Действие электрического тока на человека

Находясь под воздействием электрического напряжения, организм человека ведет себя в точности, как электрический проводник, поскольку имеет в составе большой объем жидкости (порядка 80% от общей массы тела). Любая жидкость (внутриклеточная, в составе крови, в мышцах, коже) представляет собой электролит, хорошо проводящий электрический ток.

Жидкость в организме

Исходя из этого, под действием приложенного потенциала тело проводит ток, воздействующий на живой организм и способный вызвать в нем необратимые изменения, которые заканчиваются травмами или смертью.

Действие тока

Двигаясь сквозь тело человека, носители заряда вызывают различные виды воздействия, зависящие от времени, условий и величины:

• Физиологическое (биологическое) воздействие тока. Наиболее чувствительное воздействие электрического тока на организм человека, и наблюдается оно практически всегда. Выражается в самопроизвольных судорогах мышечных волокон, воздействуя напрямую на мышцы или вызывая их отклик через нервную систему;
• Термическое действие тока. Проявляется ожоговыми разрушениями кожных покровов и более глубоких тканей, поскольку имеет такой же принцип, что и нагрев проводников;
• Электролитическое действие электрического тока на организм человека. Стоит в ряду самых опасных. Жидкие среды являются электролитами. В их число входят кровяная плазма, жидкость внутри клеток. Под действием тока жидкости подвержены электролизу, вызывающему необратимые изменения.

При любом типе действия электрического тока на организм человека происходят электротравмы разнообразного происхождения и степени последствий:

• Ожоги составляют самую значительную часть электротравм как следствие воздействия электрического тока на организм. По степени повреждений различают поверхностные и внутренние ожоги. По причине возникновения бывают контактные, которые возникают при непосредственном воздействии, дуговые – из-за возникшего рядом разряда и смешанные. Тепловое действие особенно сильно выражено при высокой силе тока (выше 1 А). При таком значении человек способен выжить только при очень малой длительности импульса;

Электрический ожог

• Электрические знаки. Там, где было сосредоточено место электрического удара, можно наблюдать серые или бледно-желтые следы на поверхности кожи;

Электрические знаки

• Металлизация кожи. В результате распыления частиц металла с токонесущих частей его частицы внедряются в кожу. Внешняя поверхность кожи в этих местах приобретает металлический оттенок и сильно болезненна;

Металлизация кожи

• Механические травмы. Являются результатом сильных судорог мышц и, как результат, мышечная ткань и сухожилия получают разрывы;
• Электроофтальмия. Представляет собой повреждение слизистой оболочки глаз от действия ультрафиолетовой составляющей спектра электрического дугового разряда. Не является собственно электротравмой, но часто сопутствует электрическим разрядам из-за короткого замыкания.

Опасные значения

Электроток разной величины по-разному действует на организм. По усредненным данным, человек начинает ощущать действие напряжения, начиная с небольшой величины, около  0.6-1.0 мА при переменном токе и 5-7 мА для постоянного тока. Сильные и непреодолимые судороги мышц (неотпускающий ток) начинаются с значения 10 мА. Увеличение до 50 мА провоцирует парализацию органов дыхания. При токе 100 мА начинается фибрилляция сердца.

Опасность от действия электрического тока на организм человека имеет зависимость не только от его параметров, но и от времени. Организм  большинства людей способен выдержать кратковременные импульсы тока гораздо больше вышеприведенных значений.

Почему при определении степени опасности учитывается значение силы тока, а не величина напряжения? Это происходит в силу всем известного закона Ома. Тело человека не отличается точно определенным сопротивлением. Его значение зависит от сочетания множества факторов. Поэтому в различных ситуациях опасные значения тока могут возникнуть при различных значениях приложенного напряжения.

Исследования выявили, что в подавляющем числе случаев, даже при самых наихудших условиях, напряжение менее 42 В переменной сети не способно вызвать прохождение опасного тока. Именно поэтому данное значение выбрано при выполнении работ в опасных условиях при возможности попадания под напряжение.

В то же время существует множество источников электропитания, которые отличаются большой электродвижущей силой, но неспособные вызвать смертельно опасный ток. Это хорошо знакомо телевизионным мастерам и автовладельцам.

Искра в свече зажигания

Напряжение на аноде кинескопа или электродах свечи зажигания составляет десятки тысяч вольт. При прикосновении к этим элементам возникает чувствительный и болезненный удар током, редко приводящий к неблагоприятным последствиям. В основном прикосновение к высоковольтным, но слаботочным источникам напряжения опасно только для людей со слабым сердцем, поскольку возникают кратковременные, но сильные спазмы сердечной мышцы.

Переменный или постоянный ток опаснее и почему

Казалось бы, какое имеет значение, постоянное напряжение или переменное. Однако исследования выявили закономерность, что при частоте 10-500 Гц опасность намного выше при одинаковых значениях, чем наблюдается при постоянном напряжении. Это вызвано не только непосредственным протеканием тока через организм, но и его прямым действием на работу сердечных мышц. Переменный ток вызывает их неконтролируемые сокращения. Как следствие, наступают фибрилляция (хаотичные сокращения) и остановка сердца. Переменный ток имеет более низкие пороговые значения, чем постоянный, в несколько раз, и это достоверно подтверждено экспериментальными данными.

Дальнейший рост частоты несет равную угрозу наравне с постоянным током, но, начиная с 1000 Гц и более, опасность падает. Тут вступает в силу скин-эффект, который выражается в том, что высокочастотный ток вытесняется ближе к наружной поверхности проводника, которым является в рассматриваемом случае организм человека. Таким образом, с повышением частоты уменьшается вероятность прохождения тока по критическим направлениям в организме. Увеличивается лишь термическое действие на кожные покровы. Переменное и постоянное напряжения большой величины могут вызвать электромагнитное действие даже при отсутствии прямого контакта. Это выражается в плохом самочувствии, головной боли, сбоях в работе кардиостимуляторов.

Факторы, увеличивающие опасность

Пути прохождения тока

Опасное действие электрического тока на человека во многом определяется тем, какие органы встретятся на его пути. Самые чувствительные органы – это сердце, мозг и легкие. Через головной мозг ток протекает в том случае, когда под действие напряжения попадет голова человека, либо она будет касаться заземленного участка, а удар электрического тока произойдет через любой другой орган тела.

Пути прохождения тока

Наиболее распространенные прикосновения к элементам, находящимся под опасным потенциалом, происходят руками. По кратчайшему направлению пути движения тока через тело это рука – рука или рука – нога.

Менее опасен случай, когда разряд проходит по направлению нога – нога. Это случается при нахождении в зоне шагового напряжения. Но тут есть другая опасность. При судорогах мышц ног или испуге человек может упасть, и тогда путь прохождения тока будет проходить по опасному направлению.

Состояние человека

Состояние организма человека имеет важное значение при определении опасной силы тока. На данном принципе основана работа полиграфа (детектора лжи), который, среди прочих параметров, измеряет значение влажности кожных покровов. Повышение влажности происходит при волнении, стрессовых состояниях, болезни, алкогольном или наркотическом опьянении. Разные участки кожи имеют неодинаковую чувствительность. К примеру, кончики пальцев имеют намного большие значения электрического сопротивления, чем кожа на тыльной стороне ладони.

При перечисленных ситуациях сопротивление кожного покрова в несколько раз выше, нежели в нормальном состоянии, поэтому опасные значения сильно снижаются, и влияние электрического тока будет выражено сильнее. Подмечено, что женский организм имеет в несколько раз меньший порог допустимого тока, чем мужской. Но, в то же время, у каждого человека наблюдаются свои уникальные особенности в части порогового значения.

Воздействие электрического тока на человека, даже при одинаковых значениях, будет меньше, если человек осознанно готов к неожиданному электрическому удару. Эта особенность характерна для людей, которые занимаются профессиональной деятельностью по обслуживанию электрических установок.

Шаговое напряжение

Эффект шагового напряжения опасен тем, что со стороны не видно опасности, поскольку данное напряжение образуется в результате растекания потенциала по земле в результате обрыва высоковольтного провода или пробоя изоляции подземного высоковольтного кабеля.

Шаговое напряжение

Слой земли обладает более высоким сопротивлением, чем токоведущий проводник, поэтому на некотором расстоянии от места падения провода высоковольтной линии или пробоя изоляции подземного кабеля образуется разность потенциалов, достигающая опасных значений. Расстояние на поверхности грунта, на котором образуется разность потенциалов, характеризуется длиной шага человека, потому что путь движения тока по самому короткому направлению проходит от одной ноги к другой. Чем больше величина шага, тем выше разность образующихся потенциалов, и, соответственно, значение протекающего тока. Из этого можно сделать вывод, что для того, чтобы безопасно покинуть зону воздействия напряжения, не нужно торопиться и делать большие шаги. Напротив, шаг должен быть как можно более коротким. Также нельзя бежать, поскольку падение приведет к увеличению напряжения.

Опасно ли статическое электричество

Со статическим напряжением знакомы все, кто носит синтетическую одежду. Заряд статического напряжения образуется при взаимном трении одежды из различных материалов, особенно шерсти и синтетики. При последующем прикосновении к заземленному предмету, например, кузову автомобиля, между телом и ним проскакивает искра длиной от нескольких миллиметров до сантиметра и более.

Разряд статического электричества

Накопленный потенциал составляет несколько тысяч вольт, но величина протекающего тока ничтожна и вызывает лишь покалывание. Статическое напряжение опасно для чувствительных электронных компонентов, поэтому работники, которые занимаются ремонтом и облуживанием электронной техники, должны носить одежду из хлопчатобумажных тканей и специальные электростатические браслеты, соединенные с заземлением, для снятия накопленного электрического потенциала.

Меры безопасности

Для снижения опасности получения удара электрического тока разработаны специальные меры: организационные и технические. К первым относятся меры, направленные на исключение появления потенциала на тех частях установок и оборудования, на которых производятся работы. Это отключение токоведущих частей, проверка отсутствия напряжения, ограждение элементов, которые находятся под током и к которым возможно прикосновение, вывешивание предупреждающих и запрещающих плакатов.

К техническим мероприятиям относятся:

• Инструмент с изоляционными рукоятками;
• Диэлектрическая спецодежда (перчатки, обувь);
• Диэлектрические коврики.

Изолированный инструмент

Самое главное – не прикасаться к проводникам, если достоверно не известно, находятся они под напряжением или нет.

Диэлектрические принадлежности

Первая помощь пострадавшим

От своевременности и правильности действий зависит здоровье и жизнь попавшего под действие высокого напряжения. Порядок действий сводится к следующему:

• Прекратить действие электротока на пострадавшего. Для этого нужно отключить электроустановку. При невозможности отключения освободить человека от касания оголенных проводников, отодвинув в сторону проводник или самого пострадавшего. При этом крайне обязательно использовать диэлектрические перчатки, изолированный инструмент, или, на крайний случай, сухую деревянную доску. При невозможности освобождения нужно перерубить провод. У топора должно быть сухое деревянное топорище. Оттягивать пострадавшего нужно за край одежды, стараясь не касаться оголенных участков тела, чтобы самому не получить электротравму;
• Уложить на горизонтальную ровную поверхность пострадавшего, расслабить или расстегнуть ворот одежды для улучшения дыхания, проверить, есть ли дыхание и пульс;
• Немедленно любыми способами вызвать скорую помощь;
• Если присутствуют дыхание и пульс, но человек без сознания, то нужно привести его в чувство при помощи ватки, смоченной раствором нашатырного спирта;
• Если пострадавший не дышит, нужно производить искусственную вентиляцию легких до тех пор, пока он не начнет дышать сам;
• При отсутствии сердцебиения произвести непрямой массаж сердца.

Освобождение пострадавшего

Меры первой доврачебной помощи необходимо производить непрерывно, до приезда медицинской бригады.

Видео