Министерство образования Российской Федерации
Новосибирский Государственный Технический Университет
Кафедра “Безопасность труда”
Лабораторная работа № 13.
“Действие электрического тока на организм”.
Студентка:
Специальность: 2202
Группа: АС-917
Преподаватель:
Работа защищена: (дата) (оценка)
Новосибирск, 2002г.
1. Цель работы: Ознакомиться на физической модели с механизмом воздействия электрического тока на организм человека.
2. Используемые схемы:
1)
a. Схема для определения зависимости сопротивления человека от величины приложенного напряжения.
 |
b. Схема для определения влияния частоты и рода тока на исход поражения.
 |
 |
2) Схемы для определения влияния пути тока на исход поражения:
а. Правая рука б. Голова - ноги
 |
 |
в. Голова - руки г. Рука - рука
 |
 |
д. Нога - нога
3. Результаты измерения:
Характер воздействия токов различного значения.
Таблица №1
Номер опыта | Наименование тока | Величина тока, мА |
1 | Ощутимый | |
2 | Не отпускающий | |
3 | Фибрилляционный | |
4 | «Смертельный» |
Зависимость сопротивления человека от величины приложенного напряжения.
Таблица №2
Номер опыта | Показания вольтметра, В | Показания амперметра, мА | Рассчитанное сопротивление человека, Ом |
1 | 100 | ||
2 | 160 | ||
3 | 220 |
Влияние частоты и рода тока на исход поражения.
Таблица №3
Номер опыта | Род и частота тока | Значения фибрилляционного тока, мА |
1 | Переменный 50 Гц | |
2 | Переменный 1000 Гц | |
3 | Постоянный |
Влияние пути прохождения тока на исход поражения.
Таблица №4
Номер опыта | Пуль прохождения тока | Величина напряжения, при котором наступает фибрилляция |
1 | Правая рука - ноги | |
2 | Голова - ноги | |
3 | Голова - рука | |
4 | Рука - рука | |
5 | Нога - нога |
Наибольшие допустимые токи, проходящие через человека
Таблица №5
Род и частота тока | Нормируемая величина | Продолжительность воздействия, с | ||||||||
0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | ||
Переменный 50 Гц | Ih, мА |
I, мА
t, с
Контрольные вопросы к лабораторной работе №13
1. Что такое ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный токи, их пороговые значения и их действия на человека.
Ощутимый пороговый ток- ток величиной 1мА при частоте 50 Гц. При таком токе наблюдается легкое пощипывание пальцев рук ( путь прохождения тока рука - рука) и человек самостоятельно может оторвать ( отдернуть) руку от токоведущей части.
Ток величиной 10мА называется пороговым неотпускающим. При прохождении такого тока болезненные ощущения усиливаются, едва переносимы и охватывают всю руку, сопровождаясь непроизвольным сокращением ее мышц. В результате человек не может разжать руку, в которой зажата токоведущая часть. При длительном прохождении такой ток нарушает работу легких и может привести к смерти.
Ток величиной 100мА называют пороговым фибрилляционным. При прохождении такого тока через человека в течении 1-3 сек. Наступает фибрилляция сердца. При этом нарушается не только кровообращение, но и дыхание, и в итоге наступает клиническая смерть.
Фибрилляция сердца - заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца. Сердце затрачивает значительную энергию, но не производит полезной работы, кровообращение прекращается, сердце истощается и останавливается.
Ток величиной 5А и более, минуя стадию фибрилляции вызывает мгновенную смерть ( т. е. сердечные мышцы резко сокращаются и остаются в таком положении до отключении тока, после чего сердце продолжает работать).
Остановка сердца вызывается током в несколько сотен миллиампер при сравнительно малой длительности воздействия (доли секунды), причем мышцы сердца расслабляются и остаются в таком состоянии. Как и при фибрилляции, при остановке сердца работа его самостоятельно не восстанавливается.
2. От каких факторов зависит сопротивление тела человека?
Сопротивление тела человека изменяется в широких пределах в зависимости от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т. п.), плотности контакта, площади контакта, тока человека и приложенного напряжения, а также от времени воздействия тока на человека.
Сопротивление тела человека имеет емкостную составляющую. Наличие емкости обусловлено тем, что между электродом, касающимся тела человека и хорошо проводящими тканями находится верхний роговой слой кожи практически диэлектрик Поэтому образуется как бы конденсатор. Обычно этой емкостью при расчетах пренебрегают и принимают сопротивление человека чисто активным: Z=R. Основным сопротивлением в цепи тока через тело человека является верхний роговой слой кожи, толщина которого составляет 0,05-0,2 мм. При снятом роговом слое кожи сопротивление внутренних тканей не превышает Ом. При сухой, не поврежденной коже R, может быть от 10000 до 100000 Ом.
3.Влияние постоянного и переменного тока различной частоты на исход поражения.
Значения тока проходящего через человека, мА | Характер воздействия | |
Переменный ток, 50-60 Гц | Постоянный ток | |
0,5-1,5 | Начало ощущения, легкое дрожание пальцев руки | Не ощущается. |
2,0-3,0 | Сильное дрожание пальцев рук. Ощущение доходит до запястья. | Не ощущается. |
5,0-7,0 | Легкие судороги в руках, болевые ощущения. | Зуд. Ощущение нагрева. |
8,0-10,0 | Руки трудно, но еще можно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах, кистях рук и предплечьях. | Усиленное ощущение нагрева |
20,0-25,0 | Паралич рук, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли. Дыхание затруднено. | Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. |
50-80 | Остановка дыхания. Начало фибрилляции сердца. | Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги, затруднение дыхания. |
90-100 | Остановка дыхания. При длительности более 3 сек. Остановка сердца. | Остановка дыхания. |
При быстром разрыве цепи даже небольшой постоянный ток (ниже порога ощущения) дает очень резкие удары, иногда вызывающие судороги мышц рук. Наиболее опасен ток частотой 50-60 Гц. Опасность действия тока снижается с увеличением частоты, но ток в 500 Гц не менее опасен, чем в 50Гц.
4. Пути прохождения тока через организм человека.
Наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце. Пути:
«рука-рука» через сердце проходит 3,3% общего тока,
«левая рука - ноги» через сердце проходит 3,7% общего тока,
«правая рука - ноги» через сердце проходит 6,7% общего тока,
«нога - нога» через сердце проходит 0,4% общего тока,
«голова - ноги» через сердце проходит 6,8% общего тока,
«голова - руки» через сердце проходит 7% общего тока.
Наиболее тяжелое поражение вероятно, если на пути тока оказывается сердце, легкие, грудная клетка, головной или спинной мозг, поскольку ток воздействует непосредственно на эти органы. Если ток проходит иными путями, то воздействие его на органы может быть рефлекторным, а не непосредственным. При этом опасность тяжелого поражения хотя и сохраняется, но вероятность ее резко снижается.
Наиболее опасными являются петли голова – руки и голова - ноги, когда ток может проходить через головной и спинной мозг (но эти петли возникают относительно редко).
Наименее опасен путь «нога – нога», который именуется нижней петлей и возникает при воздействии на человека так называемого напряжения шага. В этом случае через сердце проходит, очевидно, небольшой ток. Но надо иметь в виду, что имелись факты смертельного исхода при протекании тока через палец руки, с одной его стороны на другую.
По данным статистики потеря трудоспособности на 3 дня и более при пути тока « рука-рука» в 83% случаев, « левая рука - ноги» в 80%, «правая рука - ноги» - 87%, « нога-нога» в 15%. Таким образом, путь тока влияет на исход поражения; ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути, что объясняется большой разницей в удельном сопротивлении различных тканей.
5. Почему время прохождения тока влияет на опасность поражения?
Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность.
Если ток неотпускающий, но еще не нарушает дыхания и работы сердца, быстрое отключение спасет пострадавшего, который не смог бы сам освободиться. При длительном воздействии тока сопротивление тела человека падает, и ток возрастает до значения, способного вызвать остановку дыхания или даже фибрилляцию сердца.
Остановка дыхания возникает не мгновенно, а через несколько секунд, причем чем выше ток через человека, тем меньше время. Своевременное отключение пострадавшего позволяет предотвратить прекращение работы дыхательных мышц.
Вероятность наступления фибрилляции, а также остановки сердца зависит от длительности действия тока. Нормально сердце сокращается от 60 до 80 раз в мин., т. е. можно принять длительность полного цикла (сокращение расширение) =1сек. В каждом цикле в течении промежутка времени =от0,15 до 0,2 сек. Сердце наиболее чувствительно к току. Этот промежуток времени называется фазой - Т. Если время действия тока не совпадает с фазой Т, большие токи не вызывают фибрилляции.
При длительности действия тока равной длительности цикла, ток проходит через сердце также и в течении фазы Т. Вероятность поражения при этом небольшая. Если длительность действия тока меньше длительности цикла работы сердца, возможно не совпадение момента прохождения тока и фазы Т.
Т. о. чем меньше длительность действия тока на человека, тем меньше вероятность совпадения времени, в течении которого через сердце проходит ток с фазой Т.
Рис. Кардиограмма здорового человека
6.Какие действия оказывает эл. ток проходя через организм человека?
Проходя через живые ткани, эл. ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействия. Это приводит к различным нарушениям в организме, вызывая как местное поражение тканей и органов, так и общее поражение организма.
Эл. удар - наблюдается при воздействии малых токов обычно до нескольких сотен миллиампер и соответственно при небольших напряжениях, как правило до 1000 В. При такой малой мощности выделение теплоты ничтожно и не вызывает ожога. Ток действует на нервную систему и мышцы, при чём может возникнуть паралич поражённых органов. Паралич дыхательных мышц, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу.
Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. Если ток имеет напряжение, достаточное, чтобы парализовать мышцы рук, человек не способен самостоятельно освободиться от тока, т. о. действие тока будет достаточно долгим. Ток в несколько десятков мА при длительном воздействии ( более 20 сек.) приводит к остановке дыхания. Но наиболее опасна остановка и фибрилляция сердца.
Большие токи (несколько А) не вызывают ни остановки, ни фибрилляции сердца.
Тепловое воздействие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон, иногда наблюдается обугливание тканей или своеобразные образования - "жемчужные бусы" – расплавление костного вещества с выделением фосфорнокислого кальция.
Химическое действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-химических свойств. Образующиеся при электролизе газы и пары придают тканям ячеистое строение. При соприкосновении тела человека с металлами при электролизе возникает металлизация кожи, цвет которой зависит от цвета металла.
Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, в результате чего они могут погибнуть. При прохождении тока через тело человека возникает возбуждение мускулатуры и нервных рецепторов, наблюдаются судороги скелетных мышц, которые приводят к остановке дыхания, открытым переломам и вывихам конечностей.
При воздействии электрического тока на организм человека происходят нарушения основных физиологических функций - дыхания, работы сердца, обмена веществ, а также электролиз крови и др. изменения. Опасность поражения электрическим током характерна тем, что человек не может посредством своих органов чувств обнаружить на расстоянии наличие напряжения и обнаруживает его в момент поражения.
7(8) Виды поражения человека электрическим током, отличия электрических травм от электрических ударов.
Действие электрического тока на человека может привести к двум видам поражений: электротравме и электроудару.
Электрические травмы - это местные поражения тканей организма, которые делятся на электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи и механические повреждения. Электрические ожоги возникают при прохождении через тело человека значительных (более 1 А) токов. При этом выделяется тепло, достаточное для нагрева тканей тела до температуры 60-70 градусов, при которой свертывается белок и возникает ожог. Ожоги проникают глубоко в ткани тела и требуют длительного лечения, а иногда приводят к инвалидности. При напряжении выше 1000 В ожоги могут образовываться без контакта человека с токоведущими частями при возникновении искрового разряда, переходящего в электрическую дугу. Температура дуги достигает 4000 град. От воздействия электрической дуги между токоведущими частями ожоги возможны и при напряжении до 1000 В.
Электрические знаки (метки тока) возникают при контакте с токоведущими частями и представляют собой припухлость с затвердевшей кожей серого или желтовато-бурого цвета овальной формы. Края знака очерчены серой или белой каймой. Эти знаки безболезненны, но могут привести к нарушению функции пораженного органа.
Электрометализация кожи - проникновение под поверхность кожи частиц металла
вследствие разбрызгивания и испарения его под действием тока (дуги) или вследствие электролиза в месте соприкосновения человека с токоведущими частями.
Механические повреждения - это повреждения, полученные в результате непосредственного действия электрического тока и последующего падения или удара
(потеря сознания, равновесия). Следствием падения с высоты на землю могут быть переломы костей, вывихи, ушибы тела и повреждения внутренних органов, при падении в воду пострадавший может утонуть. Иногда происходит вывих и переломы костей из-за судорожного сокращения мышц в момент электротравмы.
Электрический удар - общее поражение, представляет наибольшую опасность. Электрическим ударом называется такое действие тока на организм человека, в результате которого мышцы тела (рук, ног) начинают судорожно сокращаться. В тяжелых случаях теряется сознание и нарушается работа сердечно-сосудистой системы, что ведет к смертельному исходу. Электрический удар наблюдается при малых (до нескольких миллиампер) токах и чаще при напряжении до 1000 В. При этом выделение тепловой энергии мало и не вызывает ожога. Ток действует на нервную систему и на мышцы, причем может возникнуть паралич поврежденных органов. Паралич дыхательных мышц, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу. Чаще всего у человека, пострадавшего от электричества, наблюдается одновременно несколько видов поражения.
9. Первая (доврачебная) помощь при несчастных случаях
При поражении электрическим током важнейшее значение имеет быстрая и квалифицированная первая помощь пострадавшему. Необходимо помнить, что оживление эффективно, если оно начато не позднее 4-х минут после остановки сердца. Если пострадавший сам не в состоянии освободиться от действия электричества, то ему необходимо оказать помощь, при этом необходимо принять меры безопасности, чтобы оказывающему помощь не пострадать(рис.46). Подходить к пострадавшему следует короткими шагами, чтобы не попасть под шаговое напряжение. Необходимо отключить электроэнергию ближайшим выключателем или перерубить или замкнуть металлом провода, при этом пользоваться нетокопроводящим предметом для изоляции рук от металла.
Оказание первой помощи при поражении эл. током.
а) обесточить пострадавшего.
Правила освобождения от действия эл. тока
1.Если возможно, надо отключить электроустановку ближайшим выключателем. При отсутствии такой возможности - разорвать или перерезать провода, пользуясь для этого инструментом с изолирующими ручками(лучше + электрозащитными средствами).
2.Можно также вызвать КЗ, набросив на токоведущие части голый заземленный провод. Это вызовет автоматическое отключение линии максимальной токовой защитой.
б) оттащить пострадавшего
-за одежду, если она сухая, не менее чем на 10 м от места касания проводом земли или от оборудования, находящегося под напряжением.(в электроустановках до 1000 В)
-изолировав себя от пострадавшего с помощью основных изолирующих средств, например, оперативной штанги, клещей для смены плавких предохранителей), (в электроустановках выше 1000 В)
в) оказать доврачебную помощь
Если поражение эл. током произошло на высоте, то главная задача - как можно быстрее спустить пострадавшего с высоты, чтобы приступить в более удобных и безопасных условиях к оказанию помощи.
Подготовка к искусственному дыханию и его выполнение.
Подготовка к искусственному дыханию:
Освободить пострадавшего от стесняющей одежды – расстегнуть ворот, развязать шарф, освободить пояс, лиф и т. д.
Положить пострадавшего на спину, под лопатки – валик из свёрнутой одежды.
Подложив одну руку под шею и нажав другой рукой на лоб, максимально запрокинуть голову назад, при этом рот раскроется, язык освободит гортань.
Освободить рот пострадавшего от посторонних предметов, вынуть зубные протезы.
Выполнение искусственного дыхания способом «изо рта в рот»:
Оказывающий помощь подкладывает одну руку под шею пострадавшего, другой рукой нажимает на лоб, запрокидывая голову максимально назад, и одновременно зажимает нос пострадавшего. Сделав два – три глубоких вдоха и выдоха, затем глубокий вдох, прикладывает рот ко рту пострадавшего и производит вдувание воздуха в лёгкие пострадавшего. Т. о. следует сделать 10-12 вдуваний в минуту – через каждые 5-6 с одно вдувание. После каждого вдувания обязательно освободить рот и нос пострадавшего для выпуска воздуха из лёгких.
При вдуваниях видно, как расширятся грудная клетка пострадавшего, при выпуске воздуха грудная клетка сокращается. При появлении первых слабых вдохов следует приурочить начало искусственного вдоха к моменту начала самостоятельного вдоха пострадавшего. Искусственное дыхание проводится до восстановления собственного глубокого и ритмичного дыхания.
В случае остановки или фибрилляции сердца у пострадавшего для поддержания кровообращения одновременно с искусственным дыханием необходимо проводить наружный (непрямой) массаж сердца. Для этого оказывающий помощь должен расположиться на коленях сбоку пострадавшего. Определив путём прощупывания место надавливания – нижнюю треть грудины, оказывающий помощь должен положить на него руку ладонью вниз. Ладонь другой руки накладывается на первую под прямым углом. Надавливать надо, помогая себе наклоном всего корпуса, локтевые суставы должны быть разогнуты до отказа, руки прямые. Пальцы обеих рук должны быть сведены вместе и не должны касаться грудной клетки пострадавшего. Повторять надавливание следует не реже 1 раза в секунду.
Если первую помощь оказывает один человек, он должен после двух глубоких вдуваний в рот или нос пострадавшего произвести 15 надавливаний на грудную клетку, затем снова два вдувания и опять 15 надавливаний. При чередовании искусственного дыхания и массажа сердца пауза должна быть минимальной.
Если первую помощь оказывают двое, один из них должен проводить массаж сердца, другой – искусственное дыхание, при этом производится одно вдувание, затем 5 нажатий на грудную клетку.
Искусственное дыхание и массаж сердца нужно проводить до восстановления устойчивого самостоятельного дыхания и деятельности сердца или до передачи пострадавшего медицинскому персоналу.
