какое воздействие оказывает электрический ток на человеческий организм
Какое воздействие оказывает электрический ток на человеческий организм
В век технологического прогресса человек не может представить свою повседневную деятельность без устройств, которые использует электрическую энергию. Но при этом не стоит забывать, что электрический ток несет большую опасность для жизни человека.
Различают постоянный и переменный электрический ток. Сегодня распространено использование переменного тока частотой от 50 Гц до 300 ГГц. Разберем этот диапазон более подробно:
1) Ток промышленной частоты, 50 Гц, используется в системах электрификации производства и быта;
2) Ток низкой частоты, 3-300 кГц — в радиовещании, при плавке, сварке, термообработке металлов;
3) Ток средней частоты, 0,3-3,0 МГц — в радиовещании, при индуктивном нагреве металлов и других материалов;
4) Ток высокой частоты, 3,0-30 МГц — в радиовещании, телевидении, в медицине, при сварке полимеров;
5) Ток очень высокой частоты, 30-300 МГц — в радиовещании, телевидении, в медицине, при сварке полимеров;
6) Ток ультравысокой частоты, 0,3-3,0 ГГц — в радиолокации, в многоканальной радиосвязи, в радиоастрономии, в радиоспектроскопии, в радионавигации, в радиорелейной связи, в телекоммуникации, в дефектоскопии, в геодезии, в физиотерапии, при стерилизации и приготовлении пищи и др;
7) Ток сверхвысокой частоты. 3-30 ГГц;
8) Ток крайне высокой частоты, 30-300 ГГц;
Для расчёта величины силы тока, протекающего через человека при попадании его под электрическое напряжение частотой 50 Гц, сопротивление тела человека условно принимается равным 1 кОм. Эта величина имеет малое отношение к реальному сопротивление человеческого тела.
В зависимости от рода и силы тока на человека он может оказывать разнообразные воздействия. Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов и нервных волокон. Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химических составов. Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканой организма, что может сопровождаться непроизвольным судорожным сокращением мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Раздражающее действие тока на ткани может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, то есть через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих органов. Все многообразие действия электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам. Электрические травмы — это четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения).
В данном докладе сообщается о степени влияния электрического тока в зависимости от его параметров. Экспериментальным путем была получена выборка измерении электрического сопротивления человека. Измерения были выполнены с помощью оборудования: «Устройство для исследования сопротивления тела человека» (Рис. 1).
Рис.1. Устройство для исследования сопротивления тела человека
После серии измерении были получены следующие графики:
Рис.2. График зависимости сопротивления от напряжения
На первом графике мы видим, что при увеличении напряжения сопротивление человека уменьшается. Малое напряжение относительно безопасно для человека, но при его увеличении возрастает риск получить электрическую травму.
Рис. 3. График зависимости сопротивления от частоты
На втором графике мы видим, что при увеличении частоты сопротивление человека уменьшается. При частоте тока более 10кГц сопротивление кожных покровов крайне низкая. Но на внутренние органы электрический ток не оказывает поражающего воздействия. Это зависимость объясняет явление, когда человек может находится несколько минут под воздействием высокочастотного дугового разряда.
Отдельно стоит отметить, что токи с частотами от 50 Гц до 200 Гц кратные частоте работы сердца особы опасны, так как могут вызвать фибрилляцию. Также такие токи нарушают биохимических функций клетки.
Влияние электрического тока на организм человека
Еще в 18 веке было доказано, что электрический ток способен оказывать сильное негативное влияние на человеческий организм. Но только спустя около века были сделаны первые описания электротравм, получаемых от воздействия постоянного тока (1863 г.) и переменного (1882 г.).
Электротравма – повреждение человеческого организма электрическим током (электрической дугой).
Явление электротравматизма объ ясняется последовательностью следующих особенностей: в организме человека, случайно оказавшегося под воздействием напряжения, возникает защитная реакция. Иными словами, противостояние электрическому току начинает происходить в момент его непосредственного протекания через наше тело. В таких ситуациях происходит непросто сильное воздействие токов на организм человека, но и нарушение кровообращения, дыхания, сердечно-сосудистой и нервной системы и т. п.
Электротравму предугадать нелегко, поскольку ее получение происходит не только при непосредственном контакте с токоведущими элементами, но и при взаимодействии с электрической дугой и шаговым напряжением.
Электротравматизм хоть и случается реже других видов производственных травм, но при этом находится на первых местах среди тех повреждений, которые оцениваются тяжелыми и приводящими к летальному исходу. Наибольший процент травм, вызванных влиянием электрического тока, происходит в процессе работы на электрических установках высокого напряжения (до 1000 В). Главной причиной электротравм служит частое использование именно таких типов электрических установок, а также недостаточная квалификация работников. Безусловно, существуют агрегаты с более высоким показателем напряжения (свыше 1000 В), но, как ни странно, в их эксплуатации поражения током редки. Такая закономерность объясняется высоким профессионализмом и компетентностью обслуживающего высоковольтные установки персонала.
Самыми распространенными причинами поражения током являются:
Классификация поражений электрическим током
Поражения электротоком делятся на два основных вида:
Два последних вида стоит рассмотреть более подробно.
Клиническая смерть иначе называется также «мнимой» смертью, характеризующаяся длительностью в 6-8 минут. Данное явление считается переходным состоянием от жизни к смерти, которое сопровождается прекращением работы сердца и приостановлением дыхания. По прошествии вышеуказанного периода времени начинается необратимый процесс гибели клеток коры головного мозга, что заканчивается биологической смертью.
Электрический шок представляет собой тяжелую нервнорефлекторную реакцию человеческого организма на воздействие тока. Данное явление сопровождается сильными расстройствами дыхания, функционирования кровеносной и нервной системы и др.
Предельные значения действия тока на человека
От показателя силы тока напрямую зависит его влияние на организм человека:
Влияние различных факторов на степень воздействия тока
Итог влияния электрического тока на организм человека также напрямую зависит от следующих факторов:
Знание влияния электрического тока на человеческий организм крайне необходимо. Это поможет Вам в чрезвычайных ситуациях оказать правильн ую медицинскую помощь пострадавшему.
Торговая сеть «Планета Электрика» обладает широким ассортиментом различных средств защиты при различных работах, с которым более подробно можно ознакомиться в нашем каталоге.
Опасность действия электрического тока на организм человека
ОПАСНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Тело человека является проводником электрического тока. Электрический ток имеет существенные особенности, отличающие его от других вредных и опасных производственных факторов.
Первая особенность электрического тока в том, что он не обладает цветом, запахом, звуком, а поэтому человек не может с помощью собственных органов чувств определить наличие электрического тока.
Вторая особенность электрического тока в том, что получить электротравму можно без непосредственного контакта с токоведущими частями (например, при перемещении по земле (токопроводящему полу) вблизи поврежденной электроустановки, электроприемника (в случае замыкания на землю, пол), а также через электрическую дугу, разряд молнии
Третья особенность электрического тока в том, что проходя через тело человека, электрический ток оказывает свое действие не только в местах контактов и на пути прохождения через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие, нарушая нормальную деятельность отдельных органов и систем организма человека (нервной, сердечно-сосудиетой, органов дыхания и др.)
Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам к вывихам конечностей, спазму голосовых связок.
Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.
Тепловое действие приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подлежащих тканей, вплоть до обугливания.
Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.
Механические повреждения возникают в результате резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.
Многообразие действия электрического тока на организм приводит к различным электротравмам. Условно все электротравмы можно разделить на местные и общие.
К местным электротравмам относятся местные повреждения организма или ярко выраженные местные нарушения целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.
К наиболее характерным местным травмам относятся электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.
Электрический ожог (покровный) возникает, как правило, в электроустановках до 1000 В. При более высоком напряжении возникает электрическая дуга или искра, что вызывает дуговой электрический ожог.
Токовый ожог участка тела является следствием преобразования энергии электрического тока, проходящего через этот участок, в тепловую. Этот ожог определяется величиной тока, временем его прохождения и сопротивлением участка тела, подвергшегося воздействию тока. Максимальное количество теплоты выделяется в месте контакта проводника с кожей. Поэтому в основном токовый ожог является ожогом кожи. Однако токовым ожогом могут быть повреждены и подкожные ткани. При токах высокой частоты наиболее подвержены токовым ожогам внутренние органы.
Электрическая дуга вызывает обширные ожоги тела человека. При этом поражение носит тяжелый характер и нередко оканчивается смертью пострадавшего.
Электрические знаки воздействия тока представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека. Обычно они имеют круглую или овальную форму и размеры 1—5 мм с углублением в центре. Пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. Происходит омертвение верхнего слоя кожи. Поверхность знака сухая, не воспаленная. Электрические знаки безболезненны. С течением времени верхний слой кожи сходит и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.
Металлизация кожи — проникновение в верхние слои кожи частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Такие случаи происходят при коротких замыканиях, отключения рубильников под нагрузкой. При этом брызги расплавившегося металла под действием возникших динамических сил и теплового потока разлетаются во все стороны с большой скоростью. Так как расплавившиеся частицы имеют высокую температуру, но небольшой запас теплоты, то они не способны прожечь одежду и поражают обычно открытые части тела — лицо, руки.
Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность. Пострадавший ощущает на пораженном участке боль от ожогов и испытывает напряжения кожи от присутствия в ней инородного тела. Особенно опасно поражение расплавленным металлом глаз. Поэтому такие работы, как снятие и замена предохранителей, должны проводиться в защитных очках.
При постоянном токе металлизация кожи возможна и в результате электролиза, который возникает при плотном и относительно длительном контакте с токоведущей частью, находящейся под напряжением. В этом случае частички металла заносятся в кожу электрическим током, который одновременно разлагает органическую жидкость в тканях, образует в ней основные и кислотные ионы.
Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани. Могут иметь место также вывихи суставов, и даже переломы костей. Механические повреждения, вызванные судорожным сокращением мышц, происходят в основном в установках до 1000 В при длительном нахождении человека под напряжением.
Электроофтальмия возникает в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей (электрической дуги) на оболочку глаз, в результате чего их наружная оболочка воспаляется. Электроофтальмия развивается через 4-8 часов после облучения. При этом имеют место покраснение и воспаление кожи лица и слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичная потеря зрения. Пострадавший испытывает головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету. В тяжелых случаях нарушается прозрачность роговой оболочки. Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков или щитков с обычным стеклом.
Общие электротравмы возникают при возбуждении живых тканей организма протекающим через него электрическим током и проявляются в непроизвольном судорожном сокращении мышц тела. При этом под угрозой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных его органов и систем, в том числе сердца, легких, центральной нервной системы и пр. К общим электротравмам относят электрические удары.
В зависимости от исхода воздействия тока на организм человека электрические удары можно разделить на следующие пять степеней:
I — судорожное, едва ощутимое сокращение мышц;
II — судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными болями, без потери сознания;
III — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;
IV — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и дыхания;
V — отсутствие дыхания и остановка деятельности сердца (клиническая смерть).
Различают два основных этапа смерти: клиническую и биологическую.
Клиническая смерть (внезапная смерть) — кратковременное переходное состояние от жизни к смерти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: дыхание отсутствует, сердце не работает, болевые раздражения не вызывают реакции организма, зрачки глаз резко расширены и не реагируют на свет. Однако в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, т.е. ткани и клетки не сразу подвергаются распаду, и сохраняют жизнеспособность. Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки головного мозга. Через некоторое время (4-6 мин.) происходит множественный распад клеток головного мозга, что приводит к необратимым разрушениям и практически исключает возможность оживления организма. Однако если до окончания этого периода пострадавшему будет оказана первая медицинская помощь, то развитие смерти можно приостановить и сохранить жизнь человека.
Причинами смерти от электрического тока могут быть: прекращение работы сердца, остановка дыхания и электрический шок.
Воздействие тока на мышцу сердца может быть прямым, когда ток проходит непосредственно через область сердца, и рефлекторным, то есть через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или возникнет его фибрилляция. Фибрилляция сердца — хаотическое разновременное сокращение волокон сердечной мышцы, при котором сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам. Токи меньше 50 мА и больше 5 А частотой 50 Гц фибрилляции сердца, как правило, не вызывают.
Прекращение дыхания обычно происходит в результате непосредственного воздействия тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.
Электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. При шоке непосредственно после воздействия электрического тока у пострадавшего наступает кратковременная фаза возбуждения, когда он остро реагирует на возникшие боли, у него повышается кровяное давление. Вслед за этим наступает фаза торможения и истощение нервной системы, когда резко снижается кровяное давление, падает и учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает депрессия. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить или гибель человека или выздоровление, как результат активного лечебного вмешательства.
Исход воздействия тока на организм человека зависит от значения и длительности прохождение тока через его тело, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека, его психофизиологического состояния, сопротивления тела человека, напряжения и других факторов.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТЕПЕНЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов: величины силы, вида (рода) и частоты электрического тока, длительности его воздействия и пути прохождения через человека, условий окружающей среды, электрического сопротивления тела человека и его индивидуальных свойств.
Сила тока
Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия:
Принято считать, что электрический ток величиной 100 мА и выше является смертельным.
Вид тока
Предельно допустимое значение постоянного тока в 3-4 раза выше допустимого значения переменного, но только при напряжении не выше 260-300 В. При больших величинах напряжения постоянный ток более опасен для человека вследствие его электролитического действия; он также воздействует на сердечную деятельность человека.
Частота электрического тока
Принятая в энергетике частота электрического тока (50 Гц) представляет большую опасность возникновения судорог и фибрилляции желудочков сердца. Фибрилляция не является мускульной реакцией, она вызывается повторяющейся стимуляцией с максимальной чувствительностью при частоте 10 Гц. Кроме того, на производстве используется электрический ток других (не 50 Гц) частот. Опасность действия тока снижается с увеличением частоты, но это не значит, что ток частотой 500 Гц менее опасен, чем 50 Гц.
Продолжительность действия тока
Тяжесть поражения зависит от продолжительности действия электрического тока. Время прохождения электрического тока имеет решающее значение для определения степени поражения.
При длительном действии электрического тока снижается сопротивление кожи (из-за потовыделения) в местах контактов и внутренних органов вследствие электротехнических процессов, повышается вероятность прохождения тока в особенно опасный период сердечного цикла (фаза Т расслабления сердечной мышцы). Человек может выдержать смертельно опасный переменный ток 100 мА, если продолжительность действия тока не превысит 0,5 с.
Путь электрического тока через тело человека
Важнейшим условием поражения человека электрическим током является путь этого тока. Если на пути тока оказываются жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг), то опасность смертельного поражения очень велика. Если же ток проходит иными путями, то воздействие его на жизненно важные органы может быть лишь рефлекторным. При этом опасность смертельного поражения хотя и сохраняется, но вероятность ее резко снижается.
Возможных путей прохождения тока в теле человека неисчислимое количество. Однако характерными можно считать следующие:
Наиболее опасными являются петли «голова — рука» и «голова — нога», когда ток может проходить не только через сердце, но и через головной и спинной мозг.
Сопротивление тела человека
Сопротивление тела человека зависит от пола возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи.
Участки тела с наименьшим сопротивлением (т.е. более уязвимые):
— боковые поверхности шеи, виски;
— тыльная сторона ладони, поверхность ладони между большим и указательным пальцами;
— рука на участке выше кисти:
— передняя часть ноги:
— акупунктурные точки, расположенные в разных местах тела.
Влияние на нервную систему постоянного тока
Постоянный ток распространяется в тканях по пути наименьшего сопротивления, по межклеточным пространствам, кровеносным и лимфатическим сосудам.
В действии постоянного тока на организм большое значение имеет электропроводность тканей, зависящая от их влажности. Сухая кожа обладает сопротивлением в десятки тысяч ом; тонкая, нежная, особенно влажная, а также поврежденная кожа лучше проводит постоянный ток. Электропроводность других сред и тканей организма гораздо больше.
Напомним, что каждая клетка является генератором электричества. Между клеткой и окружающей ее средой существует разность потенциалов из-за неравномерного распределения ионов между клеточными мембранами. В покое внутренняя поверхность оболочки клетки заряжена отрицательно, наружная – положительно.
Мембраны клеток имеют большое сопротивление, поэтому через них постоянный ток не проходит. Свободные заряды (в основном ионы K+, Na+) могут перемещаться только от мембраны к мембране.
Местные реакции заключаются в улучшении проницаемости клеточных мембран, расширении кровеносных сосудов, ускорении кровотока, улучшении обмена веществ между клеткой и межклеточным пространством. В месте воздействия тока образуются биологически активные вещества.
Нервные импульсы, возникающие при раздражении рецепторов, передаются в центральную нервную систему и вызывают сложные ответные реакции органов и систем организма.
Удар током и электротравма: причины возникновения, симптомы и признаки, меры первой помощи и комплексное лечение
Удар током и электротравма: причины возникновения, симптомы и признаки, меры первой помощи и комплексное лечение
Удар током относится к наиболее опасным бытовым и производственным несчастным случаям и всегда сопряжен с большой смертностью. Действие электрического тока на организм человека приводит к сильному нагреву тканей и развитию ожога, а так же к нарушению работы внутренних органов. Первая помощь при ударе током заключается в прекращении действия электрического тока на организм пострадавшего, проведение закрытого массажа сердца и искусственного дыхания, если от удара током у пострадавшего остановилось сердце, обработка и наложение повязки на обожженные места.
Электротравма обычно возникает в результате воздействия на ткани организма человека бытового электрического тока большой силы или разряда атмосферного электричества (молнии). Источниками поражения электрическим током являются: неисправное электрооборудование на предприятиях и бытовые электроприборы, оборвавшиеся провода высоковольтных линий, несоблюдение правил техники безопасности при работе с электрооборудованием. Степень воздействия электрического тока на организм человека определяется напряжением и силой тока, способом прохождения тока по телу, общим состоянием здоровья пострадавшего и тем насколько своевременно была оказана первая помощь.
Особенности удара током и электротравмы
Электрический ток при прохождении через тело человека вызывает нагрев тканей, и может привести к электрическим ожогам кожи и повреждениям подлежащих тканей и органов.
Электрические ожоги возникают в местах входа и выхода электрического тока и носят название «меток тока».
Электрические ожоги могут показаться незначительными на вид, но на самом деле они зачастую глубокие со значительными повреждениями мышц, костей и внутренних органов.
Электрический ток может нарушить работу сердца, вплоть до его остановки.
У пострадавшего от удара тока может произойти остановка дыхания.
Признаки и симптомы удара током электротравмы
Нахождение оголенного источника электрического тока вблизи пострадавшего;
Бессознательное состояние у пострадавшего;
Очевидные ожоги на поверхности кожи;
Нарушение дыхания с возможной остановкой дыхания;
Пульс слабый, аритмичный или отсутствует;
Входное и выходное отверстие электрического заряда обычно расположено на кистях рук или ступнях.
Вследствие особенностей электротравмы даже при кратковременном воздействии электрического тока у пострадавшего может наступить остановка дыхания и сердца. Поэтому достаточно эффективная первая помощь при ударах электрическим током на месте происшествия часто является решающим фактором в спасении пострадавшего.
При возникновении ниже перечисленных симптомов у пострадавшего от удара током срочно вызовите скорую помощь: