Электрическое сопротивление тела человека
Факторы, влияющие на сопротивление тела человека.
Электрическая энергия плотно вошла в нашу жизнь, и заставляет людей приспосабливаться для выживания среди повышенного электрического напряжения, которое производят все без исключения электрические приборы. Поражение человека в электрическом поле сегодня малораспространенное явление, так как допуск к электроустановкам с мощным электрическим полем, ограничивается специалистами, имеющими специальное образование. К бытовым электрическим травмам относятся поражения электрическим током различной силы и напряжения. Такие поражения происходят по неосторожности, во время использования приборов с оголенными электрическими проводами, во время пожаров и во время природных катаклизмов.
Сопротивление тела человека
Приспособления, применяемые для повышения электрического сопротивления человеческого тела.
Лучшим способом увеличить электрическое сопротивление человеческого тела, является исключение контакта поверхности тела с токопроводящими поверхностями. Добиваются ограничение контактов, с помощью средств персональной защиты, среди которых – использование диэлектрических предметов: резиновых ковриков, резиновых перчаток и ботов изоляционных. Кроме того, изоляции подвергаются все поверхности инструментов, за которые берется человек во время работы с электрическим током.
Сопротивление тела человека
Сопротивление тела человека
Электрическое сопротивление различных тканей тела человека не одинаково. Например, при токе частотой 50 Гц удельное сопротивление равно: кости – 107 Ом∙м, кожа сухая – 105 Ом∙м, крови – 1,7 Ом∙м. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела, измеренное, при напряжении 15-20 В переменного тока (50 Гц), колеблется в пределах от 1 до 10 кОм, а иногда и в более широких пределах.
Сопротивление кожи, а следовательно сопротивление тела в целом резко уменьшается при повреждении ее рогового слоя, наличие влаги на ее поверхности, интенсивном потовыделении и загрязнении.
Электрическое сопротивление тела человека зависит так же от места приложения электродов к телу, значений тока, проходящего через человека, и приложенного к телу напряжения, рода и частоты тока, площади электродов, длительности прохождения тока через человека и некоторых других факторов. Увеличение тока приводит к снижению сопротивления соответствующих участков кожи, за счет местного нагрева кожи и действия на центральную нервную систему (усиливается приток крови, повышается потоотделение). С ростом напряжения сопротивление тела уменьшается в десятки раз. При больших напряжениях приближается к наименьшему пределу 300 Ом. В России в качестве расчетных значений сопротивление человека равно 1000 Ом при напряжении, приложенном к телу, равное 50 В и выше и сопротивление человека равное 6000 Ом при приложенном напряжении 36 В. Опыты показывают, что сопротивление тела человека постоянному току больше, чем переменному любой частоты. Разница в значениях сопротивлений постоянному и переменному (50 Гц) током особенно велико при малых напряжениях – до 10 В. С ростом приложенного напряжения эта разница уменьшается и начиная с 40-80 В сопротивление тела человека как постоянному, так и переменному току промышленной частоты становится практически одинаковым.
На значение сопротивления тела человека влияют и другие факторы, хотя в значительно меньшей степени. Пол и возраст. У женщин, как правило, сопротивление тела меньше, чем у мужчин, а у детей – меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Объясняется это, очевидно, тем, что у одних людей кожа тоньше и нежнее, у других — толще и грубее.
Физическое раздражение снижает сопротивление тела на 20-25%.
Повышенная температура окружающего воздуха (30-450 С) или тепловое облучение человека, вызывает некоторое понижение сопротивление тела.
При какой частоте протекающего тока внутреннее сопротивление тела человека максимально
Зависимость сопротивления тела человека от значения приложенного напряжения
Повышение напряжения Uh, приложенного к телу человека, вызывает уменьшение в десятки раз полного сопротивления тела человека zh которое в пределе приближается к наименьшему значению сопротивления внутренних тканей тела (примерно 300 Ом). Многочисленные опыты подтверждают характер этой зависимости, хотя значения сопротивлений, полученные при замерах разными авторами, обычно сильно различаются. Объясняется это главным образом разными условиями опытов (которые производились с животными и трупами людей и лишь в пределах безопасных токов — с живыми людьми), а также индивидуальными особенностями испытуемых.
Уменьшение zh с ростом приложенного напряжения происходит в основном за счет уменьшения сопротивления кожи и объясняется ростом тока, проходящего через кожу, и пробоем рогового слоя кожи под влиянием приложенного напряжения.
Пробой рогового слоя кожи возможен, если напряженность возникшего в нем электрического поля превысит его пробивную напряженность , равную, как показывают опыты, 500—2000 В/мм. Поскольку сопротивление рогового слоя резко преобладает над сопротивлением всей остальной цепи тока в теле человека, с некоторым приближением можно считать, что напряжение, подведенное к телу человека, практически целиком прикладывается к роговому слою (точнее, к двум последовательно включенным слоям). При этом допущении нетрудно определить напряжение, которое, будучи приложено к телу человека вызывает пробой рогового слоя, т.е. пробивное напряжение U пр, В,
где d р — толщина рогового слоя, мм.
Так, при dp =0,05 мм и Епр =500 – 2000 В/мм получим: U пр =50 – 200 В.
Следовательно, пробой рогового слоя кожи возможен при напряжении около 50 В и выше. Исследования подтверждают это предположение. В частности, опыты, проведенные над трупами людей, показали, что напряжение около 200 В всегда вызывает пробой наружного слоя кожи.
Зависимость сопротивления тела человека и значения тока, протекающего через него, от приложенного напряжения представлена на рис.1.11.
Рис. 1.11. Зависимость сопротивления тела человека от приложенного напряжения
Сопротивление тела
Род тока и частота тока.
В табл. 1 показано воздействие тока на организм человека. Однако проводимость живой ткани (в отличие от проводимости обычных проводников) обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биологическими процессами, присущими лишь живой материи.
| Ток через тело человека Iч, мА | Характер воздействия | |
| Переменный ток f =50-60 Гц | Постоянный ток | |
| 0,5-1,5 | Появление ощущения тока | Не ощущается |
| 5-7 | Судороги в руках | Ощущение нагрева |
| 8-10 | Сильные боли в руках | Усиление нагрева в зоне контакта |
| 20-25 | Паралич рук, сильные боли, дыхание затруднено | Усиление нагрева. Начало сокращения мышц |
| 50-80 | Остановка дыхания, фибрилляция сердца | Сильный нагрев, судороги и затруднение дыхания |
При напряжении до 500 В опаснее переменный ток, при напряжении свыше 500 В – постоянный. Увеличение опасности поражения переменным током происходит в диапазоне частот от 0 до 50 Гц. Дальнейшее повышение частоты, несмотря на рост тока, сопровождается снижением опасности и не оказывает смертельного воздействия на организм человека, но может привести к ожогам.
Продолжительности протекания тока по телу человека.Чем больше продолжительность протекания тока, тем выше опасность совпадения с Т-фазой кардиоцикла (расслабления желудочков). Продолжительность фазы 0,2 с. Общее время кардиоцикла от 0,4 до 1,0 секунды. Следовательно, больше вероятность смертельного исхода.
Пути протекания тока по телу человека.Возможных путей много, но на практике не более 15. Чаще всего возникающие случаи протекания тока по путям: ладонь-ладонь, ладонь-ступни, ладони-ступни, ступня-ступня. Наиболее опасными являются петли голова-руки и голова-ноги, когда ток проходит через головной и спинной мозг. Наименее опасным считается путь протекания нога-нога. В этом случае через серце проходит небольшой ток.
Сопротивление тела человека зависит от состояния кожи, параметров электрической цепи, площади и плотности контакта с токоведущим проводником, физиологических факторов и состояния окружающей среды.
Электрическое сопротивление различных тканей человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг — малое. Например, при токе частотой 50 Гц удельное объемное сопротивление составляет, Ом×м:
Из этих данных следует, что по сравнению с другими тканями кожа обладает большим удельным сопротивлением, определяющим сопротивление тела человека в целом.
Сопротивление одного и того же участка кожи, а соответственно и тела в целом, изменяется в широких пределах в зависимости от ее состояния. Повреждения рогового слоя, порезы, царапины, ссадины могут снизить сопротивления тела до значения, близкого к внутреннему сопротивлению, т.е. 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током.
Такое же влияние оказывает и увлажнение кожи водой или за счет пота. Влага создает токопроводящие мостики на отдельных участках кожи и повышает, тем самым, ее проводимость. При длительном увлажнении наружный слой разрыхляется, в результате чего сопротивление его почти полностью утрачивается. Соответственно, работа сырыми руками или в условиях, вызывающих увлажнение каких либо участков кожи, создает предпосылки для тяжелого исхода в случае попадания человека под напряжение.
Загрязнение кожи различными веществами и в особенности хорошо проводящими ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т.п.) сопровождается снижением ее сопротивления, люди подвергаются большей опасности поражения током.
На сопротивление тела оказывает влияние площадь контактов, а также место их приложения, поскольку у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела.
Разница в значениях сопротивления кожи на разных участках кожи объясняется рядом факторов:
· различной толщиной рогового слоя кожи;
· неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела;
· неодинаковой степенью наполнения кровью сосудов кожи.
Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участках выше ладоней.
Значение тока и длительность его прохождения через тело человека оказывает непосредственное влияние на сопротивление тела. С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление падает, поскольку при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов, а, следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.
С ростом напряжения, приложенного к телу человека, происходит уменьшение в десятки раз сопротивления кожи, а, следовательно, и сопротивления тела в целом, которое приближается к сопротивлению внутренних тканей тела, т.е. к наименьшему значению.
Полное сопротивление тела человека при сухой чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении до 15-20 В) колеблется в пределах от 3000 до 10000 Ом. Если на участках кожи, где прикладываются электроды, соскоблить роговой слой, сопротивление упадет до 1000-5000 Ом, а при удалении всего верхнего слоя кожи (эпидермиса) — до 500-700 Ом.
Для технических расчетов сопротивление тела принимают равным 1000 Ом при напряжении 50 В и времени действия электрического тока 2с.
На степень поражения влияет место контакта и путь прохождения тока через тело человека.
Сопротивление тела человека условно считают состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи 
(эпидермиса) и одного сопротивления внутренних тканей тела 
.
Сопротивление кожного покрова состоит из активного 
и емкостного сопротивлений, включенных параллельно.
Емкостное сопротивление обусловлено тем, что в месте прикосновения электрода к телу человека образуется как бы конденсатор, обкладками которого являются электрод и хорошо проводящие ток ткани тела человека, лежащие под наружным слоем кожи, а диэлектриком, разделяющим обкладки — этот слой (эпидермис).
Сопротивление внутренних тканей считают чисто активным, хотя оно тоже имеет небольшую емкостную составляющую, которой можно пренебречь. Значение зависит от длины и поперечного сечения участка тела, по которому проходит ток, а также от удельного сопротивления внутренних тканей организма.
На основании схемы замещения можно написать выражение для определения полного сопротивления тела человека
(1)
где — полное сопротивление наружного слоя кожного покрова:
— внутреннее сопротивление тела человека.
Сопротивление тела зависит от частоты тока, протекающего через организм (рисунок 1).
Рисунок 1 – Зависимость сопротивления тела от частоты тока.
При увеличении частоты тока уменьшается емкостное сопротивление и при f =¥ сопротивление становится равным внутреннему. Сопротивление тела постоянному току больше, чем переменному.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Сопротивление человека
При касании человеком находящихся под напряжением проводов, токопроводящих поверхностей, клемм источников питания через его тело начинает протекать электрический ток. Величина силы тока, проходящего при этом через организм, определяется, прежде всего, такой характеристикой, как электрическое сопротивление человека. Зависящее от большого количества факторов (от наличия влаги на коже до эмоционального состояния человека) оно влияет на безопасность электромонтажных и ремонтных работ, производимых на находящемся под нагрузкой оборудовании, линиях электропередач. О том, что собой представляет сопротивление обычного человеческого тела, от чего зависит, как изменяется, пойдет речь в данной статье.
Что такое электрическое сопротивление тела человека
Сопротивление тела человека – способность различных тканей, внутренних органов противостоять протеканию электрического тока. Как и в проводниках, суть данного явления заключается в том, что проходящий по материи поток свободных электронов сталкивается с атомами и молекулами вещества, снижает свою скорость и плотность. Следствие таких происходящих на молекулярном уровне процессов – снижение силы проходящего по тканям, внутренним органам организма тока, что существенно уменьшает причиняемый потоком электронов вред.
Измеряется данная характеристика в таких единицах, как кило и мегаомы (сокращенно кОм, мОм, соответственно).
На заметку. Чтобы узнать, какое у тела человека значение сопротивления в омах, используют такой прибор, как мультиметр. Процесс измерения достаточно прост и безопасен: ручку переключения диапазонов устанавливают в положение для измерения сопротивления до 2000 кОм («2000к»), зажимают кончик каждого щупа между указательным и большим пальцами левой и правой руки. Появляющееся через 2-3 секунды на дисплее значение фиксируют при помощи кнопки «hold»(«удержать»).
Электрическое сопротивление человеческого тела складывается из отдельных значений данной характеристики для таких тканей и органов, как:
Самое большое сопротивление имеет кожа, точнее эпидермис – состоящий из ороговевших клеток внешний слой. Содержащий мало жидкости он очень слабо проводит ток. Расположенный под эпидермисом внутренний слой кожи, называемый дермой, имеет электропроводность значительно больше, чем наружные ороговевшие клетки.
Сопротивляемость содержащих много жидкости крови, лимфы, костного мозга, а также различных внутренних органов самая низкая. Промежуточное положение по величине данной характеристики занимает костная и хрящевая ткань.
Важно! Принято считать, что электрическое сопротивление человеческого тела переменному однофазному бытовому току должно быть равным 1 кОм. При воздействии постоянного 20-24-х вольтного тока величина данной характеристики должна составлять от 3 до 100 кОм.
На данных нормативах основан расчет максимально безопасной силы – количества электронов, проходящих через ткани человеческого организма за единицу времени без причинения ему вреда.
Значение полного сопротивления тел людей
Сопротивляемость человеческого тела электрическому току непостоянна. Основными влияющими на ее величину факторами являются состояние кожных покровов, вольт-амперные характеристики тока, физиологические особенности организма, параметры окружающей среды, содержание в воздухе пылевидных частиц с высокой электропроводимостью.
Состояние кожи
Самым высоким значением сопротивления обладает сухая и чистая кожа. При появлении на ней капельной влаги, пота, частиц металлической или угольной пыли электропроводность увеличивается. Обусловлено это тем, что вода и обильный пот способствуют удалению с кожи жировой пленки, тем самым увеличивая ее электропроводность.
Также увеличивают электропроводность кожи при нарушении ее целостности участки с различными ссадинами, порезами, гематомами, мозолями, кожными сыпями, термическими и химическими ожогами, они имеют достаточно низкое сопротивление, из-за чего более подвержены действию электротока.
Место приложения электротока
Сопротивляемость организма протеканию по нему потока заряженных частиц зависит от того, в каком месте тело соприкасается с токопроводящей поверхностью, находящимся под напряжением проводом. Небольшим электрическим сопротивлением характеризуются такие участки тела с тонким верхним слоем кожи, как:
При контакте данных участков с находящимися под напряжением поверхностями, оголенными проводниками сила протекающего по телу тока может, как нарушать нормальный обмен веществ и работу внутренних органов, так и приводить к летальному исходу.
Уровень сопротивляемости тканей
Самой большой сопротивляемостью протеканию тока отличаются сухая и неповрежденная кожа, ногтевая ткань. Наибольшей электропроводностью и, следовательно, низким сопротивлением характеризуются различные содержащиеся в организме жидкости: кровь, лимфа, костный мозг.
Значения показателей тока
На сопротивляемость организма влияют такие характеристики электрического тока, как:
Физиологические факторы и показатели окружающей среды
Основными физиологическими факторами, существенно влияющими на сопротивление тела, являются такие:
Значительно уменьшают сопротивляемость тела к протеканию по нему тока высокая температура воздуха и большое содержание в нем капельной влаги.
Важно! Также электропроводность человеческого тела может зависеть от наличия в воздухе мелких взвешенных частиц угольной или металлической пыли. Этот факт советуют принимать во внимание всем работающим в условиях шахт и токарных мастерских электрикам.
Таким образом, знание того, сколько составляет сопротивление человеческого тела ом, что на него влияет, позволяет принять действенные меры, способные повысить электробезопасность работ, производимых на силовых установках и линиях электропередач, находящихся под напряжением. Померить данную характеристику тела можно с помощью обычного мультиметра, при условии наличия у него соответствующего диапазона для измерения электрического сопротивления.
