Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

От чего зависит тепловое действие электрического тока

Действие электрического тока на организм человека

При попадании человека под высокое напряжение через его тело начинает идти электрический ток. Это приводит к травмам разной степени тяжести даже к смертельному исходу.

Такие последствия появляются из-за того, что организм состоит из сосудов, костной и мышечной ткани и других органов, являющихся проводниками и наполненными растворами различных солей и других веществ.

Кроме воздействия на внутренние органы ток и электрическая дуга вызывают ожоги поверхности тела, а в более тяжёлых случаях и нижерасположенных тканей. Все эти явления определяют действие электрического тока на организм человека, тяжесть электротравм и необходимые методы оказания первой помощи.

Виды воздействий электрического тока на организм человека

Существуют различные виды действия электрического тока на человека, приводящие к разным негативным последствиям.

  • Термическое . Протекание тока большой силы вызывает нагрев сосудов и мягких тканей, нарушающих функциональность органов. Высокая температура может привести к сворачиванию крови и разрушению белка внутри организма, из-за чего такие ожоги требуют более длительного лечения по специальной методике. К термическому действию электрического тока можно отнести ожоги электрической дугой, нагрев тела которой усугубляется протеканием по поверхности электрического тока, но эти ожоги лечатся обычным способом.
  • Электролитическое . Все биологические жидкости являются электролитами и при протекании по ним электрического тока они разрушаются на различные составляющие, некоторые из которых могут быть вредными или ядовитыми. Спасти человека при электролитическом воздействии можно только в условиях стационара, проведя ему полную замену крови.
  • Биологическое . Биологическое действие электрического тока на человека начинается с момента контакта с токоведущими частями. Оно нарушает функционирование мышц, вызывает судороги, препятствующие самостоятельному прекращению воздействия высокого напряжения, а при увеличении силы тока приводит к спазму диафрагмы и остановке дыхания, а так же нарушению работы сердца, фибрилляции желудочков и клинической смерти.

Виды электрических травм

Существуют различные виды электрических травм и оказание первой помощи человеку зависит от того, как именно травмировался пострадавший.

Электрический ожог

Один из самых распространённых видов электрических травм в сетях до 1000 Вольт, требующих лечения. Вызывается контактом с электрической дугой, температура которой достигает 30000 °С. Лечение осуществляется аналогично обычным термическим ожогам.

Электрические знаки

В месте контакта кожи с токоведущими частями могут появляться сероватые или желтоватые отметки или электрические знаки. Эти места твёрже окружающих тканей и состоят из омертвевшей кожи.

Точная природа появления этих меток неизвестна. Возможно, они вызваны повышенным переходным сопротивлением кожи и более высоким напряжением на этом участке.

Электрометаллизация кожи

Появляется из-за проникновения внутрь и на поверхность кожи мелких капель расплавленного металла электрической дуги. Поверхность кожного покрова приобретает металлический цвет. Электрометаллизация кожи усугубляет электрический ожог, но не требует специального лечения.

Электроофтальмия

Это ожог роговицы ультрафиолетом при взгляде на электрическую дугу короткого замыкания. Чаще всего симптомы ожога, такие, как боль в глазах, краснота и слезоточивость проявляются через несколько часов, ночью.

Аналогичное явление появляется при наблюдении за электросваркой или кварцевой лампой в больнице или солярии.

Механические повреждения

При поражении электричеством возможны механические повреждения костей, сухожилий и кожи. Это связано с несколькими причинами:

  • Судороги и спазм мышечной ткани. При прохождении тока через организм происходят непроизвольные сокращения мышц, которые могут привести даже к переломам костей.
  • Падение с большой высоты. При контакте с элементами, находящимися под напряжением, возможны рефлекторное отдёргивание рук, судороги и падение. Это неопасно, если пострадавший находится на поверхности земли, но если он находится на большой высоте, то последствия падения могут быть хуже, чем от удара электричеством.
  • Падение после отключения электроустановки. Человек может упасть не только при сокращении мышц. В некоторых случаях судороги не дают потерпевшему самостоятельно отпустить элементы, находящиеся под напряжением. В этой ситуации падение возможно при отключении питания.
Читайте так же:
Какого сечения нужен провод для теплого пола

Электрический удар

Ток, проходящий по тканям, резко возбуждает нервные волокна, управляющие мышцами, из-за чего они сильно сокращаются, что приводит к судорогам и болезненным ощущениям.

По тому, какие последствия имеет электрический удар, травмы при ударе электрическим током делят на 4 группы:

  1. 1. Без потери сознания. Чаще всего после прекращения воздействия человеку достаточно немного полежать.
  2. 2. С потерей сознания, но без нарушения пульса и дыхания. Даже если пострадавший самостоятельно пришёл в себя, его необходимо показать врачу.
  3. 3. С потерей сознания и нарушением пульса и (или) дыхания. Необходимо вызвать скорую помощь.
  4. 4. Остановка дыхания, прекращение сердечной деятельности (клиническая смерть) и электрический шок. Необходимо немедленно начать реанимационные действия и вызвать скорую.

Клиническая смерть

Имеет два признака:

  • Остановка сердца . Прохождение тока через область сердца может вызвать фибрилляцию желудочков сердца. При этом вместо ритмичных сокращений сердечной мышцы начинаются беспорядочные, из-за чего кровь перестаёт поступать к жизненно важным органам и головному мозгу. Определяется по отсутствию пульса на сонной артерии
  • Прекращение дыхания . Основным признаком является отсутствие характерных движений грудной клетки.

В случае клинической смерти необходимо приступить к реанимационным действиям (искусственному дыханию и непрямому массажу сердца) в течение 5 минут, иначе происходит гибель головного мозга.

Важно! Реанимационные действия необходимо продолжать до восстановления самостоятельного дыхания и пульса или приезда бригады медиков.

Электрический шок

При сильном электрическом ударе замедляется, вплоть до полной остановки, частота дыхания, падает давление, может произойти помутнение сознания. Такое состояние может продолжаться до 24 часов и, при неоказании медицинской помощи, существует опасность смертельного исхода.

Причины электротравматизма

Основная причина электротравм заключается в том, что электрическое напряжение невозможно заметить без соответствующих приборов до момента контакта с токоведущими частями.

Поражение электрическим током может произойти не только при прикосновении к проводникам, но и через незаземлённый корпус оборудования, а так же, просто находясь на земле рядом с упавшим на неё проводом.

Опасная и смертельная сила тока для человека

Действие электрического тока на организм человека зависит, прежде всего, от его величины. Естественно, увеличение продолжительности контакта, заболевания сердца, а так же путь прохождения электричества через тело усугубляют последствия электрического удара.

Поэтому говоря о том, какая сила тока является опасной, подразумевается кратковременное воздействие без отягчающих факторов.

Кроме того, постоянный и переменный ток промышленной частоты 50Гц оказывают на человека разное воздействие. Это отображено в следующей таблице.

Характер воздействияПеременный ток ACПостоянный ток DC
Лёгкое покалывание1,6 мА7 мА
Сильные болезненные судороги7 мА80 мА
Пострадавший не может самостоятельно освободиться, что резко увеличивает продолжительность воздействия и опасность для жизни10 мА50 мА
Паралич дыхания80 мА100 мА
Остановка дыхания, через 3 секунды прекращаются сокращения сердца и начинается фибрилляция100 мА300 мА
Важно! Увеличение продолжительности воздействия или наличие сердечнососудистых заболеваний уменьшает силу опасного для жизни тока.

От чего зависит степень поражения человека электрическим током

То, какое действие оказывает электрический ток на организм и степень поражения, зависит от большого количества факторов.

Это величина тока, продолжительность воздействия, состояние здоровья и даже пол пострадавшего — ток неотпускания, при котором человек не может самостоятельно освободиться от воздействия напряжения, у мужчин выше, чем у женщин, при том, что болевой порог, наоборот, у женщин выше, чем у мужчин.

Читайте так же:
Чем залить провода теплого пола

Последствия, которые возникнут в результате действия электрического тока на человека зависят от многих факторов, а именно:

  • от величины и рода протекающего тока, переменный ток является более опасным, чем постоянный;
  • продолжительности его воздействия, чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия;
  • пути протекания, самую большую опасность представляет ток, протекающий через головной и спинной мозг, область сердца и органов дыхания (легкие);
  • от физического и психологического состояния человека. Организм человека обладает неким сопротивлением, это сопротивление варьируется в зависимости от состояния человека.

Минимальная величина тока, которую способен почувствовать человеческий организм составляет 1 мА.

При повышении тока более 1 мА человек начинает чувствовать себя некомфортно, возникают болезненные сокращения мышц, при увеличении тока до 12-15 мА возникает судорожное сокращение мышц, контролировать свою мышечную систему человек уже не в состоянии и собственными силами не может разорвать контакт с источником тока. Этот ток называется неотпускаемым.

Действие электрического тока человека величиной более 25 мА приводит к параличу мышц органов дыхания в результате чего человек может просто-напросто задохнуться. При дальнейшем увеличении тока возникает фибрилляция сердца.

Одним из основных факторов, влияющих на последствия электротравмы, является путь, по которому ток проходит по телу человека.

Самые серьёзные последствия вызывает протекание тока через голову или сердце. Кроме того, различные пути прохождения электроэнергии имеют разное сопротивление, что меняет силу тока и степень последствий электроудара:

  • максимальное сопротивление и минимальный ток при прохождении тока по пути «рука-рука» или «нога-нога» — 1 кОм;
  • при контакте с токоведущими частями к сопротивлению тела добавляется сопротивление одежды, обуви и поверхности, на которой стоит человек;
  • минимальное сопротивление и максимальный ток при пути протекания «обе руки-туловище» — 300 Ом.
Информация! Самыми распространёнными путями являются между руками и между правой рукой и ногами. Это связано с тем, что люди обычно работают двумя руками или только правой рукой, стоя при этом на неизолированной поверхности.

Какой ток опаснее для человека постоянный или переменный

Действие электрического тока на организм человека зависит не только от его величины, но и от вида напряжения — постоянный или переменный. Эти типы электроэнергии оказывают разное влияние на организм:

  • Переменный ток вызывает сокращение и расслабление мускулатуры. Такое воздействие является более болезненным и быстрее приводит к остановке сердца.
  • Постоянный ток вызывает сокращение мышц, в том числе сердца и дыхательной мускулатуры, но после прекращения контакта эти органы быстрее начинают функционировать в обычном режиме. Поэтому пороговые значения постоянного тока намного выше, чем переменного.

Такое соотношение сохраняется до величины 400В, при которой опасность уравнивается, а при дальнейшем повышении напряжения постоянный ток становится более опасным.

Информация! При лечебной процедуре «электрофорез» тело человека подвергается воздействию постоянного напряжения 30-80В и тока 5-12, а в некоторых случаях 50мА.

Электротравмы составляют небольшую часть по отношению к другим видам травм, однако лидируют среди травм с тяжёлым и летальным исходом. Это связано с низкой обращаемостью к врачам при I и, реже, II степени электрического удара и поражению всего организма в более тяжёлых случаях электротравматизма.

Действие электрического тока на организм человека

Поражение человеческого организма электрическим током может быть разнообразным. Разряд, проходящий через ткани оказывает на него тепловое, электролитическое, биологическое и динамическое действие.

Читайте так же:
Мощность тепловыделения при протекании тока

После теплового действия на поверхность кожи появятся ожоги различной степени тяжести. Электрический ток воздействует на внутренние органы потерпевшего, вызывая серьёзные изменения в их работе.

В результате электролитического поражения происходит разложение органических жидкостей организма, в том числе крови и лимфы. В результате поражения электрическим током состав этих жидкостей существенно изменяется.

В результате динамического (механического) воздействия заряда на человеческое тело происходит расслоение, разрыв или иные повреждения мышц и внутренних органов пострадавшего. В результате проникновения тока осуществляется мгновенное образование пара, вызванного нагреванием биологических жидкостей в пострадавшего. Всё это ведёт к появлению необратимых изменений в тканях.

После биологической травмы электротока на человеческие органы возбуждаются его ткани. После травмы происходят нарушения биологических процессов, нормально протекающих в обычном организме.

Каким бывает поражение

Как видите, воздействие может быть разнообразным. Различают несколько разновидностей электротравм:

местные — вызывающие точечное повреждение;

общие — в том случае поражается все органы. При этом происходит нарушение жизнедеятельности всего организма.

Под определением электротравмы понимают ранение, вызванное действием электродуги или тока.

Под местной электротравмой понимают видимое действие разряда. При этом, можно увидеть ярко выраженные нарушения целости человеческих тканей. Вызывается такая травма проникновением заряда или дуги. От степени воздействия на мягкие ткани электротоком зависит способ лечения такой травмы. Учитывается их характер и место воздействия разряда. Учитывается реакция организма на произошедшее. Местные травмы легче поддаются излечению. После получения такого повреждения пострадавший полностью или частично сохраняет способность обслуживать себя.

Чаще всего, поражения, вызванные воздействием электроразряда, характеризуются как: ожоги, металлизация, пятна тёмного цвета. Ярко выделяющиеся на коже, внешние повреждения или электроофтальмия.

Чаще всего разделяют дуговые контактные ожоги.

Тёмно-серые пятна на коже ещё называют «электрическими метками». Различают ещё и пятна бледно-жёлтого оттенка. Такие метки появляются у человека, перенёсшего удар электротоком.

Под металлизацией кожного покрова понимается попадание внутрь неё оплавившихся частиц железа. Появляется эта травма после воздействия электродуги.

Под механическим ранением подразумевается резкое и неожиданное сокращение мышц. Проявляется оно после воздействия на человека электрического разряда. После таких непроизвольных сокращений мышечной ткани могут возникнуть разрывы кровеносных сосудов, вывихи конечностей и прочие повреждения пострадавшего. Под определение электротравмы не попадают ранения, полученные после падения с большой высоты или ушибов, полученных в результате столкновения с различными конструкциями.

Под электроофтальмией подразумевается воспалительный процесс глазной оболочки — конъюнктивы и роговицы. Вызывается это повреждение мощным действием лучей ультрафиолета, поглощаемых раненым в момент получения травмы. Облучается организм человека под воздействием электрической дуги. Происходит непроизвольное сжатие мышц человеческого тела. В результате пострадавшего мучают судороги.

Результат поражения человека разрядом может быть самым непредсказуемым. Всё зависит от времени его прохождения человеческого тела или индивидуальных особенностей организма. Влияет на это и сила тока, проходящего через человеческое тело. Даже если повреждения не привели к смерти, то организм человека может получить серьёзные поражения, выражающиеся в дальнейшем нарушении его функций. Последствия могут проявиться не сразу. Иногда проявляются заболевания спустя определённый период. После поражения током у человека проявляются заболевания сердечно-сосудистой системы или поражение нервной системы.

Все несчастные случаи поможет предотвратить обучение по электробезопасности. Пройдя обучающий курс, человек будет иметь элементарные знания о безопасном обращении с электроприборами и не допустит смертельной ошибки.

Механизм действия электрического тока на организм

Электрический ток оказывает тепловое действие – от местных ожогов до обугливания, механическое – повреждение тканей от судорожных сокращений мышц, при отбрасывании тела от проводника и электрическое – электролиз тканевых жидкостей.

Читайте так же:
Схемы постоянного тока тепловоза

При несмертельных повреждениях могут наблюдаться расстройства со стороны нервной системы (параличи). Иногда поражение электрическим током сопровождается глубокой потерей сознания.

Признаки электротравмы.

Характерные признаки поражения электричеством:

  • наличие электрометок;
  • анизокория (различный размер зрачков);
  • «вареные мышцы» по ходу движения тока;
  • повышенное давление спинно-мозговой жидкости. Специфическим признаком поражения электротоком являются электрометки. Они возникают от контакта с токонесущим проводником обычно при напряжении тока 100–250 В и выделяющейся при этом температуре не выше 120 °C.

Типичная электрометка представляет собой повреждение в виде образований округлой или овальной формы, серовато-белого, бледно-желтоватого цвета с валикообразными краями и западающим центром, обычно без признаков воспаления, иногда с отеком тканей вокруг и налетом частичек металла, отслоением эпидермиса. Размеры электрометок обычно в пределах 1 см.

Ожоги от действия тока высокого напряжения могут быть большой площади. Металлизация электрометки в зависимости от металлов, входящих в состав проводника, придает ей соответствующую окраску.

В электрометке может отражаться форма проводника. Электрометки могут иметь различную локализацию, но чаще они располагаются на ладонях и подошвенных поверхностях стоп.

Характерна микроскопическая картина электрометки. Диагностику электрической метки в значительной степени облегчает выявление в ней металлов электропроводника методами цветных отпечатков, микрокристаллическими реакциями, спектрографическими и другими лабораторными исследованиями. Конфигурация следообразующей части проводника, кроме методов цветных отпечатков, может быть выявлена с помощью электронно-оптического преобразователя (исследование в инфракрасных лучах).

Нетипичные электрометки имеют вид ссадин, кровоизлияний, татуировок, ожогов, омозоления и др. Все подозрительные участки, которые могут быть электрометкой, иссекают для дальнейшего лабораторного исследования.

При вскрытии трупа выделяются признаки быстро наступившей смерти, косвенно свидетельствующие о смерти от электротравмы, – нарушение кровообращения и проницаемости стенок кровеносных сосудов, отек внутренних органов, мелкоточечные кровоизлияния в оболочки и в вещество головного мозга и др. Тепловое действие токов высокого напряжения проявляется обширными ожогами тела, вплоть до обугливания.

Предполагая электротравму, следователю необходимо квалифицированно произвести осмотр места обнаружения трупа с участием судебно-медицинского эксперта и специалиста-электротехника.

Направление электрического тока — условия и причины возникновения

Однако ток может возникнуть и в других средах, например, в газах. Как только физики открыли это явление, им предстояло определить, каково направление электрического тока.

Причины появления

Заряженные частицы начинают перемещаться благодаря действию различных источников питания. К их числу принадлежат батареи, аккумуляторы, генераторы и другие устройства, способные превращать всевозможные виды энергии в электрическую. Во время этих преобразований наглядно проявляется закон сохранения энергии. Частицы начинают движение в тот момент, когда электрическая цепь замыкается, что приводит к появлению в проводнике электрополя.

Именно оно и оказывает определенное воздействие на свободные частицы. Во время исследований ученые установили, что каждый источник электротока обладает электродвижущей силой (ЭДС). Следует помнить, что электроны не появляются благодаря источнику питания, а присутствуют в материале проводника. Они начинают двигаться под прямым воздействием электрополя, так как не связаны атомными связями и являются свободными.

В качестве примера можно привести замкнутую систему труб, воду в которых перекачивает насос. В зависимости от размеров труб и числа ответвлений, жидкость будет перемещаться в них с разной скоростью.

Все эти свойства присущи и течению электротока, которое изменяется в зависимости от сечения проводников.

Направление электротока

Необходимо понимать, что электроток вызывает не каждое перемещение заряженных частиц. Под воздействием тепла электроны также начинают двигаться, но их движение является хаотичным и не имеет конкретного направления. Если к тепловому воздействию на проводник добавить электрополе, то электроны начнут двигаться с определенной направленностью.

Читайте так же:
Количество теплоты в электронагревателе с постоянным током

Направление перемещения частиц, образующих электроток, зависит от их заряда:

  • положительные движутся от «плюса» к «минусу»;
  • отрицательные — от «минуса» к «плюсу».

Встречное перемещение частиц наблюдается в электролитических растворах и газах. Поэтому крайне важно точно установить, каково настоящее направление тока в цепи. В результате было принято решение, что движение положительных частиц является направлением электротока. Однако это утверждение не совпадает с действительностью, когда разговор идет о металлических проводниках.

Дело в том, что в них перенос заряда происходит из-за перемещения электронов, заряженных отрицательно. При этом точно известно, что они двигаются от минуса к положительному полюсу. В данном случае приходится считать направление тока противоположным перемещению заряженных частиц.

Несмотря на определенное неудобство, это правило четко говорит, что принимают за направление электрического тока и куда он течет.

Движение частиц в различных проводниках

Электроток способен возникнуть не только в металлах, но и других веществах. При этом они могут находиться в различных агрегатных состояниях. Чтобы лучше понять тему, стоит указать и движение тока в жидкостях, газах и твердых веществах:

  • Металлы обладают большим количеством свободных электронов, которые и являются основным источником электротока.
  • Электролиты представляют собой жидкости, которые способны проводить электроток. К этой группе проводников принадлежат растворы солей, кислот, щелочей. Оказавшись в воде, молекулы всех этих веществ расщепляются на ионы — заряженные отдельные атомы либо их группы. Ионы могут иметь положительный (катионы) либо отрицательный (анионы) заряд. Именно вследствие их направленного движения в растворах возникает электроток.
  • В плазме и газах электроток вызывает перемещение положительных ионов и электронов, имеющих отрицательный заряд.
  • В вакууме ток появляется благодаря вылетающим с поверхности металла электронам.

Ток, возникающий вследствие передвижения заряженных частиц внутри тел относительно определенной среды, называется электротоком проводимости.

Также существует определение конвекционного электротока, представляющего собой движение макроскопических частиц. Примером конвекционного тока являются дождевые капли во время молнии.

Действие тока

Зная, что принимается за направление тока, стоит выяснить и его действие. О появлении силы электротока можно узнать по показаниям специальных приборов. Однако они не всегда есть под рукой. В такой ситуации о наличии электротока можно судить по следующим явлениям:

  • Тепловое. Движение заряженных частиц приводит к нагреву материала проводника. Именно это явление используется в работе ламп освещения либо нагревательных приборов.
  • Магнитное. Если в цепи есть ток, то он создаст магнитное поле. Проверить этот факт можно с помощью компаса: если поднести его к проводу, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику. Созданное током магнитное поле можно усилить, обмотав железный стержень проволокой. В результате получится электромагнит.
  • Химическое. Если ток протекает в электролитах, то химический состав раствора изменится. Например, в растворе CuSO4 электроток возникает благодаря движению положительных ионов Cu. Они перемещаются к отрицательному электроду, который со временем покроется слоем меди.

Сегодня сложно представить человеческую цивилизацию без электричества. Природу этих явления пытались установить многие ученые еще до открытия электронов. Первым физиком, выдвинувшим гипотезу о наличии двух типов зарядов, стал Бенджамин Франклин.

После открытия электронов не состыковка гипотезы Франклина была обнаружена, но ученые решили, что определяться направление электротока будет по-прежнему.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector