Электрическое сопротивление тела человека.

Тело человека является проводником электрического тока. Различные ткани тела оказывают току разное сопротивление: кожа, кости, жировая ткань – большое, а мышечная ткань, кровь и особенно спинной и головной мозг – малое. Кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, что является главным фактором, определяющим сопротивление всего тела человека.

Кожа состоит из двух основных слоёв: наружного, называемого эпидермисом, и внутреннего, являющегося собственно кожей и носящего название дермы. Наружный слой кожи – эпидермис, в своё очередь имеет несколько слоёв, из которых самый верхний называется роговым и состоит из многих рядов ороговевших клеток.

В сухом и незагрязнённом виде роговой слой можно рассматривать как диэлектрик. Другие слои эпидермиса (ростковый слой) в несколько раз тоньше рогового слоя и обладает значительно меньшим сопротивлением.

Внутренний слой кожи – дерма является живой тканью. Электрическое сопротивление дермы невелико.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповреждённой коже (измеренное при напряжении до 15-20 В) колеблется в пределах примерно от 3000 до 100 000 Ом, а иногда и более. Сопротивление тела человека, то есть сопротивление между двумя электродами, наложенными на поверхность тела, можно условно считать состоящим из трёх последовательно включённых сопротивлений: двух одинаковых наружных слоя кожи (эпидермиса), составляющих в совокупности так называемое наружное сопротивление тела человека, и одного, называемого внутренним сопротивлением тела, включающим в себя два сопротивления внутреннего слоя кожи (дермы) и сопротивление внутренних тканей тела.

Наружное сопротивление тела обладает не только активным сопротивлением, но и ёмкостным, так как в месте прикосновения электродов к телу человека образуются как бы конденсаторы, обкладками которых являются электроды и хорошо проводящие токи ткани тела человека, лежащие под наружным слоем кожи, а диэлектриком – наружный слой (эпидермис). Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным.

Обычно при переменном токе промышленной частоты учитывают лишь активное сопротивление тела человека и принимают его равным 1000 Ом. В действительности это сопротивление – величина переменная, имеющая нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Состояние кожи– очень сильно сказывается на величине сопротивления тела человека. Так, повреждение рогового слоя, в том числе порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы, могут снизить полное сопротивление тела до значения, близкого к величине внутреннего сопротивления, что безусловно увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает и увлажнение кожи водой или за счёт пота, а также загрязнение кожи проводящей пылью или грязью.

Поскольку у одного итого же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела, то на сопротивление в целом сказывается место приложения контактов, а также их площадь. Величина тока и длительность его прохождения через тело оказывают непосредственное влияние на полное сопротивление: с ростом тока и времени его прохождения сопротивление падает, поскольку при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению её сосудов, а следовательно к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

Повышение напряжения, приложенного к телу человека, вызывает уменьшение в десятки раз сопротивления кожи, а следовательно, и полного сопротивления тела человека, приближающегося в пределе к своему наименьшему значению – 300-500 Ом.

Наличие ёмкостной составляющей в сопротивлении тела человека обусловливает влияние рода и частоты тока на величину полного сопротивления. Так, при частоте 10-20 кГц и более можно считать, что наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току, и полное сопротивление кожи состоит только из внутреннего сопротивления тела человека (то есть из сопротивлений дермы и внутренних тканей тела).

Сопротивление тела человека | Режимщик

Сопротивление тела человека

Электрическое сопротивление различных тканей тела человека не одинаково. Например, при токе частотой 50 Гц удельное сопротивление равно: кости – 107 Ом∙м, кожа сухая – 105 Ом∙м, крови – 1,7 Ом∙м. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела, измеренное, при напряжении 15-20 В переменного тока (50 Гц), колеблется в пределах от 1 до 10 кОм, а иногда и в более широких пределах.

Сопротивление кожи, а следовательно сопротивление тела в целом резко уменьшается при повреждении ее рогового слоя, наличие влаги на ее поверхности, интенсивном потовыделении и загрязнении.

Электрическое сопротивление тела человека зависит так же от места приложения электродов к телу, значений тока, проходящего через человека, и приложенного к телу напряжения, рода и частоты тока, площади электродов, длительности прохождения тока через человека и некоторых других факторов. Увеличение тока приводит к снижению сопротивления соответствующих участков кожи, за счет местного нагрева кожи и действия на центральную нервную систему (усиливается приток крови, повышается потоотделение). С ростом напряжения сопротивление тела уменьшается в десятки раз. При больших напряжениях приближается к наименьшему пределу 300 Ом. В России в качестве расчетных значений сопротивление человека равно 1000 Ом при напряжении, приложенном к телу, равное 50 В и выше и сопротивление человека равное 6000 Ом при приложенном напряжении 36 В. Опыты показывают, что сопротивление тела человека постоянному току больше, чем переменному любой частоты. Разница в значениях сопротивлений постоянному и переменному (50 Гц) током особенно велико при малых напряжениях – до 10 В. С ростом приложенного напряжения эта разница уменьшается и начиная с 40-80 В сопротивление тела человека как постоянному, так и переменному току промышленной частоты становится практически одинаковым.

На значение сопротивления тела человека влияют и другие факторы, хотя в значительно меньшей степени. Пол и возраст. У женщин, как правило, сопротивление тела меньше, чем у мужчин, а у детей – меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Объясняется это, очевидно, тем, что у одних людей кожа тоньше и нежнее, у других — толще и грубее.

Физическое раздражение снижает сопротивление тела на 20-25%.

Повышенная температура окружающего воздуха (30-450 С) или тепловое облучение человека, вызывает некоторое понижение сопротивление тела.

Принцип работы трансформатора отбора напряжения в шкафу отбора напряжения
Обслуживание устройств АПВ
Назначение и область применения устройства автоматического повторного включения

 

1.4 Факторы, влияющие на изменение сопротивления тела человека

Сопротивление тела человека меняется в широких пределах в зависимости от многих факторов

1.4.1. Увеличение тока, проходящего через тело человека, сопровождается усилением местного нагрева кожи и раздражающего действия, что в свою очередь вызывает рефлекторную ответную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи а, следовательно, усиление потоотделения, которое приводит к снижению электрического сопротивления кожи в этом месте.

Изменение сопротивления тела в зависимости от величины тока (до 6 мА) приближенно описывается следующими эмпирическими формулами:

,кОм (2)

–для переменного тока

,кОм (3)

где I_ч – сила тока в мА, проходящего через тело человека;

K – поправочный коэффициент, учитывающий возраст испытуемого человека;

K = 6-8, при возрасте до 25 лет

K = 10-12 при возрасте 25 ÷35 лет

K = 15-20 при возрасте 35 ÷ 45 лет

K = 25-30 при возрасте более 45 лет

1.4.2. Увеличение напряжения, как при постоянном, так и переменном токе, приложенного к телу человека, вызывает уменьшение сопротивления тела, которое в пределе приближается к сопротивлению внутренних органов (тканей).

Такое явление объясняется пробоем рогового слоя кожи (эпидермиса), наличием в ней влаги и ростом тока. Пробой рогового слоя наступает, как правило при напряжении более 50 В.

1.4.3 Род тока (постоянный или переменный)

Экспериментально установлено, что при небольших напряжениях сопротивление тела человека постоянному току выше, чем переменному любой частоты.

Действительно, согласно формуле (1) сопротивление тела Z_ч будет максимальным при ω = 0 и равным 2R_н+ R_в.. С ростом приложенного напряжения разница в сопротивлении тела человека постоянному и переменному току уменьшается и начиная с 40-50 В практически исчезает, т.е. сопротивление тела человека становится одинаковым как постоянному, так и переменному току.

1.4.4 Частота тока.

С ростом частоты тока полное сопротивление тела человека уменьшается, приближаясь в пределе к значению его внутреннего сопротивления. Этот вывод следует из уравнения (1): с увеличением частоты ω, растет знаменатель дроби, что вызывает уменьшение сопротивленияZ

ч. Когда ω → ∞, Z_ч = R_в.

Характер изменения сопротивления тела от частоты тока приближенно описывается эмпирической зависимостью:

,кОм (4)

где f — частота тока, Гц.

1.4.5. Влияние времени воздействия тока на сопротивление

С увеличением времени прохождения тока через тело человека, усиливается потовыделение через микрокапиляры живой ткани, повышается кровоснабжение участков кожи под электродами, расширяется зона пробоя рогового слоя кожи. Все это вызывает уменьшение сопротивления тела человека.

1.4.6. Влияние площади контакта проводника на сопротивление

Площадь контакта S оказывает непосредственное влияние на сопротивление тела человекаZ_ч. Чем больше площадь, тем меньше сопротивление. С ростом частоты тока зависимость сопротивления от площади электродов уменьшается, а при 10-20 кГц когдаZ_ч=R_в, исчезает полностью.

1.4.7. Влияние места приложения электродов на сопротивление

Место приложения электродов влияет на сопротивление тела, так как роговой слой кожи (эпидермис) имеет неодинаковую толщину на коже человека, неравномерно распределены потовые железы и кровеносные сосуды в теле человека. Например, наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук выше ладони и т.д.

1.4.8 Состояние поверхности кожи и внутренних органов

влияют на сопротивление тела человека

Повреждение кожи, особенно ее рогового слоя, наличие влаги и грязи на ее поверхности резко уменьшается сопротивление тела человека. Сопротивление резко снижается также при заболеваниях внутренних органов особенно язвенных болезней органов дыхания, пищеварения и т.д.

1.4.9 Психофизиологические факторы оказывают влияние

на сопротивление тела.

У женщин сопротивление обычно меньше, чем у мужчин, а у детей — меньше чем у взрослых, причем сопротивление увеличивается с возрастом, достигая максимума к старости. Алкогольное и наркотическое опьянение. чувство неуверенности и страха снижает сопротивление

1.4.10. Условия окружающей средытакже влияет на сопротивление тела человека. Например, возникшие неожиданно внешние раздражители (усталость, болевые, звуковые, световые и т.п.) могут на некоторое время снизить сопротивление на 20-50%. Уменьшение кислорода в воздухе, увеличение температуры, атмосферного давления значительно снижают сопротивление тела человека.

5. Зависимость сопротивления тела человека от параметров электрической цепи.

1) место приложения электродов

2) значение проходящего тока (↑I ↓R- нагрев, потоотделение)

3) длительность протекания тока

4) приложенное напряжение

5) роди и частота тока (сопротивление постоянному току выше)

6) площадь электродов (чем больше площадь , тем меньше сопротивление человека, т.к. уменьшается наружное сопротивление человека . При высоких частотах площадь электродов не влияют.

6. Факторы вляющие на исход поражения человека электрическим током.

1) величина тока

2) продолжительность воздействия тока

3)путь прохождения тока

40% рука-рука – 3.3 % для тока через сердце

20% пр.рука – нога – 6.7 %

17% лев рука – нога – 3.7.%

6% нога-нога — 0.4%

4. Влияние частоты и рода тока

5. Влияние индивидуальных свойств человека (здоровье, психическая подготовленность, квалификация, возраст).

7. Квалификация помещений по степени опасности поражения электрическим током.

1.без повышенной опасности (сухие без пыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами)

2. с повышенной опасностью (1)сырость относительная влажность более 75%, 2) высокая температура больше 35⁰ 3)наличие токопроводящей пыли (уголь) 4) токопроводящие полы

3. особо опасные (1)особая сырость, относительная влажность 100%, 2)химическая активность или органическая среда разрушающая изоляцию.3) высокая температура 4) наличие токопроводящей пыли и полов.)

8. Первичные критерии электробезопасности

Защитные меры зависят от допустимых для человека значения тока при данной длительности и пути его прохождения через тело. При определении допустимых значений можно использовать 3 пороговых значения : неощутимы, неотпускающий и фибрилляционный ток.

1.пороговый ощутимый ток- это макс ток который человек не ощущает (0.6-1.5 мА)-переменный ток и для постоянного тока (5-8 мА)

2. пороговый неотпускающий ток переменный ток 50 Гц для женщин 11 мА для мужчин 16 мА

Для постоянного тока для ж – 50 мА, для м-80 мА.

3. пороговый фибрилляционный ток для переменного 100 мА для постоянного – 300 мА

9.стекание тока в землю через одиночный заземлитель .

10. стекание тока в землю через групповой заземлитель

11. напряжения прикосновения

-это разность потенциалов между 2(.) цепи которых одновременно касается человек (рука-рука, рука-нога)или с другой стороны падения напряжения в сопротивлении тела человека.

12. напряжение шага

-напряжение между 2 (.) цепи тока наход. На расстоянии шага на которых одновременно стоит человек нога-нога

13.анализ поражения электрическим током в сети TN-С , 15. Анализ опасности поражения электрическим током в аварийном режиме в сетях TN—C

В сети с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме работы (рис. 4а) ток, проходящий через человека равен:

(5)

где — сопротивление заземлителя нейтрали, Ом.

Рис.4 Прикосновение человека к фазному проводнику четырех проводной сети с глухозаземленной нейтралью:

а) нормальный режим,

б) аварийный режим.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) для сети 380/220 В наибольшее значение составляет 4 Ом, сопротивление же тела человека R_h не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в (5) можно пренебречь значением . Из выражений (1) и (5) следует, что прикосновение к фазному проводнику сети с глухозаземленной нейтралью в нормальном режиме работы опаснее, чем прикосновение к проводнику сети с изолированной нейтралью, т.к. человек в этом случае попадает практически под фазное напряжение независимо от значений сопротивления изоляции и емкости проводников относительно земли.

В сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме работы, т.е. когда произошло замыкание на землю одного из фазных проводников, выражение для тока через человека, коснувшегося незамкнувшегося на землю проводника (рис.3а) имеет вид:

(6)

где — линейное напряжение, В,

r_зм — сопротивление растеканию тока в месте замыкания проводника на землю, Ом.

Если считать , что r_зм<<R_h ,например r_зм<100 [Ом] и R_h=1 [кОм], то получим

, (7)

т.е. человек окажется под линейным напряжением сети.

Если человек касается замкнувшего на землю проводника (рис 3,б) , то ток через него намного меньше и определяется напряжением:

, (8)

Ток I_з находим без учета сопротивления человека из выражения аналогичного (3):

В сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме (рис 4,б) ток через человека определяется напряжением фазных и нулевых проводников.

Определим ток I_з, считая что r_зм<< R_h.

, (9)

Тогда напряжение нейтрали и нулевого проводника

, (10)

Напряжение замкнувшегося на землю фазного проводника 1

.

Зная напряжения на проводниках сети с глухозаземленной нейтралью можно определить ток через человека. Например, при прикосновении к исправным фазным проводникам.

I_h=U_2з/R_h=U_3з/R_h

Сопротивление человека прохождению электрического тока

    Минимальное расчетное сопротивление человека прохождению электрического тока принимают равным 1000 ом. Сопротивление организма прохождению тока зависит от возраста и состояния здоровья. У людей с заболеваниями сердца, нервной системы, легких и у пожилых людей сопротивление пониженное. Сопротивление влажной кожи, особенно при попадании на нее электролитов (кислоты, щелочи, соли), снижается на 40— 50%. Сопротивляемость кожи уменьшается при увеличении времени соприкосновения ее с источником тока и зависит от величины тока и его напряжения. Так, начальное сопротивление кожи, равное 200 000 ом, через 2 мин снижается до 80000 ом. Высокое напряжение вызывает перерождение кожного покрова и также способствует снижению его защитных свойств. [c.169]
    Величина тока, протекающего через тело пострадавшего, зависит от его сопротивления, которое может изменяться в широких пределах (от 1000 до 200 000 Ом). По этой причине для человека может оказаться опасным напряжение от 50 В и выше. Величина сопротивления тела определяется многими факторами состоянием кожи в месте контакта с токонесущей поверхностью (сухая или влажная), площадью и местом соприкосновения, общим состоянием организма и т. д. Наиболее опасно прохождение электрического [c.9]

    Воздействие электрического тока на организм человека. Электрический ток, проходящий через тело человека, представляет большую опасность для его здоровья и жизни. Он может вызывать тяжелые ожоги, а прохождение тока через жизненно важные органы человека (мозг, сердце) вызывает паралич дыхания и остановку сердца. В последнем случае опасность представляет даже ток силой 0,01 а. Величина тока, прошедшего через тело человека, зависит от напряжения и сопротивления электрической цепи, одним звеном которой является человек. При влажной коже и плотном контакте с проводником сопротивление может быть относительно небольшим, поэтому уже невысокое напряжение может представлять опасность. [c.15]

    Существенно влияет на исход поражения путь прохождения тока через тело человека. Наиболее опасными являются пути токаз руки — ноги, рука —рука, руки — туловище, так как в втих случаях более вероятно поражение сердца и органов дыхания менее опасен путь тока нога —нога. Опасность поражения переменным током существенно зависит от его частоты, так как с увеличением частоты изменяется величина сопротивления тела человека. Наиболее опасен ток промышленной частоты 50 Гц. Характер включения человека в замкнутую. электрическую цепь также определяет исход поражения электрическим током, о чем сказано в следующем параграфе. [c.41]

    Тело человека обладает определенным электрическим сопротивлением, которое изменяется в широких пределах (от 500 до 100 ООО Ом) и зависит от многих причин общего состояния здоровья, толщины и состояния кожного покрова и его влажности, условий окружающей среды, длительности прохождения тока и некоторых других факторов. В расчетах по технике безопасности сопротивление человеческого тела обычно принимается равным 1000 Ом. [c.328]

    Опасность воздействия электрического тока на человека зависит от сопротивления организма человека и приложенного к нему напряжения, силы, тока, длительности его воздействия, пути прохождения, рода и частоты тока, индивидуальных свойств пострадавшего и других факторов. [c.22]

    По известному закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Следовательно, степень опасности поражения электрическим током зависит от напряжения, при котором работает данная электрическая установка, и условий, при которых человек попал под напряжение. Величина сопротивления тела человека прохождению тока различна не только у разных людей, но и у одного и того же человека и зависит от многих условий и факторов состояния самого человека (нервное состояние, степень усталости), величины поверхности контакта, величины и продолжительности прохождения тока, рода тока, частоты переменного тока, напряжения, пути прохождения тока в организме, состояния кожи. [c.34]

    Большая опасность поражения электрическим током, особенно при повыщенных (до 825 в) и высоких напряжениях, общеизвестна. При обслуживании электролизеров эта опасность по ряду причин усиливается. Считается безопасным, если ток, проходящий через тело человека, не превыщает 0,05 а при токе от 0,05 до 0,1 а человек может получить тяжелые травмы ток выше 0,1 а может оказаться смертельным. Проходящий ток определяется напряжением и сопротивлением тела, зависящим в свою очередь от состояния кожного покрова, площади соприкосновения с источником тока, а также от продолжительности воздействия тока на человека. Изменение сопротивления человеческого тела при прохождении через него тока разной величины связано с процессами, вызванными нагревом тела. Сопротивление тела человека при токе 0,1 ма составляет 500 000 ом, а при токе 1,0 ла —только 8000 ом. Изменение сопротивления тела в зависимости от величины напряжения связано с электрическим пробоем кожных покровов, резко снижающим величину сопротивления. Сопротивление человеческого тела обычно измеряется десятками тысяч ом, но может снижаться и до 800—1000 ом. В последнем случае при прохождении тока более 0,05 а, уже представляющего опасность для человека, напряжение должно составлять всего 40—50 в. [c.247]

    Имеют значенйе также и индивидуальные свойства человека например, у людей с. заболеваниями сердца, легких, нервной системы, у принявших спиртные напитки сопротивление прохождению тока оказывается меньшим, и поэтому опасность поражения делается большей. Замечено также, что люди, знакомые со свойствами электричества и предполагающие возможность электрического удара, переносят его легче. / [c.222]

    Характер и последствия поражения человека электрическим током зависят от большого количества факторов величины тока, сопротивления тела человека, рода и частоты тока, пути прохождения тока, напряжения, длительности воздействия и др. [c.164]

    I Характер и последствия поражения человека электрическим I током зависят от величины, частоты и пути прохождения тока, продолжительности его воздействия, сопротивления тела человека, внешней среды, индивидуальных свойств организма и т. п,. [c.186]

    Изучение действия постоянного тока на организм человека показало, что электрическое сопротивление последнего при постоянном токе всегда выше, чем при переменном. Наибольшее сопротивление прохождению тока оказывает верхний роговой слой кожи, лишенный кровеносных сосудов и нервов. Этот слой, толш,ина которого едва достигает 0,05 — 0,2 мм, при некоторых условиях может рассматриваться почти как диэлектрик. Общее