Основные характеристики и законы цепи постоянного тока
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ого их сокращения и расслабления. При большем токе сердце может парализоваться быстрее, даже за доли секунды.
Продолжительность протекания тока имеет значение потому, что опасность паралича сердца зависит не только от силы тока, но и от того, совпадает ли момент прохождения тока с той фазой в работе сердца в каждом цикле сжатия и расширения, когда оно оказывается особенно чувствительным к току. При протекании тока дольше, чем продолжительность одного цикла сжатия и расширения сердца, ток обязательно совпадает с опасной фазой.
Фибрилляция - наиболее опасное последствие протекания электрического тока через тело, так как восстановить работу фибриллирующего сердца у человека может только своевременное применение специального аппарата - дефибриллятора, который вправе применять только врач. К счастью, на фибрилляцию приходится 1/5 всех случаев паралича сердца при поражении электрическим током, а в 4/5 случаев сердце просто останавливается (асистолическое состояние), и его работа может быть восстановлена путем непрямого массажа сердца вручную. Ток в несколько ампер обычно не вызывает фибрилляции, так как, пока он течет, все волокна сердечной мышцы сжаты, но этот ток вызывает тепловое разрушение тканей тела и иногда паралич дыхания из-за поражения нервной системы. Дыхание может парализоваться уже при токе 50...80 мА, если он протекает достаточно долго. Уже при токе 20...25 мА, протекающем между руками или между рукой и ногами, пальцы судорожно сжимают взятый в руку предмет, оказавшийся под напряжением, а мышцы предплечья парализуются и человек не может освободиться от действия тока. У многих парализуются голосовые связки: они не могут позвать на помощь. Чем дольше протекает ток, тем меньше становится электрическое сопротивление тела, и ток увеличивается. Если он не будет быстро прерван, может наступить смерть.
Максимальным отпускающим называют наибольший ток, при котором человек еще может самостоятельно оторвать руки от предмета, находящегося под напряжением. Чуть большее значение можно считать пороговым (минимальным) неотпускающим током. Для мужчин максимальные отпускающие токи находятся в пределах от 9 до 23 мА, а для женщин - от 6 до 16 мА. Ток 10 мА часто считается безопасным, как отпускающий для огромного большинства взрослых людей, однако исследования В. Е. Манойловым смертельных поражений электричеством показали, что 42 % из них произошли при токе до 10 мА. По статистике наименьший ток, при котором наступила смерть, составил 0,8 мА, в то время как пороговый ощутимый ток у разных людей при различных обстоятельствах его протекания находится в пределах от 0,2 до 1,3 мА. Возможность гибели людей от едва ощутимых токов объясняется тем, что исход электропоражения зависит не только от действия тока непосредственно на сердце или органы дыхания, но и от действия его на нервную систему, обладающую разнообразными индивидуальными особенностями (возможна смерть от нервного шока).
Имеет значение путь тока через тело и особенно места входа и выхода тока. Известны случаи смертельных поражений электрическим током, когда ток совсем не проходил через сердце, а шел, например, через палец на одной руке или через две точки на одной голени. Это объясняется воздействием тока на центральную нервную систему, когда ток проходит через особо уязвимые точки на теле человека, которые используют при лечении иглоукалыванием.
Ток через тело человека зависит от его сопротивления. При низких напряжениях это сопротивление почти целиком зависит от состояния кожи, поверхностный слой которой может рассматриваться как тонкий и сравнительно несовершенный диэлектрик, а мышцы и кровь - как проводник. В зависимости от целости и состояния кожи, а также пути тока через тело сопротивление может составлять приблизительно от 100000 до 500 Ом. Сопротивление кожи зависит от ее состояния, от площади поверхности и плотности контакта, а также от силы проходящего тока и продолжительности его действия. Чем они больше, тем меньше сопротивление кожи (с увеличением длительности протекания тока увеличиваются нагрев кожи, потовыделение, в ней возникают электролитические изменения). Сопротивление кожи зависит и от приложенного напряжения, так как уже при напряжении 10...38 В начинается пробой верхнего, рогового слоя кожи. При напряжении 127...220 В и выше кожа уже почти не влияет на сопротивление тела. В СССР при расчетах обычно принимают сопротивление тела 1000 Ом при напряжении на теле от 50 В и выше.
Что касается напряжения, которое может представлять опасность, будучи приложенным к телу человека, то известны случаи, когда даже напряжение 12В вызывало смерть, правда, исключительно редко и при особо неблагоприятных условиях.
Из сказанного выше видно, что наилучшими мерами защиты человека от поражения электрическим током являются такие, которые вообще не допускают протекания ощутимого человеком электрического тока через его тело. Однако применение таких защитных мер не всегда возможно. Наиболее распространенные защитные меры, например заземление и зануление, не исключают протекания тока через тело, а лишь снижают его значение или уменьшают время его протекания, то есть не гарантируют абсолютной безопасности, а только понижают вероятность серьезного поражения электричеством до достаточно малой степени.
Для проектирования технических способов и средств защиты людей от поражения током установлены предельные допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело челове