Какое напряжение считается опасным для жизни человека

При расчетах электробезопасности сопротивление человеческого тела принимается равным 1000 Ом.

Что поражает и убивает: ток или напряжение?

Опасность электричества – это не миф; на самом деле, несмотря на общую осведомленность об этом факте, почти каждый человек может сказать, что при определенных обстоятельствах испытал удар током. Результат такого воздействия не обязательно катастрофичен, но смертельная опасность является неотъемлемым спутником неосторожного обращения с электричеством.

Именно поэтому на электроустановках размещаются предупреждающие знаки, такие как "Высокое напряжение! Опасно для жизни!" или "Не подходи! Это убьет вас!". Это приводит к тому, что многие люди не понимают, что такое ток или напряжение и чего следует остерегаться.

В чем разница между током и напряжением?

Если рассматривать физический процесс, то электричество имеет множество различных характеристик, среди которых наиболее часто рассматриваются напряжение и ток. Следует сразу отметить, что они не являются одним и тем же, но связаны между собой.

В каждом веществе существует бесчисленное множество мельчайших атомов, в которых происходит электромагнитное взаимодействие между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами, обращающимися вокруг ядра. В нормальном состоянии элементарные частицы находятся в равновесии – заряд ядра полностью компенсируется зарядами электронов. Однако воздействие электромагнитного поля на атомы приводит крайние электроны в движение, и атомы теряют равновесие – они получают некоторый заряд.

Напряжение следует понимать как разницу между двумя зарядами – в одной точке энергии больше, а в другой меньше. Аналогию можно провести на примере соединенных сосудов, если в одной трубке воды больше, а в другой меньше, то при их соединении вода из первой будет перетекать во вторую. То же самое можно сказать и о напряжении – потенциально каждая точка имеет определенный заряд энергии, созданный электромагнитным полем, но пока точки не соединены электрической цепью, заряженные частицы не начнут направленное движение.

Однако с появлением соединительной цепи напряжение между двумя точками вызовет направленное движение заряженных частиц. Это явление называется электрическим током.

В зависимости от характеристик источника электричества, напряжение и ток могут быть

• постоянными – напряжение не изменяется в зависимости от наличия или отсутствия нагрузки, относясь к источнику неограниченной мощности
• изменяться в зависимости от величины нагрузки – относится к ограниченному питанию, при котором напряжение питания снижается при коротком замыкании цепи;
• временный – когда нагрузка подключена к питанию, заряд полностью рассеивается через короткое время, это конденсаторы, в некоторых ситуациях индуцированное напряжение.

Последствия поражения электрическим током

В зависимости от ситуации, последствия поражения электрическим током могут быть разными. Если человек получает сильный удар током, у него могут возникнуть проблемы с кровообращением и дыханием. В тяжелых ситуациях может возникнуть фибрилляция сердца – сердечная мышца начинает хаотично дергаться. Когда сердце практически перестает работать, кровоток прекращается. Если вовремя не оказать первую помощь, человек может умереть.

Электротравма чаще всего происходит при поражении людей электрическим током напряжением до 1 000 вольт. Ожоги могут возникнуть при воздействии тока силой 1 А и более. В основном это происходит, когда человек не соблюдает элементарные правила безопасности при работе с током напряжением более 1 000 вольт. Проводящая часть тока находится довольно близко к телу, и между ними возникает искровой разряд, вызывающий сильные ожоги.

Если человек случайно получает искровой разряд, ток, достигая тела, нагревает ткани до 60°. Это вызывает коагуляцию белка и ожог пораженного участка. Ожоги, вызванные поражением электрическим током, трудно поддаются лечению.

Симптомы ожога электрическим током

Существует такое понятие, как электрический след. Это желтоватые пятна на коже, похожие на мозоли. Если ток проник глубоко в кожу, ткани организма в конечном итоге погибают.

Симптомами электрического ожога являются

• кожа в месте паралича краснеет;
• на месте паралича появляются ожоги и волдыри;
• ткани в месте паралича обугливаются;
• кусочки металла могли попасть на кожу при раскладывании одежды.

Наиболее опасным в этой области является поражение электрическим током:

• виски;
• спина;
• руки;
• голени;
• затылок;
• шея.

Поражает именно сила тока, а не напряжение.

Напряжение, вместе с общим сопротивлением цепи, определяет силу результирующего тока, протекающего через тело человека. Наиболее важным фактором при оценке тяжести и/или серьезности травмы является сила тока, а не напряжение, как иногда ошибочно полагают.

Сила тока, протекающего через пострадавшего, величина которого определяет тяжесть травмы, является функцией импеданса цепи Rобщий. Эта цепь обычно может быть представлена как последовательное соединение нескольких элементов: сопротивления электрического контакта на входе тока R1 (например, через руку), сопротивления человеческого тела R2 и сопротивления выходного контакта R3 (например, через ботинок).

Применяя закон Ома, можно написать:

формула Ома

Из этого выражения следует, что чем выше общее сопротивление, тем меньше ток при том же напряжении, а чем ниже сопротивление контакта человека с землей, тем больше ток, протекающий через тело.

Типы электрического контакта между человеком и электрической опасностью

У человека может быть два типа контакта с источником электрической опасности: прямой и косвенный. Прямой электрический контакт – это контакт с активными (находящимися под напряжением) частями установки или оборудования. Форма прямого контакта может включать прикосновение к двум проводам или активному проводу и контакт с землей.

Косвенный электрический контакт – это контакт с каким-либо заземлением, находящимся под напряжением. Под заземлением понимается совокупность металлических частей оборудования или установки.

Виды контакта

Электрический контакт может возникнуть в результате

• нарушения внутренней изоляции;
• любого внешнего повреждения;
• переключение защитного проводника с токоведущим проводником (во время ремонта);
• короткое замыкание между защитным проводником и проводником под напряжением.

Для защиты людей от прямого контакта с активными частями оборудования необходимо установить барьеры с достаточной степенью защиты, покрыть токоведущие части оборудования подходящим изолятором, способным сохранять свои свойства в течение длительного времени и ограничивающим ток до 1 мА, и отвести токоведущие части от установки так, чтобы к ним нельзя было случайно прикоснуться.

Кроме того, в электросети должны быть установлены автоматические выключатели, способные отключать ток менее 0,03 ампера. Эта дополнительная мера ни в коем случае не может заменить предыдущие.

Защитный разъединитель

Защита от косвенного электрического контакта заключается в непосредственном заземлении или нейтрализации оборудования. Источник питания и питаемая цепь могут быть разделены с помощью специального трансформатора.

Обоснование опасности

Ранее мы вкратце упомянули, почему постоянный и переменный токи опасны для человека. Теперь пришло время обсудить эти факторы более подробно. Существует четыре фактора:

1. Сила тока и напряжение. Сила тока измеряется в миллиамперах (мА). Так, для переменного тока достаточно значения от 10 до 15 мА при "стандартном" напряжении 120 В, а для постоянного тока – около 50-80 при U=42 B, чтобы причинить вред человеку. Однако не следует думать, что постоянный ток становится более безопасным, поскольку при одном и том же напряжении 500 В оба тока равны по причиняемому ущербу.
2. Продолжительность. Всем очевидно, что чем дольше вы подвергаетесь воздействию электричества, тем хуже становится. Однако не все знают, почему так происходит. Длительное воздействие тока разрушает эпидермис и, соответственно, снижает сопротивление организма, что автоматически "увеличивает" силу тока.
3. Частота. это величина колебания полюсов электросети, которая в странах СНГ достигает 50 Гц. Однако эта единица измерения не имеет ничего общего с постоянным током, так как в его случае электроны движутся в одном направлении. Уже обсуждавшийся скин-эффект достигается при частотах выше 20 кГц, что было экспериментально доказано Николой Тесла.
4. Сопротивление. Понимание того, как это работает, не требует особых знаний. Стоит лишь запомнить, что большее сопротивление связано с меньшим током и наоборот. Если на теле сухая и грубая кожа, она может выступать в качестве диэлектрика, что установит сопротивление тела между 40 000 и 100 000 Ом.
5. высокая температура тела;
6. поврежденный эпидермис;
7. высокая влажность окружающей среды.

Потоотделение также снижает сопротивление тела, поскольку оно представляет собой влажность и повышенную температуру.

Последствия поражения электрическим током

Хотя в большинстве случаев поражение электрическим током опасно для человека, последствия могут быть разными. Они зависят от системы организма, на которую воздействует удар током:

1. Нервная. В этом случае может наступить бессознательное состояние или потеря памяти, в особых случаях навсегда. Если были повреждены нервы, может нарушиться сенсорная или двигательная активность как таковая. Бывают также прецеденты, когда появляются патологические рефлексы и постепенно исчезают физиологические.
   При воздействии высокого напряжения нарушается работа ЦНС, и все центры, отвечающие за дыхательную и сердечную деятельность, дополнительно подавляются.
2. Сердечно-сосудистая система. Основой здесь является функциональное повреждение, т.е. синусовая аритмия и тахикардия, а также застойные и дополнительные сокращения. Также возможно внутреннее кровотечение из-за повреждения сосудистой стенки.
3. Органы чувств. В основном шум в ушах или сенсорная слабость в конечностях. Также может произойти разрыв барабанной перепонки и глухота. При повреждении глаз возможно развитие кератита, хороидита и катаракты.
4. Долгосрочные повреждения. Поражение электрическим током не всегда проходит бесследно, даже если повреждения устраняются немедленно. Например, впоследствии у человека может развиться воспаление нервов или трофическая язва. В сердечно-сосудистой системе может нарушиться проводимость импульсов. Ожоги, вызванные ударом электрического тока, заживают, но в редких случаях происходит деформация опорно-двигательного аппарата. Последующее воздействие тока может вызвать артериосклероз или вегетативные изменения.

Опасность заключается также в том, что не всегда человек может полностью восстановиться после такого лечения. В отдельных случаях даже трудно компенсировать пассивную боль, испытываемую человеком.