Сопротивление тела

Род тока и частота тока.

В табл. 1 показано воздействие тока на организм человека. Однако проводимость живой ткани (в отличие от проводимости обычных проводников) обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биологическими процессами, присущими лишь живой материи.

Ток через тело человека Iч, мА	Характер воздействия
Переменный ток f =50-60 Гц	Постоянный ток
0,5-1,5	Появление ощущения тока	Не ощущается
5-7	Судороги в руках	Ощущение нагрева
8-10	Сильные боли в руках	Усиление нагрева в зоне контакта
20-25	Паралич рук, сильные боли, дыхание затруднено	Усиление нагрева. Начало сокращения мышц
50-80	Остановка дыхания, фибрилляция сердца	Сильный нагрев, судороги и затруднение дыхания

При напряжении до 500 В опаснее переменный ток, при напряжении свыше 500 В – постоянный. Увеличение опасности поражения переменным током происходит в диапазоне частот от 0 до 50 Гц. Дальнейшее повышение частоты, несмотря на рост тока, сопровождается снижением опасности и не оказывает смертельного воздействия на организм человека, но может привести к ожогам.

Продолжительности протекания тока по телу человека. Чем больше продолжительность протекания тока, тем выше опасность совпадения с Т-фазой кардиоцикла (расслабления желудочков). Продолжительность фазы 0,2 с. Общее время кардиоцикла от 0,4 до 1,0 секунды. Следовательно, больше вероятность смертельного исхода.

Пути протекания тока по телу человека. Возможных путей много, но на практике не более 15. Чаще всего возникающие случаи протекания тока по путям: ла­донь-ладонь, ладонь-ступни, ладони-ступни, ступня-ступня. Наиболее опасными являются петли голова-руки и голова-ноги, когда ток проходит через головной и спинной мозг. Наименее опасным считается путь протекания нога-нога. В этом случае через серце проходит небольшой ток.

Сопротивление тела человека зависит от состояния кожи, параметров электрической цепи, площади и плотности контакта с токоведущим проводником, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Электрическое сопротивление различных тканей человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг — малое. Например, при токе частотой 50 Гц удельное объемное сопротивление составляет, Ом×м:

кожи сухой……………...…… 3×10³ - 2×10⁴

костей………………..…….… 10⁴ - 2×10⁶

жировой ткани…………...….. 30 - 60

мышечной ткани………...…... 1,5 - 3

крови…………………………. 1 - 2

спинномозговой жидкости….. 0,5 - 0,6

Из этих данных следует, что по сравнению с другими тканями кожа обладает большим удельным сопротивлением, определяющим сопротивление тела человека в целом.

Сопротивление одного и того же участка кожи, а соответственно и тела в целом, изменяется в широких пределах в зависимости от ее состояния. Повреждения рогового слоя, порезы, царапины, ссадины могут снизить сопротивления тела до значения, близкого к внутреннему сопротивлению, т.е. 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током.

Такое же влияние оказывает и увлажнение кожи водой или за счет пота. Влага создает токопроводящие мостики на отдельных участках кожи и повышает, тем самым, ее проводимость. При длительном увлажнении наружный слой разрыхляется, в результате чего сопротивление его почти полностью утрачивается. Соответственно, работа сырыми руками или в условиях, вызывающих увлажнение каких либо участков кожи, создает предпосылки для тяжелого исхода в случае попадания человека под напряжение.

Загрязнение кожи различными веществами и в особенности хорошо проводящими ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т.п.) сопровождается снижением ее сопротив­ления, люди подвергаются большей опасности поражения током.

На сопротивление тела оказывает влияние площадь контактов, а также место их приложения, поскольку у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела.

Разница в значениях сопротивления кожи на разных участках кожи объясняется рядом факторов:

· различной толщиной рогового слоя кожи;

· неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела;

· неодинаковой степенью наполнения кровью сосудов кожи.

Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участках выше ладоней.

Значение тока и длительность его прохождения через тело человека оказывает непосредственное влияние на сопротивление тела. С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление падает, поскольку при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов, а, следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

С ростом напряжения, приложенного к телу человека, происходит уменьшение в десятки раз сопротивления кожи, а, следовательно, и сопротивления тела в целом, которое приближается к сопротивлению внутренних тканей тела, т.е. к наименьшему значению.

Полное сопротивление тела человека при сухой чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении до 15-20 В) колеблется в пределах от 3000 до 10000 Ом. Если на участках кожи, где прикладываются электроды, соскоблить роговой слой, сопротивление упадет до 1000-5000 Ом, а при удалении всего верхнего слоя кожи (эпидермиса) — до 500-700 Ом.

Для технических расчетов сопротивление тела принимают равным 1000 Ом при напряжении 50 В и времени действия электрического тока 2с.

На степень поражения влияет место контакта и путь прохождения тока через тело человека.

На рис. 1 представлена эквивалентная схема замещения сопротивления тела человека при прохождении тока по пути: рука - рука.

Сопротивление тела человека условно считают состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи (эпидермиса) и одного сопротивления внутренних тканей тела .

Сопротивление кожного покрова состоит из активного и емкостного сопротивлений, включенных параллельно.

Емкостное сопротивление обусловлено тем, что в месте прикосновения электрода к телу человека образуется как бы конденсатор, обкладками которого являются электрод и хорошо проводящие ток ткани тела человека, лежащие под наружным слоем кожи, а диэлектриком, разделяющим обкладки — этот слой (эпидермис).

Сопротивление внутренних тканей считают чисто активным, хотя оно тоже имеет небольшую емкостную составляющую, которой можно пренебречь. Значение зависит от длины и поперечного сечения участка тела, по которому проходит ток, а также от удельного сопротивления внутренних тканей организма.

На основании схемы замещения можно написать выражение для определения полного сопротивления тела человека

(1)

где — полное сопротивление наружного слоя кожного покрова:

— внутреннее сопротивление тела человека.

Сопротивление тела зависит от частоты тока, протекающего через организм (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления тела от частоты тока.

При увеличении частоты тока уменьшается емкостное сопротивление и при f =¥ сопротивление становится равным внутреннему. Сопротивление тела постоянному току больше, чем переменному.

Дата добавления: 2014-12-16