могут вызвать фибрилляцию желудочков сердца.

Электрическое сопротивление тела

Электрическое сопротивление человека зависит от следующих факторов:

1. Физическое состояние.
2. Характер точек входа и выхода тока.
   • Сухая кожа имеет высокое сопротивление, около 100 кОм при низком напряжении. Эпидермис, самый внешний тонкий слой кожи, обладает высоким сопротивлением, поскольку он не содержит сосудов, т. е. не имеет кровоснабжения. В диапазоне 500–1000 В сопротивление падает примерно до 1 кОм.
   • Дерма представляет собой толстый слой кожи под эпидермисом, который имеет небольшое сопротивление, поскольку он переплетен с кровеносными сосудами, обеспечивающими питание и удаление отходов как для дермальных, так и для эпидермальных клеток. А в крови содержатся ионы минералов, повышающие ее электропроводность.
   • Царапина на эпидермисе или что-то еще, что повреждает кожу, обнажает дерму, и значение сопротивления падает. Разумно предположить, что в этом случае рука или нога имеют сопротивление около 500 Ом.«Человек на 500 Ом», часто встречающийся в литературе, держит проводник под напряжением обеими руками и стоит обеими ногами в воде.
   • Некоторые исследователи заявляют, что среднее или разумное сопротивление человека составляет от 1000 до 2000 Ом, ступня к ступне, и от 500 до 1000 Ом, рука к ступне, в зависимости от различных факторов.
3. Напряжение линии или электрического устройства.
   • Электрическое сопротивление тела уменьшается по мере увеличения напряжения, потому что чем выше напряжение, тем больше точек кожи, которые повреждаются, с увеличением доступа к дерме.

Тело как параметр цепи

Электричество может воздействовать на человека только тогда, когда оно становится частью электрической цепи. Вот почему лучший способ избежать поражения электрическим током — не допускать контакта с частями, находящимися под напряжением. Но большое количество электрических устройств, которыми ежедневно пользуются, увеличивает воздействие электричества и возможность нежелательного контакта.

Рис. 1 Птицы невосприимчивы к поражению электрическим током, если они не являются частью электрической цепи.Изображение предоставлено Pixabay

Как и любой другой электрический параметр, человек может стать частью цепи двумя способами: последовательным и параллельным. При последовательном соединении человек находится на единственном пути прохождения тока, а при параллельном соединении другие каналы разделяют этот поток.

На рис. 2 показан характер проблемы. Человек прикасается к прибору, работающему от электричества, например к дрели. Сопротивление Ri – заводская изоляция прибора, Reg – сопротивление проводника, соединенного с корпусом прибора с заземлением источника питания, Rb – сумма трех сопротивлений: тела человека, контакта рук с прибором. и касание ступней пола.

Рис. 2 Простая электрическая модель с телом в качестве параметра цепи

На приведенной выше диаграмме Ri последовательно с параллельными цепями Reg и Rb. Когда изоляция превосходна, Ri практически бесконечен, и ток не будет течь через Reg и Rb. Но если изоляция выходит из строя (замыкание на землю), Ri уменьшается, и ток может протекать через Reg и Rb.

Теперь мы можем проанализировать три случая замыкания на землю в устройстве.В первом случае у устройства нет проводника, соединяющего его с заземлением источника питания, что эквивалентно Reg = бесконечность, и весь ток замыкания будет циркулировать через человека. Здесь человек находится последовательно с неисправной цепью. Во втором случае Reg = 0 и ток через человека протекать не будет. В третьем случае Rb = бесконечность, и ток через человека тоже не течет.

В реальной жизни Rb будет иметь конечные значения, и правильное заземление должно гарантировать, что в случае замыкания на землю ток замыкания, проходящий через тело, будет недостаточным, чтобы воздействовать на него в течение всего времени замыкания.

Reg должен быть достаточно низким, чтобы выдерживать большую часть тока КЗ, с величиной, достаточной для своевременного устранения КЗ. Для достижения этой цели поможет проводник заземления оборудования с низким импедансом, эффективно соединенный с землей источника.

Rb следует поддерживать как можно выше, избегая влажной земли и одновременного контакта с металлическими предметами. Обычно электрики должны носить изолирующие перчатки и обувь для повышения сопротивления. Обычной практикой на подстанциях является размещение слоя материала с высоким удельным сопротивлением на поверхности земли над заземляющей сетью.Стандартными материалами являются гравий и асфальт, и эффект заключается в увеличении контактного сопротивления между почвой и ногами, уменьшая ток через тело.

Производители бытовой техники делают Ri очень высоким, используя такие методы, как двойная изоляция. Для этого типа оборудования не требуется заземляющий провод оборудования, учитывая маловероятность контакта пользователя с частями, находящимися под напряжением. Однако двойная изоляция не безупречна, и при погружении прибора в воду случались поражения электрическим током.

Также полезно использовать чувствительную и быструю защиту от земли.

Текущее время экспозиции и фибрилляция желудочков

Профилактика фибрилляции желудочков — это цель, которой руководствуются рекомендации международных стандартов в отношении дизайна и применения заземляющих ковриков.

Как указано выше, существует множество опубликованных работ о воздействии электрического тока на организм человека, особенно на частотах 50 Гц и 60 Гц, которые являются стандартами для энергосистем во всем мире.Особого внимания заслуживают эксперименты, проведенные К.Ф. Далзил и У. Р. Ли с животными (собаками, овцами, свиньями и коровами) весом от 10 до 80 кг. Результаты этих исследований применимы к людям. Есть также результаты несчастных случаев с поражением электрическим током.

Далзил, Ли и другие исследователи пришли к выводу, что сила тока, которую человеческое тело может выдержать в диапазоне от 0,03 до 3 с, связана с энергией, поглощаемой телом, по уравнению:

Sb = Ib² · ts, где:

Ib = нефибрилляционный ударный ток в амперах

ts = время воздействия (длительность) в секундах

Sb = эмпирическая константа, связанная с ударной энергией, которую выдерживает 99. 5 % населения = 0,0135 для массы тела 50 кг и 0,0246 для массы тела 70 кг.

Тогда Ib = √( Sb/ts) = 0,116 · ts ^-1/2 для 50 кг и Ib = 0,157 · ts ^-1/2 для 70 кг

Напряжение воздействия V = Rb · Ib

На рис. 3 показан порог фибрилляции у взрослого человека. Это логарифмический график тока разряда (Ib) и напряжения воздействия (V) в зависимости от времени воздействия (ts) в диапазоне от 0,03 до 3 с.Он предполагает сопротивление руки к руке или руке к ноге (Rb) 500 Ом и включает массу тела 50 кг и 70 кг.

Рис. 3 Порог фибрилляции для взрослых весом 70 кг и 50 кг. Напряжение основано на Rb = 500 Ом.

Важные выводы, сделанные на основе рисунка 2:

1. Прямые линии подходят для пар (Ib, ts) и (V, ts)
2. Чем меньше время экспозиции, тем выше допустимый ток
3. Величина и продолжительность зависят от массы тела, т.е.е., люди с большей массой тела дольше проходят те же токи
4. Тесты действительны только для диапазона 0,03–3,0 с

Связь с энергосистемами

Большинство напряжений энергосистемы имеют высокий риск поражения электрическим током, особенно во влажных местах. Взяв простой бытовой прибор вроде фена на 120 В и сопротивление тела 500 Ом, можно рассчитать ток в 240 мА, который, вероятно, вызовет фибрилляцию — фатальный эффект.

Даже в тех случаях, когда сила тока недостаточна для возникновения фибрилляции, она может вызвать болезненное удивление, и человек может попасть в аварию вследствие непроизвольной реакции на удар, например, падение.

С электрическими цепями, а также с подключенными к ним устройствами необходимо обращаться с особой осторожностью и с соблюдением всех применимых правил таким образом, чтобы сохранить жизнь. Ведущим стандартом безопасности является Национальный электротехнический кодекс (NEC), целью которого является «практическая защита людей и имущества от опасностей, возникающих при использовании электричества.»

Обзор поражения электрическим током и его последствий

Высокое и низкое напряжение могут привести к летальному исходу. Воздействие тока на организм зависит от величины, продолжительности, частоты, физического состояния, пола и пути тока.

Наиболее опасным эффектом, вызываемым электрическим током, является фибрилляция желудочков. В этом состоянии сердце перестает качать кровь. Ориентиром при проектировании систем заземления является предотвращение фибрилляции.

Электрическое сопротивление человека зависит от физического состояния, характера точек контакта и напряжения в сети.

Во избежание поражения электрическим током не являйтесь частью электрической цепи.

Стандарты безопасности

, такие как NEC, защищают людей от ненадлежащего использования электричества.

20.6 Опасности поражения электрическим током и организм человека – Колледж физики

Резюме

• Дайте определение термической опасности, опасности поражения электрическим током и короткого замыкания.
• Объясните, какое влияние на организм человека оказывают различные уровни тока.

Есть две известные опасности электричества — термическая и ударная. Термическая опасность — это опасность, при которой чрезмерное потребление электроэнергии вызывает нежелательные тепловые эффекты, например возгорание в стене дома. Опасность поражения электрическим током возникает при прохождении электрического тока через человека. Шок варьируется по степени тяжести от болезненного, но в остальном безвредного, до летального исхода с остановкой сердца. В этом разделе эти опасности и различные факторы, влияющие на них, рассматриваются в количественном выражении.В главе 23.8 Электробезопасность: системы и устройства рассматриваются системы и устройства для предотвращения опасности поражения электрическим током.

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, превышающей скорость ее безопасного рассеяния. Классическим примером этого является короткое замыкание , путь с низким сопротивлением между клеммами источника напряжения. Пример короткого замыкания показан на рис. 1. Изоляция проводов, ведущих к электроприбору, износилась, что привело к соприкосновению двух проводов.2 /r}[/latex], очень большой. Например, если [латекс]{V}[/латекс] равен 120 В, а [латекс]{r}[/латекс] равен [латекс]{0,100 \;\Омега}[/латекс], то мощность составляет 144 кВт. , намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, поступающая с такой скоростью, очень быстро повысит температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их.

Рисунок 1. Короткое замыкание — это нежелательный путь с низким сопротивлением через источник напряжения. а) Изношенная изоляция на проводах тостера позволяет им контактировать с малым сопротивлением r .2/r}[/latex], мощность, рассеиваемая при коротких подъемах, возможно, вызывает большую ионизацию, большую мощность и так далее. Высокие напряжения, такие как 480 В переменного тока, используемые в некоторых промышленных приложениях, сами по себе представляют эту опасность, потому что более высокие напряжения создают более высокую начальную выработку энергии при коротком замыкании.

Еще одна серьезная, но менее серьезная термическая опасность возникает, когда провода, питающие пользователя, перегружены слишком большим током. 2R_w}[/латекс], где [латекс]{R_w}[/латекс] — сопротивление проводов, а [латекс ]{I}[/latex] ток, протекающий через них.2R_w = 200 \;\text{W}}[/latex] рассеивается в шнуре — гораздо больше, чем безопасно. Точно так же, если провод с сопротивлением [латекс]{0,100 — \Omega}[/латекс] предназначен для передачи нескольких ампер, но вместо этого проводит 100 А, он сильно перегреется. Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае будет [латекс]{P=1000 Вт}[/латекс]. Предохранители и автоматические выключатели используются для ограничения чрезмерных токов. (См. рис. 2 и рис. 3.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда постоянный ток превышает безопасные пределы.

Рисунок 2. (а) Предохранитель имеет металлическую полоску с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током необратимо разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель представляет собой автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель. Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в паз при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках. Рисунок 3. Схема цепи с плавким предохранителем или автоматическим выключателем.Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для типичных бытовых напряжений и токов изготовить относительно просто, но для больших напряжений и токов возникают особые проблемы. Например, когда автоматический выключатель пытается прервать поток высоковольтного электричества, через его точки может проскакивать искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжать течь. Большие автоматические выключатели, используемые в системах распределения электроэнергии, используют изолирующий газ и даже используют струи газа для гашения таких искр. Здесь переменный ток безопаснее постоянного, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Электрические токи, проходящие через людей, вызывают чрезвычайно разнообразные эффекты. Электрический ток можно использовать для блокирования болей в спине. В настоящее время изучается возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности в парализованных конечностях, что, возможно, позволит параличу нижних конечностей ходить. Телевизионные инсценировки, в которых электрические разряды используются, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (чрезвычайно нерегулярное, часто фатальное, биение сердца), более чем распространены.Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что электрический ток вызывает фибрилляцию сердца. Кардиостимулятор использует электрические разряды, чтобы заставить сердце биться правильно. Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание жидким азотом). Конечно, существуют последовательные объяснения этих разрозненных эффектов. Основными факторами, от которых зависят последствия поражения электрическим током, являются:

1. Сумма текущего [латекса]{I}[/латекс]
2. Путь, пройденный текущим
3. Продолжительность шока
4. Частота [latex]{f}[/latex] тока ([latex]{f=0}[/latex] для постоянного тока)

В таблице 3 приведены последствия поражения электрическим током в зависимости от силы тока при типичном случайном поражении.Эффекты для удара, который проходит через туловище тела, имеет продолжительность 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рисунок 4. Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. а) пострадавшего «отбрасывает» назад непроизвольными сокращениями мышц, разгибающими ноги и туловище. б) Жертва не может отпустить провод, стимулирующий все мышцы руки. Те, что смыкают пальцы, сильнее тех, что их разжимают.

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах. Учитывая, что большие токи будут протекать через секции с более низким сопротивлением (более подробно это будет обсуждаться в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к земле. Земля является естественным поглотителем электронов. Ношение изолирующей обуви, требование многих профессий, препятствует пути электронов, создавая большое сопротивление на этом пути. Всякий раз, когда вы работаете с мощными инструментами (дрелями) или в опасных ситуациях убедитесь, что вы не создаете пути для тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи проходят через тело безвредно и неощутимо. Это случается с вами регулярно без вашего ведома. Порог чувствительности составляет всего 1 мА, и, хотя удары неприятны, они, по-видимому, безвредны при токах менее 5 мА. В большом количестве правил безопасности в качестве максимально допустимого разряда используется значение 5 мА. При токе от 10 до 20 мА и выше ток может стимулировать устойчивые мышечные сокращения так же, как это делают обычные нервные импульсы. Люди иногда говорят, что их отшвырнуло через всю комнату от удара током, но на самом деле произошло то, что определенные мышцы сократились, толкая их не по их собственному выбору.(См. рис. 4(а).) Более пугающим и потенциально более опасным является эффект «не могу отпустить», показанный на рис. 4(б). Мышцы, смыкающие пальцы, сильнее размыкающих, поэтому рука непроизвольно смыкается на проволоке, бьющей по ней током. Это может продлить шок на неопределенный срок. Это также может представлять опасность для человека, пытающегося спасти пострадавшего, поскольку рука спасателя может сомкнуться вокруг запястья пострадавшего. Обычно лучший способ помочь пострадавшему — это сильно ударить кулаком/ударом/сотрясением изолятором или бросить изолятор в кулак.Современные электрические заборы, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы позволить людям, которые прикасаются к ним, освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Более сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические схемы могут быть нарушены, так что он бьется нерегулярно и неэффективно в состоянии, называемом «фибрилляция желудочков». Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за недостаточного кровообращения. Порог для фибрилляции желудочков составляет от 100 до 300 мА.При силе тока около 300 мА и выше удар может вызвать ожоги, в зависимости от концентрации тока — чем больше концентрация, тем больше вероятность ожогов.

Очень сильные токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к нормальному состоянию после шока. Электрические паттерны на сердце полностью стираются таким образом, что сердце может начать заново с нормальным биением, в отличие от постоянных нарушений, вызванных меньшими токами, которые могут привести к фибрилляции желудочков сердца.Последнее чем-то похоже на каракули на доске, тогда как первое полностью их стирает. Телевизионные инсценировки удара электрическим током, используемого для вывода жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показывают большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим тяжесть шока (учитывая, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, фиксированы, например, в таблице и предыдущем обсуждении).Большее напряжение более опасно, но, поскольку [латекс]{I = V/R}[/латекс], сила удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление около [латекс]{200 \;\text{k} \Омега}[/латекс]. Если он вступает в контакт с 120-В переменного тока, ток [латекс]{I = (120 \;\text{V})/(200 \;\text{k} \Omega) = 0,6 \;\text{мА }}[/latex] безвредно проходит через него. Один и тот же человек, промокший насквозь, может иметь сопротивление [латекс]{10,0 \;\text{к} \Омега}[/латекс], и те же 120 В будут производить ток 12 мА — выше «не могу отпустить». пороговое и потенциально опасное.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо более низкое сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если сопротивление кожи удается обойти, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытых электродов кардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку . В этих условиях токи, примерно равные 1/1000 значений, перечисленных в таблице 3, производят аналогичный эффект.Во время операций на открытом сердце для успокоения сердца можно использовать токи такой малой мощности, как [латекс]{20 \;\мю \текст{А}}[/латекс]. Строгие требования электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и реанимации, связаны с вдвойне неблагоприятным положением пациентов, чувствительных к микрошокам. Разрыв кожи уменьшил его сопротивление, поэтому то же самое напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рисунок 5. График средних значений порога чувствительности и тока «не могу отпустить» в зависимости от частоты. Чем ниже значение, тем более чувствителен организм к этой частоте.

Факторами, помимо силы тока, влияющими на тяжесть удара, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, на сердце не влияет удар током через мозг, который может использоваться для лечения маниакальной депрессии. И это общая истина, что чем дольше продолжительность шока, тем сильнее его последствия. На рис. 5 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на удар.Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов в зависимости от частоты. Чем ниже требуемый ток, тем более чувствителен организм к этой частоте. По иронии судьбы, тело наиболее чувствительно к частотам около 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току ([латекс]{f = 0}[/латекс]), что слегка подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более и более высоких частотах тело становится все менее чувствительным к любым воздействиям, связанным с нервами. Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут возбуждаться или стимулироваться. На очень высоких частотах электрический ток распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь повторить это дома с переменным током частотой 60 Гц!) В некоторых зрелищных демонстрациях электричества, когда дуги высокого напряжения проходят по воздуху и над телами людей, используются высокие частоты и слабые токи. (См. рис. 6.) Устройства и методы электробезопасности подробно обсуждаются в главе 23.8 Электробезопасность: системы и устройства.

Рисунок 6. Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и потребляемой мощности. (кредит: Химич Алекс, Wikimedia Commons)

• Опасности поражения электрическим током бывают термическими (чрезмерная мощность) и электрическим током (ток через человека).
• Тяжесть удара определяется током, путем, продолжительностью и частотой переменного тока.
• В таблице 3 перечислены опасности поражения электрическим током в зависимости от силы тока.
• На рис. 5 представлена ​​зависимость порогового тока для двух опасностей от частоты.

Концептуальные вопросы

1: С помощью омметра ученик измеряет сопротивление между различными точками на своем теле. Он обнаружил, что сопротивление между двумя точками на одном и том же пальце примерно такое же, как сопротивление между двумя точками на противоположных руках — и то, и другое составляет несколько сотен тысяч ом. Кроме того, сопротивление уменьшается, когда большее количество кожи соприкасается с щупами омметра. Наконец, сопротивление резко падает (до нескольких тысяч Ом), когда кожа мокрая.Объясните эти наблюдения и их значение в отношении кожи и внутреннего сопротивления человеческого тела.

2: Каковы две основные опасности электричества?

3: Почему короткое замыкание не представляет опасности поражения электрическим током?

4: Что определяет тяжесть шока? Можете ли вы сказать, что определенное напряжение опасно без дополнительной информации?

5: Для выжигания бородавок используется наэлектризованная игла, при этом цикл замыкается, когда пациент сидит на большой прикладной пластине. Почему эта тарелка большая?

6: Некоторые операции выполняются с помощью электрического тока высокого напряжения, проходящего от металлического скальпеля через разрезаемую ткань. Учитывая природу электрических полей на поверхности проводников, почему вы ожидаете, что большая часть тока будет течь от острого края скальпеля? Как вы думаете, используется переменный ток высокой или низкой частоты?

7: Некоторые устройства, часто используемые в ванных комнатах, такие как фены, часто имеют сообщения о безопасности, гласящие: «Не используйте, когда ванна или раковина полны воды.Почему это так?

8: Нам часто советуют не щелкать электрическими выключателями мокрыми руками, сначала высушить руки. Нам также рекомендуется никогда не лить воду на электрический огонь. Почему это так?

9: Перед началом работ на линии электропередачи линейные монтеры касаются линии тыльной стороной руки в качестве окончательной проверки того, что напряжение равно нулю. Почему тыльной стороной ладони?

10: Почему сопротивление влажной кожи намного меньше, чем сухой, и почему кровь и другие телесные жидкости имеют низкое сопротивление?

11: Может ли человек, получающий внутривенную инфузию (IV), быть чувствительным к микрошоку?

12: Принимая во внимание малые токи, которые вызывают опасность поражения электрическим током, и большие токи, которые прерывают автоматические выключатели и предохранители, как они играют роль в предотвращении опасности поражения электрическим током?

Проблемные упражнения

1: (a) Сколько мощности рассеивается при коротком замыкании 240 В переменного тока через сопротивление [латекс]{0.250 \;\Омега}[/латекс]? б) Какой ток течет?

2: Какое напряжение возникает при коротком замыкании мощностью 1,44 кВт через [латекс]{0,100 — \; \Omega}[/latex] сопротивление?

3: Найдите ток, протекающий через человека, и определите вероятное воздействие на него, если он коснется источника переменного тока 120 В: (a) если он стоит на резиновом коврике и оказывает общее сопротивление [латекс]{300 \;\text{k} \Omega}[/latex]; (b) если она стоит босиком на мокрой траве и имеет сопротивление только [латекс]{4000 \;\text{k} \Omega}[/latex].

4: Принимая ванну, человек касается металлического корпуса радиоприемника. Путь через человека к водосточной трубе и земле имеет сопротивление [латекс]{4000 \;\Омега}[/латекс]. Какое наименьшее напряжение на корпусе радиоприемника может вызвать фибрилляцию желудочков?

5: По глупости пытаясь выловить горящий кусок хлеба из тостера металлическим ножом для масла, мужчина попадает в контакт с напряжением 120 В переменного тока. Он даже не чувствует этого, так как, к счастью, носит обувь на резиновой подошве.Каково минимальное сопротивление пути, по которому ток проходит через человека?

6: (a) Во время операции ток силой всего лишь [латекс]{20,0 \;\мк\текст{А}}[/латекс], приложенный непосредственно к сердцу, может вызвать фибрилляцию желудочков. Если сопротивление открытого сердца составляет [латекс]{300 \;\Омега}[/латекс], при каком наименьшем напряжении возникает такая опасность? (b) Подразумевает ли ваш ответ, что необходимы особые меры предосторожности в отношении электробезопасности?

7: (a) Каково сопротивление короткого замыкания 220 В переменного тока, при котором возникает пиковая мощность 96. 8 кВт? б) Какой была бы средняя мощность, если бы напряжение было 120 В переменного тока?

8: Сердечный дефибриллятор пропускает ток 10,0 А через туловище пациента в течение 5,00 мс, пытаясь восстановить нормальное биение. а) Сколько заряда прошло? б) Какое напряжение было приложено, если рассеялось 500 Дж энергии? в) Каково было сопротивление пути? г) Найдите повышение температуры, вызванное 8,00 кг пораженной ткани.

9: Интегрированные концепции

Короткое замыкание в шнуре прибора на 120 В имеет [латекс]{0.{\circ} \text{C}}[/latex] и что автомату защиты требуется 0,0500 с, чтобы отключить ток. Это может нанести вред?

10: Создайте свою собственную задачу

Рассмотрим человека, работающего в среде, где через его тело могут проходить электрические токи. Составьте задачу, в которой вы вычисляете сопротивление изоляции, необходимое для защиты человека от вреда. Среди вещей, которые следует учитывать, — напряжение, которому может подвергаться человек, вероятное сопротивление тела (сухое, влажное и т. д.) и допустимые токи (безопасные, но ощутимые, безопасные и неощутимые, …).

Сноски

1. Для среднего мужчины, пораженного током через туловище в течение 1 с переменным током частотой 60 Гц. Значения для женщин составляют 60–80% от перечисленных.

Глоссарий

термическая опасность

опасность, при которой электрический ток вызывает нежелательные тепловые эффекты

опасность поражения электрическим током

при прохождении электрического тока через человека

короткое замыкание

, также известный как «короткий», путь с низким сопротивлением между клеммами источника напряжения

чувствительный к микроударам

состояние, при котором сопротивление кожи человека снижается, возможно, с помощью медицинской процедуры, что делает человека уязвимым для поражения электрическим током при силе тока, составляющей примерно 1/1000 обычно требуемого уровня

Решения

Пробные упражнения

1: (а) 230 кВт

(б) 960 А

3: (а) 0.