1. Значение тока I h (основной поражающий фактор), h – «homo » – человек. Смертельным для человека значением считается ток промышленной частоты и силы в 100 мА.
Выделим некоторые характерные значения тока промышленной частоты (50 Гц) при его протекании через человека:
– пороговый ощутимый – 0,5…1,5 мА, при котором появляются первые ощущения слабого зуда и легкого покалывания в пальцах;
– сильные боли в мышцах, но человек еще способен самостоятельно оторваться от электросети при токе 8…10 мА;
– пороговый неотпускающий – 10…20 мА, при котором человек (из-за болезненных судорог мышц) не может оторваться от токоведущей части, находящейся под напряжением;
8…10 мА – для детей; токи отпускания: дети – 4 мА.;
11…14 мА – для женщин; женщины – 6 мА;
до 16 мА – для мужчин; мужчины – 9 мА
20…25 мА – для стариков.
Ток силой в 25…50 мА ведет к затруднению и остановке дыхания; при длительном воздействии (в течении нескольких минут) может наступить смерть вследствие прекращения работы легких.
– пороговый фибрилляционный – 100 (порог 95 % выживания)…5000 (порог выживания →0 %) мА, при котором возникают хаотические сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл - аритмия); кровь не перекачивается, что ведет к наступлению смерти. Ток > 5 А фибрилляцию сердца не вызы-вает, при этом происходит мгновенная остановка сердца.
При постоянном токе:
– пороговый ощутимый – 5…7 мА (против 0,5 – 1,5 при перем. токе) – ощущение нагрева кожи
в 4 раза безопаснее переменного тока,
– пороговый неотпускающий – 50…70 мА (против 10 – 20) в 4 раза безопаснее,
– пороговый фибрилляционный – 300 мА (против 100 – 5 000) в 3 раза безопаснее.
Напряжение в контактной сети электротранспорта: троллейбуса, трамвай – 550 В; метрополитен – 850 В; пригородная электричка однофазный – ток 3 кВ или 27,5 кВ ~ ток.
Электрический стул в США, электроды на голову и ноги, напряжение 1 650 В, ток 8 А, 3 повтора. Перед посадкой на стул дважды сверяют рисунок радужки глазного яблока.
США в штате Нью-Йорк в 1888г. взамен повешения ввели в «гуманных целях» казнь на электрическом стуле, которая осуществля-лась приложением к осужденному напряжения 1300 В промышленной частоты (позже напряжение повысили до 1900 В). Первым каз-ненным на электрическом стуле стал Вильям Кеммлер (6 августа 1890г.), убивший жену и расчленивший труп топором.
Полной неожиданностью стало содержание вышедшей в свет в 1904 г. книжки тюремного врача Тибсена, по долгу службы присутствовавшего при исполнении приговора, который в своих записках вынужден был отметить, что электроказнь на самом деле является и жестокой и мучительной. Только 10 процентов приговоренных погибают сразу после приложения напряжения. Косвенно это признавалось и инструкцией тюремных властей США, разрешавшей лишать приговоренного жизни и другим путем, если смерть от электричества не наступила сразу (например, путем введения смертельной дозы токсичного вещества). Несмотря на появившиеся факты, казнь на электрическом стуле существует в ряде штатов США и поныне.
2. Напряжение прикосновения Uпр, которое, согласно ГОСТ 12.1.009-76, представляет напря-жение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Напряжение прикосновения, а также электрическое сопротивление тела человека существенно влияют на исход поражения, так как определяют значение тока, проходящего через тело человека, согласно закону Ома:
U пр = ih Rh.
В аварийном режиме предельно допустимым напряжением является 20 В (при длительности воздействия более 1 с).
3. Сопротивление тела человека Rh – величина нелинейная, меняется в широких пределах и
зависит от ряда факторов: состоянием кожи; рода и частоты тока и приложенного к телу человека напряжения; времени воздействия; плотности и площади контакта и т. д. Разные ткани тела оказыва-ют разное сопротивление: кожа, кости, жировая ткань – большее, мышечная ткань, кровь и, особен-но спинной и головной мозг – малое.
Rh определяется в основном сопротивлением кожи (эпидермис – ороговевшие мертвые клетки, толщина слоя – до 0,2 мм. – диэлектрик, уд. сопротивление составляет 105 – 106 Ом·м). Сопротивление нижних слоев кожи и живых тканей – дермы – незначительно – 300÷500 Ом см.
Сопротивление Rh колеблется у разных людей от 3 кОм до 100 кОм – при сухой и чистой коже.
Для европейцев нормальная величина Rh составляет 15-30 кОм; африканцев – 35-45 кОм; арабов – 45-75 кОм.
Увлажненная и грязная кожа имеет сопротивление ≈ 0,5 кОм. Сопротивление кожи обратно пропор-ционально площади контакта – для сварщиков.
Наименьшее сопротивление имеют: кожа лица, шеи, рук на участке выше запястья (внутренняя сторона), тыльная сторона кисти, подмышечные впадины. Наибольшее сопротивление – кожа ладо-ней и подошв.
4. Длительность воздействия t.
Предельно допустимый ток, который может воздействовать на человека без особых последст-вий, находится в интервале t = 0,2…1 с. Через 30 с эл. сопротивление человека падает ≈ на 25 %, через 90 с – на 70 %. Быстрое отключение пострадавшего от токоведущих частей является решаю-щим фактором для спасения его жизни. В случае поражения током при оказании помощи в течение первой минуты удается спасти до 90 % пострадавших.
|
|
Вероятность тяжелого исхода возрастает при t > 1 с, что связано с особенностями кардиоцикла (0,75 ÷ 1 с), т. к. ток встречается со всеми фазами работы сердца, что весьма опасно. В этом случае нарушается ритм сердца и возможна его полная остановка.
Последствия воздействия тока на организм выражаются в нарушении функций центральной нервной системы, изменении состава крови, местном разрушении тканей организма под влиянием выделяющейся теплоты, нарушении работы сердца и легких и т.п.
Очевидно, что с увеличением времени воздействия тока эти отрицательные факторы накапливаются, а губительное влияние их на состояние организма усиливается.
Опасность совпадения момента прохождения тока через сердце с фазой Т кардиоцикла заключается в следующем.
Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: одного, называемого диастолой, когда желудочки сердца, находясь в расслабленном состоянии, заполняются кровью, и другого, именуемого систолой, когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды (рис. 10, а).
На кардиограмме выделяются отдельные участки, соответствующие различным фазам работы сердца. Так, зубец Р возникает при сокращении предсердий (что обеспечивает заполнение расслабленных желудочков кровью), пик QRS - при сокращении желудочков сердца, благодаря чему кровь выталкивается в аорты, зубец Т - период, когда заканчивается сокращение желудочков, и они переходят в расслабленное состояние.
Установлено, что чувствительность сердца к электрическому току неодинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность которой около 0,2 с. Поэтому, если во время фазы Т через сердце проходит ток, то при некотором его значении возникает фибрилляция сердца; если же время прохождения этого тока не совпадает с фазой Т, то вероятность возникновения фибрилляции резко уменьшается. Например, опыты над животными показали, что ток промышленной частоты разного значения (вплоть до 10 А) и длительностью 0,2 с, как правило, не вызывает фибрилляции сердца, если время прохождения его совпадает с периодом сокращения предсердий (пик Р) или желудочков (пик QRS). При совпадении же тока с фазой Т смертельное поражение наступает при значительно меньшем токе (0,6 - 0,7 А) той же длительности.
Следовательно, вероятность возникновения фибрилляции сердца, т.е. опасность смертельного поражения, зависит не только от значения тока, но и от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает период прохождения тока через область сердца. Общий характер этой зависимости выражается кривой, приведенной на рис. 10, б.
|
|
Рис. 10. Опасность совпадения времени протекания тока через сердце с фазой Т кардиоцикла:
а) электрокардиограмма здорового человека (в схематическом виде); б) кривая,
выражающая общий характер зависимости опасности поражения током
(т.е. вероятности возникновения фибрилляции сердца) от момента
протекания тока через сердце человека
При длительности прохождения тока, равной времени кардиоцикла (0,75 - 1 с) или превышаю-щей его, ток «встречается» со всеми фазами работы сердца, в том числе с наиболее уязвимой фазой Т; это весьма опасно для организма.
Если же время воздействия тока меньше продолжительности кардиоцикла на 0,2 с или более, то вероятность совпадения момента прохождения тока с фазой Т, а, следовательно, и опасность поражения резко уменьшаются.
Необходимо отметить еще одно немаловажное обстоятельство, влияющее на исход поражения. Дело в том, что если время прохождения тока совпадает с фазой Т, то и в этом случае вероятность возникновения фибрилляции сердца зависит от длительности воздействия тока.
На рис. 11 показана зависимость порогового фибрилляционного тока частотой 50 Гц от длительности его прохождения через человека. Время прохождения тока во всех случаях совпадает с фазой Т кардиоцикла. Эта кривая получена путем соответствующей обработки результатов опытов над животными. Известно, что величина тока через тело человека (мА), не вызывающая фибрилляцию сердца у 99,5 % пострадавших, связана со временем
 |
его воздействия соотношением (по данным профессора С. Ф. Дальзиеля из США):
где 
= 165 - 168 - экспериментальный коэффициент;
- время воздействия тока, с.
Рис. 11 Зависимость порогового фибрилляционного тока с частотой 50 Гц
Построенная по приведенному соотношению кривая имеет вид, представленный на рис. 12.
Рис. 12. Зависимость безопасного тока от времени его воздействия на человека