Действие электрического тока на организм человека

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, но по числу случаев со смертельным исходом занимает одно из первых мест. Из каждых 100 расследованных случаев, связанных с электрическим током, 90 заканчиваются летальным исходом. Вот почему обслуживание-электрических установок относят к работам, выполняемым в условиях повышенной опасности. Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший не может сам оказать себе помощь.

Действие электрического тока на человека носит сложный и разнообразный характер. При замыкании электрической цепи через организм человека ток оказывает термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в виде ожогов как наружных участков тела, так и внутренних органов, в том числе кровеносных сосудов и нервных тканей.

Электроожоги излечиваются значительно труднее и медленнее обычных термических, сопровождаются внезапно возникающими кровотечениями, омертвением отдельных участков тела.

Тело человека является проводником электрического тока. Однако разные ткани тела оказывают току неодинаковое сопротивление. Большое сопротивление оказывают кожа, особенно ее верхний слой, называемый эпидермисом, кости и жировая ткань. Малое сопротивление оказывают внутренние органы, головной и спинной мозг, кровь, оголенные мышцы. Сопротивление R_lt зависит от пола и возраста людей. У женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей — меньше, чем у взрослых, у молодых людей — меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и степенью огрубения верхнего слоя кожи.

Сопротивление тела человека воздействию электрического тока -величина переменная и зависит от многих факторов, в том числе от параметров электрической цепи, физиологического состояния человека, условий окружающей среды и т. п. Во всех расчетах по обеспечению электробезопасности принимают 1000 Ом, т. е. такое сопротивление, когда человек находится в наихудших для себя условиях (нервно-психическое или болезненное состояние, повышенная влажность окружающей среды, наличие большого числа металлических конструкций и т. п.).

Основным поражающим фактором является сила электрического тока, проходящего через тело человека.

Человек начинает ощущать воздействие переменного тока величиной 0,5 … 1,5 мА (1 А = 10³ мА). Это порог ощутимого тока, который не представляет серьезной опасности, так как человек самостоятельно может нарушить контакт с токоведущей частью электроустановки.

Величину тока 10 … 15 мА называют порогом неотпускающего тока. Эта величина тока при промышленной частоте 50 Гц вызывает непроизвольное сокращение мышц кисти руки и предплечья, сопровождающееся резкой болью. При воздействии этого тока на организм человек не может разжать руку, отбросить от себя провод, т. е. он не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущей частью и оказывается как бы прикованным к ней.

Ток 40 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему, вызывает фибрилляцию сердца. Фибрилляция — это такое состояние сердца, когда оно перестает сокращаться как единое целое в определенной последовательности. При этом происходят отдельные подергивания волокон сердечной мышцы, насосная функция сердца прекращается. Отсутствие кровообращения вызывает в организме недостаток кислорода, что в свою очередь приводит к прекращению дыхания. Такое состояние человека называют клинической смертью -переходным периодом от жизни к смерти. Однако в этот период почти во всех тканях организма еще продолжаются слабые обменные процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. В связи с этим длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток головного мозга.

В большинстве случаев это время составляет 4 … 5 мин, но не более 7 мин. Человека, находящегося в состоянии клинической смерти, вернуть к жизни можно, оказав ему оперативную помощь. При доступе свежего воздуха необходимо сделать искусственное дыхание или использовать дефибриллятор — аппарат для прекращения фибрилляции.

Ток 100 мА (0,1 А) считается смертельным, так как происходят немедленная остановка сердца и паралич дыхания.

Тело человека имеет участки, особенно уязвимые к воздействию электрического тока, так называемые акупунктурные точки. Их электрическое сопротивление всегда меньше других зон тела. Наиболее уязвимыми являются тыльная часть кисти, рука на участке выше кисти, шея, висок, спина, передняя часть ноги, плечо.

Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени действия тока резко снижается сопротивление организма , а величина тока, прошедшего через тело, возрастает при постоянном напряжении электрической сети

Электролитическое действие тока вызывает электролиз крови и лимфатической жидкости, в результате чего нарушается их химический состав и ткани организма в целом.

Биологическое воздействие выражается в раздражении живых тканей организма. Электрический ток нарушает действие биотоков, управляющих внутренним движением ткани, вызывает непроизвольное, противоестественное судорожное сокращение мышц сердца и легких.

Механическое действие тока, на организм является причиной электрических травм. Характерными видами электротравм являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей.

Ожоги бывают двух видов — токовый, или контактный, и дуговой. Токовый ожог возникает в результате контакта человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой и большой энергией. Дуговой ожог возникает в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий, отключений разъединителей и рубильников под напряжением.

В этом случае дуга может переброситься на человека и через него пройдет ток большой величины — до нескольких десятков ампер.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.

Металлизация кожи — проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. При поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным.

Разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей могут произойти в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока или при падении вниз при выполнении работ на электроустановке, расположенной на высоте.

Исход поражения электрическим током во многом зависит от индивидуальных особенностей человека. Установлено, что здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока, чем больные и слабые. Повышенной восприимчивостью к току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и др. Состояние возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения способствует более тяжелому исходу электротравматизма.

Действие электрического тока не всегда проходит бесследно, возможны отдаленные последствия электротравмы. Наблюдались случаи развития диабета, заболеваний щитовидной железы, половых органов, органического изменения сердечно-сосудистой системы и вегетативно-эндокринного расстройства.

Воздействие электрического тока на организм человека

Несчастные случаи, связанные с опасным воздействием элек­трического тока на организм человека, происходят при соприкос­новении человека с токоведущими частями или же от действия разрядного тока при приближении к токоведущим частям на достаточное для образования разряда расстояние.

Механизм поражения электрическим током весьма сложен и еще недостаточно изучен.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрес­кивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процес­сов в живом организме).

При электротравмах могут быть внутренние (электрический удар) или внешние (ожог, металлизация, электрический знак) поражения организма человека.

Наиболее тяжелым видом электротравм являются электри­ческие удары.

Наблюдения и исследования данных об электротравматизме показывают, что решающее влияние на исход электрических травм оказывают следующие факторы:

а) величина поражающего тока, протекающего через тело человека;

б) напряжение в электроустановках;

в) продолжительность воздействия тока на организм чело­века;

г) путь прохождения тока;

д) род и частота тока;

е) состояние окружающей среды;

ж) состояние организма человека в момент получения элек­тротравмы.

Величина поражающего тока. До настоящего времени вопрос о том, какая величина тока является опасной и какая смертельно опасной для человека, окончательно не разрешен.

Под безопасным током обычно понимают ток такой величины, который дает возможность человеку самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Величина тока зависит от сопротивления тела человека и приложенного к нему напряжения.

Наибольшей величиной отпускающего переменного тока с час­тотой 50 периодов в секунду можно принять 15—20 ма и наи­большую величину отпускающего постоянного тока можно при­нять в среднем 60—70 ма.

Примерная зависимость характера воздействия тока на орга­низм человека от его величины, составленная по данным изуче­ния электротравматизма и экспериментов над животными, дана в табл. 24.

Продолжительность воздействия тока. Длительность воздей­ствия тока на организм человека также имеет большое значение. Установлено, что с увеличением времени действия тока электрическое

Т а б л и ц а 24

 

 

сопротивление тела человека уменьшается. Следовательно, с увеличением длительности воздействия тока, величина тока, про­ходящего через тело человека, возрастает; поэтому чем дольше человек находится под током, тем более тяжелыми получаются последствия.

Путь прохождения тока. Путь прохождения тока в организме, повидимому, также оказывает влияние на исход электротравм. В настоящее время считается установленным, что с увеличением пути прохождения электрического тока через организм тяжесть исхода несчастного случая возрастает.

В связи с тем, что прохождение электрического тока через тело человека вызывает различные сложные патологические про­цессы в организме человека, вопрос о влиянии пути прохождения тока на исход электротравм не является окончательно решенным.

Род и частота тока. Изучение воздействия переменного и по­стоянного тока на организм человека показывает, что опасность переменного тока для возникновения электротравмы выше опас­ности постоянного тока при низких напряжениях.

Изучение влияния тока различной частоты на организм чело­века показывает, что опасность поражения током с увеличением частоты уменьшается.

Установлено, что наиболее опасными для человека частотами являются частоты 50—60 Гц, и что значительное увеличение частоты тока снижает опасность поражения.

Опыт эксплуатации высокочастотных генераторов показывает, что с точки зрения поражения организма электрическим ударом токи высокой частоты не представляют опасности поражения организма, но они при прикосновении к токоведущим частям вызывают ожоги.

Состояние человека в момент электротравмы. Различный со­став тканей человеческого тела является причиной различного сопротивления электрическому току. Удельное сопротивление тела человека, когда кожный покров находится в сухом состоя­нии, составляет от 40 000 до 100 000 Ом, причем свыше 90% этого сопротивления приходится па кожный покров. Однако сопротивление наружного слоя кожного покрова не остается величиной постоянной, а меняется в весьма широких пределах и зависит: а) от влажности и чистоты кожи, б) от величины по­верхности и плотности контакта, в) от величины тока и продол­жительности прохождения его через тело человека; г) от вели­чины приложенного напряжения.

С.Филин, 2014

Воздействие электрического тока на человека

Когда человек вступает в контакт с источником напряжения, происходит поражение электрическим током. Касаясь проводника, находящегося под напряжением, человек становится частью электросети, по которому протекает электрический ток.

Как известно, человеческий организм состоит из множества жидкостей и минералов, что является хорошим проводником электричества. Это говорит о том, что действие электрического тока на организм человека оказывает летальный исход.

Виды воздействия электрического тока

Существует много факторов, влияющих на результат действия электрического тока на организм человека:

• пути протекания — самую большую опасность представляет ток, протекающий через головной и спинной мозг;
• продолжительность воздействия — чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия;
• от величины и рода протекания — переменный ток является наиболее опасным, чем постоянный;
• от физического и психологического состояния человека — человек обладает неким сопротивлением, это сопротивление варьируется в зависимости от состояния человека.

Минимум, который способен прочувствовать человек составляет 1 мА. Если действие электрического тока более 25 мА, то это приводит параличу мышц органов дыхания.

Электрический ток проходя через организм человека может оказывать на него 3 вида воздействий:

• термическое — подразумевает появление ожогов, а так же перегревание кровеносных сосудов;
• электролическое — проявляется в расщеплении крови, вызывает существенные изменения физико-химического состава;
• биологическое — нарушение нормальной работы мышечной системы, вызывает судорожные сокращения мышц.

Существует множество повреждений, которые возникают в результате действия электрического тока: металлизация кожи, электрические знаки, электроофтальмия, механические повреждения. Наиболее опасным являются электрические удары. Электрический удар сопровождается возбуждением живых тканей организма током, который через него проходит.

В зависимости от того, какие последствия возникают после электрического удара, их разделяют на 4 степени воздействия:

I — судорожные сокращения мышц, человек в сознании;

II — судорожные сокращения мышц, человек без сознания, дыхание и работа сердца присутствуют;

III – отсутствие дыхания с нарушением работы сердца;

IV – клиническая смерть, отсутствие дыхания, остановка сердца.

Соблюдайте правила безопасности и берегите себя! Для защиты работы с электрическим током Вы можете посмотреть в нашем каталоге.

Поделиться записью

тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое Почему магнитное действие электрического тока считается основным

Электрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает — ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается — ток в цепи есть, и т. д.

Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.

В простейшем случае, если, скажем, через нихромовую проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания ().

Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.

Химическое действие электрического тока

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.

Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.

Скажем, при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.

Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это и т.д.

В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:

Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.

Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.

В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.

Магнитное поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в частности — заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно притягиваются.

Такое механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей токов, то есть это, в первую очередь, — магнитное взаимодействие, а уж потом — механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.

В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах (например, в промышленных).

В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.

Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.

Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет — до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.

Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.

Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя . Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.

Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.

На этом принципе основана , где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.

В разделе на вопрос физика. 8 класс. магнитное поле. помогитеее… заданный автором Проситель лучший ответ это 1-а Магнитное действие электрического тока — способность электрического тока, проходящего по проводникам второго рода, порождать вокруг этих проводов магнитное поле.
1-б Положительный притягиваетя к отрицательному 🙂
2-a Стрелка начинает отклоняться от нориального положения
2-б Одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются
3-а В магнитном поле стрелка компаса поворачивается строго определённым образом, всегда параллельно силовым линиям поля. (правило буравчика или левой руки)
3-б В обоих случаях на концах
4-а Отверткой можно или замыканием (не лучший способ)
4-б Северный магнитный находится на южном географическом, и наоборот. Точного определения нет — подвергаются смещению
5-а Нагревание проводника
5-б Однозначно нет
6-а Янтарь с магнитом – братья?
Оказалось, что это близко к истине, и «побратала» их молния. Ведь при электризации янтаря возникают искры, а искры – это маленькие молнии.
Но молния молнией, а при чем же здесь магнит? Как раз молния и оказалась тем, что соединило воедино янтарь и магнит, ранее «разлученные» Гильбертом. Вот три выдержки из описания удара молнии, в которых видна близкая связь между электричеством янтаря и притяжением магнита.
«…В июле 1681 г. корабль „Квик“ был поражен молнией. Когда же наступила ночь, то оказалось по положению звезд, что из трех компасов… два, вместо того, чтобы, как и прежде, указывать на север, указывали на юг, прежний северный конец третьего компаса направлен был к западу» .
«…В июне 1731 г. один купец из Уэксфилда поместил в углу своей комнаты большой ящик, наполненный ножами, вилками и другими предметами, сделанными из железа и стали… Молния проникла в дом именно через этот угол, в котором стоял ящик, разбила его и разбросала все вещи, которые в нем находились. Все эти вилки и ножи… оказались сильно намагниченными… »
«…В деревне Медведково прошла сильная гроза; крестьяне видели, как молния ударила в нож, после грозы нож стал притягивать железные гвозди… »
Удары молний, намагничивающие топоры, вилы, ножи, прочие стальные предметы, размагничивающие или перемагничивающие стрелки компасов, наблюдались столь часто, что ученые стали искать связь между электрическими искрами и магнетизмом. Но ни пропускание тока через железные стержни, ни воздействие на них искр от лейденских банок ощутимых результатов не дало – железо не намагничивалось, хотя точные современные приборы, пожалуй, почувствовали бы это.
Чуть-чуть отклонялась стрелка компаса в опытах физика Романьози из города Трента, когда он приближал компас к вольтову столбу – электрической батарее. И то лишь тогда, когда по вольтову столбу шел ток. Но Романьози тогда не понял причины такого поведения стрелки компаса.
Честь открытия связи между электричеством и магнетизмом выпала на долю датского физика Ханса Кристиана Эрстеда (1777-1851), да и то случайно. Произошло это 15 февраля 1820 г. вот как. Эрстед в этот день читал лекцию по физике студентам Копенгагенского университета. Лекция была посвящена тепловому действию тока, иначе говоря, нагреванию проводников, по которым протекает электрический ток. Сейчас это явление используется сплошь и рядом – в электроплитках, утюгах, кипятильниках, даже в электролампах, спираль которых добела раскалена током. А во времена Эрстеда такое нагревание проводника током считалось новым и интересным явлением.
6-б Встаить сердечник

Простейшие электрические и магнитные явления известны людям с очень давних времен.

По-видимому, уже за 600 лет до н. э. греки знали, что магнит притягивает к себе железо, а натертый янтарь – легкие предметы, вроде соломинок и т. п. Однако различие между электрическими и магнитными притяжениями было еще не ясно; те и другие считались явлениями одной природы.

Четкое разграничение этих явлений – заслуга английского врача и естествоиспытателя Уильяма Гильберта (1544-1603), который в 1600 г. выпустил в свет книгу под названием «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле». С этой книги, собственно, и начинается подлинно научное изучение электрических и магнитных явлений. Гильберт описал в своей книге все свойства магнитов, которые в его эпоху были известны, а также изложил результаты собственных очень важных опытов. Он указал на ряд существенных различий между электрическими и магнитными притяжениями и ввел слово «электричество».

Хотя после Гильберта различие между электрическими и магнитными явлениями было уже для всех неоспоримо ясно, тем не менее ряд фактов указывал на то, что при всем своем различии эти явления каким-то образом тесно и неразрывно связаны друг с другом. Наиболее бросающимися в глаза были факты намагничивания железных предметов и перемагничивания магнитных стрелок под влиянием молний. В своей работе «Гром и молния» французский физик Доминик Франсуа Араго (1786-1853) описывает, например, такой случай. «В июле 1681 г. корабль «Королева», находившийся в сотне миль от берега, в открытом море, был поражен молнией, которая причинила значительные повреждения в мачтах, парусах и пр. Когда же наступила ночь, то по положению звезд выяснилось, что из трех компасов, имевшихся на корабле, два, вместо того чтобы указывать на север, стали указывать на юг, а третий стал указывать на запад». Араго описывает также случай, когда молния, ударившая в дом, сильно намагнитила в нем стальные ножи, вилки и другие предметы.

В начале XVIII века было уже установлено, что молния, по сути дела, представляет собой сильный электрический ток, идущий через воздух; поэтому факты вроде описанных выше могли подсказать мысль, что всякий электрический ток обладает какими-то магнитными свойствами. Однако обнаружить на опыте эти свойства тока, и изучить их удалось только в 1820 г. датскому физику Гансу Христиану Эрстеду (1777-1851).

Основной опыт Эрстеда изображен на рис. 199. Над неподвижным проводом 1, расположенным вдоль меридиана, т. е. в направлении север-юг, подвешена на тонкой нити магнитная стрелка 2 (рис. 199,а). Стрелка, как известно, устанавливается также приблизительно по линии север-юг, и поэтому она располагается примерно параллельно проводу. Но как только мы замкнем ключ и пустим ток по проводу 1, мы увидим, что магнитная стрелка поворачивается, стремясь установиться под прямым углом к нему, т. е. в плоскости, перпендикулярной к проводу (рис. 199,б). Этот фундаментальный опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие движение магнитной стрелки, т. е. силы, подобные тем, которые действуют вблизи естественных и искусственных магнитов. Такие силы мы будем называть магнитными силами, так же как мы называем силы, действующие на электрические заряды, электрическими.

Рис. 199. Опыт Эрстеда с магнитной стрелкой, обнаруживающий существование магнитного поля тока: 1 – провод, 2 – магнитная стрелка, подвешенная параллельно проводу, 3 – батарея гальванических элементов, 4 – реостат, 5 – ключ

В гл. II мы ввели понятие электрического поля для обозначения того особого состояния пространства, которое проявляется в действиях, электрических сил. Точно так же мы будем называть магнитным полем то состояние пространства, которое дает о себе знать действием магнитных сил. Таким образом, опыт Эрстеда доказывает, что в пространстве, окружающем электрический ток, возникают магнитные силы, т. е. создается магнитное поле.

Первый вопрос, который поставил перед собой Эрстед после того, как он сделал свое замечательное открытие, был таков: влияет ли вещество провода на создаваемое током магнитное поле? «Соединительный провод, – пишет Эрстед, – может состоять из нескольких проволок или металлических полос. Природа металла не меняет результата, разве только, пожалуй, в отношении величины.

С одинаковым результатом мы пользовались проволоками из платины, золота, серебра, латуни и железа, а также оловянными и свинцовыми полисами и ртутью».

Все свои опыты Эрстед проводил с металлами, т. е. с проводниками, в которых проводимость, как мы теперь знаем, имеет электронный характер. Нетрудно, однако, осуществить опыт Эрстеда, заменив металлический провод трубкой с электролитом или трубкой, в которой происходит разряд в газе. Такие опыты мы уже описали в § 40 (рис. 73) и видели, что хотя в этих случаях электрический ток обусловлен движением положительных и отрицательных ионов, но действие его на магнитную стрелку то же, что и в случае тока в металлическом проводнике. Какова бы ни была природа проводника, по которому течет ток, вокруг проводника всегда создается магнитное поле, под влиянием которого стрелка поворачивается, стремясь стать перпендикулярно к направлению тока.

Таким образом, мы можем утверждать: вокруг всякого тока возникает магнитное поле. Об этом важнейшем свойстве электрического тока мы уже упоминали (§ 40), когда говорили подробнее о других его действиях – тепловом и химическом.

Из трех свойств или проявлений электрического тока наиболее характерным является именно создание магнитного поля. Химические действия тока в одних проводниках – электролитах – имеют место, в других – металлах – отсутствуют. Выделяемое током тепло может быть при одном и том же токе больше или меньше в зависимости от сопротивления проводника. В сверхпроводниках возможно даже прохождение тока без выделения тепла (§ 49). Но магнитное поле – неотделимый спутник всякого электрического тока. Оно не зависит ни от каких специальных свойств того или иного проводника и определяется лишь силой и направлением тока. Большинство технических применений электричества также связано с наличием магнитного поля тока.

Мы подробно рассмотрели свойства электростатического поля, порождаемого неподвижными электрическими зарядами. При движении электрических зарядов возникает целый ряд новых физических явлений, к изучению которых мы приступаем.

В настоящее время широко известно, что электрические заряды имеют дискретную структуру, то есть носителями зарядов являются элементарные частицы – электроны, протоны и т.д. Однако в большинстве практически значимых случаев эта дискретность зарядов не проявляется, поэтому модель сплошной электрически заряженной среды хорошо описывает явления, связанные с движением заряженных частиц, то есть с электрическим током.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц .

С использованием электрического тока вы хорошо знакомы, так как электрический ток чрезвычайно широко используется в нашей жизни. Не секрет, что наша нынешняя цивилизация в основном базируется на производстве и использовании электрической энергии. Электрическую энергию достаточно просто производить, предавать на большие расстояния, преобразовывать в другие требуемые формы.

Кратко остановимся на возможных проявлениях действия электрического тока.

Тепловое действие электрического тока проявляется практически во всех случаях протекания тока. Благодаря наличию электрического сопротивления при протекании тока выделяется теплота, количество которой определяется законом Джоуля-Ленца, с которым вы должны быть знакомы. В некоторых случаях выделяемая теплота полезна (в разнообразных электронагревательных приборах), часто выделение теплоты приводит к бесполезным потерям энергии при передаче электроэнергии.

Магнитное действие тока проявляется в создании магнитного поля, приводящего к появлению взаимодействия между электрическими токами и движущимися заряженными частицами.

Механическое действие тока используется в разнообразных электродвигателях, преобразующих энергию электрического тока в механическую энергию.

Химическое действие проявляется в том, что протекающий электрический ток, может инициировать различные химические реакции. Так, например, процесс производства алюминия и ряда других металлов основан на явлении электролиза – реакции разложения расплавов оксидов металлов под действием электрического тока.

Световое действие электрического тока проявляется в появлении светового излучения при прохождении электрического тока. В некоторых случаях свечение является следствие теплового разогрева (например, в лампочках накаливания), в других движущиеся заряженные частицы непосредственно вызывают появление светового излучения.

В самом названии явления (электрический ток) слышны отголоски старых физических воззрений, когда все электрические свойства приписывались гипотетическое электрической жидкости, заполняющей все тела. Поэтому при описании движения заряженных частиц используется терминология аналогичная используемой при описании движения обычных жидкостей. Указанная аналогия простирается дальше простого совпадения терминов, многие законы движения «электрической жидкости аналогичны законам движения обычных жидкостей, а частично знакомые вам законы постоянного электрического тока по проводам аналогичны законам движения жидкости по трубам. Поэтому настоятельно рекомендуем вам повторить раздел, в котором описаны эти явления – гидродинамику.

1. В чем проявляется магнитное действие электрического тока? Объясните свой ответ.

Способность электрического тока, проходящего по проводникам второго рода, порождать вокруг этих проводов магнитное поле

2. Как с помощью компаса можно определить полюсы магнита? Объясните свой ответ.

Северный полюс стрелки притягивается к южному полюсу магнита, южный полюс — к северному.

3. Каким образом можно обнаружить наличие в пространстве магнитного поля? Объясните свой ответ.

Например с помощью железных опилок. Под действием магнитного поля тока железные опилки располагаются вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрической окружности.

4. Как при помощи компаса определить, течет ли ток в проводнике? Объясните свой ответ.

Если стрелка компаса располагается перпендикулярно проводу, значит в проводе течет постоянный ток.

5. Можно ли разрезать магнит так, чтобы один из полученных магнитов имел только северный полюс, а другой — только южный? Объясните свой ответ.

Невозможно отделить полюса друг от друга разрезанием. Магнитные полюсы существуют только парами.

6. Каким способом можно узнать, есть ли ток в проводе, не пользуясь амперметром?

• Используя магнитную стрелку, которая реагирует на ток в проводе.
• Используя чувствительный вольтметр, подключив его к концам провода.

Действие электрического тока на организм человека

Доброго времени суток, уважаемые читатели сайта http://zametkielectrika.ru.

Продолжаем более подробно знакомиться с электробезопасностью.

Сегодня у нас очень интересная и познавательная статья про действие  электрического тока на организм человека.

Я думаю, что каждый из Вас хоть раз задумывался об опасности электрического тока, и его последствий. А кто то может (не дай Бог конечно) испытал это на себе.

Введение

Среда, в которой мы с Вами обитаем, а также все то, что нас окружает, заключает в себе потенциальную опасность для нас. Одной из таких угроз является поражение током. Кроме природной среды (поражение молнией), есть еще бытовая и производственная, которые постоянно развиваются и прогрессируют (усовершенствование техники и применение новых разработок), а значит, несут в себе еще большую угрозу.

Несмотря на то, что проверка приборов производится очень качественно, от ошибок и непредвиденных ситуаций никто не застрахован.

К сожалению, чаще всего поражение током, как на производстве, так и в быту случается от того, что не соблюдены меры предосторожности и элементарной электробезопасности.

Не исключаются также причины неисправности электропроводки и поломки приборов (при пользовании электрическим чайником, СВЧ-печью, и другими бытовыми приборами; ошибки при подключении стиральной машины, или при переносе розетки, либо при замене розетки и многое другое), используемых в быту, и электрических агрегатов и электрооборудования, используемого непосредственно на производстве.

Как показывает статистика, процент получаемых травм от поражения током намного ниже по сравнению с травмами, полученными другими способами.

Но при поражении током значительно выше процент тяжелых травм и летального исхода.

Что такое электрический ток?

Действие электрического тока на человека, а также его последствия можно лучше понять после того, как более детально рассмотрим, что же такое ток.

Электрический ток – это упорядоченное движение электронов в проводнике или полупроводнике.

В участке цепи сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка (разности потенциалов) и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи — закон Ома.

В случае, когда человек касается проводника, который находится под напряжением, он тем самым включает себя в цепь. Через тело человека пройдет ток, если он не изолирован от земли, либо касается проводника одновременно с другим предметом, у которого противоположенный потенциал.

Данная формула применима к двухфазному, или его еще называют двухполюсному прикосновению к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Выглядит это следующим образом:

При касании человеком двух фаз электроустановки, возникает цепь через тело человека, по которой проходит электрический ток. Величина электрического тока в данном случае зависит ТОЛЬКО от напряжения электроустановки и внутреннего сопротивления человека.

Например, фазное напряжение электроустановки 220 (В), линейное напряжение соответственно 380 (В). В нормальных условиях среднее сопротивление человека приблизительно составляет 1000 (Ом).

В данном случае ток, который пройдет через человека при одновременном его касании двух фаз (А и В) будет равен 380 (мА).  А это смертельно опасно!!!

Чуть иначе будет происходить расчет тока, проходящего через организм человека, если он прикоснется к одной фазе в сети с изолированной нейтралью.

В этом случае цепь тока будет замыкаться через организм человека, далее на землю и через сопротивление изоляции и емкости фаз.

Чем грозит действие электрического тока?

Электрический ток производит следующие воздействия на организм человека проходя сквозь него:

1. Термическое

При таком воздействии происходит перегрев, а также функциональное расстройство органов находящихся на пути прохождения тока.

2. Электролитическое

При электролитическом действии тока в жидкости, которая находится в тканях организма, происходит электролиз, в том числе и в крови, из-за чего нарушается ее физико-химического состав.

3. Механическое

Во время механического воздействия происходит разрыв тканей и их расслоение, ударное действие от испарения жидкости из тканей человеческого организма. После этого следует сильное сокращение мышц, вплоть до их полного разрыва.

4. Биологическое

Биологическое действие тока несет в себе раздражение и перевозбуждение нервной системы.

5. Световое

Данное действие служит причиной поражения глаз.

 

Последствия при действии электрического тока

Глубина и характер воздействия зависит от:

• рода тока (переменный или постоянный) и его силы
• времени его воздействия и пути, по которому он проходит через человека
• психологического и физиологического состояния данного человека.

Так, например, при нормальных условиях и наличие сухой, неповрежденной кожи сопротивление человека может достигать нескольких сотен (кОм), а вот если условия будут неблагоприятные, то значение может упасть до одного килоома.

Ниже, я Вам приведу в пример таблицу, как действует электрический ток разной величины на организм человека.

Ток с силой около 1 (мА) уже будет довольно таки ощутимым. При более высоких показаниях будут испытываться болезненные и неприятные сокращения мышц у человека.

При токе силой в 12-15 (мА) человек уже не может управлять своей мышечной системой и не в состоянии самостоятельно оторваться от поражающего источника тока.

Если же ток будет выше, чем 75 (мА), то его воздействие приведет к параличу дыхательных мышц и, следовательно, к остановке дыхания.

Если сила тока будет продолжать увеличиваться, то наступит фибрилляция сердца и его остановка.

Более опасным, чем постоянный ток, является ток переменный.

Имеет не малое значение и то, какими именно участками тела прикасается человек к токоведущей части. Самыми опасными считаются те пути, во время которых поражается спинной и головной мозг (голова-ноги и голова-руки), легкие и сердце (ноги-руки).

Основные поражающие факторы

1. Электрический удар

Возбуждает мышцы тела, приводит к судорогам, а затем к остановке дыхания и сердца.

2. Электрические ожоги

Возникают в результате выделения тепла после прохождения тока через тело человека.

Есть несколько видов ожогов, которые возникают в зависимости от параметров электрической цепи, а также состояния человека в тот момент:

• покраснение кожи
• возникновение ожога с образованием пузырей
• возможно обугливание тканей
• металлизация кожи, сопровождающаяся проникновением в нее кусочков металла, в случае расплавление металла.

Напряжение соприкосновения – это напряжение, которое действует на человека во время его соприкосновения с одним полюсом, либо же с фазой источника тока.

Самыми опасными зонами тела являются области висков, спины, тыльных сторон рук, голеней, затылка, а также шеи.

Почитайте мою статью о групповом несчастном случае на производстве, который случился с двумя электромонтерами при переключениях в электроустановке напряжением 10 (кВ).

P.S. Если во время прочтения материала у Вас возникли вопросы, то спрашивайте об этом в комментариях.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Урок з електробезпеки для старших класів

ЗАНЯТИЕ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ»

(для средних и старших классов)

 

 

 

План проведения занятия

1. Введение: электричество друг или враг?
2. Представление об опасности электрического тока.
3. Электричество в быту.
4. Правила поведения вблизи энергообъектов.
5. Действие электрического тока на организм человека.
6. Помощь пострадавшему от электрического тока.
7. Противозаконные действия на энергообъектах и их последствия.
8. Предупреждающие знаки по электробезопасности.
9. Вывод: берегите свою жизнь и жизнь своих друзей!

 

1. Введение

Ребята! Вы хорошо знаете, какую важную роль играет электроэнергия в народном хозяйстве, быту и учебе. Она дает нам свет, тепло, приводит в движение различные механизмы, облегчающие труд человека. Электроэнергия заняла настолько прочное место в нашей жизни, что сейчас обойтись без нее просто невозможно. Она наш незаменимый помощник. Но, оказывая огромную помощь людям, электроэнергия таит в себе смертельную опасность для тех, кто не знает или пренебрегает правилами электробезопасности, не умеет обращаться с бытовыми приборами, нарушает правила поведения вблизи энергообъектов.

 

2. Представление об опасности электрического тока

Опасность для жизни человека представляют электроустановки любого напряжения. Запомните: безопасного тока не существует! 

Электроустановки – это оборудование, которое используется энергетиками для передачи электрической энергии, а также все бытовые приборы, окружающие нас в повседневной жизни.

Человек, коснувшись токоведущих частей электроустановок и неизолированных проводов, находящихся под напряжением, оказывается включенным в электрическую цепь. Под воздействием напряжения через его тело протекает электрический ток, который нарушает нормальную работу организма, из-за чего возникают судороги, прекращается дыхание и останавливается сердце, возникают тяжелые ожоги. Человек может погибнуть или стать инвалидом.

Чем больше величина тока, протекающего через тело, тем он опаснее! 

Величина тока тем больше, чем выше напряжение, под которым оказался человек.

Безопасным считается напряжение 12 вольт. Наибольшее распространение в промышленности и сельском хозяйстве и быту получили электрические сети, напряжением 220 — 380 вольт (220 вольт — для освещения и бытовых приборов, 380 вольт — для трехфазных электродвигателей и других промышленных потребителей). Но это напряжение очень опасно для человека.

Наибольшее количество смертельных электротравм происходит с людьми, попавшими под напряжение 220 — 380 вольт.

Электрические приборы, которыми вы пользуетесь дома и в школе, электрические сети и подстанции, мимо которых вы проходите во дворе, на улице и в поле, при нормальной работе безопасны. Конструкторы и энергетики позаботились о том, чтобы исключить случайное прикосновение к токоведущим частям.

Однако, при различных повреждениях изоляции, обрыве проводов, подъеме на опоры, проникновении в подстанции и электрические щитовые, играх вблизи электрооборудования возникает реальная угроза для жизни.

Вот почему так важно всем знать правила обращения с электрическими приборами и другими электроустановками, во время предупредить товарища об опасности шалости вблизи электрических линий и подстанций, уметь обезопасить себя и других людей при обнаружении повреждения в электрической сети.

 

3. Электричество в быту

Правила обращения с электрическими приборами не сложны, и их легко запомнить:

1). Вы не должны самостоятельно заменять электролампы и предохранители, производить ремонт электропроводки и бытовых приборов, открывать задние крышки телевизоров и радиоприемников, устанавливать звонки, выключатели и штепсельные розетки. Пусть это сделают взрослые или специалист-электрик!

 

2). Нельзя пользоваться выключателями, штепсельными розетками, вилками, кнопками звонков с разбитыми крышками, а также бытовыми приборами с поврежденными, обуглившимися и перекрученными шнурами. Это очень опасно!

Вы не должны проходить мимо подобных фактов. Своевременно сообщайте взрослым о повреждениях!

Запомните, разбивая ради боловства крышки выключателей, звонков, штепсельных розеток, повреждая электропроводку, вы, тем самым, совершаете проступок равный преступлению, так как это может привести к гибели людей.

 

3). Опасность поражения людей электрическим током очень велика в помещениях с земляными, цементными и бетонными полами, хорошо проводящими электрический ток (это ванные комнаты, бани, сараи, гаражи, подвалы). В этих помещениях должны применяться электроприборы и переносные электролампынапряжением 12 вольт, включенные через специальный понижающий трансформатор. Такое же напряжение должно применяться для переносных приборов и ламп, применяемых в саду, огороде и во дворе.

Некоторые люди пренебрегают этим и присоединяют непосредственно к сети напряжением 220 вольт бытовые электроприборы в ванных комнатах, пользуются переносными электролампами в гаражах и подвалах, устанавливают электроплитки в сырых помещениях и сараях, а подобные нарушения приводят к печальным последствиям.

Примеры: 

— Мальчик решил приготовить уроки вечером в саду. Взяв включенную через удлинитель напряжением 220 вольт настольную лампу, в которой была повреждена изоляция внутренних проводов, он стал выходить из дома. В комнате по его телу, очевидно, проходил небольшой электрический ток, который он не ощущал, так как сухой деревянный пол оказывал большое сопротивление. Но как только мальчик коснулся земли, сопротивление резко снизилось, ток увеличился, и мальчик был смертельно поражен электрическим током.

 

— Юноша 16 лет самовольно провел проводку напряжением 220 В в погреб и при ввертывании лампы коснулся пальцем цоколя и погиб.

Имеются случаи гибели людей, которые производили замену электроламп и ремонт электропроводок под напряжением, стоя на батареях отопления, водопроводных трубах, ваннах, газовых плитах и других хорошо заземленных предметах или касаясь их.

 

Запомните! 

Запрещается пользоваться электрическими приборами и переносными электролампами напряжением 220 вольт в помещениях и на открытом воздухе при наличии земляных, цементных, бетонных и других полов, хорошо проводящих электрический ток, а также в сухих помещениях, в которых не исключена возможность одновременного прикосновения к электроприбору и хорошо заземленным предметам.

 

4). Если вы, прикоснувшись к корпусу электроприбора, трубам и кранам водопровода, газа, отопления, ванне и другим металлическим предметам почувствуете «покалывание» или вас «затрясет», то это значит, что данный предмет находится под напряжением в результате какого-то повреждения электрической сети. Это сигнал серьезной опасности!

В других, более худших условиях (например, стоя босиком на мокром полу), повторное прикосновение к этому же предмету, находящемуся под напряжением, может привести к смертельному поражению электрическим током.

Что необходимо сделать в этих случаях:

— немедленно отключить поврежденный электроприбор от сети;

— если появилось напряжение на трубах, ванне и т. д., немедленно отключить электросеть при помощи автоматических выключателей или выкручивания предохранителей у электросчетчика;

— предупредить окружающих об опасности и немедленно сообщить о случившемся взрослым!

 

4. Правила поведения вблизи энергообъектов

Энергообъекты – это воздушные и кабельные линии электропередачи, подстанции, трансформаторные подстанции, распределительные пункты. 

Воздушные линии электропередачи напряжением 35, 110 тысяч вольт или киловольт и выше отвечают за электроснабжение городов и поселков. Воздушные и кабельные линии электропередачи напряжением 6, 10 киловольт отвечают за электроснабжение внутри городов и поселков, а также сельских населенных пунктов. Линии электропередачи напряжением 380 вольт обеспечивают электроэнергией многоквартирные жилые дома или улицы, а 220 вольт — отдельные квартиры и дома. 

Подстанции делятся на подстанции высокого класса напряжения — 35 киловольт и выше и трансформаторные подстанции напряжением 6, 10 киловольт. Подстанции предназначены для понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии. Трансформаторные подстанции расположены в каждом населенном пункте и в силу их повсеместности представляют особую опасность для населения!

Все электроэнергетические объекты несут в себе реальную опасность для жизни!

 

1). Самое большое количество тяжелых несчастных случаев, связанных с поражением электрическим током, происходит в результате прикосновения к провисшим проводам и приближении или прикосновении к оборванным проводам, лежащим на земле. 

 

 

Примеры:

— На одной из воздушных линий напряжением 6 киловольт из-за сильного ветра произошло повреждение, которое привело к провисанию провода над дорогой. Четырнадцатилетний мальчик, проезжая на велосипеде под линией, поднял руку и коснулся провода. В результате он получил тяжелые ожоги ног и руки.

— Пятнадцатилетний мальчик, проезжая на лошади под провисшими проводами воздушной линии 6 киловольт, коснулся головой провода. Он погиб, была убита и лошадь.

— Подросток близко подошел к оборванному проводу воздушной линии электропередачи напряжением 10 киловольт, лежащему на земле. Не коснувшись провода, он попал под «шаговое» напряжение, потерял сознание и упал.

— Во время сильного ветра был сорван провод с изоляторов воздушной линии электропередачи, который упал на землю, продолжая находиться под напряжением. Шел дождь, провод лежал в луже. Проходившие мимо школьники решили убрать провод, и в момент прикосновения к нему два мальчика были поражены током, один из них погиб. 

Большую опасность таит в себе оборванный провод воздушной линии электропередачи 0,4, 6, 10 и 35 киловольт, лежащий на земле. Особенность электрической сети с таким напряжением состоит в том, что даже после обрыва провод может находиться под напряжением. Электрический ток при этом начинает «стекать» в землю, и участок земли вокруг провода оказывается под электрическим потенциалом, причем, чем ближе до точки контакта провода с землей, тем больше потенциал. Если человек будет проходить по такому участку, его ноги за счет шага могут оказаться на различном удалении от точки замыкания провода на землю, а значит, под разными электрическими потенциалами. Разность потенциалов, под которыми находятся ноги человека, создает электрическое напряжение, называемое шаговое напряжение. Под действием тока в ногах возникают судороги, человек падает, и цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные мышцы и сердце. Поэтому, увидев оборванный провод, лежащий на земле, ни в коем случае не приближайтесь к нему на расстояние ближе 8 метров. Попавшему в зону «шагового напряжения» нельзя отрывать подошвы от поверхности земли. Передвигаться следует в сторону удаления от провода «гусиным шагом» — пятка шагающей ноги, не отрываясь от земли, приставляется к носку другой ноги.

 

Чтобы избежать беды нужно твердо помнить!

— к провисшим и оборванным проводам воздушных линий электропередачи, радиотрансляции и связи прикасаться нельзя;

— опасно подходить к проводу, лежащему на земле ближе, чем на 8 метров;

— подходя к воздушной линии электропередачи, необходимо убедиться, что на вашем пути нет провисших и оборванных проводов.

 

Обнаружив поваленные опоры, оборванные и провисшие провода немедленно организуйте охрану места повреждения, чтобы другие люди и животные не коснулись проводов. Охрану прерывать нельзя! Постарайтесь криком привлечь внимание людей, сообщите о случившемся кому-нибудь из взрослых или позвоните по телефону в РЭС (желательно в этом месте беседы указывать телефон диспетчера РЭС). Если вокруг длительное время нет людей и у вас нет с собой телефона, сделайте ограждение места повреждения из имеющегося под рукой материала: палок, веток деревьев и т. д., при этом помня, что к месту обрыва провода нельзя приближаться ближе чем на 8 метров, после этого можно пойти к ближайшему телефону для сообщения об аварии.

 

2).Каждый должен знать, что земля, бетонный или кирпичный пол могут проводить через себя электрический ток. Поэтому, стоя на таком основании и коснувшись любыми частями тела оголенного или поврежденного провода, человек попадает под напряжение, через его тело проходит электрический ток и он может погибнуть.

Примеры: 

— При переходе с поднятым вверх удилищем под воздушной линией коснулся провода удилищем и погиб 18-летний юноша.

— 6-летний мальчик погиб от электротравмы, которую он получил, коснувшись провода на крыше одноэтажного дома, где он играл с друзьями.

3).Большую опасность представляют провода воздушных линий, расположенные в кроне деревьев или кустарников или вблизи от них. Не прикасайтесь к таким деревьям и не раскачивайте их, особенно в сырую погоду! Они служат проводником электрического тока.

Пример:

— 7-летний мальчик, играя во дворе дома, залез на высокую березу и, раскачиваясь на ветвях, приблизился к проводам линии напряжением 10 киловольт и был поражен электрическим током. 

 

4).К печальным последствиям приводят игры вблизи воздушных линий электропередачи и трансформаторных подстанций, а нередко озорство и лихачество отдельных ребят.

Пример:

— Ребята из озорства сделали наброс тонкой проволоки на один из проводов воздушной линии электропередачи и погибли от удара электрическим током.

 

5). Важно знать, что попасть под напряжение можно и не касаясь токоведущих частей, а только приблизившись к ним. В воздушном промежутке между электроустановкой и телом человека возникнет электрическая дуга и нанесет несовместимые с жизнью ожоги.

Примеры:

— Подросток влез на металлическую опору воздушной линии напряжением 110 киловольт, чтобы палкой спугнуть с нее голубя. Приблизившись к проводу, он был смертельно поражен электрическим током. 

— 5-классник, игравший со своими сверстниками рядом с электроустановкой, несмотря на предупредительные плакаты, поднялся по дверцам ячейки на крышу электроустановки, приблизился к токоведущим частям и был поражён током. 

— подросток 14 лет сломал вентиляционную решетку трансформаторной подстанции и залез в нее с целью хищения цветного металла. Случайно прикоснувшись к токоведущим частям попал под напряжение и погиб.

— два мальчика с насыпи полезли на крышу трансформаторной подстанции чтобы поиграть. Приблизились к высоковольтным проводам и получили удар током. Один из них остался инвалидом.

    

 

Запомните, категорически запрещается:

— играть вблизи воздушных линий электропередачи и подстанций; 

— делать набросы на провода воздушных линий и запускать «воздушного змея» вблизи них;

— влезать на опоры воздушных линий, приставлять к ним лестницы и другие предметы;

— проникать за ограждение, внутрь или на крышу подстанций, открывать дверцы электрических щитков;

— залезать на крыши домов и сооружений, а также деревья, если вблизи проходят линии электропередачи.

 

6). Летом, находясь в походе, опасно останавливаться на отдых вблизи воздушных линий электропередачи, либо подстанций.

 

Пример: 

— семья отдыхала па берегу реки, поставив палатку в уютном уголке под проводами воздушной линии электропередач. От порыва ветра дерево упало на провода, оборвав провод, и он упал на землю вблизи 15-летней девушки, которая в это время загорала около палатки. Девушка была смертельно поражена электрическим током. Ее мать, пытаясь оказать помощь, приблизилась к телу дочери и тоже погибла.

 

Запомните!

Категорически запрещается вблизи воздушных линий электропередачи и подстанций устраивать стоянки, устанавливать палатки, разводить костры, делать причалы для лодок, удить рыбу.

 

5. Действие электрического тока на организм человека

Опасность электрического тока состоит в том, что у человека нет органов чувств для обнаружения на расстоянии электрического тока. Электрический ток не имеет запаха, цвета и действует бесшумно. Невозможно без специальных приборов узнать, находится ли данная часть электроустановки под напряжением или нет. Это приводит к тому, что люди часто не осознают реально имеющейся опасности и не принимают необходимых защитных мер. 

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает биологическое, электролитическое, механическое и термическое действие.

Термическое действие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон. 

Электролитическое действиевыражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, что приводит к непроизвольным судорожным сокращениям мышц, нарушению нервной системы, органов дыхания и кровообращения. При этом могут наблюдаться обмороки, потеря сознания, расстройство речи, судороги, нарушение дыхания (вплоть до остановки). 

Механическое действиепроявляется в возникновении давления в кровеносных сосудах и тканях организма при нагреве крови и другой жидкости, а также механическом напряжении и разрыве тканей в результате непроизвольного сокращения мышц при воздействии электрического тока.

Большое значение в исходе поражения имеет путь, проходимый током в теле человека, и время воздействия тока на человека. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. Наиболее опасными путями прохождения тока через человека являются: рука-ноги, рука-рука, голова-ноги, голова-рука.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца и остановка дыхания вследствие паралича мышц грудной клетки. Наиболее неблагоприятный исход поражения человека электрическим током будет в случаях, когда прикосновение произошло влажными руками или в сыром помещении.

 

6. Помощь пострадавшему от электрического тока

Необходимо помнить, человека, пораженного электрическим током можно спасти, вернуть к жизни, если правильно и главное, быстро оказать ему помощь.

Нельзя отказываться от оказания помощи, если человек неподвижен, не дышит, у него нет пульса. Заключение о наступлении смерти может сделать только врач.

Если человек попал под действие электрического тока необходимо, прежде всего, быстро (дорога каждая секунда!) освободить пострадавшего от действия электрического тока, так как человек, находящийся под напряжением, не может из-за судорог или потери сознания самостоятельно оторваться от провода, корпуса прибора. Если это произошло в помещении, отключите провод или прибор, выключив выключатель, выдернув вилку из розетки, выключив автоматические выключатели у электросчетчика, выкрутив предохранители у электросчетчика;

Но в реальных условиях это сделать достаточно сложно. 

Лучше это сделают взрослые, специалисты электрики. Позовите их на помощь! 

Оказать эффективную помощь пострадавшему от электрического тока может человек, хорошо знающий «Правила освобождения пострадавшего от электрического тока и оказания первой помощи».

Необходимо запомнить: нельзя приближаться к пострадавшему, так как сам можешь попасть под напряжение. Если это случится, то кто окажет помощь вам и пострадавшему?

Соблюдение техники безопасности – это не лишняя предосторожность и не проявление трусости. Это обязательное условие, которым нельзя пренебрегать.

Ни в коем случае нельзя позволять пострадавшему, освобожденному от действия электрического тока, двигаться, а тем более продолжать работу или игру, так как отсутствие видимых тяжелых повреждений от электрического тока или других причин (падения и т. п.) еще не исключает возможности последующего ухудшения его состояния.

Только врач может решить вопрос о состоянии здоровья пострадавшего.

Переносить пострадавшего в другое место следует только в тех случаях, когда ему или лицу, оказывающему помощь, продолжает угрожать опасность или когда оказание помощи на месте невозможно.

В случае невозможности вызова врача на место происшествия необходимо обеспечить транспортировку пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение. 

 

7. Противозаконные действия и их последствия

Особо стоит сказать о кражах проводов, цветных и черных металлов с энергообъектов. Эти противозаконные действия провоцируют аварийные ситуации и ставят под угрозу надежность электроснабжения учреждений здравоохранения, детских садов, школ. При этом воры подвергают свое здоровье, а подчас и жизнь, серьезной опасности. Очень часто, проникновение злоумышленников на энергообъекты приводит к гибели, среди погибших есть дети и подростки.

Представьте себе оставленный без света населенный пункт, в котором помимо жилых домов есть еще и больница, родильный дом, детский сад, школа, объекты теплоснабжения. Перед глазами возникают страшные картины внезапно гаснущей операционной, отключения аппаратов искусственного дыхания. Видимо охотников за «легкой наживой» это не особо волнует. 

Подвергая опасности свою жизнь, жизнь и здоровье других людей, злоумышленники не задумываются и о собственной безопасности. Они порой просто не понимают всей той угрозы, которую несёт электрический ток, а если и осознают, то корысть берёт верх над всем остальным. Порой, украденный провод может стоить самого ценного на земле – человеческой жизни. К таким же тяжелым последствиям может привести намеренное или случайное повреждение электрооборудования.

Лица, виновные в повреждении электрических сетей возмещают причиненный ущерб, а также привлекаются к ответственности в установленном Законом порядке.

Пример:

— юноша проник в трансформаторную подстанцию, открыл дверцу и при попытке открутить гайку прикоснулся ключом, зажатым в руке, к оборудованию, находящемуся под напряжением и был смертельно травмирован.

— два человека срубили дерево вблизи от охранной зоны воздушной линии электропередачи, дерево, падая, коснулось проводов воздушной линии электропередачи напряжением 110 кВ, оба человека получили электротравму не совместимую с жизнью.

— человек ради воровства электроэнергии попытался сделать наброс на провода домового ввода. Случайно прикоснулся к проводам рукой и был смертельно поражен электротоком.

— отец с 14-летним сыном собрались похитить провода линии электропередачи. Поднявшись на опору мальчик прикоснулся к проводу и погиб.

      

8. Предупреждающие знаки по электробезопасности

Для предотвращения случайного проникновения в электроустановки, и тем самым предотвращения поражения электрическим током людей, существуют специальные предупреждающие знаки и плакаты. Они вывешиваются или наносятся на опоры воздушных линий электропередачи любого напряжения, двери различных электрощитов, в которых находится электрооборудование, на ограждениях и заборах, огораживающих электроустановки. Наличие таких знаков подразумевает запрет проникновения со стороны населения в электроустановки или подъем на опору линий электропередачи.

Знаки предупреждают человека об опасности поражения электрическим током. Пренебрегать ими, а тем более снимать и срывать их — недопустимо.

  

9. Вывод

Ребята, не огорчайте родителей своими необдуманными действиями! Остановите, предостерегите товарища от опасной шалости вблизи энергообъектов! Этим вы спасете ему жизнь!

При обнаружении обрыва проводов, искрения, повреждения опор, изоляторов, незакрытых или повреждённых дверей трансформаторных подстанций или электрических щитов, обнаружении сорванных знаков и плакатов по электробезопасности во избежание несчастных случаев необходимо незамедлительно сообщить взрослым и в РЭС.

 

Порой кажется, что беда может произойти с кем угодно, только не с нами. Это обманчивое впечатление!

Будьте осторожны ребята! Берегите свою жизнь и жизнь своих друзей!

Виды действия электрического тока — online presentation

2. Виды действия электрического тока.

ВИДЫ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА.
Термическое действие тока проявляется в
ожогах отдельных участков тела, нагреве
до высокой температуры кровеносных
сосудов, нервов, сердца, мозга и других
органов, находящихся на пути тока.

3. Электролитическое действие тока.

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА.
Электролитическое действие тока
выражается в разложении органической
жидкости, в том числе и крови, что
сопровождается значительными
нарушениями их физико-химического
состава.

4. Механическое действие тока.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА.
Механическое действие тока выражается в
разрыве, расслоении и других подобных
повреждениях различных тканей
организма, в том числе стенок
кровеносных сосудов, мышечной ткани в
результате электродинамического эффекта.

5. Биологическое воздействие тока.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТОКА.
Биологическое действие тока проявляется
в раздражении и возбуждении живых
тканей организма, а также в нарушении
внутренних биоэнергетических процессов,
протекающих в нормально действующем
организме.

6. Виды поражения электрическим током.

ВИДЫ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
ТОКОМ.
Виды поражения электрическим током
Местные электрические
травмы
Общие электрические
травмы
Электрический шок
Электрический
удар

7. Распределение случаев поражения током по видам электротравм.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СЛУЧАЕВ ПОРАЖЕНИЯ
ТОКОМ ПО ВИДАМ ЭЛЕКТРОТРАВМ.
Вид травм
% от общего числа электротравм
Электрические ожоги
40
Электрические знаки
7
Металлизация кожи
3
Механические повреждения
0,5
Электроофтальмия
1,5
Смешанные травмы, т.е. ожоги с другими
местными травмами
23
Всего
75

8. Местная электротравма.

МЕСТНАЯ ЭЛЕКТРОТРАВМА.
Ярко выраженное локальное нарушение
целостности тканей тела, в том числе
костных тканей, вызванное воздействием
электрического тока.

9. Электрический ожог.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОЖОГ.
I степень – покраснение кожи;
II степень – образование пузырей;
III степень – омертвение всей толщи кожи;
IV степень – обугливание тканей.

10. Контактный ожог.

КОНТАКТНЫЙ ОЖОГ.

11. Электрические знаки.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗНАКИ.
Представляют собой
резко очерченные
пятна на поверхности
тела человека,
подвергшегося
воздействию тока.
Обычно имеют
круглую или овальную
форму.

12. Типичные электрические знаки.

ТИПИЧНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗНАКИ.
%

13. Электрический знак, возникший при поражении молнией.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗНАК, ВОЗНИКШИЙ
ПРИ ПОРАЖЕНИИ МОЛНИЕЙ.

14. Электрометаллизация кожи.

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛИЗАЦИЯ КОЖИ.
Проникновение в верхние слои кожи
мельчайших частичек металла,
расплавившегося под действием
электрической дуги. Встречается при
коротких замыканиях, замене
предохранителей под нагрузкой и т. д.

15. Электрометаллизация кожи.

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛИЗАЦИЯ КОЖИ.

16. Электроофтальмия.

ЭЛЕКТРООФТАЛЬМИЯ.
( От греческого – глаз) – воспаление
наружных оболочек глаз, возникающее в
результате воздействия мощного потока
ультрафиолетовых лучей, которые
энергично поглощаются клетками
организма и вызывают в них химические
изменения.

17. Электрический удар.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УДАР.
Возбуждение живых тканей организма
протекающим через него электрическим
током, проявляющееся в непроизвольных
судорожных сокращениях различных
мышц тела.

18. Электрический шок.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ШОК.
Своеобразная тяжёлая нервнорефлекторная реакция организма в ответ
на чрезмерное раздражение
электрическим током, сопровождающееся
глубокими расстройствами
кровообращения, дыхания, обмена
веществ.

19. Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИСХОД
ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.
Индивидуальные свойства человека:
состояние здоровья;
психофизическое состояние;
фактор внимания;
квалификация;
Параметры электрической сети:
величина напряжения;
род и частота тока;
Условия окружающей среды:
атмосферные условия;
концентрация в воздухе различных
веществ;

21. Первая помощь пострадавшему от электрического тока.

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПОСТРАДАВШЕМУ ОТ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
Это комплекс мероприятий, направленных
на восстановление или сохранение жизни
и здоровья пострадавшего,
осуществляемых не медицинскими
работниками или самими пострадавшими.

22. Освобождение пострадавшего от действия тока путём перерубания проводов.

ОСВОБОЖДЕНИЕ ПОСТРАДАВШЕГО ОТ ДЕЙСТВИЯ ТОКА
ПУТЁМ ПЕРЕРУБАНИЯ ПРОВОДОВ.

23. Освобождение пострадавшего от тока для напряжения до 10000 В оттаскиванием за сухую одежду.

ОСВОБОЖДЕНИЕ ПОСТРАДАВШЕГО ОТ ТОКА ДЛЯ
НАПРЯЖЕНИЯ ДО 10000 В ОТТАСКИВАНИЕМ ЗА
СУХУЮ ОДЕЖДУ.

24. Отделение пострадавшего от токоведущей части, находящейся под напряжением.

ОТДЕЛЕНИЕ ПОСТРАДАВШЕГО ОТ ТОКОВЕДУЩЕЙ
ЧАСТИ, НАХОДЯЩЕЙСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ.

25. Освобождение пострадавшего от тока отбрасыванием провода сухой деревянной доской.

ОСВОБОЖДЕНИЕ ПОСТРАДАВШЕГО ОТ ТОКА
ОТБРАСЫВАНИЕМ ПРОВОДА СУХОЙ ДЕРЕВЯННОЙ
ДОСКОЙ.

26. Освобождение пострадавшего от тока отбрасыванием провода с помощью изолирующей штанги: оказывающий помощь в перчатках, на ногах

ОСВОБОЖДЕНИЕ ПОСТРАДАВШЕГО ОТ ТОКА ОТБРАСЫВАНИЕМ
ПРОВОДА С ПОМОЩЬЮ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ ШТАНГИ:
ОКАЗЫВАЮЩИЙ ПОМОЩЬ В ПЕРЧАТКАХ, НА НОГАХ – БОТЫ,
ЗАЩИЩАЮЩИЕ ОТ ШАГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

27. Правила перемещения в зоне «шагового напряжения.

ПРАВИЛА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЗОНЕ «ШАГОВОГО
НАПРЯЖЕНИЯ.
В радиусе 10 метров от места касания
земли электрическим проводом можно
попасть под «шаговое напряжение».
Передвигаться следует в диэлектрических
ботах, либо «гусиным шагом, не отрываясь
от земли.

28. Нельзя! Приближаться бегом к лежащему проводу.

НЕЛЬЗЯ! ПРИБЛИЖАТЬСЯ БЕГОМ К
ЛЕЖАЩЕМУ ПРОВОДУ.

29. Правила, которые необходимо соблюдать не только детям, но и взрослым:

ПРАВИЛА, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО СОБЛЮДАТЬ НЕ
ТОЛЬКО ДЕТЯМ, НО И ВЗРОСЛЫМ:
Чтобы не попасть под действие электрического тока,
никогда не подходи близко к трансформаторным
подстанциям. Оборудование в них находится под
большим напряжением.
Смертельно опасно подходить к любым провисшим или
оборванным проводам. Если провод оборван и лежит на
земле, к нему нельзя приближаться больше, чем на 10
метров.

30. На действующих электроустановках всегда нанесены запрещающие или предупреждающие знаки.

НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ВСЕГДА
НАНЕСЕНЫ ЗАПРЕЩАЮЩИЕ ИЛИ
ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИЕ ЗНАКИ.

Электропластичность — влияние электричества на механические свойства металлов

1.

Х. Конрад, А.Ф. Спречер, Дислокации в твердых телах , гл. 43, изд. F.R.N. Набарро, (Нью-Йорк: Elsevier Science, 1989), стр. 497.

Google ученый

2.

О.А. Троицкий, В.И. Лихтмана, Докл. Акад. АН СССР , 148 (1963), с. 332.

CAS Google ученый

3.

О.А. Троицкий, Письма в Ж. Эксп. & Теор. Физ ,. 10 (1969), с. 18.

CAS Google ученый

4.

O.A. Троицкий, А.Г. Розно, Физ. Тверь. Tela , 12 (1970), стр. 203.

CAS Google ученый

5.

O.A. Троицкий, Физ. Met. & Метановед. , 32 (1971), стр. 408.

CAS Google ученый

6.

О.А. Троицкий, Пробл. Проч. , июль (1975), стр. 14.

Google ученый

7.

В.И. Спицын, О.А. Троицкий, Докл. Акад. АН СССР , 220 (1975), с. 1070.

Google ученый

8.

O.A. Троицкий, Физ-хим. Мех. Матер. , 13 (1977), стр. 46. ​​

CAS Google ученый

9.

О.А. Троицкий, В. Спицын, В.И. Сташенко, Докл. Акад. АН СССР , 241 (1978), с. 349.

CAS Google ученый

10.

O.A. Троицкий, В.И. Сташенко, Фик. Встретились. & Металловед. , 47 (1979), стр. 180.

CAS Google ученый

11.

O.A. Троицкий, В. Спицын и П. Калымбетова, Докл. Акад.АН СССР , 253 (1980), с. 96, Сов. Физ.-докл. , 25 (1980), стр. 5581.

CAS Google ученый

12.

O.A. Троицкий и П. Калымбетов, Физ. Met. & Металловед. , 51 (1981), стр. 1056 и Phys. Met. & Metallogr. , 51 (1981), стр. 134.

CAS Google ученый

13.

O.A. Троицкий, В.И. Сташенко, Физ.Встретились. & Металловед. , 51 (1981), стр. 219 и Phys. Встретились. & Металлогр. , 51 (1981), стр. 191.

CAS Google ученый

14.

О.А. Троицкий, В. Сташенко, В.И. Спицын, Изв. Акад. Наук СССР, Мет. , 1 (1982), стр. 164.

15.

В.И. Сташенко, О.А. Троицкий, В.И. Спицын, Phys. Статус Solidi (а) , 79 (1983), стр. 549.

CAS Google ученый

16.

Ю.И. Бойко, Я.Е. Гегузин, Ю.И. Кинчук, Письма в Ж. Эксп. & Теор., Физ. , 30 (1979), стр. 168.

CAS Google ученый

17.

Ю.И. Бойко, Я. Гегузин, Ю.И. Клинчук, Ж. Эксп. & Теор. Физ. , 81 (1981), стр. 2175.

CAS Google ученый

18.

L.B. Зуев, В. Громов, В.Ф. Курилов, Л.И. Гуревича, Докл.Акад. АН СССР , 239 (1978), с. 84.

CAS Google ученый

19.

В.И. Спицын, О.А. Троицкий, П.Я. Глзунова, Докл. Акад. АН СССР , 199 (1971), с. 810.

CAS Google ученый

20.

О.А. Троицкий, И. Скобцов, А. Меньших, Физ. Встретились. & Металловед. , 33 (1972), стр. 392.

CAS Google ученый

21.

Ю.И. Головин, В. Финкель, А.А. Слетков, Проблемы прочности , 2 (1977), с. 86.

Google ученый

22.

Г.В. Карпенко, О.А. Кузин, В. Ткачев, В. Руденко, Докл. Акад. АН СССР, 227 (1976), с. 85.

Google ученый

23.

В.И. Спицын, О.А. Троицкий, Е. Гусев, В. Курдюкова, Изв. Акад. Наук СССР, Мет., 2 (1974), стр. 123.

Google ученый

24.

О.А. Троицкий, Сталь , 5 (1974), с. 450.

Google ученый

25.

К.М. Климов, Г.Д.Шнырев, И.И. Новикова, Докл Акад. АН СССР , 219 (1974), с. 323.

CAS Google ученый

26.

В.И. Спицын, О.А. Троицкий, В.Рышков, А.С. Козырева, Докл. Акад. АН СССР , 231 (1976), с. 402.

CAS Google ученый

27.

В.И. Спицын и др., Докл. Акад. АН СССР , 236 (1977), с. 861.

Google ученый

28.

О.А. Троицкий, В. Спицын, Н.В. Соколов, В.Г. Рышкова, Докл. Акад. АН СССР , 237 (1977), с. 1082.

CAS Google ученый

29.

О.А. Троицкий, В. Спицын, В. Рышкова, Докл. Акад. АН СССР , 243 (1978), с. 330.

CAS Google ученый

30.

К.М. Климов, И.И. Новикова, , рус. Металл. , 6 (1978), стр. 127.

Google ученый

31.

О.А. Троицкий, В. Спицын, Н.В. Соколов, В.Г. Рышков, Phys. Статус Solidi (а) , 52 (1978), стр.85.

Google ученый

32.

К.М. Климов, А. Морухович, А. Глезер, Б.В.Молотилов. Металл. , 6 (1981), стр. 68.

Google ученый

33.

O.A. Троицкий, Матер. Sci. И англ. , 75 (1985), стр. 37.

CAS Google ученый

34.

F.R.N. Набарро, Теория кристаллических дислокаций (Оксфорд: Clarendon Press, 1967) с.529. Переиздано в 1987 г. (Нью-Йорк: Дувр).

Google ученый

35.

A.M. Рощупкин, В. Милошенко и В. Калинина, Физ. Тверь. Tela , 21 (1978), стр. 90–99, Сов. Phys.-Solid State , 21 (1979), с. 532.

Google ученый

36.

В.Б. Фикс, Ж. Эксп. Теор. Физ. , 80 (1981), стр. 2313.

CAS Google ученый

37.

Х. Конрад, «Электромиграция, электропластичность и другие эффекты электрического тока на поведение металлов», Семинар Университета штата Северная Каролина, 24 апреля 1987 г.

Google ученый

38.

В.Я. Кравченко, Ж. Эксп. & Теор. Физ. , 51 (1966), стр. 1676, сов. Физ.-ЖЭТФ , 24 (1967), с. 1135.

CAS Google ученый

39.

М.И. Каганов, В.Я. Кравченко, В. Нацик, Усп. Физ. НАУК , 111 (1973), с. 655, Сов. УФН. , 16 (1974), стр. 878.

Google ученый

40.

К.М. Нимов, Г.О.Шнырев, И.И. Мовикова, Докл Акад. АН СССР , 219 (1974), с. 323, Сов. Физ.-докл. , 19 (1975), стр. 787.

Google ученый

41.

А.Брейлсфорд, в Практикум USARO Электромагнитное и ультразвуковое воздействие высокой интенсивности на поведение и обработку неорганических материалов , изд. Х. Конрад и И. Ахмад (Роли, Северная Каролина: Университет штата Северная Каролина, 1989).

Google ученый

42.

A.F. Sprecher, S.L. Маннан и Х. Конрад, Ada Metall. , 34 (1986), стр. 1145–1162.

CAS Google ученый

43.

W.D. Cao, A.F. Sprecher, H. Conrad, J. Phys. E. Sci. Instrum. 22 (1989), стр. 1026.

CAS Google ученый

44.

W.D. Cao, A.F. Sprecher и H. Conrad, «Электропластический эффект в Nb», в High Temperature Nb Alloys , (Warrendale, PA: TMS, будет опубликовано).

45.

У. Д. Цао, А. Ф. Спречер и Х. Конрад, неопубликованное исследование (1989).

46.

H.Конрад, Дж. Уайт, У. Д. Цао, X.P. Лу и А.Ф. Спрехсер, «Влияние импульсов электрического тока высокой плотности на усталость поликристаллической меди», представленный в Mat. Sci Engr. 47. В.Л.А. Сильвейра, М.Ф.С. Porto and W.A. Mannheimer, Scripta Met. , 15 (1981), стр. 945.

Google ученый

48.

В.Л.А. Сильвейра, R.A.F.O. Fortes and W.A. Mannheimer, Proc. 7-й Int. Являюсь. Конф. по технологии материалов , Мексика, 1981 (Сан-Антонио, Техас: Юго-западный институт, 1981) с.722.

Google ученый

49.

В.Л.А. Сильвейра, R.A.F.O. Fortes and W.A. Mannheimer, Beitr. Электроненм. Директ. Оберфт , 15 (1982), стр. 217.

Google ученый

50.

A. San Martin et al., Scripta Met. , 14 (1980), стр. 1041.

Google ученый

51.

S.T. Кишкин и А.А. Клыпин, Докл. Акад. АН СССР , 211 (1973), с. 325–327.

Google ученый

52.

A.A. Клыпин, Проблемы прочности , 7 (июль 1975), с. 20–26.

Google ученый

53.

Х. Конрад, У. Д. Цао, X.P. Лу и А.Ф. Спречер, Scripta Met. , 23 (1989), стр. 697.

CAS Google ученый

54.

W.D. Cao, X.P. Лу, А.Ф. Спречер и Х. Конрад, «Поведение при сверхпластической деформации алюминиевого сплава 7475 в электрическом поле», Матем. Наук. & Engr. , в печати.

55.

W.D. Cao, X.P. Лу, А.Ф. Спречер и Х. Конрад, «Сверхпластическое поведение и микроструктура 7475 Al, деформированного во внешнем электрическом поле», в Superplasticity in Aerospace II (Warrendale, PA: TMS, будет опубликовано).

56.

P.G. Shewmon, Diffusion in Solids (New York: McGraw-Hill, 1963), стр.74.

Google ученый

57.

R.A. Johnson, Diffusion (Metals Park, OH: ASM, 1973), стр. 25.

Google ученый

58.

A.A. Клыпин, Металлов. я Термич. Обрадботра Металлов , 3 (1979), с. 12.

Google ученый

Физика прерывания электрического тока

Напряжение и ток в полной электрической цепи подчиняются законам Кирхгофа о напряжении и токе.Эти законы просто сформулированы так: подъемы и падения напряжения вокруг любой замкнутой цепи (петли) должны в сумме равняться нулю; и общий ток, протекающий в любом соединении (точке подключения), также должен быть равен нулю. Если мы хотим прервать ток в цепи, мы должны сделать это в соответствии с этими законами.

Хотя это звучит просто, прервать цепь, прервать проводящий путь или разомкнуть выключатель — это не так. Заставить проводящую цепь перейти в установившееся состояние нулевого тока совсем не просто.Часто фактическая детальная физика процесса прерывания тока затрудняется кажущейся тривиальностью переключения — например, простым выключением фонарика. Но подумайте, что на самом деле происходит, когда фонарик выключен.

Установившийся постоянный ток (DC) течет от батарей к лампочке, когда контакты переключателя начинают двигаться. В последних микроскопических точках электрического контакта плотность тока становится достаточно высокой, чтобы части металлических поверхностей фактически плавились из-за резистивного нагрева; и состояние плазмы паров жидкого металла продолжает электрический проводящий путь, поскольку контакты физически разъединяются.По мере того как контакты отдаляются друг от друга на расстояние в несколько микрон (один микрон = 10 ^-6 метров), электроны из контакта, в который протекает ток, катодного контакта, выбрасываются в область межконтактного пространства из-за теплового излучения ( они выкипают) и автоэлектронной (они отрываются от катодного металла силами электростатического притяжения).

Часть этих электронов, испускаемых катодом, сталкивается с молекулами воздуха внутри контактного зазора и ионизирует молекулы.Это освобождает еще больше электронов, которые, в свою очередь, ионизируют еще больше молекул воздуха. Это самовоспроизводящееся действие представляет собой явление электрического пробоя, обычно называемое дугой. Это дуга, которая позволяет переключателю размыкать цепь. Дуга образуется так же, как и контакты, и продолжает проводить ток в цепи по мере того, как контакты перемещаются все дальше и дальше друг от друга.

Падение напряжения на дуге, которое пропорционально длине дуги и обратно пропорционально размеру поперечного сечения дуги, последовательно с напряжениями в контуре цепи, в которой находится переключатель.Напряжение дуги растет, когда дуга удлиняется из-за физического движения контактов, и поперечное сечение дуги уменьшается, когда дуга охлаждается за счет контакта с неионизированными молекулами воздуха.

Напряжение дуги в низковольтных цепях постоянного тока растет с такой скоростью, что оно вскоре превышает или, по крайней мере, совпадает с напряжением источника в цепи (в фонарике начальное напряжение дуги превышает напряжение батареи). Когда это происходит, ток в цепи за короткое время снижается до нуля.Все цепи имеют небольшую, но конечную индуктивность, поэтому ток не может быть мгновенно доведен до нуля. Когда ток действительно достигает нуля, дальнейшая ионизация дуги не происходит, и дуга охлаждается еще быстрее, поскольку в нее не поступает энергия. Если он на мгновение охлаждается до такого состояния, что перестает быть проводящей средой, то процесс прерывания завершается, и цепь размыкается. Важно помнить, что именно дуга приводит к нулю тока. Открытие переключателя образует дугу, но именно дуга позволяет прервать электрическую цепь.

Выключатель или устройство прерывания цепи, которое предназначено для размыкания цепей переменного тока (AC), имеет несколько более легкую задачу, чем его аналог постоянного тока. В цепях переменного тока нет необходимости принудительно устанавливать нулевое значение тока. Поскольку ток уже меняется около нуля, естественный нулевой ток возникает дважды в каждом цикле переменного тока. Любая дуга, которая образуется в коммутационном устройстве переменного тока, не должна растягиваться и охлаждаться до такой степени, что напряжение дуги превышает величину напряжения источника цепи.Однако это можно сделать, если кто-то хочет ограничить величину сверхтока, снизив его до неестественного нулевого тока.

Переменный ток может быть прерван при естественном нулевом токе, который в первую очередь определяется только схемой и практически не зависит от наличия устройства прерывания. В качестве альтернативы, переменные токи могут прерываться при принудительном обнулении тока, которое вводится действием устройства прерывания. Рисунок 1.3 иллюстрирует эти концепции естественного и вынужденного нулей тока в цепи переменного тока.

Все механические переключатели и механические устройства прерывания цепи зависят от быстрого охлаждения среды дуги для размыкания электрической цепи. Твердотельным переключателям не нужна дуга для разрыва цепи, поскольку они питают свою собственную проводящую среду, сам полупроводниковый материал. Полупроводник может проводить ток только до тех пор, пока подвижные носители (электроны и дырки) поступают из областей питания или инжекции внутри устройства. Если инжекция мобильных носителей в полупроводниковый переключатель отключена, тогда полупроводниковый материал вернется в изолирующее состояние и заблокирует ток, то есть полупроводниковый переключатель выключится.

Допустимая плотность тока в полупроводниковом переключателе намного ниже, чем плотность тока, который может безопасно течь в металлическом контакте / переключателе дуги. Таким образом, размер поперечного сечения полупроводникового переключателя для устройств равного номинала всегда будет больше, чем у механического переключателя. Даже с этим недостатком простота управления полупроводниковым переключателем и надежность устройства без механически движущихся частей предвещают светлое будущее для твердотельных силовых переключателей и автоматических выключателей.

Особенности

News Center | Технологический институт Джорджии

Одним ударом ноги Чжун Линь Ван зажег тысячу светодиодных лампочек. — без батареек и шнура питания.

Ток исходит от того же источника, что и та крошечная искра, которая выпрыгивает из Прикасайтесь кончиком пальца к дверной ручке, когда идете по ковру в холодный и сухой день. Ван и его исследования команда научилась использовать эту силу и применять ее.

Грузия Технический профессор Чжун Линь Ван позирует с набором из 1000 светодиодных фонарей, которые могут быть освещены мощность, создаваемая силой удара обуви по трибоэлектрическому генератору, установленному на полу. (Фотография Технологического института Джорджии Роб Фелт).

Профессор Технологического института Джорджии Ван использует то, что технически известно как трибоэлектрический эффект для создания удивительного количества электроэнергии при трении или прикосновении два разных материала вместе.

Он считает, что это открытие может предоставить новый способ питания мобильных устройств, таких как датчики и смартфоны, улавливая механическую энергию, которая в противном случае тратится впустую из таких источников, как ходьба, ветер, вибрация, океанские волны или даже проезжающие машины.

Помимо выработки электроэнергии, технология может также предоставить новый тип датчика с автономным питанием, позволяя обнаруживать вибрацию, движение, утечку воды, взрывы и даже дождь.

Исследование было поддержано различными спонсорами, включая National Science. Фонд; Министерство энергетики США; MANA, часть Национального института материалов в Япония; Корейская корпорация Samsung и Китайская академия наук. Исследование было опубликовано в журналах, включая ACS Nano, Advanced Materials, Angewandte Chemie, Energy и Науки об окружающей среде, наноэнергетика и нано-письма.

«Мы можем поставлять небольшие объемы портативного питания для современных мобильных устройств и датчиков. приложений », — сказал Ван, профессор Риджентс Школы материаловедения и Инженерное дело. «Это открывает источник энергии, извлекая силу из деятельности всех виды ».

В своей простейшей форме трибоэлектрический генератор использует два листа разнородных материалов, один донор электронов, другой акцептор электронов.

Когда материалы соприкасаются, электроны перетекают от одного материала к другому. Если листы затем разделяются, один лист удерживает электрический заряд, изолированный зазором между ними. Если Затем электрическая нагрузка подключается к двум электродам, расположенным на внешних краях двух поверхности, небольшой ток будет течь, чтобы уравнять заряды.

Постоянно повторяя процесс, можно получить переменный ток.В вариации техники, материалы — чаще всего недорогие гибкие полимеры — производят ток если они потерлись перед тем, как разделиться. Генераторы, вырабатывающие постоянный ток, также имеют был построен.

«Тот факт, что электрический заряд может быть произведен посредством трибоэлектрификации, хорошо известен», Ван объяснил. «Мы ввели метод разделения зазора, который создает напряжение падение, которое приводит к протеканию тока во внешней нагрузке, позволяя использовать заряд.Этот генератор может преобразовывать случайную механическую энергию из окружающей среды в электрическую ».

Этот На изображении показано, как генерируется энергия за счет продувки воздухом между материалами. (Источник: Inertia Films)

С момента их первой публикации об исследовании Ван и его исследовательская группа увеличили удельная мощность их трибоэлектрического генератора в 100000 раз — сообщается, что квадратный метр однослойного материала теперь может производить до 300 Вт.Они обнаружили, что объемная плотность мощности достигает более 400 киловатт на кубический метр при КПД более 50 процентов. Исследователи расширили спектр методов сбора энергии. от «силовых рубашек», содержащих карманы из генерирующего материала, до вставок для обуви, свистков, педали, коврики, рюкзаки и поплавки, покачивающиеся на волнах океана.

Они научились увеличивать выходную мощность, нанося на полимер микронные узоры. листы.Узор эффективно увеличивает площадь контакта и тем самым увеличивает эффективность переноса заряда.

Ван и его команда случайно обнаружили энергетический потенциал трибоэлектрического эффект при работе с пьезоэлектрическими генераторами, в которых используется другая технология. Выход от одного пьезоэлектрического устройства было намного больше, чем ожидалось, и причиной более высокой выходной мощности была Это связано с неправильной сборкой, которая позволила двум полимерным поверхностям тереться друг о друга.Шесть месяцев разработка привела к первой журнальной статье по трибоэлектрическому генератору в 2012 году.

«Когда два материала находятся в физическом контакте, происходит трибоэлектрификация», — сказал Ван, заведует кафедрой Хайтауэр в Школе материаловедения и инженерии. «Когда они разнесены, создается промежуток. Чтобы уравнять локальный заряд, электроны должны поток.От этого мы получаем удивительно высокое напряжение и ток. На данный момент у нас есть открыл четыре основных режима трибоэлектрических генераторов ».

Этот на изображении показано, как энергия генерируется при скольжении двух материалов вместе и последующем создании зазора. между ними. (Источник: Inertia Films)

С момента первоначального осознания возможностей этого эффекта команда Вана расширилась. Приложения.Теперь они могут производить ток от контакта между водой — морской водой, водопроводной водой и даже дистиллированная вода — и узорчатая полимерная поверхность. Их последняя статья, опубликованная в журнал ACS Nano в ноябре описал сбор энергии с сенсорной панели ноутбука. компьютер.

Сейчас они используют широкий спектр материалов, включая полимеры, ткани и даже бумагу. В материалы недорогие и могут включать такие источники, как переработанные бутылки для напитков.В генераторы могут быть изготовлены из почти прозрачных полимеров, что позволяет использовать их в сенсорных панелях и экраны.

Помимо использования в качестве источника энергии, Ван также использует трибоэлектрический эффект для измерения без внешнего источника питания. Поскольку генераторы вырабатывают ток, когда они возмущенные, их можно использовать для измерения изменений скорости потока, внезапного движения или падения капли дождя.

«Если к этим генераторам приложить механическую силу, они будут производить электрический ток. и напряжение », — сказал он. «Мы можем измерить этот ток и напряжение как электрические сигналы для определить степень механического перемешивания. Такие датчики могут быть использованы для мониторинга в дорожное движение, безопасность, экология, здравоохранение и инфраструктурные приложения ».

В будущем Ван и его исследовательская группа планируют продолжить изучение наногенераторов и датчики для улучшения их мощности и чувствительности.Размер материала можно увеличить, и несколько слоев могут увеличить выходную мощность.

«Все видели этот эффект, но мы смогли найти ему практическое применение», — сказал Ван. «Это очень просто, и с этим мы можем сделать гораздо больше».

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Механический потенциал действия. Слева: во время потенциала действия…

Контекст 1

… трактует аксон нерва как длинный кабель, заполненный электролитом. Ионные токи могут течь по нерву или через нервную мембрану. Ходжкин и Хаксли предположили, что потоки натрия и калия проходят через белки ионно-специфических каналов, называемые Na-каналами и K-каналами, соответственно. Предполагается, что электрическое сопротивление этих каналов является функцией напряжения, и это свойство приводит к возможности того, что локализованный импульс электрической активности может распространяться по аксону нерва.Хотя модель Ходжкина-Хаксли ближе к физическому описанию, чем многие другие модели в медицинской науке, она основана на предположениях относительно функции отдельных молекул (канальных белков), для которых нет фундаментальной теории. В рамках этой модели белки моделируются как электрические резисторы. Хорошо известно, что токи, протекающие через резистор, выделяют тепло. Представьте себе лампочку, подключенную к батарее: она обязательно излучает тепло, а также свет. Это излучение тепла не зависит от направления тока.Токи, протекающие через резистор, всегда нагревают окружающую среду; они никогда не остужают. Согласно модели Ходжкина-Хаксли, потенциал действия должен нагревать нерв. Однако экспериментально это не подтверждается. Фактически было экспериментально показано, что нервный импульс не приводит к чистому выделению тепла (8). Этот факт озадачил известных ученых, от Германа фон Гельмгольца (который впервые попытался измерить выработку тепла в нервах в 1848 году) до Арчибальда В. Хилла (который был удостоен Нобелевской премии в 1922 году за измерения тепла в биологии) и Алана Л.Ходжкина (модели Ходжкина-Хаксли). Это несовместимо с учебной моделью нервов. Дальнейшее указание на то, что современные модели не обеспечивают исчерпывающего описания потенциала действия, можно найти при наблюдении изменений толщины и длины нервных аксонов во время действия потенциала действия (9-11). Эти эксперименты предполагают, что нервный импульс содержит механический компонент в дополнение к более привычному электрическому сигналу. Удовлетворительная модель потенциала действия должна учитывать эти механические и термические изменения в активных нервах.Существующие модели просто игнорируют эти важные особенности нервного импульса. Отсутствие чистого тепловыделения предполагает, что потенциал действия является адиабатическим явлением, которое не рассеивает энергию. Знакомый пример адиабатического процесса — обычный звук. Ниже мы рассмотрим более подробно связь между распространением звуковых и нервных импульсов. Как уже упоминалось, различные ученые отметили, что нервы меняют свою толщину во время действия потенциала действия (рис. 3, слева; адаптировано из (9)).Это изменение небольшое, но обнаруживается во всех нервах. Это говорит о наличии механического сигнала. Ранее мы показали, что биомембрана немного выше ее точки плавления может выдерживать электромеханические импульсы (5). Импульс состоит из сжатой (твердой) области, движущейся в жидкой мембране, и механизм распространения качественно идентичен механизму распространения звука. Этот импульс называется солитоном. Солитоны — это локализованные импульсы сжатой мембраны, которые невозмущенно перемещаются на большие расстояния.Результирующий импульс плотности мембраны схематически показан на рис. 3 (справа). Поскольку твердая мембрана толще и имеет меньшую площадь, солитон делает мембрану более толстой и нерв сокращается (11). Солитон также претерпевает изменения температуры, аналогичные наблюдаемым экспериментально (8). При выводе теории солитонов используются термодинамика и гидродинамика, что выходит за рамки настоящего обзора (технические подробности см. В (5, 12)). Однако лежащая в основе теория аналогична теории, описывающей распространение звука, с учетом того, что мембрана очень сжимаема вблизи перехода плавления.Таким образом, солитон можно понимать как звуковой импульс с электрическими свойствами. Это как раз то, что измеряется нервами. В отличие от местной анестезии широко распространено мнение, что происхождение общей анестезии плохо изучено. Скорее, большинство анестезиологов основывают свои знания на практическом опыте, накопленном за десятилетия. Тем не менее, есть некоторые специфические данные, касающиеся анестезии, которые указывают на физическое происхождение этого эффекта. Одна из них — известная корреляция Мейера-Овертона.Представьте, что вы добавляете анестетик в равное количество масла и воды (рис. 4, слева). Каждый определяет, какая часть …

Context 2

… рассматривает аксон нерва как длинный кабель, заполненный электролитом. Ионные токи могут течь по нерву или через нервную мембрану. Ходжкин и Хаксли предположили, что потоки натрия и калия проходят через белки ионно-специфических каналов, называемые Na-каналами и K-каналами, соответственно. Предполагается, что электрическое сопротивление этих каналов является функцией напряжения, и это свойство приводит к возможности того, что локализованный импульс электрической активности может распространяться по аксону нерва.Хотя модель Ходжкина-Хаксли ближе к физическому описанию, чем многие другие модели в медицинской науке, она основана на предположениях относительно функции отдельных молекул (канальных белков), для которых нет фундаментальной теории. В рамках этой модели белки моделируются как электрические резисторы. Хорошо известно, что токи, протекающие через резистор, выделяют тепло. Представьте себе лампочку, подключенную к батарее: она обязательно излучает тепло, а также свет. Это излучение тепла не зависит от направления тока.Токи, протекающие через резистор, всегда нагревают окружающую среду; они никогда не остужают. Согласно модели Ходжкина-Хаксли, потенциал действия должен нагревать нерв. Однако экспериментально это не подтверждается. Фактически было экспериментально показано, что нервный импульс не приводит к чистому выделению тепла (8). Этот факт озадачил известных ученых, от Германа фон Гельмгольца (который впервые попытался измерить выработку тепла в нервах в 1848 году) до Арчибальда В. Хилла (который был удостоен Нобелевской премии в 1922 году за измерения тепла в биологии) и Алана Л.Ходжкина (модели Ходжкина-Хаксли). Это несовместимо с учебной моделью нервов. Дальнейшее указание на то, что современные модели не обеспечивают исчерпывающего описания потенциала действия, можно найти при наблюдении изменений толщины и длины нервных аксонов во время действия потенциала действия (9-11). Эти эксперименты предполагают, что нервный импульс содержит механический компонент в дополнение к более привычному электрическому сигналу. Удовлетворительная модель потенциала действия должна учитывать эти механические и термические изменения в активных нервах.Существующие модели просто игнорируют эти важные особенности нервного импульса. Отсутствие чистого тепловыделения предполагает, что потенциал действия является адиабатическим явлением, которое не рассеивает энергию. Знакомый пример адиабатического процесса — обычный звук. Ниже мы рассмотрим более подробно связь между распространением звуковых и нервных импульсов. Как уже упоминалось, различные ученые отметили, что нервы меняют свою толщину во время действия потенциала действия (рис. 3, слева; адаптировано из (9)).Это изменение небольшое, но обнаруживается во всех нервах. Это говорит о наличии механического сигнала. Ранее мы показали, что биомембрана немного выше ее точки плавления может выдерживать электромеханические импульсы (5). Импульс состоит из сжатой (твердой) области, движущейся в жидкой мембране, и механизм распространения качественно идентичен механизму распространения звука. Этот импульс называется солитоном. Солитоны — это локализованные импульсы сжатой мембраны, которые невозмущенно перемещаются на большие расстояния.Результирующий импульс плотности мембраны схематически показан на рис. 3 (справа). Поскольку твердая мембрана толще и имеет меньшую площадь, солитон делает мембрану более толстой и нерв сокращается (11). Солитон также претерпевает изменения температуры, аналогичные наблюдаемым экспериментально (8). При выводе теории солитонов используются термодинамика и гидродинамика, что выходит за рамки настоящего обзора (технические подробности см. В (5, 12)). Однако лежащая в основе теория аналогична теории, описывающей распространение звука, с учетом того, что мембрана очень сжимаема вблизи перехода плавления.Таким образом, солитон можно понимать как звуковой импульс с электрическими свойствами. Это как раз то, что измеряется нервами. В отличие от местной анестезии широко распространено мнение, что происхождение общей анестезии плохо изучено. Скорее, большинство анестезиологов основывают свои знания на практическом опыте, накопленном за десятилетия. Тем не менее, есть некоторые специфические данные, касающиеся анестезии, которые указывают на физическое происхождение этого эффекта. Одна из них — известная корреляция Мейера-Овертона.Представьте, что вы добавляете анестетик в равное количество масла и воды (рис. 4, слева). Один определяет, сколько …

Химико-механическое воздействие на процесс эрозии / коррозии углеродистой стали | NACE CORROSION

РЕФЕРАТ

В этой работе был исследован химико-механический эффект при эрозии шлама и сделана попытка понять механизм эрозии, усиленной коррозией. Хемо-механический эффект оценивали по снижению твердости из-за наличия анодного тока на поверхности.Измерения микротвердости стали A1045 определяли в деионизированной воде и в водном растворе 1M NaHCO3 при приложении анодного тока. Результаты показали, что твердость снижалась с увеличением плотности анодного тока, а относительное ухудшение твердости (AHv / AHv 0) является линейной функцией логарифма плотности анодного тока. Зависимость падения твердости от плотности анодного тока практически не зависит от агрессивных сред, хотя углеродистые стали показали различное поведение поляризации в испытательных растворах, используемых в текущих экспериментах.Испытания на эрозию и эрозионно-коррозионную коррозию проводились со сталью А1045 в суспензии, содержащей 0,1 М водный раствор Na2SO4 + 30% песка, в условиях катодной защиты или воздействия постоянного анодного тока, соответственно, и сталь отжигалась при различных температурах для достижения разная твердость. Ухудшение стойкости к механической эрозии с уменьшением твердости подразумевает, что в результате химио-механического эффекта будет возникать синергетический механизм. Это еще раз подтвердили результаты испытаний.Скорость потери материала из-за эрозии, усиленной коррозией, увеличивалась с увеличением приложенной плотности анодного тока.

ВВЕДЕНИЕ

Износ трубопроводов, используемых для удержания, транспортировки и обработки эрозионных минеральных шламов, часто включает в себя частицы, переносимые коррозионной жидкостью, образующие слой, движущийся с высокой скоростью по изнашиваемой поверхности. Отказ пульповых систем и срок их полезного использования контролируются эрозионно-коррозионным процессом, который определяет степень потерь материала во время эксплуатации трубопровода.1’2 Это создает серьезную проблему для нефтеносных песков Северной Альберты, где транспортировка и переработка твердых веществ на основе кремнезема приводит к чрезвычайно тяжелым условиям износа. 1

Предыдущие экспериментальные исследования показали, что эрозионная стойкость материалов в основном зависит от их механических свойств, а коррозионная стойкость определяется их химическими характеристиками. Следует отметить, что механизм эрозии-коррозии в значительной степени зависит от металлургических характеристик материала 3’4’5’6’7 и условий испытаний, включая гидродинамические параметры, 8 концентрацию песка, температуру 9’1 ° ll и коррозионную активность. окружающей среды.12 Было создано несколько теоретических моделей механической эрозии из-за столкновения твердых частиц 13,14,15,16,17,18 и электрохимической коррозии в жидкости. 19-20 Однако сложность проблемы эрозии-коррозии возникает, главным образом, из-за синергизма в процессе повреждения, возникающего при взаимодействии механических и химических факторов. 21’22’23 Синергизм в процессе эрозии-коррозии включает эрозионно-усиливающую коррозию из-за механохимического эффекта и усиливающую коррозию эрозию из-за химио-механического эффекта.В соответствии с механизмами разрушения скорость потери материала из-за эрозии-коррозии We- ~ может быть выражена как сумма вкладов компонента эрозии We и компонента коррозии wc

, где we ° — скорость эрозии без коррозии, w ° скорость коррозии без эрозии, we ~ скорость эрозии, усиленной коррозией, и w ~ скорость коррозии, усиленной эрозией. Синергизм эрозии и коррозии w s выражается как сумма w ~ и w2 «w ~. — w ~ + w ~ (4)

Madsen 24 сообщил, что 23% к 33

Как работает пьезоэлектричество | EAGLE

Пьезо что? Кажется, это сложно понять, но это легко понять.Слово пьезоэлектрический происходит от греческого слова piezein, что буквально означает сжимать или давить. Вместо того чтобы сжимать виноград, чтобы сделать вино, мы сжимаем кристаллы, чтобы создать электрический ток! Пьезоэлектричество встречается в тоннах повседневных электронных устройств, от кварцевых часов до динамиков и микрофонов. В двух словах:

Пьезоэлектричество — это процесс использования кристаллов для преобразования механической энергии в электрическую или наоборот.

Обычные кристаллы характеризуются своей организованной и повторяющейся структурой атомов, которые удерживаются вместе связями, это называется элементарной ячейкой.Большинство кристаллов, таких как железо, имеют симметричную элементарную ячейку, что делает их бесполезными для пьезоэлектрических целей.

( Источник изображения )

Есть и другие кристаллы, которые объединяются в пьезоэлектрических материалов . Структура этих кристаллов несимметрична, но они все еще находятся в электрически нейтральном балансе. Однако, если вы приложите механическое давление к пьезоэлектрическому кристаллу, структура деформируется, атомы будут выталкиваться, и внезапно вы получите кристалл, который может проводить электрический ток.Если взять тот же пьезоэлектрический кристалл и подать на него электрический ток, кристалл будет расширяться и сжиматься, преобразовывая электрическую энергию в механическую.

( Источник изображения )

Типы пьезоэлектрических материалов

Существует множество пьезоэлектрических материалов, которые могут проводить электрический ток, как искусственный, так и естественный. Наиболее известным и первым пьезоэлектрическим материалом, используемым в электронных устройствах, является кристалл кварца.Другие природные пьезоэлектрические материалы включают тростниковый сахар, соль Рошель, топаз, турмалин и даже кость.

Кристалл кварца. ( Источник изображения )

Поскольку пьезоэлектрические технологии начали развиваться после Первой мировой войны, мы начали разработку искусственных материалов, которые по своим характеристикам не уступали кварцу. К искусственным пьезоэлектрическим материалам относятся:

PZT изготовлен из цирконата-титаната свинца и может производить большее напряжение, чем кварц, при таком же механическом давлении.

Пьезокерамика PZT, используемая в ультразвуковых датчиках. ( Источник изображения )

Титанат бария — керамический пьезоэлектрический материал, который был открыт во время Второй мировой войны и известен своей долговечностью.

Титанат бария. ( Источник изображения )

Ниобат лития — это материал, который сочетает в себе кислород, литий и нобий в керамическом материале, который по своим характеристикам аналогичен титанату бария.

Ниобат лития. ( Источник изображения )

Как работает пьезоэлектричество

У нас есть специальные материалы, которые подходят для пьезоэлектричества, но как именно работает этот процесс? С пьезоэлектрическим эффектом. Самая уникальная черта этого эффекта в том, что он работает двумя способами. Вы можете приложить механическую или электрическую энергию к тому же пьезоэлектрическому материалу и получить противоположный результат.

Приложение механической энергии к кристаллу называется прямым пьезоэлектрическим эффектом и работает следующим образом:

1. Пьезоэлектрический кристалл помещен между двумя металлическими пластинами.На данный момент материал находится в идеальном балансе и не проводит электрический ток.
2. Затем к материалу прикладывается механическое давление со стороны металлических пластин, которое нарушает баланс электрических зарядов внутри кристалла. На противоположных сторонах грани кристалла появляются избыточные отрицательные и положительные заряды.
3. Металлическая пластина собирает эти заряды, которые можно использовать для создания напряжения и передачи электрического тока через цепь.

( Источник изображения )

Вот и все, простое приложение механического давления, сжатие кристалла и внезапно возникает электрический ток.Вы также можете сделать обратное, подав электрический сигнал на материал в виде обратного пьезоэлектрического эффекта . Работает так:

1. В той же ситуации, что и в примере выше, у нас есть пьезоэлектрический кристалл, расположенный между двумя металлическими пластинами. Структура кристалла идеально сбалансирована.
2. Затем к кристаллу прикладывается электрическая энергия, которая сжимается и расширяет структуру кристалла.
3. По мере того, как структура кристалла расширяется и сжимается, он преобразует полученную электрическую энергию и высвобождает механическую энергию в виде звуковой волны.

( Источник изображения )

Обратный пьезоэлектрический эффект используется во множестве приложений. Возьмем, к примеру, динамик, который подает напряжение на пьезоэлектрическую керамику, заставляя материал вибрировать в воздухе в виде звуковых волн.

Открытие пьезоэлектричества

Пьезоэлектричество было впервые открыто в 1880 году двумя братьями и французскими учеными, Жаком и Пьером Кюри. Экспериментируя с множеством кристаллов, они обнаружили, что приложение механического давления к определенным кристаллам, таким как кварц, высвобождает электрический заряд.Они назвали это пьезоэлектрическим эффектом.

Пьер Кюри с женой Марией в своей лаборатории. ( Источник изображения )

В следующие 30 лет пьезоэлектричество использовалось в основном для лабораторных экспериментов и дальнейшего совершенствования. Только в Первой мировой войне пьезоэлектричество использовалось для практических применений в гидролокаторах. Сонар работает путем подключения напряжения к пьезоэлектрическому передатчику. Это обратный пьезоэлектрический эффект, который преобразует электрическую энергию в механические звуковые волны.

( Источник изображения )

Звуковые волны проходят через воду, пока не ударяются о предмет. Затем они возвращаются к исходному приемнику. Этот приемник использует прямой пьезоэлектрический эффект для преобразования звуковых волн в электрическое напряжение, которое затем может обрабатываться устройством обработки сигнала. Используя время между уходом сигнала и его возвратом, можно легко рассчитать расстояние до объекта под водой.

С успехом сонара пьезоэлектричество привлекло внимание военных.Вторая мировая война продвинула технологию еще дальше, поскольку исследователи из США, России и Японии работали над созданием новых искусственных пьезоэлектрических материалов, называемых сегнетоэлектриками. Это исследование привело к созданию двух искусственных материалов, которые используются наряду с кристаллами природного кварца, титанатом бария и титанатом цирконата свинца.

Пьезоэлектричество сегодня

В современном мире электроники пьезоэлектричество используется повсеместно. Когда вы спрашиваете Google, как пройти к новому ресторану, в микрофоне используется пьезоэлектричество.В Токио есть даже метро, ​​которое использует силу человеческих шагов для питания пьезоэлектрических структур в земле. Пьезоэлектричество используется в следующих электронных приложениях:

Приводы

Приводы

используют пьезоэлектричество для питания таких устройств, как вязальные машины и машины Брайля, видеокамеры и смартфоны. В этой системе металлическая пластина и исполнительное устройство скрепляют вместе пьезоэлектрический материал. Затем к пьезоэлектрическому материалу прикладывается напряжение, которое расширяется и сжимается.Это движение также заставляет привод двигаться.

( Источник изображения )

Динамики и зуммеры

В динамиках

пьезоэлектричество используется для питания таких устройств, как будильники и других небольших механических устройств, для которых требуется высокое качество звука. Эти системы используют обратный пьезоэлектрический эффект путем преобразования звукового сигнала напряжения в механическую энергию в виде звуковых волн.

( Источник изображения )

Драйверы

Драйверы

преобразуют низковольтную батарею в более высокое напряжение, которое затем можно использовать для управления пьезоустройством.Этот процесс усиления начинается с генератора, который выдает синусоидальные волны меньшего размера. Эти синусоидальные волны затем усиливаются пьезоусилителем.

( Источник изображения )

Датчики

Датчики

используются в различных приложениях, таких как микрофоны, гитары с усилителями и медицинское оборудование для обработки изображений. В этих устройствах используется пьезоэлектрический микрофон для обнаружения изменений давления в звуковых волнах, которые затем могут быть преобразованы в электрический сигнал для обработки.

( Источник изображения )

Мощность

Одно из самых простых применений пьезоэлектричества — это прикуриватель. Нажатие кнопки зажигалки выпускает подпружиненный молоток в пьезоэлектрический кристалл. Это создает электрический ток, который проходит через искровой промежуток, нагревая и воспламеняя газ. Эта же пьезоэлектрическая система питания используется в более крупных газовых горелках и плитах духовок.

( Источник изображения )

Двигатели

Пьезоэлектрические кристаллы идеально подходят для приложений, требующих высокой точности, таких как движение двигателя.В этих устройствах пьезоэлектрический материал получает электрический сигнал, который затем преобразуется в механическую энергию, чтобы заставить керамическую пластину двигаться.

( Источник изображения )

Пьезоэлектричество и будущее

Что ждет пьезоэлектричество в будущем? Возможностей предостаточно. Одна популярная идея, которую выдвигают изобретатели, — это использование пьезоэлектричества для сбора энергии. Представьте себе, что в вашем смартфоне есть пьезоэлектрические устройства, которые можно активировать простым движением вашего тела, чтобы они оставались заряженными.

Если подумать немного шире, вы также можете встроить пьезоэлектрическую систему под тротуарную дорогу, которая может приводиться в действие колесами проезжающих автомобилей. Эту энергию затем можно было использовать для светофоров и других близлежащих устройств. Добавьте к этому дорогу, заполненную электромобилями, и вы окажетесь в чистой положительной энергетической ситуации.