Электрическое сопротивление тела человека - Электро-, травмо-, вибро - и радиационная безопасность. Устойчивость объектов экономики
Тело человека является проводником электрического тока. Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В результате сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.
Электрическое сопротивление различных тканей тела 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 сопротивление. Например, удельное объемное сопротивление сухой кожи составляет 3-103 - 2-104 Ом-м, а крови 1 - 2 Ом-м при частоте тока 50 Гц. Из этих данных следует, что кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, которое является главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом.
Кожный покров человека состоит из двух основных слоев:
- 1) Наружный слой (эпидермис) содержит в себе несколько более тонких прослоек. Самый верхний слой - роговой, он состоит из множества рядов старых ороговевших и омертвевших клеток. В относительно сухом и чистом состоянии данный слой можно рассматривать как неплохой диэлектрик (у него довольно высокое сопротивление). После рогового слоя идет ростковый слой. Он значительно тоньше предыдущего и обладает большей электрической проводимостью (малым электрическим сопротивлением). 2) Внутренний слой (дерма) - живая ткань. Обладает малым сопротивлением.
Сопротивление тела человека (рис. 1) можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений:
- 1) двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, которые в совокупности составляют так называемое наружное сопротивление тела человека; 2) внутреннего сопротивлением, которое включает в себя сопротивление внутренних слоев кожи и сопротивление внутренних тканей тела.
1 - электроды; 2 - наружный слой кожи (эпидермис); 3 - внутренние ткани тела (включая внутренний слой кожи - дерму)
Рис. 1. Определение сопротивления тела человека
Сопротивление наружного слоя кожи состоит из активного и емкостного сопротивлений, включенных параллельно. Емкостное сопротивление обусловлено тем, что в месте приложения электрода к телу образуется как бы конденсатор, обкладками которого является электрод и хорошо проводящие ткани человека, а диэлектриком, разделяющим обкладки, - эпидермис. Полное сопротивление наружного слоя кожи зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и при площади электродов в несколько квадратных сантиметров может достигать весьма больших значений (десятков и сотен тысяч Ом).
Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным, хотя также обладает емкостной составляющей. Внутреннее сопротивление практически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и равно примерно 500 - 700 Ом.
Эквивалентная схема сопротивления тела человека для рассмотренных условий показана на рис. 2.
Рис. 2. Эквивалентная схема замещения сопротивления тела человека
На основании этой схемы выражение для определения полного сопротивления тела человека ZП, Ом, имеет вид:
Где ZН - сопротивление наружного слоя кожи в комплексной форме, Ом;
RН - активное сопротивление наружного слоя кожи, Ом;
СН - емкость наружного слоя кожи, Ф;
RВ - внутреннее сопротивление тела, Ом;
Щ =2рF - угловая скорость, рад/с;
F - частота тока, Гц.
Значение полного сопротивления тела человека зависит от ряда факторов:
I. От параметров электрической цепи:
1. От силы тока, проходящего через тело человека. Увеличение тока сопровождается усилением местного нагрева кожи и раздражающего действия, что в свою очередь вызывает рефлекторную ответную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи, и следовательно усиление потоотделения, которое приводит к снижению электрического сопротивления кожи в этом месте.
Изменение сопротивления тела в зависимости от величины тока (до 6 мА) приближенно описывается следующими эмпирическими формулами:
Где I - сила тока в мА, проходящего через тело человека;
K - коэффициент, учитывающий возраст испытуемого человека:
K = 6-8 при возрасте до 25 лет;
K = 10-12 при возрасте 25 ч35 лет;
K = 15-20 при возрасте 35 ч 45 лет;
K = 25-30 при возрасте более 45 лет.
- 2. От величины приложенного к телу напряжения. Увеличение напряжения, как при постоянном, так и переменном токе вызывает уменьшение сопротивления тела, которое в пределе приближается к сопротивлению внутренних органов (тканей). Такое явление объясняется пробоем рогового слоя кожи (эпидермиса), наличием в ней влаги и ростом тока. Пробой рогового слоя наступает, как правило при напряжении более 50 В. 3. От рода тока (постоянный или переменный). Экспериментально установлено, что при небольших напряжениях сопротивление тела человека постоянному току выше, чем переменному любой частоты. С ростом приложенного напряжения разница в сопротивлении тела человека постоянному и переменному току уменьшается и начиная с 40-50 В практически исчезает, т. е. сопротивление тела человека становится одинаковым как постоянному, так и переменному току. 4. От частоты тока. С ростом частоты тока полное сопротивление тела человека уменьшается, приближаясь в пределе к значению его внутреннего сопротивления.
Характер изменения сопротивления тела от частоты тока приближенно описывается эмпирической зависимостью:
Где F - частота тока, Гц.
- 5. От времени воздействия тока. С увеличением времени прохождения тока через тело человека, усиливается потовыделение через микрокапиляры живой ткани, повышается кровоснабжение участков кожи под электродами, расширяется зона пробоя рогового слоя кожи. Все это вызывает уменьшение сопротивления тела человека. 6. От площади контакта проводника. Чем больше площадь контакта, тем меньше сопротивление. С ростом частоты тока зависимость сопротивления от площади электродов уменьшается, а при 10-20 кГц исчезает полностью. 7. От места приложения электродов. Роговой слой кожи (эпидермис) имеет неодинаковую толщину на коже человека, потовые железы и кровеносные сосуды неравномерно распределены в теле человека. Например, наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук выше ладони.
II. От состояние поверхности кожи и внутренних органов. Повреждение кожи, особенно ее рогового слоя, наличие влаги и грязи на ее поверхности резко уменьшается сопротивление тела человека. Сопротивление резко снижается также при заболеваниях внутренних органов особенно язвенных болезней органов дыхания, пищеварения и т. д.
III. От психофизиологических факторов:
- 1. От пола - у женщин сопротивление меньше, чем у мужчин. Объясняется толщиной кожи. 2. От возраста - у детей сопротивление меньше, чем у взрослых и стариков. Объясняется толщиной и степенью огрубления кожи. 3. От индивидуальных особенностей человека. Даже у одного человека в разное время и в разных условиях сопротивление разное, в зависимости от физического и психического состояния. Алкогольное и наркотическое опьянение, чувство неуверенности и страха снижает сопротивление.
IV. От условий окружающей среды. Уменьшение кислорода в воздухе, увеличение температуры, атмосферного давления значительно снижают сопротивление тела человека.
Таким образом, сопротивление тела человека - нестабильно, не линейно. В расчетах для упрощения принимают сопротивление тела человека стабильным линейным и активным, равным 1000 Ом.
Похожие статьи
-
Сила тока С ростом силы тока опасность поражения возрастает. Различают пороговые значения тока (при частоте 50 Гц): - пороговый ощутимый ток -- 0,5--1,5...
-
Тело человека является проводником электрического тока. Различные ткани тела оказывают току разное сопротивление: кожа, кости, жировая ткань - большое, а...
-
Степень опасности воздействия тока на организм зависит от: - электросопротивления тканей кожного покрова и внутренних органов; - силы электрического тока...
-
Электрический удар - Электрический ток как негативный фактор воздействия на человека
Электрический удар - возбуждение живых тканей организма электрическим током, проходящим через них, сопровождающееся непроизвольным судорожным...
-
Общие положения: Электрическая энергия используется для освещения, работы приборов, бытовой техники, производственного оборудования. Человек ежедневно...
-
Действие электрического тока на живую ткань имеет своеобразный и разносторонний характер Проходя через тело человека, электрический ток оказывает...
-
Воздействия электрического тока на человека
Воздействия электрического тока на человека по характеру и по его видам чрезвычайно разнообразны. Они зависят от множества факторов. По характеру...
-
Электрический ток - Безопасность жизнедеятельности
Проходя через тело человека электрический ток оказывает следующее воздействие: биологическое, заключающиеся в раздражении, возбуждении тканей организма,...
-
Поражение человека электрическим током возможно только при замыкании электрической цепи через тело человека, т. е. в случаях: Ь Прикосновения к открытым...
-
Исход поражения зависит от многих факторов: силы тока и времени его прохождения через организм, характеристики тока (переменный или постоянный) пути тока...
-
Охрана труд управление Проходя через живой организм электрический ток производит действие: 1. Термическое - в ожогах определенных участков, нагреве...
-
Существование человека в любой среде связано воздействием на него и среду обитания электромагнитных полей. В случаях неподвижных электрических зарядов мы...
-
Вид и частота тока - Виды электрических травм
Переменный ток. Из-за наличия в сопротивлении тела человека емкостной составляющей рост частоты прилагаемого напряжения сопровождается уменьшением...
-
Критерии безопасности электрического тока. - Электробезопасность на промышленных предприятиях
Исходя из формулы (1), можно определить величину допустимого напряжения, при котором прохождение тока через человека будет безопасным: , Или принимая R Ч...
-
Основным 'фактором, обусловливающим исход поражения организма является сила тока. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного...
-
Источниками электромагнитных полей являются энергетические приборы и оборудование, линии электропередач, компьютеры. Линии передач самые опасные для...
-
Методы защиты поражения человека электрическим током - Безопасность жизнедеятельности
1) Ограждение токоведущих частей оборудования. 2) Изоляция токоведущих частей. Различают рабочую и двойную изоляцию (рабочая + дополнительная). 3)...
-
Электрический ожог - Виды электрических травм
Элетроожог - самая распространенная электротравма. Возникает у 63% пострадавших от электротока. 23% (т. е. треть из них) сопровождается другими травмами....
-
Факторы, влияющие на степень поражения, Условия поражения человека током - Электробезопасность дома
Характер воздействия электрического тока на организм человека и тяжесть поражения зависят от силы тока, продолжительности его воздействия, рода и...
-
Защитное заземление Одной из наиболее эффективных мер защиты от опасности поражения током в случае прикосновения к металлическим нетоковедущим частям...
-
Виды поражений электрическим током Проходя через организм, электрический ток производит 3 вида воздействия : термическое, электролитическое и...
-
Электрический ток - это упорядоченное движение зарядов. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов, т. е. напряжению на концах...
-
Схема включения человека в цепь - Защита человека от воздействия электрического тока
В пределах рабочего места при работе на электрооборудовании с электрическим инструментом наиболее вероятно включение человека в однофазную цепь, фаза:...
-
Опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что органы чувств человека не...
-
Электротравма молния медицинский помощь Правила электрической безопасности - включение электрооборудования производить вставкой исправной вилки в...
-
Согласно ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ современное производство характеризуется широким применением электричества в производственных процессах, поэтому...
-
Воздействие электрического тока на организм человека Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для...
-
В процессе ведется опытно-конструкторская разработка устройства постановки помех. В рамках разработки проводится эксперимент. Задачей эксперимента...
-
В чем заключается действие электрического тока на организм человека? Электрический, ток проходя через организм человека воздействует на него: -...
-
Естественные системы защиты человека от опасных и вредных факторов Организм человека обладает способностью поддерживать внутреннюю среду организма...
-
Путь протекания тока - Виды электрических травм
Практика и эксперименты показывают, что путь протекания тока через тело человека оказывает большое влияние на исход поражения. Если на пути тока...
-
Окружающая среда (природная, производственная и бытовая) таит в себе потенциальную опасность различного вида. Среди них - поражение электрическим током....
-
Молния представляет собой мощный разряд атмосферного электричества. Напряжение тока в молнии достигает миллиона вольт, сила тока -- сотни тысяч ампер,...
-
Вредные факторы вибрации - Влияние вибрации на человека
Одним из наиболее опасных для человеческого организма производственных факторов является вибрация. Под вибрацией понимается колебание твердых тел....
-
Основные причины поражения электрическим током - Электробезопасность и методы ее обеспечения
Наиболее частые случаи: - случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением (оголенным проводам, контактам электроаппаратуры,...
-
Под двухфазным понимают одновременное прикосновение к двум фазам электролинии находящейся под напряжением (рис. 3.1). Такое прикосновение является...
-
Особенности и виды поражения электрическим током - Основы охраны труда на предприятии
Электрический ожог - самая распространенная электротравма. Как правило, ожоги являются следствием случайных коротких замыканий в электроустановках, при...
-
Причины поражения электрическим током: § прикосновение к токоведущим частям, оголенным проводам, контактам электроприборов, рубильников, ламповых...
-
Электрический ток защита сброс Для обеспечения безопасности персонала при непосредственном выполнении работ в электроустановках применяю комплекс...
-
На основании многочисленных исследований установлено, что ток 0,05А опасен для человека, под его воздействием человек теряет сознание, а ток 0,1А и выше,...
Электрическое сопротивление тела человека - Электро-, травмо-, вибро - и радиационная безопасность. Устойчивость объектов экономики