Величины тока и напряжения, опасные для жизни. шаговое напряжение

Характер и последствия воздействия на человека

Характер и последствия опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:

от величины и рода (переменный или постоянный) протекающего тока;
продолжительности его воздействия (чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия);
пути протекания;
от физического и психологического состояния человека;
от состояния внешней среды, например при высокой влажности воздействие электричества на организм будет сильнее.

По степени воздействия на человека от величины ток делится на три пороговых значения:

Человек начинает ощущать воздействие проходящего сквозь него переменного тока при значении 0,6 мА, прямого начиная с 5-7 мА. Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами.
Следующий порог – порог неотпускающего (удерживающего) тока. Его значение для переменного тока составляет ≥10 мА, для постоянного ≥50 мА.
Третье пороговое значение – фибрилляционный ток. Это значение переменного тока 100 мА, а постоянного 300 мА, при длительности воздействия такого тока 0,5 сек, может наступить остановка сердца или его фибрилляция.

В таблице 1 приведены различные реакции организма человека на электрический ток в зависимости от его силы и типа.

Таблица 1 – воздействие электрического тока на человека в зависимости от пороговые значения и типа (постоянного и переменного)
Сила тока, мА	Характер воздействия
Постоянный ток	Переменный ток 50 Гц
0,6—1,6	Не ощущается	Начало ощущения — слабый зуд, пощипывание кожи под электродами
2—4	Не ощущается	Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку
5—7	Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом	Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаются судорогами. Руки, как правило, можно оторвать от электродов
8—10	Усиление ощущения нагрева	Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродов
10—15	Усиление ощущения нагрева	Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов.
20—25	Еще большее усиление ощущения нагрева кожи.	Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено
25—50	Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц	Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания
50—80	Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей при нарушении контакта	Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца
100	Паралич дыхания при длительном протекании тока	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд — паралич сердца
300	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд — паралич дыхания	То же действие за меньшее время
более 5000	Дыхание парализуется немедленно — через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушения тканей

Как видно из таблицы 1, переменный ток более опасен чем постоянный. Тем не менее, даже небольшой, ниже порога ощущения постоянный ток, дает сильные удары способные вызвать судороги мышц. А при значении напряжения выше 500 В уже опаснее постоянный ток так как он обладает большой «липучестью» и от него практически невозможно самостоятельно освободиться.

В то же время, хотя переменный ток считается более опасным для человека, но это касается в основном частоты 50 Гц. С увеличением частоты, даже с учетом что сопротивление организма падает и ток текущий через него увеличивается – опасность поражения снижается электротоком и полностью исчезает при частоте 450 — 500 гГц, т.к. при высокой частоте возникает так называемый «skin» эффект – ток идет по поверхности организма, те по коже, и не может поразить человека. Но с токами такой частоты мы практически не сталкиваемся ни в быту, ни на производстве, в отличие от 50 герцового переменного напряжения, которое является стандартом в электросетях России.

Какой ток опасней для жизни человека

Переменный ток в промышленности и быту используется значительно чаще. К этому давно привыкли и мало кто знает, что в 19 веке Никола Тесла и Томас Эдисон развернули настоящую «токовую войну», итоги которой определяли дальнейший путь развития промышленности.

Проводник электричества

Одним из аргументов, приводимых Эдисоном в защиту постоянного тока, была его меньшая опасность для человека по сравнению с переменным. При одинаковых условиях (до 500 В) сила воздействия переменного тока на организм выше в 2-4 раза.

В итоге победила концепция переменного тока. Он значительно легче и с меньшими потерями передаётся на дальние расстояния, легко преобразуется, удобнее для работы электродвигателей.

Воздействие электротока на человеческое тело:

Термическое (до 60%) — нагрев кожи и внутренних тканей вплоть до ожогов;
Электролитическое — разложение и нарушение физико-химического состава органических жидкостей (крови, лимфы);
Механическое — расслоение и разрыв внутренних органов под воздействием электродинамического удара;
Биологическое — судорожные сокращения мышечной и нервной ткани.

Внимание! Потеря сознания, а также нарушение работы сердца и лёгких происходит при совпадении частоты электрического потока и сердечных сокращений

Переменный

Электроток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. Поток электронов постоянно колеблется с определённой частотой.

Синусоида движения электронов

Почему для жизни человека переменный ток более опасен, чем постоянный:

В силу своей природы вызывает возбуждение нервной системы, сокращение и расслабление мышц, что повышает вероятность фибрилляции предсердий, приводящей к остановке сердца;
Частота проходящего импульса снижает сопротивление человеческого тела;
Электропроводник с переменным током обладает высокой силой притяжения.

Вам это будет интересно Мощность розетки 220 в

На заметку! Верхняя граница силы переменного тока, не приводящая к поражению и тяжким последствиям — 1,2 мА.

Постоянный

Электроток — движение заряженных частиц от минуса к плюсу, полярность и напряжение которого постоянны. Поток электронов идёт строго по прямой линии без колебаний. Тяжесть поражения прямо пропорциональна величине подведённого напряжения.

Генератор постоянного тока

Причины меньшей опасности постоянного тока по сравнению с переменным:

Вызывает спазм мускулатуры, но не приводит к нарушениям сердечных сокращений;
Сопротивление человеческого тела выше при частоте колебаний электронов равной нулю;
Одиночный удар позволяет быстрее прекратить прямой контакт с электропроводником, отбрасывает человека, уменьшая длительность воздействия поражающих факторов на организм.

Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее.

Сила электротока (мА)	Переменный ток	Постоянный ток
0,6–1,5	Лёгкое покалывание	Нет ощущений
2–3	Лёгкие судороги	-«-
5–7	Сильные судороги	Лёгкое покалывание, небольшое ощущение тепла
8–10	Выраженные болевые ощущения, верхний порог возможности самостоятельно разжать руки	Возрастают симптомы покалывания кожи и нагрева
20–25	Паралич конечностей, невозможность отпустить источник тока	Слабые судороги, сильный нагрев кожных покровов
50–80	Нарушение сердечной деятельности, паралич дыхательного центра	Затруднённое дыхание, сильные судорожные спазмы
90–100	Остановка дыхания, вероятность фибрилляции предсердий	Паралич органов дыхания, вероятность отброса пострадавшего, получения физической травмы
200–300	При воздействии более 0,1 с остановка сердца, разрушение тканей	Термическое разрушение тканей

Обратите внимание! Важно знать, какой ток опасен для жизни — 50–100 мА, более 100 мА — смертелен. Оказание помощи при электротравме

Оказание помощи при электротравме

Путь электрического тока через тело человека

Варианты путей прохождения электрического тока через тело человека:

— «рука—рука»;2 — «рука—ноги»;3 — «рука—нога»;4 — «руки—ноги»;5 — «нога—нога»;6 — «голова—ноги»;7 — «голова—рука»;8 — «голова—нога»

Путь электрического тока через тело человека во многом определяет степень поражения организма. Наиболее часто в практике встречаются такие варианты:

•человек дотрагивается двумя руками до токоведущих проводов или частей оборудования, находящихся под напряжением. В этом случае движение тока идет от одной руки к другой через легкие и сердце. Путь этот принято называть «рука—рука»;

•при прикасании одной рукой к источнику тока, стоя двумя ногами на земле; путь протекания тока «рука—ноги»;

•при стекании тока на землю от неисправного электрооборудования. Земля в радиусе до 20 м получает потенциал напряжения, уменьшающийся с удалением от заземлителя. Человек, стоящий обеими ногами в этой зоне, оказывается под разностью потенциалов, так как каждая из его ног получает разный потенциал напряжения, зависящий от удаленности от заземлителя. В результате возникает электрическая цепь «нога—нога», напряжение которой называют шаговым;

•прикосновение головой к токоведущим частям может создать электрическую цепь, где путь тока будет: «голова—руки» или «голова—ноги».

Наиболее опасными являются те варианты, в которых в зону поражения попадают жизненно важные органы и системы организма — головной мозг, сердце, легкие Это цепи: «голова—руки», «голова—ноги», «руки—ноги», «рука—рука».

Электрическое сопротивление человека.

Факторы состояния человека, существенно увеличивающие вероятность смертельного поражения человека электрическим током:

всё, что увеличивает темп работы сердца – усталость, возбуждение, принятие алкоголя, наркотиков, некоторых лекарств, курение, болезни;

все, что уменьшает сопротивление кожи – потливость, порезы, принятие алкоголя.

Общее электрическое сопротивление между двумя электродами, наложенными на тело одного и того же человека, следует разделить на две части: сопротивление кожи и кровеносных сосудов и сопротивление нервов.

Сопротивление тела человека являйся активной величиной, состоящей извнутренней и наружной составляющих .Внутреннее сопротивление у всех людей примерно одинаково и составляет 600 – 800 Ом. Сопротивление тела человека определяется в основном величиной наружного сопротивления, а конкретно – состоянием кожи рук толщиной всего лишь 0.2 мм (в первую очередь ее наружным слоем –эпидермисом ).

Примеров тому немало, вот один из них. Рабочий опускает в электролитическую ванну средний и указательный пальцы руки и получает смертельный удар. Оказалось, что причиной гибели явился имевший место порез кожи на одном из пальцев. Эпидермис не оказал своего защитного действия, и поражение произошло при явно безопасной петле тока.

Если принять сопротивление кожи за 1, то сопротивление внутренних тканей, костей, лимфы, крови составит 0,15 – 0,20, а сопротивление нервных волокон – всего лишь 0,025 («нервы» – отличные проводники электрического тока!)

Сопротивление тела не является постоянной величиной: в условиях повышенной влажности оно снижается в 12 раз, в воде – в 25 раз, резко снижает его принятие алкоголя.

Зато во время сна оно возрастает в 15-17 раз. В качестве минимального сопротивления тела человека принимают величину 1000 Ом, но вообще эта величина может колебаться от нескольких сотен Ом до нескольких МОм. Таким сопротивлением обладает сухая, неповрежденная, чистая кожа.

Чем грозит удар электрическим током

При попадании под электрическое напряжение пострадавший всегда получает шок, а вот его последствия могут быть различными: от судорог пальцев конечностей и их дрожи, от неприятных ощущений нагревания и жжения до остановки дыхания и фибрилляции сердца (бессистемного сокращения) и полной его остановки. В последнем случае кровь перестает перемещаться по сосудам, отчего человек умирает. Кроме того, электрический ток является опасным для человека, поскольку при определенных значениях его силы создается эффект прилипания к оголенным проводам из-за чрезмерного стимулирования электричеством нервных волокон. Одной из причин смерти от удара током может стать механическая травма в результате непроизвольного сокращения мышц. Может наступить потеря зрения из-за воздействия на сетчатку глаза образовавшейся электрической дуги.

Сильнее всего от воздействия электротока страдают кожа на лице, на шее и на ладонях с тыльной стороны.

Обратите внимание! Чрезвычайно восприимчивы к электричеству определенные (акупунктурные) точки на ушах и шее человека – при попадании в них даже слабая сила тока может убить пострадавшего. Прохождение через тело человека электрического заряда оставляет на нем своеобразные отметины – т. н. «электрические метки», которые представляют собой мертвую кожу с желтым налетом, похожую на мозолистые образования

«электрические метки», которые представляют собой мертвую кожу с желтым налетом, похожую на мозолистые образования

Прохождение через тело человека электрического заряда оставляет на нем своеобразные отметины – т. н. «электрические метки», которые представляют собой мертвую кожу с желтым налетом, похожую на мозолистые образования.

Электрический ток, проходя через тело, оставляет свои метки

Ожог электрическим током вызывает покраснение кожи в месте соприкосновения с его источником, надуваются пузыри с физиологической жидкостью внутри, участки тела обугливаются и чернеют, иногда в них буквально «вплавляются» куски металла или ткани с одежды. Такие ожоговые травмы лечатся хуже простых термоожогов, не всегда они проявляются сразу – последствия могут стать видны спустя часы, дни или даже месяцы (поэтому все пострадавшие долгое время находятся под присмотром врачей).

Самый опасный ток – это попавший в районы спины, кистей, височной и затылочной частей головы.

Масштабы вреда здоровью от электроудара зависят от направления движения тока внутри тела человека. Как правило, имеется несколько «маршрутов» прохождения заряда. Смертельным путем тока для человека является путь от одной руки, держащейся за оголенный провод, до другой, потому что он идет через легкие, бронхи и сердечную мышцу и вызывает их фибрилляцию. Если пострадавший одной рукой держится за источник, содержащий постоянный ток, а ногами стоит на земле, маршрут называется «рука-ноги», в таком случае электричество нарушает работу почти всех внутренних органов и, конечно, сердечной мышцы. Смертельная также «дорога» электричества через голову к рукам или ногам: если потерпевший задел головой элементы, находящиеся под напряжением. Иногда с людьми случается электротравма от т.н. «шагового напряжения», когда они находятся на земле, принимающей электрический постоянный ток без заземления, он проходит по телу только через ноги, сердце не страдает.

Маршруты, по которым проходит постоянный ток в теле человека

Воздействие на организм

Тело человека, являясь проводником, может замкнуть электрическую цепь. Тогда через организм потечет ток, сила которого определяется по формуле:

I = U/R, где:

U – величина напряжения, приложенного к человеку;
R – сопротивление тела.

В этот момент и происходит поражение организма.

Из таблицы видно, какой ток считается опасным для человека:

15 мА, неотпускающая величина, самостоятельное освобождение невозможно;
50 мА приводит к фибрилляции сердца, остановке дыхания, смерти;
200 мА вызывает сильные ожоги, несовместимые с жизнью.

Удар происходит при напряжении до 1000 Вольт. Свыше данной величины поражение имеет вид ожогов.

Даже без непосредственного прикосновения к оборудованию, находящемуся под высоким напряжением, человек может получить смертельное поражение. Так, при пребывании в опасной близости к высоковольтной установке, между телом и проводящими частями возникает электрическая дуга, сопровождающаяся:

опасной для зрения яркой вспышкой;
мгновенным разогревом воздуха до 10 000-15 000 градусов Цельсия;
расплавлением и испарением металлов, образованием аэрозолей.

Последствия дугового разряда вызывают ожоговое поражение человека, несовместимое с жизнью.

Для срабатывания защитной автоматики требуется мизерное время. Но, при возникновении дуги, выделяется огромное количество энергии, которое и убивает человека за столь короткий срок.

Как ощущается ток человеком

Человеческий организм может ощущать воздействие на него электрического тока по-разному. Все зависит от его силы. Бывают:

1-10 мА. Данный ток не ощущается человеком. Он самостоятельно сможет отпустить токоведущий предмет без угрозы для здоровья и жизни;
15-50 мА. Ток такой силы будет раздражительно воздействовать на мышцы и вызывать болезненные ощущения. Самостоятельно отпустить проводник будет проблематично.
50-100 мА. Такая сила тока затрагивает сердечную мышцу, соответственно несет опасность для жизни. Обводиться самостоятельно от электричества невозможно;
100-200 мА. Воздействие такого тока крайне опасно. Он наносит не только критический вред здоровью, но и вероятно приведет к летальному исходу.

Чем опасен переменный ток

Особенность переменного напряжения заключается в изменении полярности с определенной частотой. Соответственно, с этой же частотой меняется направление протекания электронов. Для человека этот вид электротока представляет серьезную угрозу, поскольку он оказывает более выраженное стимулирующее воздействие на нервы и мускулатуру, в том числе сердечную.

При электроударах смерть пострадавших чаще всего наступает в результате фибрилляции желудочков сердца, которая более вероятна под воздействием «переменки». Кроме того, переменный ток в электросети более опасен из-за маленького сопротивления тела человека по отношению к нему.

При определенных условиях переменное напряжение оказывается практически полностью безопасным. Это возможно при его сверхвысокой частоте (более 20 кГц). Безопасность достигается за счет поверхностного эффекта, благодаря которому электричество протекает только по коже, затрагивая ее верхние слои и не проникая во внутренние органы.

Какой ток опасней для жизни человека

Проводник электричества

Воздействие электротока на человеческое тело:

Термическое (до 60%) — нагрев кожи и внутренних тканей вплоть до ожогов;
Электролитическое — разложение и нарушение физико-химического состава органических жидкостей (крови, лимфы);
Механическое — расслоение и разрыв внутренних органов под воздействием электродинамического удара;
Биологическое — судорожные сокращения мышечной и нервной ткани.

Переменный

Синусоида движения электронов

Почему для жизни человека переменный ток более опасен, чем постоянный:

В силу своей природы вызывает возбуждение нервной системы, сокращение и расслабление мышц, что повышает вероятность фибрилляции предсердий, приводящей к остановке сердца;
Частота проходящего импульса снижает сопротивление человеческого тела;
Электропроводник с переменным током обладает высокой силой притяжения.

Вам это будет интересно Основы электроники для начинающих

На заметку! Верхняя граница силы переменного тока, не приводящая к поражению и тяжким последствиям — 1,2 мА.

Постоянный

Генератор постоянного тока

Причины меньшей опасности постоянного тока по сравнению с переменным:

Вызывает спазм мускулатуры, но не приводит к нарушениям сердечных сокращений;
Сопротивление человеческого тела выше при частоте колебаний электронов равной нулю;
Одиночный удар позволяет быстрее прекратить прямой контакт с электропроводником, отбрасывает человека, уменьшая длительность воздействия поражающих факторов на организм.

Внимание! Верхняя граница безопасного воздействия постоянного тока значительно выше — 7 мА. Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее. Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее

Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее

Сила электротока (мА)	Переменный ток	Постоянный ток
0,6–1,5	Лёгкое покалывание	Нет ощущений
2–3	Лёгкие судороги	-«-
5–7	Сильные судороги	Лёгкое покалывание, небольшое ощущение тепла
8–10	Выраженные болевые ощущения, верхний порог возможности самостоятельно разжать руки	Возрастают симптомы покалывания кожи и нагрева
20–25	Паралич конечностей, невозможность отпустить источник тока	Слабые судороги, сильный нагрев кожных покровов
50–80	Нарушение сердечной деятельности, паралич дыхательного центра	Затруднённое дыхание, сильные судорожные спазмы
90–100	Остановка дыхания, вероятность фибрилляции предсердий	Паралич органов дыхания, вероятность отброса пострадавшего, получения физической травмы
200–300	При воздействии более 0,1 с остановка сердца, разрушение тканей	Термическое разрушение тканей

Оказание помощи при электротравме

Как можно измерить переменное напряжение

Изменять непостоянную напряженность сети, как и любые другие электрические характеристики сети, можно с помощью специальных измерительных приборов: вольтметров, амперметров, омметров. Современные тестеры и мультиметры содержат в себе функции их всех, поэтому лучше пользоваться ими. Для того чтобы измерить параметр, следует следовать инструкции:

Найти шкалу измерения на приборе, которая чаще всего находится справа.
Выставить предел измерения, зная, что, например, в розетке приблизительно 220 вольт.
Взять щупы и вставить их в источник

При этом неважно, какой щуп куда будет вставлен.
Произвести измерения с учетом техники безопасности.
Зафиксировать полученные показатели.. Однофазный двигатель Таким образом, отличие постоянного напряжения от переменного есть, и оно существенное

На основании постоянных и непостоянных токовых сил изготовлены генераторы, конвертирующие механическую энергию в электрический ток различных видов, который можно быстрее и дальше подать по проводам

Однофазный двигатель Таким образом, отличие постоянного напряжения от переменного есть, и оно существенное. На основании постоянных и непостоянных токовых сил изготовлены генераторы, конвертирующие механическую энергию в электрический ток различных видов, который можно быстрее и дальше подать по проводам.

Пути электрического тока, проходящие через тело человека

Угрозу обуславливает не только опасная величина силы тока, но также путь протекания электричества через организм. От этого пути зависит разрушающее воздействие на определенные органы.

Самые опасные петли электрического тока

Наиболее угрожающими считаются следующие пути протекания:

Схема прохождения петли электрического тока рука – рука

Рука – рука. Электричество проходит через грудь, до 3,3 % заряда попадает в сердце.

Схема прохождения петли электрического тока правая рука – нога

Правая рука – ноги. Опасность этой петли связана с проходом электротока через сердце (около 6,7 % заряда). Также часть заряда проходит и через спинной мозг.

Показать схему прохождения петли электрического тока левая рука — ноги

Левая рука – ноги. Встречается реже предыдущей петли (обычно характерно для левшей). Около 3,7 % заряда действует на сердце.

Показать схему прохождения петли электрического тока нога — нога

Нога – нога. Характерно при попадании под действие шагового напряжения. Сердце пропускает около 0,4 % заряда. Основная угроза связана с возможностью падения человека, в результате которого возрастает значение шагового напряжения, а электричество проходит по более опасным петлям.

Показать схему прохождения петли электрического тока голова — ноги

Голова – ноги. Опасность связана с действием электричества на головной мозг, спинной мозг, позвоночник. Через сердце проходит около 6,8 % заряда.

Показать схему прохождения петли электрического тока голова — руки

Голова – руки. Одна из самых опасных петель. Сердце пропускает через себя около 7 % заряда, под удар попадает головной мозг.

Основные виды поражения в результате воздействия электрического тока

Электрические ожоги — самая распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный и дуговой. Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В. Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках выше 1000 В и до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от перемены электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.

Электрические знаки – пятна серого или бледно-желтого цвета, образующиеся на коже. Происходит как бы омертвление верхнего слоя пораженного участка кожи и ее затвердевание наподобие мозоли. Обычно электрические знаки безболезненны и при лечении бесследно исчезают. Знаки после поражения током появляются приблизительно у 11-20 % пострадавших.

Металлизация кожи – проникновение в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении и разбрызгивании в случае образования электрической дуги. Металл может проникнуть в кожу также вследствие электролиза в местах соприкосновения человека с токоведущими частями. Возникает приблизительно у каждого десятого пострадавшего. С течением времени пораженный участок кожи регенерирует и приобретает нормальный вид и эластичность. Однако, при поражении глаз, лечение бывает безрезультатным и в результате травмы наступает слепота.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Характерные проявления болезни: слезотечение, частичное ослепление и светобоязнь; боль в глазах продолжается обычно несколько дней.

Механические повреждения проявляются под действием тока непроизвольным судорожным сокращением мышц. Это может привести к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей. Такие травмы возникают при контакте с напряжением ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.