Воздействие электрического тока на организм человека носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие.
Как известно, организм человека состоит из большого количества солей и жидкости, что является хорошим проводником электричества, поэтому действие электрического тока на организм человека может быть летальным.
Убивает не напряжение, а ток
Это, пожалуй, самая основная проблема подавляющего большинства обычных людей. Все считают, что опасно напряжение, но правы они лишь частично. Само по себе напряжение (разность потенциалов между двумя точками цепи) на организм человека никак не воздействует. Все процессы, имеющие отношение к поражению, проходят под действием электротока той или иной величины.
Выше ток — больше опасность. Частичная правота относительно напряжения заключается в том, что от его значения зависит сила тока. Именно так — ни больше, ни меньше. Все, кто учился в школе, без труда вспомнят закон Ома:
Ток = напряжение / сопротивление (I=U/R)
Если считать сопротивление тела человека величиной постоянной (это не совсем так, но об этом позже), то ток, а значит, и поражающее действие электричества, будут напрямую зависеть от напряжения. Выше напряжение — выше ток. Вот откуда убеждение в том, что чем выше напряжение, тем оно опаснее.
Связь тока с сопротивлением
Согласно закону Ома ток зависит и от сопротивления. Чем ниже сопротивление, тем выше и, значит, опаснее ток. Не будет условий для прохождения тока (сопротивление цепи бесконечно велико) — не будет опасности при любом напряжении
. Предположим (только теоретически), вы сунули палец в розетку, стоя на сырой земле и получите мощный удар. Поскольку ваше тело имеет невысокое сопротивление, ток из розетки устремится по цепи человек — земля.
А теперь прежде чем сунуть палец в розетку, вы встали на диэлектрический коврик или надели диэлектрические боты. Сопротивление диэлектрического коврика или бот настолько велико, что ток через них и, соответственно, вас, будет пренебрежимо мал — микроамперы. И хотя вы будете находиться под напряжением в 220 В, ток через вас течь практически не будет, а значит, и электрического удара вы не получите. Вы вообще не почувствуете никакого дискомфорта.
Именно по этой причине птица, сидящая на высоковольтном проводе (он оголен, не сомневайтесь), спокойно чистит перышки. Более того — если чрезмерно прыгучий человек, этакий Бэтмен, подскочит и вцепится в фазный провод ЛЭП, с ним тоже ничего не случится, хотя он и окажется под напряжением в киловольты. Повисит и спрыгнет. У электриков даже есть такой тип работ — под напряжением (не путайте с работой на электроустановках, находящихся под напряжением).
Но вернемся к варианту с розеткой, в котором вы стояли на сырой земле. Ударит — это факт. Но насколько сильно?
Определение степени поражения
Сопротивление человеческого тела в обычных условиях составляет 500—800 Ом. Сопротивление сырой земли можно в учет не брать — оно может оказаться крайне низким и на результат расчетов не повлиять, но справедливости ради добавим к сопротивлению тела еще 200 Ом. Быстренько считаем по приведенной выше формуле:
220 / 1000 = 0.22 А или 220 мА
Степень действия тока на организм человека вкратце можно выразить вот через такой список:
- 1—5 мА — ощущение покалывания, легкие судороги.
- 10—15 мА — сильная боль в мышцах, судорожное их сокращение. Самостоятельно освободиться от действия тока возможно.
- 20—25 мА — сильная боль, паралич мышц. Самостоятельно освободиться от действия тока практически нереально.
- 50—80 мА — паралич дыхания.
- 90—100 мА — остановка сердца (фибрилляция), смерть.
Очевидно, что ток в 220 мА намного превосходит смертельное значение. Многие скажут, что сопротивление тела человека много больше килоома. Верно. Сопротивление верхнего слоя кожи (эпидермиса) может достигать мегаома и даже более, но слой этот настолько тонок, что тут же пробивается напряжением выше 50 В. Поэтому в случае с электророзетками на свой эпидермис можете не рассчитывать.
Опасность зависит от частоты
При значениях напряжения до 400 В переменный ток частотой 50 Гц намного опаснее постоянного, поскольку, во-первых, сопротивление тела человека переменному току ниже, чем постоянному. Во-вторых, биологическое действие электрического тока переменного типа намного выше, чем постоянного.
При высоких же напряжениях, и, как следствие, высоких постоянных токах в список поражающих факторов добавляется процесс электролиза, происходящего в клеточных жидкостях. В этом случае постоянный ток становится более опасным, чем переменный. Он просто меняет химический состав жидкостей организма. С увеличением частоты картина несколько меняется: ток начинает носить поверхностный характер.
Иными словами, он проходит по поверхности тела, не проникая вглубь организма. Чем выше частота, тем меньший «слой» человеческого организма страдает. К примеру, при частоте в 20—40 кГц фибрилляции сердца не наступает, поскольку ток через него не течет. Взамен этой беды появляется другая — при высокой частоте происходит сильное поражение (ожог) верхних слоев тела, которое с не меньшим успехом приводит к смерти.
Пути прохождения электротока через организм
Влияние тока на организм человека зависит не только от его величины, но и от пути прохождения. Если человек просто залез пальцами в розетку, то ток потечет только через кисть. Стоит на сыром полу и коснулся оголенного провода — через руку, торс и ноги.
Вполне очевидно, что в первом случае пострадает лишь кисть, а освободиться от действия электротока не составит труда, поскольку мышцы руки выше кисти сохранят управляемость. Второй случай намного серьезней, особенно если рука левая. Здесь ток сковывает мышцы, не давая человеку самостоятельно освободиться от действия электричества. Но хуже всего, что в этом случае страдают легкие, сердце и другие жизненно важные органы. Те же проблемы ожидают при пути рука-рука, голова — рука, голова — ноги.
Влияние электрического тока на человека
Проходя через тело человека, электроэнергия оказывает на организм сразу несколько видов воздействия. Всего их существует четыре:
- Термическое (нагрев).
- Электролитическое (диссоциация, приводящая нарушению химических свойств жидкостей).
- Механическое (разрыв тканей как следствие гидродинамического удара и судорожного сокращения мышц).
- Биологическое (нарушение биологических процессов в клетках).
В зависимости от величины, пути прохождения, частоты и длительности воздействия электроток может вызывать абсолютно разные как по характеру, так и по тяжести повреждения организма. Самыми распространенными из них можно считать:
Контактный ожог. Возникает за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Обычно возникает в местах входа и выхода электротока, но при высокочастотном воздействии может распространяться и на другие поверхности тела.- Дуговой ожог. Наблюдается обычно в высоковольтных установках (1 000 В и выше). Обусловлен тепловым воздействием на поверхностные участки тела высокотемпературной дугой. Обычно дуговой ожог сопровождается металлизацией кожи, вызванной напылением металла проводника дугой.
- Электроофтальмия. Ожог сетчатки глаза воздействием на нее ультрафиолетового света запредельной для глаз величины. Этот тип ожога вызывается свечением электрической дуги, возникающей при коротком замыкании в электроустановках. При серьезной аварии на высоковольтных установках человек может получить ожог сетчатки прежде, чем рефлекторно успеет закрыть глаза.
- Механические травмы. В этом случае действие электротока сопровождается разрывом кожи, сосудов, мышечной ткани из-за судорожных неконтролируемых перегрузок мышц. Дополнительные механические повреждения могут быть получены и обычным путем, к примеру, падением с высоты или ударом об оборудование из-за электрического поражения.
- Электрический удар. Наиболее опасный и самый распространенный вид поражения. Подразделяется он на 4 степени:
- Судорожное сокращение мышц.
- Судорожное сокращение мышц, дыхание и сердцебиение сохраняются.
- Остановка дыхания, возможно нарушение сердечного ритма.
- Клиническая смерть, дыхания и сердцебиения нет.
Безопасное напряжение
Для выяснения этого вопроса не нужно использовать никаких формул — все уже рассчитано, запротоколировано и завизировано специально обученными людьми. В зависимости от рода тока согласно ПЭУ безопасным напряжением рекомендуется считать:
• переменное до 25 В или постоянное до 60 В — в помещениях без повышенной опасности;
• переменное до 6 В или постоянное до 14 В — в помещениях повышенной опасности (сыро, металлические полы, токопроводящая пыль и пр.).
Определение шагового напряжения
Этот вопрос, представляющий чисто академический интерес, требует ответа хотя бы потому, что попасть под напряжение шага может практически каждый, выходящий из дома. Итак, предположим, что на линии электропередач оборвался провод и упал на землю. При этом короткого замыкания не произошло (земля относительно сухая и устройство аварийной защиты не сработало). Но даже сухая земля имеет довольно низкое сопротивление и по ней потек ток. Причем потек во все стороны как вглубь, так и по поверхности.
Благодаря сопротивлению почвы при удалении от провода напряжение постепенно падает и на некотором расстоянии исчезает. Но фактически оно не исчезает бесследно, а равномерно распределяется, «размазывается» по земле. Если воткнуть щупы вольтметра в грунт на некотором расстоянии друг от друга, то прибор покажет напряжение, которое будет тем выше, чем ближе упавший провод и больше расстояние между щупами.
Если вместо щупов окажутся ноги человека, бодро идущего на работу, то он попадет под напряжение, которое и называется шаговым. Чем ближе упавший провод и шире шаг, тем выше напряжение.
Грозит такой вид напряжения тем же, чем и обычный — поражением той или иной степени. Даже если ток, протекающий по петле нога-нога, окажется и не особо опасен, он вполне может вызвать судорожное сокращение мышц. Пострадавший падает и попадает под более высокое напряжение (расстояние руки — ноги больше), которое к тому же начинает течь через жизненно важные органы. Вот теперь о безопасности и речи быть не может — человек попал под опасное для жизни напряжение.
Если вы почувствовали, что попали под напряжение шага (ощущение можно сравнить с теми, которые возникают от прикосновения к «дерущейся током» стиралки). Поставьте ноги вместе, минимально сократив расстояние между ними, и осмотритесь. Если вы видите в радиусе 10—20 м электрическую опору (столб) или трансформаторную подстанцию, то, скорее всего, оттуда и растут уши у проблемы. Начинайте двигаться в противоположную от них сторону шажками по несколько сантиметров. Вы ведь помните, что чем меньше шаг, тем ниже шаговое напряжение. Если понять откуда появилось напряжение невозможно, выберите произвольное направление.
