Сопротивление тела человека в различных условиях

 МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯСВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«ПЕРВОУРАЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Исследовательская работа

«Сопротивление тела человека в различных условиях»

       Исполнители: Зиялтдинов Денис Викторович,

Янеков Андрей Борисович

                                       Руководитель:  Кузнецова Алина Валентиновна                                                    

Первоуральск

2011г.

Содержание.

                            стр.

Введение………………………………………………………………………………………...3

Сопротивление кожи человека………………………………………………………………...4

Измерение сопротивления кожи человека ……………………………………………………5

Воздействие электрического тока на человека ………………………………………………7

Защита человека от поражающего действия электрического тока………………………….9

Первая помощь при поражении электрическим токам………………………………………10

Литература………………………………………………………………………………………11

Введение.

Целью данной работы является определение условий, влияющих на изменение сопротивления тела человека, изучение способов защиты от поражающего действия электрического тока и первой помощи при поражении электрическим током.

Тело человека является проводником электрического тока. Разные ткани тела оказывают току разное сопротивление: кожа, кости, жировая ткань — большое, а мышечная ткань, кровь и особенно спинной и головной мозг — малое. Наибольшим сопротивлением по сравнению с другими тканями обладает кожа, и главным образом ее верхний слой, называемый эпидермисом.

 Электрическое сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже при напряжении 15 — 20 В находится в пределах от 3 до нескольких сотен кОм, а иногда и более.

Сопротивление тела человека — величина переменная, зависящая от множества факторов, в том числе и от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов, состояния окружающей среды (влажность, температура и т.п.).

Сопротивление тела человека падает при увеличении величины тока и длительности его прохождения за счет усиления местного нагрева кожи, приводящего к расширению сосудов, а, следовательно, к усилению снабжения этого участка тела кровью и увеличению потовыделения.

Сопротивление тела человека зависит от пола и возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чел у мужчин, у детей — меньше, чем у взрослых, у молодых — меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи

При расчетах обычно принимают сопротивление тела человека, равное 1000 Ом, т.е. 1 кOм.

Сопротивление кожи человека.

Строение кожи весьма сложно. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного — эпидермиса и внутреннего — дермы.

Наружный слой кожи — эпидермис в свою очередь имеет несколько слоев, из которых верхний самый толстый называется роговым.

Роговой слой состоит из многих рядов омертвевших ороговевших клеток; он лишен кровеносных сосудов и нервов и поэтому является слоем неживой ткани. На разных участках тела роговой слой имеет толщину от 0,05 до 0,2 мм; на ладонях и подошвах, утолщаясь, он может образовывать мозоли, т. е. иметь значительную толщину.

Роговой слой обладает относительно высокой механической прочностью, плохо проводит тепло и электричество и служит как бы защитной оболочкой, покрывающей все тело человека. В сухом и незагрязненном состоянии роговой слой можно рассматривать как диэлектрик: его удельное сопротивление в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма.

Другие слои эпидермиса, лежащие под роговым слоем и образованные в основном из живых клеток, можно условно объединить в один так называемый ростковый слой. В основании росткового слоя непрерывно происходит деление и развитие новых живых клеток, а вверху — ороговение и отмирание клеток, которые при этом изменяют свою форму, уплотняются, пропитываются особым белковым веществом и становятся клетками рогового слоя. Электрическое сопротивление росткового слоя благодаря наличию в нем отмирающих и находящихся в стадии ороговения клеток может в несколько раз превышать сопротивление нижнего слоя кожи и внутренних тканей организма, хотя по сравнению с сопротивлением рогового слоя оно невелико.

Внутренний слой кожи — дерма состоит из прочных волокон, переплетающихся между собой и образующих густую сеть, которая и служит основой всей кожи. Между этими волокнами находятся кровеносные сосуды, нервы и корни волос. Здесь же расположены потовые и сальные железы, выводные протоки которых выходят на поверхность кожи, пронизывая эпидермис. Электрическое сопротивление дермы незначительно: оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой в неповрежденной коже, измеренное при напряжении до 15—20В, колеблется в пределах примерно от 3000 до 100 000 Ом, а иногда и более. Если на участках кожи, где прикладываются электроды, соскоблить роговой слой, сопротивление тела упадет до 1000 — 5000 Ом, а при удалении всего верхнего слоя кожи (эпидермиса) — до 600 — 700 Ом. Если же под электродами полностью удалить кожу, то будет измерено сопротивление внутренних тканей тела, которое составит всего лишь 300—500 Ом.

При повреждении рогового слоя кожи (ссадина, царапина и пр.) резко снижается величина электрического сопротивления тела человека и, следовательно, увеличивается проходящий через тело ток.

При повышении напряжения, приложенного к телу человека, возможен пробой рогового слоя, отчего сопротивление тела резко понижается, а величина поражающего тока возрастает.

Измерение сопротивления кожи человека.

Было проведено измерение сопротивления кожи студентов группы Сд-205 с помощью цифрового омметра.

Ребята брали электроды кончиками пальцев разных рук. На участке между двумя электродами электрическое сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела. Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под плохо проводящим слоем, как бы образуют обкладки конденсатора.

Результаты измерений представлены в таблице 1:

Затем, мы повторили этот опыт, но руки предварительно смочили водой. Результаты измерений представлены в таблице 2:

Сопротивление уменьшилось примерно на порядок. Следовательно, наиболее неблагоприятный исход поражения будет в случаях, когда прикосновение к токоведущим частям произошло влажными руками.

Если предварительно согреть руки, например, положив их на радиатор отопления, то сопротивление также уменьшается. Результаты измерений представлены в таблице 3:

Прохождение  электрического тока связано с нагреванием тканей организма, следовательно, поражающее действие на человека усиливается.

Измерить  сопротивление данным омметром, надев резиновые перчатки, не представляется возможным. Предел измерения омметра 20 МОм. Применение изолирующих материалов необходимо для защиты от поражающего действия электрического тока.

Выводы, полученные в результате данного исследования, подтверждают требования  безопасной эксплуатации электрооборудования.

Воздействие электрического тока на человека.

При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического тока.

 Величина тока походящего через какой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления, оказываемого току данным участком тела.

Между воздействующим током и напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным образом нелинейностью электрического сопротивления тела человека.

При напряжении на электродах 40-45В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности поля, которые полностью или частично нарушают полупроводящие свойства этого слоя. При увеличении напряжения сопротивление тела уменьшается и при напряжении 100-200В падает до значения внутреннего сопротивления тела.

С увеличением частоты тока сопротивление тела человека уменьшается. При частотах 10—20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействия.

Тепловое действие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон.

Химическое действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма.

Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма. В результате такого возбуждения они могут погибнуть.

Различают два основных вида поражения человека электрическим током: электрический удар и электрические травмы.

Электрическим ударом называется такое действие тока на организм человека, в результате которого мышцы тела начинают судорожно сокращаться. При этом в зависимости от величины тока и времени его действия человек может находиться в сознании или без сознания, но при нормальной работе сердца и дыхания. В более тяжелых случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы сердечно-сосудистой системы, что ведет даже к смертельному исходу. В результате электрического удара возможен паралич важнейших органов (сердца, мозга и пр.).

Электрической травмой называют такое действие тока на организм, при котором повреждаются ткани организма: кожа, мышцы, кости, связки. Особую опасность представляют электрические травмы в виде ожогов. Такой ожог появляется в месте контакта тела человека с токоведущей частью электроустановки или электрической дугой. Бывают также такие травмы, как металлизация кожи, различные механические повреждения, возникающие в результате резких непроизвольных движений человека. В результате тяжелых форм электрического удара человек может оказаться в состоянии клинической смерти: у него прекращается дыхание и кровообращение.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца, остановка дыхания вследствие паралича мышц грудной клетки и так называемый электрический шок.

Большое значение в исходе поражения имеет путь тока. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказывается сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. Путь тока имеет еще то значение, что при различных случаях прикосновения будет различной величина сопротивления тела человека, а следовательно, и величина протекающего через него тока. Наиболее опасными путями прохождения тока через человека являются: «рука — ноги», «рука — рука». Менее опасным считается путь тока «нога — нога». Как показывает статистика, наибольшее число несчастных случаев происходит вследствие случайного прикосновения или приближения к голым, незащищенным частям электроустановок, находящихся под напряжением.

К факторам, влияющим на исход поражения электрическим током, относят:

1. Величина тока.

2. Величина напряжения.

3. Время действия.

4. Род и частота тока.

5. Путь замыкания.

6. Сопротивление человека.

7. Окружающая среда.

По поражающему действию, токи подразделяются на:

- неощущаемые (0,6 – 1,6мА);

- ощущаемые (3мА);

- отпускающие (6мА);

- неотпускающие (10-15мА);

- удушающие (25-50мА);

- фибрилляционные (100-200мА);

- тепловые воздействия (5А и выше).

Обычно человек начинает ощущать раздражающее действие переменного тока промышленной частоты при величине тока 1—1,5 мА и постоянного тока 5—7 мА. Эти токи называются ощутимыми токами. Они не представляют серьезной опасности, и при таком токе человек может самостоятельно освободиться от воздействия.

При переменных токах 5—10 мА раздражающее действие тока становится более сильным, появляется боль в мышцах, сопровождаемая судорожным их сокращением.

При токах 10—15 мА боль становится трудно переносимой, а судороги мышц рук или ног становятся такими сильными, что человек не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока. Переменные токи 10—15 мА и выше и постоянные токи 50—80 мА и выше называются неотпускающими токами, а наименьшая их величина 10—15 мА при напряжении промышленной частоты 50 Гц и 50—80 мА при постоянном напряжении источника называется пороговым неотпускающим током.

Переменный ток промышленной частоты величиной 25 мА и выше воздействует не только на мышцы рук и ног, но также и на мышцы грудной клетки, что может привести к параличу дыхания и вызвать смерть.

Ток 50 мА при частоте 50 Гц вызывает быстрое нарушение работы органов дыхания, а ток около 100 мА и более при 50 Гц и 300 мА при постоянном напряжении за короткое время (1—2 с) поражает мышцу сердца и вызывает его фибрилляцию. Эти токи называются фибрилляционными. При фибрилляции сердца прекращается его работа как насоса по перекачиванию крови. Поэтому вследствие недостатка в организме кислорода происходит остановка дыхания, т. е. наступает клиническая (мнимая) смерть.

Токи более 5А вызывают паралич сердца и дыхания, минуя стадию фибрилляции сердца. Чем больше время протекания тока через тело человека, тем тяжелее его результаты и больше вероятность летального исхода.

Защита человека от поражающего действия электрического тока.

Зануление – металлическое соединение корпуса электроустановки с нулевым проводом, позволяющим свести аварийный режим к однофазному короткому замыканию с последующим отключением поврежденного контура в минимально короткое время (0,2с).

Зануление применяют в четырех проводных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000В. Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека.

Повторное заземление нулевого провода необходимо для обеспечения лучшей защиты человека от поражения электрическим током. При обрыве нулевого провода, при переходе электрического тока на корпус электроустановки ток короткого замыкания протекает через сопротивление повторного заземления и сопротивления заземления и фазу.

Повторное заземление нулевого провода устраивается многократно:

- для воздушных линий через каждые 250м;

- для кабельных линий через каждые 250м;

- и обязательно при вводе в производственное помещение.

Повторное заземление нулевого провода полностью не обеспечивает защиты от поражения током, а лишь смягчает аварийный режим, уменьшает напряжение на корпусе в 2-3 раза.

Опасность поражения сохраняется, поэтому применяются индивидуальные защитные средства (коврики, рукавицы, боты и т.д.).

Для защиты от поражения током голые провода, шины и другие токоведущие части либо располагают в недоступных местах, либо защищают ограждениями. В некоторых случаях для защиты от прикосновения применяют крышки, короба и т. п.

Первая помощь при поражении электрическим током.

В первую очередь, следует немедленно прекратить воздействие на пострадавшего электрического тока: выдернуть вилку из розетки, отбросить оголенный провод и т.п. Необходимо соблюдать   осторожность, так как, пока напряжение не снято, спасающий тоже подвергается опасности при прикосновении к пострадавшему. Можно воспользоваться изолирующим материалом: сухими резиновыми перчатками и сапогами, чтобы оттащить человека в сторону, или сухой деревянной палкой, чтобы отшвырнуть оголенный провод. В некоторых случаях пострадавшего легче оттащить за одежду. Но только если одежда пострадавшего абсолютно сухая, а тащить пострадавшего можно только одной рукой. Чтобы случайно не коснуться пострадавшего или оголенных проводов, вторую руку лучше убрать за спину или вообще сунуть в карман.

Но если провода зажаты пострадавшим в сведенных судорогой руках и не известно, где находится выключатель, то эти провода следует перерезать или перерубить. Искать в этой ситуации рубильник или выключатель, значит, только терять время. В этом случае должно соблюдаться следующее правило. Ножом или ножницами с изолированными ручками надо перерезать провод и причем обязательно на разных уровнях, чтобы не вызвать короткого замыкания.

После того, как  пострадавший обесточен, нужно начинать оказывать ему первую помощь. Оценить состояние пострадавшего. Если тяжелых повреждений с потерей сознания нет, пострадавшего следует тепло укрыть, дать ему успокаивающее и обезболивающее средства, теплый чай.

Но если у пострадавшего отсутствует реакция зрачков на свет и пульс на сонной артерии, то следует быстро нанести ему прекардиальный удар. Если оживление не произошло, нужно начинать непрямой массаж сердца и искусственную вентиляцию легких. Реанимационные мероприятия продолжают до появления признаков жизни или до прибытия квалифицированной медицинской помощи.

Литература.

1. Касьянов В.А. Физика 10 кл. Учебник для общеобразовательных учреждений- М: Дрофа, 2003
2. Прошин В.М. Лабораторно - практические работы по электротехнике: учеб. пособие для нач. проф. образования.- М: Издательский центр «Академия», 2007
3. Енохович А.С. Справочник по физике- М.: Просвещение, 1990
4. Шахмаев Н.М.и др. Физический эксперимент в средней школе.- М .:Просвещение,  1991
5. Девясилов В.А. Охрана труда: учебник.-3-е изд., испр. и доп.- М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2008
6. Куликов О.Н. Охрана труда при производстве сварочных работ: Учеб. пособие для нач. проф. образования.- М.: Издательский центр «Академия», 2004
7. Куликов О.Н. Охрана труда в металлообрабатывающей промышленности: Учеб. пособие для нач. проф. образования.- М.: Издательский центр «Академия», 2003
8. Электротехника: Учебник для нач. проф.образования/ Под. ред.П.А. Бутырина.- М: Издательский центр «Академия», 2006
9. Человек и информация. Информационно-библиографическое обеспечение учебной деятельности: Учеб.пособие для основной и сред. шк./ М.В. Ивашина, А.Г. Гейн, О.В. Брюхова и др. – Екатеринбург: Центр «Учебная книга», 2007
10. Аракелян Э.М. Словарь терминов и понятий по курсу физики.- М.: Высшая школа, 1982