Действие электрического тока
на организм человека

Электробезопасность — система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического тока следующие: случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением; появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования в результате повреждения изоляции и других причин; появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения оборудования электроустановки; возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания на землю.

Проходя через организм человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и других тканей.

Электролитическое действие проявляется в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает значительные изменения их физико-химических свойств.

Биологическое действие вызывает раздражение и возбуждение живых тканей организма (сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц), а также нарушение внутренних биоэлектрических процессов (прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения). Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, если ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, т. е. через центральную нервную систему, если путь тока лежит вне этих тканей.

Многообразие действий электрического тока нередко приводит к различным электротравмам, которые условно можно свести к двум видам: местным и общим (электрическим ударам).

Местные электротравмы — четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. К ним относятся:

1)  электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока через тело человека (токовый или контактный ожог), а также воздействием электрической дуги на тело (дуговой ожог);

2)  электрические знаки — четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1—5 мм на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока;

3)  металлизация кожи — проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги;

4)  электроофтальмия - воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов и даже переломы костей.

К электротравмам общего характера относятся:

1)  электрический удар - возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Различают четыре степени ударов: I степень — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II степень — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; III степень — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV степень — клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения;

2)  клиническая («мнимая») смерть — переходный процесс от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет. Однако почти во всех тканях продолжаются обменные процессы на очень низком уровне, но достаточном для поддержания жизнедеятельности. Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление, поэтому длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга и составляет от 4—5 до 7—8 мин. После этого происходит множественный распад клеток коры головного мозга и других органов;

3)  биологическая (истинная) смерть — необратимое явление, характеризующееся прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур; она наступает по истечении периода клинической смерти.

Факторы, влияющие на исход поражения
электрическим током

Исход воздействия тока зависит от следующих факторов: величины и длительности протекания через тело человека тока, электрического сопротивления тела человека, рода и частоты тока, пути тока в организме и индивидуальных свойств человека.

Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением кожи и внутренних тканей. Поверхностный слой кожи, называемый эпидермисом, состоящий в основном из мертвых ороговевших клеток, обладает большим сопротивлением, которое и определяет общее сопротивление тела человека. Сопротивление нижних слоев кожи и внутренних тканей человека незначительно. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека колеблется в пределах 2 тыс. - 2 млн Ом. При увлажнении, загрязнении и повреждении кожи сопротивление тела оказывается равным около 500 Ом (сопротивление внутренних тканей тела). В расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

Величина тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения. Ощутимый ток - человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты 50 Гц относительно малого значения: 0,5—1,5 мА. Неотпускающий ток — ток 10—15 мА вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц рук, которые человек самостоятельно преодолеть не в состоянии и оказывается как бы прикованным к токоведущей части. При 25-50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. При длительном воздействии этого тока — в течение нескольких минут — может наступить смерть вследствие прекращения работы легких. Фибрилляционный ток — при 100 мА ток оказывает непосредственное влияние и на мышцу сердца. При длительности протекания более 0,5 с такой ток может вызвать остановку или фибрилляцию сердца, т. е. быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестает работать как насос. В результате в организме прекращается кровообращение и наступает смерть.

Длительность протекания тока через тело человека влияет на исход поражения вследствие того, что со временем резко повышается ток за счет уменьшения сопротивления тела. Кроме того, длительное прохождение переменного тока нарушает ритм сердечной деятельности, вызывая трепетание желудочков сердца в связи с поражением нервов сердечной мышцы.

Род и частота тока в значительной степени определяют исход поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20—100 Гц. При частоте меньше 20 или больше 100 Гц опасность поражения током заметно снижается. Токи частотой свыше 500 000 Гц не оказывают раздражающего действия на ткани и поэтому не вызывают электрического удара. Однако они могут вызвать термические ожоги. При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до 6—7 мА, пороговый неотпускающий ток — до 50—70 мА, а фибрилляционный при длительности воздействия более 0,5 с — до 300 мА.

Путь прохождения тока через тело человека — наибольшую опасность представляет прохождение тока через жизненно важные органы (сердце, спинной мозг, органы дыхания и т. д.) по пути «рука—рука» и «рука—ноги». При этом ток проходит по кровеносным и лимфатическим сосудам, оболочкам нервных стволов и др. Менее опасен путь тока «нога—нога».

Явления при отекании электрического тока

в землю

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. Причины стекания тока: замыкание фазы на заземленный корпус; повреждение изоляции электрооборудования; обрыв провода, находящегося под напряжением, и падение его на землю и др.

Появление потенциала в точке замыкания и на поверхности грунта в зоне стекания тока в землю может представлять опасность для жизни человека. Распределение потенциала — это изменение значения потенциала по мере удаления от точки замыкания по поверхности земли. Потенциал распределяется по гиперболическому закону: он имеет максимум в точке замыкания и минимум на расстоянии 20 м от точки замыкания.

Напряжение прикосновения Uпp — напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или падение напряжения в сопротивлении тела человека:

Uпp=IтRт

где /т — ток, проходящий через тело человека; Rт — сопротивление тела человека.

Напряжение шага Uш есть напряжение между двумя точками в поле растекания тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых временно стоит человек. При этом длина шага принимается равной 0,8 м:

Um = Ф1 — Ф2,

где Ф1,Ф2 — потенциалы точек, на которых стоит человек.