Jaki wpływ ma prąd elektryczny na ludzkie ciało?

Oddziaływanie prądu elektrycznego na organizm człowieka jest wyjątkowe i wszechstronne. Przechodząc przez ciało ludzkie, prąd elektryczny wywołuje efekty cieplne, elektrolityczne, mechaniczne i biologiczne.

Jak wiadomo, ludzkie ciało składa się z dużej ilości soli i płynów, co jest dobre przewodnik prądu, więc wpływ prądu elektrycznego na ludzkie ciało może być śmiertelny.

To nie napięcie zabija, ale prąd

Jest to chyba najbardziej podstawowy problem większości zwykłych ludzi. Wszyscy myślą, że stres jest niebezpieczny, ale tylko częściowo mają rację. Samo napięcie (różnica potencjałów między dwoma punktami obwodu) w żaden sposób nie wpływa na ludzkie ciało. Wszystkie procesy związane z porażką zachodzą pod wpływem prądu elektrycznego o takim czy innym rozmiarze.

Im wyższy prąd, tym większe niebezpieczeństwo. Częściowa poprawność napięcia polega na tym, że siła prądu zależy od jego wartości. Dokładnie tak - nie więcej, nie mniej. Wszyscy, którzy uczyli się w szkole, zapamiętają bez trudu Prawo Ohma:

Prąd = napięcie / rezystancja (I = U / R)

Jeśli przyjmiemy, że opór ludzkiego ciała jest wartością stałą (nie jest to do końca prawdą, ale o tym później), to prąd, a co za tym idzie szkodliwy wpływ elektryczności, będzie bezpośrednio zależał od napięcia. Im wyższe napięcie, tym wyższy prąd. To jest przekonanie, że im wyższe napięcie, tym jest bardziej niebezpieczne.

Związek między prądem a oporem

Zgodnie z prawem Ohma prąd zależy również od oporu. Im niższy opór, tym wyższy, a co za tym idzie, bardziej niebezpieczny prąd. Nie będzie warunków do przepływu prądu (rezystancja obwodu jest nieskończenie wysoka) - nie będzie niebezpieczeństwa przy żadnym napięciu

. Załóżmy (tylko teoretycznie), że włożysz palec do gniazdka elektrycznego stojąc na mokrej ziemi i zostaniesz mocno uderzony. Ponieważ twoje ciało ma niską rezystancję, prąd z gniazdka będzie płynął wzdłuż obwodu Ziemia-ludzki.

A teraz, zanim włożysz palec do gniazdka, stoisz na macie dielektrycznej lub zakładasz buty dielektryczne. Rezystancja maty dielektrycznej lub bota jest tak wysoka, że ​​przepływający przez nie prąd, a zatem i ty, będzie znikomy - mikroampery. I chociaż będziesz pod napięciem 220 V, praktycznie nie będzie przez ciebie przepływał prąd, co oznacza, że ​​nie doznasz porażenia prądem. W ogóle nie odczujesz żadnego dyskomfortu.

Z tego powodu ptak siedzący na przewodzie wysokiego napięcia (jest goły, nie wahaj się) spokojnie czyści swoje pióra. Co więcej, jeśli nadmiernie zdenerwowana osoba, coś w rodzaju Batmana, podskoczy i przylgnie do przewodu fazowego linii energetycznej, nic mu się nie stanie, chociaż będzie pod napięciem w kilowoltach. Wisie i skacze. Elektrycy mają nawet ten rodzaj pracy - pod napięciem (nie mylić z pracą na instalacjach elektrycznych pod napięciem).

Wróćmy jednak do wersji z rozetą, w której stanąłeś na wilgotnym podłożu. Hit to fakt. Ale jak silny?

Określenie stopnia uszkodzenia

Opór ludzkiego ciała w normalnych warunkach wynosi 500-800 omów. Opór surowej ziemi można pominąć - może okazać się ekstremalnie niski i nie wpłynąć na wynik obliczeń, ale uczciwie dodajmy jeszcze 200 Ohm do oporu organizmu. Szybko obliczamy korzystając z powyższego wzoru:

220/1000 = 0,22 A lub 220 mA

Stopień działania prądu na organizm ludzki można tu krótko wyrazić za pomocą poniższej listy:

• 1-5 mA - uczucie mrowienia, lekkie drgawki.
• 10-15 mA - silny ból mięśni, ich konwulsyjny skurcz. Można uwolnić się od działania nurtu.
• 20-25 mA - silny ból, paraliż mięśni. Uwolnienie się od działania prądu jest prawie niemożliwe.
• 50-80 mA - porażenie oddechowe.
• 90-100 mA - zatrzymanie akcji serca (migotanie), śmierć.

Oczywiście prąd 220 mA znacznie przekracza śmiertelną wartość. Wielu powie, że opór ludzkiego ciała jest znacznie większy niż kiloom. Dobrze. Opór górnej warstwy skóry (naskórka) może sięgać megaomów, a nawet więcej, ale ta warstwa jest tak cienka, że ​​natychmiast przebija się przy napięciu powyżej 50 V. Dlatego w przypadku gniazdek elektrycznych nie możesz liczyć na swój naskórek.

Zagrożenie zależy od częstotliwości

Przy wartościach napięcia do 400 V prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz jest znacznie bardziej niebezpieczny niż prąd stały, ponieważ po pierwsze, odporność organizmu ludzkiego na prąd przemienny jest mniejsza niż na prąd stały. Po drugie, efekt biologiczny prądu elektrycznego typu AC jest znacznie wyższy niż prądu stałego.

Przy wysokich napięciach, a w konsekwencji wysokich prądach stałych, do listy czynników szkodliwych dodaje się proces elektrolizy zachodzący w płynach komórkowych. W takim przypadku prąd stały staje się bardziej niebezpieczny niż prąd przemienny. Po prostu zmienia skład chemiczny płynów ustrojowych. Wraz ze wzrostem częstotliwości obraz nieco się zmienia: prąd zaczyna być powierzchowny.

Innymi słowy, przechodzi wzdłuż powierzchni ciała, nie wnikając głęboko w ciało. Im wyższa częstotliwość, tym mniej „warstwy” ludzkiego ciała cierpi. Na przykład przy częstotliwości 20-40 kHz migotanie serca nie występuje, ponieważ nie przepływa przez niego prąd. Zamiast tego nieszczęścia pojawia się inne - z dużą częstotliwością dochodzi do poważnej porażki (oparzenia) górnych warstw ciała, która, z nie mniejszym sukcesem, prowadzi do śmierci.

Sposoby przepływu prądu elektrycznego przez ciało

Wpływ prądu na organizm człowieka zależy nie tylko od jego wielkości, ale także od drogi przepływu. Jeśli osoba po prostu wczołgała się do gniazdka palcami, prąd przepłynie tylko przez pędzel. Stoi na wilgotnej podłodze i dotyka gołego drutu - w poprzek ramienia, tułowia i nóg.

Jest całkiem oczywiste, że w pierwszym przypadku ucierpi tylko ręka i nie będzie trudno pozbyć się działania prądu elektrycznego, ponieważ mięśnie dłoni nad ręką pozostaną pod kontrolą. Drugi przypadek jest znacznie poważniejszy, zwłaszcza jeśli ręka jest lewa. Tutaj prąd krępuje mięśnie, uniemożliwiając osobie samodzielne uwolnienie się od działania elektryczności. Ale co najgorsze, w tym przypadku dotyczy to płuc, serca i innych ważnych narządów. Te same problemy czekają na ścieżce ręka-ręka, głowa-ręka, głowa-nogi.

Wpływ prądu elektrycznego na osobę

Przechodząc przez ludzkie ciało, elektryczność wywiera na organizm jednocześnie kilka rodzajów wpływu. Całkowity jest ich cztery:

1. Termiczne (ogrzewanie).
2. Elektrolityczne (dysocjacja, prowadząca do naruszenia właściwości chemicznych cieczy).
3. Mechaniczne (pęknięcie tkanki w wyniku wstrząsu hydrodynamicznego i konwulsyjnego skurczu mięśni).
4. Biologiczny (naruszenie procesów biologicznych w komórkach).

W zależności od wielkości, drogi przejścia, częstotliwości i czasu trwania narażenia prąd elektryczny może powodować zupełnie inne, zarówno pod względem natury, jak i nasilenia uszkodzenia ciała. Najczęstsze z nich to:

• Kontakt palić. Powstaje w wyniku zamiany energii elektrycznej na ciepło. Zwykle występuje w punktach wejścia i wyjścia prądu elektrycznego, ale przy ekspozycji o wysokiej częstotliwości może rozprzestrzeniać się na inne powierzchnie ciała.
• Spalanie łuku. Jest to zwykle obserwowane w instalacjach wysokiego napięcia (1000 V i więcej). Jest to spowodowane oddziaływaniem termicznym na powierzchnie ciała łukiem wysokotemperaturowym. Zazwyczaj wypaleniu łukowemu towarzyszy metalizacja skóry spowodowana osadzaniem się metalu w przewodniku przez łuk.
• Elektroftalmia. Oparzenie siatkówki oka przez ekspozycję na światło ultrafioletowe o natężeniu poza zasięgiem oczu. Ten rodzaj oparzenia jest spowodowany żarzeniem łuku elektrycznego, który pojawia się podczas zwarcia w instalacjach elektrycznych. W przypadku poważnego wypadku przy instalacjach wysokiego napięcia osoba może doznać poparzenia siatkówki, zanim odruchowo zdąży zamknąć oczy.
• Uraz mechaniczny. W tym przypadku działaniu prądu elektrycznego towarzyszy pęknięcie skóry, naczyń krwionośnych, tkanki mięśniowej z powodu konwulsyjnych niekontrolowanych przeciążeń mięśni. Dodatkowe uszkodzenia mechaniczne można uzyskać w zwykły sposób, na przykład spadając z wysokości lub uderzając sprzętem w wyniku porażenia prądem.
• Wstrząs elektryczny. Najniebezpieczniejszy i najczęstszy rodzaj urazu. Jest podzielony na 4 stopnie:

1. Konwulsyjny skurcz mięśni.
2. Utrzymują się konwulsyjne skurcze mięśni, oddychanie i bicie serca.
3. Zaprzestanie oddychania, prawdopodobnie naruszenie rytmu serca.
4. Śmierć kliniczna, brak oddechu i bicie serca.

Bezpieczne napięcie

Aby wyjaśnić tę kwestię, nie trzeba używać żadnych formuł - wszystko zostało już obliczone, zarejestrowane i zatwierdzone przez specjalnie przeszkolone osoby. W zależności od rodzaju prądu zgodnie z PES zaleca się rozważenie bezpiecznego napięcia:

• AC do 25 V lub DC do 60 V - w pomieszczeniach bez zwiększonego zagrożenia;

• AC do 6 V lub DC do 14 V - w pomieszczeniach o zwiększonym zagrożeniu (wilgoć, metalowe podłogi, przewodzący kurz itp.).

Wyznaczanie napięcia krokowego

To pytanie, które jest czysto akademickie, wymaga odpowiedzi, choćby dlatego, że prawie każdy, kto wychodzi z domu, może popaść w stres związany z krokiem. Załóżmy więc, że przewód na linii energetycznej pęka i spada na ziemię. W tym przypadku nie doszło do zwarcia (ziemia jest stosunkowo sucha i nie zadziałało zabezpieczenie awaryjne). Ale nawet suchy ląd ma dość niski opór i przepływa przez niego prąd. Ponadto płynął we wszystkich kierunkach zarówno do wewnątrz, jak i po powierzchni.

Ze względu na opór gruntu wraz z odległością od przewodu napięcie stopniowo spada i zanika w pewnej odległości. Ale w rzeczywistości nie znika bez śladu, ale jest równomiernie rozprowadzony, „rozmazany” na ziemi. Jeśli wbijesz sondy woltomierza w ziemię w pewnej odległości od siebie, urządzenie pokaże napięcie, które będzie tym wyższe, im bliżej upadły przewód i większa odległość między sondami.

Jeśli zamiast sond są nogi osoby radośnie idącej do pracy, to będzie poddawany stresowi, który nazywa się stepowaniem. Im bliżej upuszczonego drutu i im szerszy krok, tym wyższe napięcie.

Ten rodzaj napięcia grozi takim samym, jak zwykłe - porażką takiego czy innego stopnia. Nawet jeśli prąd płynący przez pętlę nogi-noga okaże się niezbyt niebezpieczny, może spowodować konwulsyjny skurcz mięśni. Ofiara spada i wpada pod wyższe napięcie (odległość między rękami a nogami jest większa), które zresztą zaczyna przepływać przez ważne narządy. Teraz nie może być mowy o bezpieczeństwie - osoba znalazła się pod wpływem zagrażającego życiu stresu.

Jeśli czujesz, że znalazłeś się pod napięciem kroku (uczucie to można porównać z tymi, które powstają po dotknięciu pralki "prąd walki"). Postaw stopy razem, minimalizując odległość między nimi i rozejrzyj się. Jeśli zobaczysz wspornik elektryczny (słup) lub podstację transformatorową w promieniu 10-20 m, najprawdopodobniej stamtąd wyrastają uszy problemu. Zacznij poruszać się w przeciwnym kierunku od nich w krokach co kilka centymetrów. Pamiętaj, że im mniejszy krok, tym niższe napięcie kroku. Jeśli nie możesz zrozumieć, skąd wzięło się napięcie, wybierz dowolny kierunek.