Федеральное

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт инженерной физики и радиоэлектроники кафедра Фотоники и лазерных технологий Действие электрического тока на организм человека. Основы электробезопасности. Студента ИФ 08 -03(Б) Рыжковой Д. С. Красноярск 2011

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

Электри ческий ток - упорядоченное нескомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах - ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях - электроны, в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).

Постоянный ток — ток, направление и величина которого слабо меняется во времени. I, А 4 3 2 1 2 t, с

Переменный ток — это ток, направление и величина которого меняется во времени. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону. В этом случае потенциал каждого конца проводника изменяется по отношению к потенциалу другого конца проводника попеременно с положительного на отрицательный и наоборот, проходя при этом через все промежуточные потенциалы (включая и нулевой потенциал). В результате возникает ток, непрерывно изменяющий направление: при движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, именуемого амплитудным значением, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется. I, А t, с

Время, за которое происходит один такой цикл (время, включающее изменение тока в обе стороны), называется периодом переменного тока. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц соответствует одному периоду в секунду.

Образование электростатического поля Земли ионосфера перенос заряда + 180 -300 км. - 110 -120 км. земля

- +

- + - + + + - + - + - + + - - +

- ++ - + - + - ++ - ++ + -

В соответствии с международной классификацией среди антропогенных источников ЭМП выделяют 2 группы: 1. Источники электромагнитных излучений крайне низких и сверхнизких частот (0 -3 к. Гц. ); 2. Источники электромагнитных излучений радиочастотного и микроволнового диапазона ( 3 к. Гц- 300 ГГц. )

Первичное действие постоянного тока на организм связано с движением ионов, их пространственным разделением и изменением концентраций в тканях. Поэтому прохождение электрического тока через биоткани как проводник второго рода (электролит) сопровождается явлением электролиза.

Нагревание биотканей токами высоких частот. При увеличении силы тока от постоянного до ультразвуковых частот возникает явление электролиза, приводящее к разрушению тканей. Поэтому для прогревания тканей используют исключительно токи высокой частоты в диапазоне 0, 1… 10 МГц. Больше всего нагреваются участки биотканей с большим удельным сопротивлением (кожа, жир, кости, мышцы), меньше – печень, легкие, кровеносные и лимфатические сосуды. Тепловое действие высокочастотных токов нашло свое применение медицине.

Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что: n ток не имеет внешних признаков. n воздействие тока на человека приводит к серьезным нарушениям дыхания, функций нервной системы, сердца. n ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, то есть человек не может самостоятельно освободиться от его воздействия n воздействие тока вызывает у человека потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.

Действия 1. Тепловое - ожоги определённых электрического тока: участков, нагрев кровеносных сосудов, крови, нервов. 2. Электролитическое - разложение крови и других органических жидкостей. 3. Биологическое - раздражение и возбуждение живых тканей организма, судороги скелетных мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. 4. Механическое -разрыв тканей

Электрическая энергия, проходя по тканям организма, встречает на своем пути сопротивление и переходит согласно закону Джоуля в тепловую энергию (J = I 2 R T, где J-количество тепла в джоулях, I - сила тока в амперах, R - сопротивление в омах, T - время в секундах) с развитием ожогов.

Электролитическое действие Электрохимические изменения под действием тока приводят к аггрегации тромбоцитов и лейкоцитов, поляризации белков, образованию газа и пара, придающим тканям ячеистый вид и др. (тканевая жидкость взрывается в момент действия тока).

Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма и проявляется нарушением проводимости сердца, нарушением работы НС, сокращением скелетной мускулатуры и др.

Механическое действие Электрический ток повреждает ткани не только на месте его приложения, но и на всем пути своего прохождения.

Различают два вида поражения организма электрическим током: электрические травмы и электрические удары. Электрические травмы - поражение электрическим током, а также патологические изменения в тканях (внешних покровах, внутренних органах, нервной системе) и психике, которые вызываются в организме электрическим током. Электрический удар - представляет собой возбуждение живых тканей электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. По исходу электрические удары условно разделяют на пять групп: без потери сознания; с потерей сознания, но без нарушения сердечной деятельности и дыхания; с потерей сознания и нарушением сердечной деятельности или дыхания; клиническая смерть и электрический шок.

n Электрические ожоги возникают в результате нагрева тканей человека протекающим через него электрическим током силой более 1 А. Ожоги могут быть поверхностные, когда поражаются кожные покровы, и внутренние — при поражении глубоколежащих тканей тела. По условиям возникновения различают контактные, дуговые и смешанные ожоги. По глубине поражения электрические ожоги разделяют на четыре степени: I степень - образуются электрометки — участки коагуляции эпидермиса. II степень - происходит отслойка эпидермиса с образованием пузырей; III степень - коагуляция всей толщи дермы; IV степень - поражение не только дермы, но и сухожилий, мышц, сосудов, нервов, кости.

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

Электрометаллизация кожи — это пропитывание поверхности кожи частицами металла при его разбрызгивании или испарении под действием электрического тока. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего на кожу. Электрометаллизация кожи не представляет собой опасности и с течением времени исчезает, как и электрические знаки. Большую опасность представляет металлизация глаз. К электрическим травмам, кроме того, относятся механические повреждения в результате непроизвольных судорожных сокращений мышц при протекании тока (разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервов, вывихи суставов, переломы костей), а также электроофтальмия — воспаление глаз в результате действия ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Клиническая, или «мнимая» , смерть — это переходное состояние от жизни к смерти. В состоянии клинической смерти сердечная деятельность прекращается и дыхание останавливается. Длительность клинической смерти 6. . . 8 мин. По истечении этого времени происходит гибель клеток коры головного мозга, жизнь угасает и наступает необратимая биологическая смерть. • отсутствие сознания; • отсутствие дыхания; • отсутствие пульсации на крупных артерий; • расширенные, не реагирующие на свет зрачки; • бледность или синюшность кожи и слизистых оболочек.

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

К факторам, влияющим на исход поражения электрическим током, относят: 1. величину тока; 2. величину напряжения; 3. время действия; 4. род и частоту тока; 5. путь замыкания; 6. сопротивление человека; 7. окружающую среду; 8. фактор внимания.

По величине тока, токи подразделяются на: n неощущаемые (0, 6 – 1, 6 м. А); n ощущаемые (3 м. А); n отпускающие (6 м. А); n неотпускающие (10 -15 м. А); n удушающие (25 -50 м. А); n фибрилляционные (100 -200 м. А); n тепловые воздействия (5 А и выше).

Различные величины тока частотой 50 Гц действуют следующим образом: 5. . . 10 м. А боль в мышцах, судорожные их сокращения, руки с трудом можно оторвать от электродов; 10. . 20 м. А боли, руки невозможно оторвать от электродов; 25. . . 50 м. А боль в руках и груди, дыхание затруднено, возможен паралич дыхания и потеря сознания; 50. . . 80 м. А при длительном действии возможна клиническая смерть; 100 м. А и более при длительности более 3 с возможна клиническая смерть;

Путь прохождения тока (петля тока). Наиболее опасны петли тока с прохождением через головной мозг, сердце, легкие. Характерные пути тока в теле человека: 1 рука - рука; 2 правая рука – ноги; 3 левая рука – ноги; 4 правая рука – правая нога; правая рука – левая нога; 5 правая рука – левая нога; 6 левая рука – левая нога; 7 левая рука – правая нога; 8 руки – ноги; 9 нога – нога; 10 голова – руки; 11 голова – ноги; 12 голова – правая рука; 13 голова – левая рука; 14 голова - правая нога; 15 голова – левая нога.

"шаговое напряжение" - это разность напряжения между двумя точками земли, находящимися на расстоянии шага (обычно 0, 8 м). Оно возникает в результате электризации земли случайно упавшим или проложенным в земле проводником с высоким напряжением тока или во время вхождения в землю разряда атмосферного электричества (молнии).

Если токоведущий элемент лежит на земле, возникает опасность напряжения шага. Выходить из зоны растекания тока следует короткими шагами, передвигая ноги без отрыва их от земли и одной ступни от другой.

Средства защиты от полей: n Постоянные заземленные экраны. n Переносные заземляемые экраны. (Экраны делаются из металлической сетки или сплошного металлического листа. ) n Экранирующая одежда (из ткани с добавлением металлических нитей; из ткани с проводящим покрытием и пр. ).

n Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п. ). n Зануление - преднамеренное эл. соединение с глухо заземленной нейтралью трансформатора в трехфазных сетях металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. n Защитное отключение – это автоматическое отключение электроустановок при однофазном прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.