Важно! Также электропроводность человеческого тела может зависеть от наличия в воздухе мелких взвешенных частиц угольной или металлической пыли. Этот факт советуют принимать во внимание всем работающим в условиях шахт и токарных мастерских электрикам.

Таким образом, знание того, сколько составляет сопротивление человеческого тела ом, что на него влияет, позволяет принять действенные меры, способные повысить электробезопасность работ, производимых на силовых установках и линиях электропередач, находящихся под напряжением. Померить данную характеристику тела можно с помощью обычного мультиметра, при условии наличия у него соответствующего диапазона для измерения электрического сопротивления.

Видео

сопротивление человека электрическому току от чего зависит

Стоит человеку случайно (или намеренно?) прикоснуться к электрическим проводам или каким-либо другим элементам соответствующего оборудования, по которому протекает электрический ток, как немедленно его тело «включается» в систему передачи электричества по проводникам. Результат – электрические травмы разной степени тяжести и, к сожалению, нередки случаи летального исхода.

Тяжесть и степень негативного воздействия на организм таких электротравм напрямую зависит от целого ряда различных параметров, таких как технические характеристики самой сети, состояние человеческого тела и т.п. Известно, что человеческое тело, как минимум, на 70% состоит из влаги. Это приводит к тому, что перенос заряженных электрических частиц осуществляется не электронами, а ионами. Электроны действуют в металлических проводниках, а тело человека, считающееся особенным видом проводника и является особым видом проводника. Это не что иное, как электролит, обладающий переменным сопротивлением.

Общие понятия процесса

В соответствии с основным законом физики, при прохождении через тело человека, его внутренние органы, кожный покров и т.п. электрического тока, оно (тело) начинает оказывать определенное сопротивление, как и всякий другой проводник. Однако, в отличие от многих других видов проводников, прежде всего – металлов, у который величина сопротивления имеет более-менее постоянные показатели и меняется только в соответствии с изменением силы тока, диаметра проводника и некоторых других внешних факторов, тело человека работает по-другому.

Прохождение электрического тока через ткани человека – это достаточно сложный процесс, в котором тесно переплетены биохимические и биофизические составляющие показатели. Эти параметры характерны исключительно для живой материи. Таким образом величина сопротивления тела — это параметр переменный, меняющийся с учетом конкретных внутренних и внешних условий. В том числе, замеры могут показать существенную разницу для определенных частей тела – рук, ног, туловища или головы. Таким образом можно установить, что сопротивление человека электрическому току зависит от целого ряда параметров, а каких именно – узнаем чуть позже.

Состояние кожного покрова

Кожа покрывает практически все тело и именно поэтому она первой испытывает нагрузку при столкновении человека с электричеством. По этой причине общее сопротивление организма разряду во многом напрямую зависит именно от степени сопротивляемости самой кожи. Рассмотрим кратко строение кожного покрова. У любого человека это 2 основных слоя:

• Верхний (эпидермис), состоит из 5 слоев, общей толщиной не более 0,12 мм;
• Внутренний (дерма), здесь толщина намного больше и может достигать 2 мм.

Самую высокую сопротивляемость у всего дела оказывает именно верхний стой кожи. Эпидермис не содержит капилляров своем составе, что и обуславливает его повышенную устойчивость к таким видам электрических нагрузок. Все остальные слои кожи менее устойчивы к такому воздействию (и это также обусловлено структурой данных слоев).

Таким образом, если рассматривать сопротивление кожного покрова, то общий показатель здесь – это сумма двух параметров: сопротивления, которое оказывает эпидермический слой с каждой стороны тела, а также сопротивление слоя дермы + внутренности организма.

Основные параметры

Специалисты, исследуя влияние электричества на тело человека, зафиксировали целый ряд параметров, которые непосредственно оказывают влияние на реакцию организма при подобных негативных видах воздействия. Сопротивление тела человека электрическому току зависит от:

• Качественного состояния кожного покрова;
• Точного места, где в тело человека начал поступать ток;
• Основных физических параметров электросети, а именно – показатели тока и напряжения;
• Периода времени (длительность) в течение которого продолжалось воздействие тока на организм;
• Определенных параметров состояния окружающей среды во время и в месте воздействия электрического тока на организм и его прохождение через тело человека (уровень влажности, температура и т.п.).

Важное дополнение

Если на коже у человека имеются какие-либо повреждения – раны (тем более, открытые), царапины, порезы, ожоги и т.п., сопротивляемость верхнего слоя резко снижается. Как следствие – более тяжелая степень негативного воздействия на организм в целом.

Подведем итог

Теперь мы знаем, от чего зависит тяжесть поражения электрическим током человека. Важно понимать, что пусть тело и является неплохим проводником электричества, но имеет определенный запас сопротивления электротоку. Это показатели могут существенно меняться в зависимости от конкретных условий.

Соблюдение техники безопасности – важнейшее условие и главное требование для эффективной трудовой деятельности и сохранения здоровья и самой жизни!

Электрическое сопротивление тела человека.

Величина тока в электрической цепи через тело человека определяется сопротивлением этой цепи и приложенным напряжением. Электрическое сопротивление тела человека с точки зрения электротехники является специфическим – нелинейным и зависящим от частоты переменного тока. Электрическое сопротивление тела зависит от индивидуальных особенностей человека веса, роста, состояния кожного покрова ладоней рук и ступней ног. Внутренние ткани организма имеют различное удельное электрическое сопротивление (табл. 1).

Анализ таблицы показывает, что кожа, входящая в непосредственное соприкосновение, как правило, с металлическим контактом (электродом) электрической цепи, обладает наивысшим удельным электрическим сопротивлением и может определять электрическое сопротивление всей цепи через тело человека, однако это оказывается справедливым только для малых значений напряжения электрической цепи (до 50 В)

Таблица 1

Удельное объёмное электрическое сопротивление тканей человеческого организма

Сравнительно большую величину электрического сопротивления кожи составляет электрическое сопротивление её достаточно тонкого (до 0,1 мм) наружного рогового слоя (эпидермиса), а внутренний слой обладает электрическим удельным сопротивлением близким по значению жировой и мышечной ткани (до 200 Ом^.м).

Наружный слой кожи, располагающийся между электродом электрической цепи и сравнительно хорошо проводящей внутренней областью кожи (рис. 1), для анализа электрической цепи через тело человека можно представить в виде электрической схемы замещения, представляющей собой схему несовершенного конденсатора С_н, включённого параллельно с активным сопротивлением R_н. Как показывают экспериментальные исследования, величина удельной ёмкости контакта колеблется в пределах 0,0047…0,0152 мкФ/м² в зависимости от изменения толщины эпидермиса и его относительной диэлектрической проницаемости.

Электрическую схему замещения всего тела человека по характерным путям протекания тока: ладонь – ладонь, ступня – ступня, ладони – ступни, ладонь – ступни с учётом электрической схемы замещения каждого контакта и внутреннего электрического сопротивления живых тканей организма R_в при напряжениях и токах, существенно превышающих внутренние биотоки и биопотенциалы организма, можно представить в виде последовательной электрической схемы (рис. 1).

Рис.1 Структура контакта электрода и кожи человека (слева) и электрическая схема замещения в виде несовершенной ёмкости

Тело человека в электрической цепи может рассматриваться как простой физический проводник только при определённых допущениях, потому что при протекании тока в теле человека происходят сложные биофизические процессы. Как было показано, процесс протекания тока в живых тканях значительно сложнее процесса протекания тока в металлах, изоляции, электролитах и полупроводниках.

Большое значение имеет путь протекания тока. Схема замещения отражает только характерные пути протекания тока. При этом названия путей: “ладонь – ладонь”, “ступня – ступня” и т.п. более точные по сравнению с названиями часто применяемыми в технической литературе: “рука – рука”, “нога – нога” и т.п. Дело в том, что при рассмотрении электрической схемы замещения тела человека не рассматриваются любые пути протекания тока. Как показано в трудах Манойлова В.Е., воздействие, например, электрического тока на акупунктурные точки человеческого тела, слизистые оболочки, область головы может вызвать летальный исход при очень малых значениях тока. Электрическая схема замещения в этом случае будет иметь особенности с точки зрения учёта малой проводимости нервных клеток или специфики внутреннего сопротивления электрической цепи. Такие сложные электрические воздействия на организм человека могут быть предметом специального исследования и в данной работе не рассматриваются.

Активное сопротивление R_н и ёмкость С_н составляют полное сопротивление наружного слоя кожи Z_н. Внутреннее сопротивление тела человека R_в в основном зависит от пути протекания (рис. 2) и может колебаться в пределах 300…800 Ом. Экспериментальными исследованиями, проведёнными на основе выборки, состоящей из 87 человек (МИИТ), получены средние значения внутренних сопротивлений в зависимости от пути протекания тока по телу человека (табл. 2).

Рис. 2 Электрическая схема замещения тела человека

Таблица 2

Средние значения внутреннего электрического сопротивления тела человека

Полное электрическое сопротивление тела человека по характерным путям протекания (рис. 3), принимая допущение о равенстве площадей и условий возникновения контактов тела человека и электрической цепи, например, по пути “ладонь – ладонь” или “ступня – ступня”, может быть выражено соотношением:

где — полная комплексная величина электрического сопротивления тела человека, Ом;

— комплексное значение электрического сопротивления наружного слоя кожи человека в месте контакта, Ом;

R_в – внутреннее электрическое сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 3 Характерные пути (пунктир) протекания тока по организму человека

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).

2. Сопротивление тела человека, схема замещения, факторы, влияющие на Rn

Сопротивление тела человека. Сопротивление тела человека непостоянно и зависит от многих факторов – состояния кожи, величины и плотности контакта, приложенного напряжения и времени воздействия тока. Сопротивление тела человека, находящегося под воздействием электрического тока, можно представить в виде эквивалентной схемы, показанной на рисунке 1. Сопротивление представляет с собой сопротивление кожного покрова в месте входа тока, например, руки, если человек касается части установки, находящейся под напряжением.

Рисунок1 — Эквивалентная схема сопротивления тела человека электрическому току

Сопротивление может меняться в зависимости от состояния кожи от 10 до 100 кОм. Для сухой неповрежденной кожи значение сопротивление весьма велико и может составлять даже более 100 кОм. При загрязнении, увлажнении и повреждении

кожи сопротивление кожного покрова резко падает и может составлять не более десятка килоОм. Емкость емкость между проводником, которого касается или к которому приближается человек, и мышцами его тела. Диэлектриком конденсатора являются слой кожи и воздушный промежуток между проводником и телом человека. Если напряжение прикосновения достаточно велико, то может произойти пробой диэлектрика и цепь будет замыкаться только через сопротивление . Сопротивление — сопротивление внутренних органов тела и мышц. Оно не велико и меняется от 0,4 до 1 кОм. Такое малое значение сопротивления внутренних органов тела человека объясняются тем, что мышцы человека содержат органические растворы, которые являются достаточно хорошими проводниками электрического тока. Сопротивления и емкость соответственно сопротивление кожи и емкость между проводниками мышцами в месте выхода тока, например сопротивление кожи ног при замыкании ток по петле «рука – ноги».

Обычно при анализе опасности электрических сетей и при расчете принято считать сопротивление тела человека активным и равным 1 кОм.

3. Принцип расчета молниезащиты

Расчет ведется по Руководящему документу РД 32.21Л22-87 — «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений». В этом документе приводится расчет для двух зон защиты:

зона А — вероятность защиты более 99% зона Б — вероятность защиты более 95%

hх — высота сооружения

bО — высота перелома, т.е. сам конус (перелом образующей конуса)

h — высота стержня

r0 — радиус зоны защиты на высоте h0.

Зона А:

hО ⁼ 0,85*h

гО=(1.1-0,002h)*h

гх — радиус зоны защиты на высоте защищаемого здания

гх = (1,1 -‘0,002h)*(h-hх/0,85)

Зона Б:

hо = 0.92*h

г0=1,5*h0=1,5h

гк= 1,5(h-hх/0,92).

Тросовая молниезащита представляет собой два стержневых молниеотвода, соединенных тросом. Используется чаще для защиты воздушных лини передач.

h — высота максимального провеса троса

hоп — высота опоры

1) h = hоп — 2 — Если расстояние между опорами < 120 м.

2) h = hоп — 3 — Если расстояние между опорами > 120 м.

Если здание находится у опоры, то весь расчет как для стержневых молниеотводов (только h=hопоры),

Если здание под тросами (между стержнями), то расчет ведется по следующим формулам:

Зона А:

h0 = 0,85*h

г0=(1,35-0.02h)*h

гх = (1,35 — 0,002h)*(h-hх/0,85)

hх — высота здания иди линии передач, которые защищаются

Зона Б:

h0 = 0,92*h

г0=1,7*h

гх- 1,7*(h-hх/0,92).

Надежность МЗ определяется количеством лет ее работы без поражени молнией защищаемого сооружения:

m = 1/В , год

В — количество прорывов молнии в год на защищаемое сооружение.

В⁼У*N

Y — допускаемая вероятность прорыва молнии

У =0,01 или 0,001

По Казахстану Y = 0,001.

N — суммарное количество ударов молний в молниеотвод за год

N= 9*П*hx²*10^-6 — для сосредоточенных зданий (башня)

hx — высота защищаемого здания (башни).

Билет 19

Электрическое сопротивление человека. Сопротивление тела у людей.

Тема: какое электрическое сопротивление имеет человеческое тело.

Человеческое тело, как и любое другое тело живого организма, имеет свойство проводить через себя электрический ток. Разные живые ткани в организме имеют различную проводимость (сопротивление). К примеру — кожа, жировая ткань, кости – имеют большое сопротивление, а кровь, мышечная масса и особенно головной и спинной мозг – малое. Кожа имеет большое удельное электрическое сопротивление, что впоследствии и определяет фактическое сопротивление человеческого тела.

Кожа человека, как известно, имеет два слоя:

1» наружный слой кожи (также ещё называется эпидермис) состоит из несколько слоёв, самый верхний из которых называется роговым и представляет собой множество рядов отмерших и ороговевших клеток. В чистом и сухом виде этот слой можно характеризовать как диэлектрик (он имеет очень большое электрическое сопротивление). Следующий слой эпидермиса (носит название — ростковый) гораздо тоньше рогового и имеет значительно большую электрическую проводимость (меньшее сопротивление).

2» внутренний слой кожи (называется дерма) представляет собой живую ткань. Данный слой дермы имеет малое электрическое сопротивление.

Электрическое сопротивление обычного человека при условии, что кожа у него чистая, сухая и неповреждённая (измеренное напряжением 15-20 Вольт) лежит в пределах 3 — 100 кОм (1кОм = 1000 Ом), в некоторых случаях и более. Сопротивление тела человека, а именно проводимость между двух электродов, которые касаются поверхности кожи, можно рассматривать как 3 сопротивления включённых последовательно: наружные слои (эпидермиса) представляют собой первое сопротивление, и внутренние слои является вторым и третьим сопротивлением, включающим в себя сопротивления внутреннего слоя кожи и сопротивление внутренних тканей.

Наружное сопротивление человека обладает не только активным сопротивлением, а ещё и ёмкостным, поскольку в самом месте контактирования электродов с человеческим телом образовывается некое подобие конденсатора, в роле обкладок которого являются сами электроды и ткани тела человека, хорошо проводящие электрический ток, что находятся под наружным слоем кожи, ну, а диэлектриком (изолятором между обкладками) в данном случае будет выступать наружный слой кожи (эпидермис).

Ёмкостная составляющая, присутствующая в сопротивлении человека обуславливает влияние, как рода электрического тока, так и его частоты на общую величину сопротивления тела. При частоте 10 — 20 кГц и свыше можно утверждать, что поверхностный слой кожи почти полностью утрачивает своё сопротивление, и общее сопротивление человека в данном случае будет состоять лишь из внутреннего сопротивления тела (сопротивление дермы и внутренних тканей).

Общее состояние кожи в значительной мере оказывает влияние на величину электрического сопротивления человека. При повреждении рогового слоя кожи (царапины, порезы, ссадины и т.д.) происходит снижение сопротивления человека до величины, приближенного к значению внутреннего сопротивления, а это, естественно, повышает опасность поражения электрическим током. Подобное влияние может оказываться и в случае увлажнения кожи водой или потом.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. В действительности данное электрическое сопротивление есть величина непостоянная, что имеет нелинейную характеристику и зависит от дополнительных условий, в том числе от параметров электрической цепи, состояния кожи, состояния окружающей среды, физиологии человека и т.д.

Так как сопротивление кожи у одного и того же человека может быть неодинаковое в разных местах и частях тела, то, естественно, на его сопротивление сильно будет влиять конкретное место прикосновения электрических контактов, а также их общая площадь. Величина электрического тока и длительность воздействия на тело оказывают прямое влияние на полное сопротивление человека: с увеличением значения тока и времени его прохождения, сопротивление будет понижаться, потому что происходит местный нагрев участков кожи, а это, само собой, ведёт к расширению сосудов, тем самым усиливая снабжение данного участка тела кровью, увеличения его потоотделение. Увеличение напряжения, воздействующее на тело человека, вызывает понижение сопротивления кожи в 10-ки раз, следовательно, и общее сопротивление человека, снижается до предела 300 — 500 Ом. А это опасно.

P.S. Всякие случайности хороши в том случае, когда они имеют положительный характер. Случайный удар электрическим током нельзя отнести к таковым. Следовательно, будьте внимательны и осторожны при работе с электричеством.