Кратко о специфике поражающего действия электрического тока на организм человека
Электроток — сила, способная перемещать тысячетонные грузы и плавить сталь. Убить человека для нее не составляет труда.
При этом для нас эта сила невидима, потому контакт с токоведущими элементами вполне вероятен. Далее в материале рассматривается действие электрического тока на организм человека.
Виды воздействия
Электричество оказывает на живой организм разнонаправленное действие:
- тепловое (термическое).Если через человека пропустить ток, ткани его органов, сосудов и нервов начнут выделять тепло. Разряд значительной силы приводит к появлению ожогов и даже обугливанию;
- электролитическое. Под влиянием тока, пропущенного сквозь органические жидкости, в них активируется электролизный процесс. Сопровождается он распадом растворов на ионы и катионы. У веществ, подвергшихся электролитической реакции, меняются физико-химические свойства. Функциональность клеток нарушается;
- биологическое. На живую ткань ток действует возбуждающим образом. Выражается данное явление в нарушениях деятельности нервной системы, спазме мышц.
Особо важны три эффекта биологического воздействия:
- остановка сердца или его фибрилляция. Во втором случае мышечные волокна (фибриллы) сокращаются и расслабляются хаотично либо наблюдается их трепетание. Сердце теряет способность выполнять функцию насоса;
- спазм мышц: они судорожно сокращаются, не позволяя человеку отпустить токоведущий элемент;
- спазм дыхательных мышц. Сопровождается дисфункцией дыхательной системы и, как следствие, повышением концентрации углекислого газа в крови.
Помимо этого организм подвергается общим расстройствам метаболизма, дыхательной, сердечной деятельности и прочих процессов. Совокупность вышеперечисленных признаков называют электрическим шоком.
Виды поражения организма
По объему воздействия на организм, поражения током делятся на два вида:
- электротравмы;
- электроудары.
Электрические травмы
Повреждения имеют четко выраженные границы, к ним относятся:
- ожоги. Наиболее часто встречающийся вид электротравмы, обусловлен термическим действием электричества. Сильнее всего обжигает дуговой разряд — его температура достигает 30000С. Порождают ее короткие замыкания в электрооборудовании напряжением до 10 кВ. Менее опасен ожог токовый или контактный: его можно получить, прикоснувшись к деталям, находящимся под напряжением до 1-2 кВ;
- электрические знаки. Имеют форму круга либо овала с явно выраженной впадинкой в центре. Цвет пятен – невыраженный желтый либо серый. Появляются на коже в зонах соприкосновения с проводником. Четкого объяснения этому явлению пока нет. Такие знаки безболезненны и со временем проходят;
- электроофтальмия. Ожог глаз, вызванный ультрафиолетовым излучением электрической дуги;
- механические повреждения. Это ушибы, разрывы тканей, вывихи и переломы костей. Обусловлены резким спазмом мышц или падением при ударе током;
- металлизация кожи. Под действием тока микроскопические частицы расплавленного электрода насыщают кожу. Проявляется как болезненное потемневшее уплотнение с шероховатой поверхностью.
Цвет металлизированного участка зависит от материала электрода:
- медь: зеленый;
- алюминий: серый;
- латунь: сине-зеленый;
- свинец: желто-серый.
Электрические удары
Это общая электротравма, то есть возбуждающее воздействие тока на весь организм в целом, приводящее к мышечным спазмам.
Электрические удары классифицируют в зависимости от тяжести:
- I степень. Мышцы спазмированы, но пострадавший остается в сознании;
- II степень. Пострадавший в обмороке, но сердце и дыхательная система функционируют нормально;
- III степень. Вдобавок к обмороку имеют место нарушения в работе дыхательной системы или сердца;
- IV степень. Остановка сердечной мышцы и дыхания — мнимая или клиническая смерть.
Клиническая смерть
Клинической смертью называют промежуток от остановки сердца и дыхания до гибели клеток коры головного мозга — биологической или истинной смерти. Данное состояние длится от 4-5 до 7-8 минут. Поэтому любые проволочки с помощью чреваты гибелью пострадавшего.
Факторы, влияющие на исход поражения током
Электрическая энергия передается двумя способами:
Постоянный ток во времени не изменяется, переменный — периодически меняет направление и величину по синусоидальному закону. Важный параметр переменного тока с точки зрения воздействия на живой организм — частота, то есть число полных колебательных циклов за секунду. При малых частотах переменный ток опаснее постоянного. Этот аргумент выдвигал в свое время Эдисон в споре с Теслой касательно того, на каком виде тока строить энергосистему.
В качестве контраргумента Тесла демонстрировал опыт: пропускал через себя переменный ток напряжением в миллионы вольт. Удавалось это потому, что ток имел очень высокую частоту, исчисляемую мегагерцами. В споре Тесла победил, но не успел реализовать высокочастотную систему.
Потому под «переменным током» сегодня подразумевают ток частотой 50 Гц (общепринятый стандарт), а он воздействует на живые организмы губительнее постоянного. Данное утверждение справедливо для напряжения до 250-300 В. При напряжении 400-600 В постоянный ток не уступает в повреждающей способности переменному, а при напряжении более 600 В превосходит его.
По силе действия токи делятся на группы:
- ощутимые. При протекании таких токов человек чувствует покалывание, тепло на коже, возможно дрожание пальцев. Минимальная сила переменного тока вызывающая ощущения (пороговый ощущаемый ток), при частоте 50 Гц — 0,5-1,5 мА, постоянного – 5-7 мА;
- неотпускающие. Блокируют синапсы нервных клеток и приводят к спазму в мышцах руки, отчего пострадавший не может самостоятельно ее разжать. Пороговые неотпускающие токи: переменный — 10-15 мА, постоянный – 50-80 мА. Превышение указанных параметров приводит к нарушению дыхательной и сердечной деятельности;
- фибрилляционные. При несогласованности работы отдельных групп мышечных волокон, сердце неспособно прокачивать кровь. По прошествии 5-8 минут, мозг погибает из-за гипоксии, поэтому помощь требуется оказать как можно быстрее. Ток становится фибрилляционным при силе от 80 до 5000 мА.
Более развернуто действие тока представлено в таблице.
Сила тока, мА | Переменный (50-60 Гц) | Постоянный |
0,5 – 1,5 | Легкий тремор (дрожат пальцы) | Ощущений нет |
2 – 3 | Сильный тремор | Ощущений нет |
5 – 7 | Судорожные сокращения мышц | Рука в зоне контакта чешется, ощущается тепло |
8 – 10 | Выраженные болевые ощущения. Судороги интенсивные, но еще позволяют самостоятельно оторваться от проводника | Тепло ощущается сильнее |
20 – 25 | Судороги не позволяют отпустить электрод, ощущается сильная боль. Дыхание затруднено | Усиление ощущения тепла, легкий спазм в мышцах |
50 – 80 | Спазм дыхательных мышц, дыхание невозможно. Начинается трепетание в сердечной мышце | Ощущение жжения, судороги, затрудненное дыхание |
90 – 100 | Если время действия тока превышает 0,1 с, наступает остановка сердечной и дыхательной деятельности. (клиническая смерть) | Спазм в дыхательных мышцах, дыхание невозможно |
Безопасными считаются токи:
- переменный: до 10 мА;
- постоянный: до 50 мА.
Факторы, определяющие действие тока
Основная причина, влияющая на степень поражения, — параметры тока:
- сила;
- напряжение;
- род (постоянный/переменный);
- частота (для переменного).
Но влияет и многое другое – от длительности воздействия до общего состояния здоровья пострадавшего.
Длительность
Кратковременное воздействие не вызывает поражения органов и развития нарушений. Длительное — приводит к серьезным последствиям, причем возможно их проявление с отсрочкой по времени. Продолжительное действие тока приводит к падению сопротивления тела: к коже из-за нагрева приливает кровь, на ней выделяется пот. Так что разряд средней силы может перерасти в фибрилляционный.
Путь в теле
Хотя при поражении током страдает все тело, основная его часть все же движется по определенному каналу.
Эффект зависит от того, насколько сильно канал затрагивает наиболее важные органы:
- сердце;
- дыхательные мышцы и легкие;
- спинной и головной мозг.
Двигаясь между зонами контакта, ток выбирает путь наименьшего сопротивления.
По уровню проводимости, ткани стоят в таком порядке (от большего к меньшему):
- спинномозговая жидкость, лимфа, сыворотка крови;
- цельная кровь, мышечные волокна;
- жировая ткань, мозговое вещество, внутренние органы с плотной белковой основой;
- кожа, наименьшей проводимостью обладает ее верхний слой — эпидермис.
Доля разряда, приходящаяся на сердце, при различных траекториях составляет:
- рука – рука: 3,3% (утрата трудоспособности на 3 дня и более — в 83% случаев);
- левая рука – ноги: 3,7% (80% случаев);
- правая рука – ноги: 6,7% (87%);
- нога – нога: 0,4% (15%);
- голова — ноги: 6,8%;
- голова – руки: 7%.
Наименее опасен путь «нога – нога». Чаще всего такое поражение имеет место при попадании пострадавшего в зону действия шагового напряжения.
Но нельзя преуменьшать опасность: судорожные сокращения мышц ног при сильном разряде приводят к падению человека, вследствие чего под напряжением уже оказывается грудная клетка.
Зона шагового напряжения возникает при замыкании проводника на землю. Заряд растекается в грунте, но из-за сопротивления последнего, потенциал по мере удаления от места замыкания постепенно уменьшается.
Состояние здоровья пострадавшего
При наличии заболеваний предел прочности человека снижается, потому ущерб от поражения током возрастает. Особенно опасны болезни сердечно-сосудистой и нервной систем. Также усугубляют воздействие электрического разряда — усталость или подавленное состояние психики.
Сопротивление тела
Основной фактор сопротивления — состояние кожи. Она, особенно верхний слой эпидермиса, обладает наименьшей проводимостью. Сопротивление человека с сухой, чистой и не имеющей повреждений кожей, возрастает до 3-100 кОм и более.
При отсутствии эпидермиса сопротивление падает до 500-700 Ом. При отсутствии кожи — до 300-500 Ом.
Уровень подготовленности
Работник, осознающий опасность поражения током и действующий сосредоточенно, имеет больше шансов обойтись легкими повреждениями. Наиболее велика вероятность тяжелых последствий для работников в состоянии алкогольного опьянения.
Параметры окружающей среды
К параметрам окружающей среды относятся:
- температура;
- влажность;
- запыленность;
- загазованность.
Видео по теме
Презентация о действии электрического тока на организм человека:
Действие электротока может быть и лечебным. Импульсами умеренной силы, врачи-физиотерапевты исцеляют мышечные спазмы, периферические параличи, торакалгии. Что же касается электричества в бытовой сети, то оно, как было показано выше, требует самого осторожного обращения.