От чего зависит сопротивление тела человека электрическому току

Поражение электрическим током — одно из наиболее опасных для человеческого организма явлений. Эффект, который возникает при прохождении тока через ткани, может стать причиной серьезных патологий или гибели человека. Электрическое сопротивление человека — один из факторов, который влияет на тяжесть последствий воздействия тока на организм. В данном материале рассмотрим, как определяют внутреннее сопротивление тела человека, от чего оно зависит и в каких условиях может меняться.

Общие сведения

Ввиду особенностей своего строения, организм человека может пропускать ток через себя. Однако живая ткань сильно отличается от обычных проводников электрического тока. Это связано, прежде всего, физическими свойствами живой ткани, а также сложными биохимическими процессами, которые в них протекают.

Отсюда следует, что электрическое сопротивление тела человека — свойство, которое определяет способность организма препятствовать прохождению тока через него. Данная величина является непостоянной и зависит от множества факторов, причем эта зависимость, в большинстве случаев, носит нелинейный характер.

Виды тканей тело человека

Организм у человека состоит из различных видов тканей. Они сильно отличаются строением, а характер биохимических процессов, протекающих в них, существенно варьируется. По этой причине величина их сопротивления и последствия воздействия тока на них также существенно различаются.

Наибольшим сопротивлением обладают эпителиальные и соединительные ткани. В первую очередь это кожный покров, жировая подкожная прослойка, хрящи и кости. В свою очередь, наименьшее сопротивление электрическому току оказывают мышечные и нервные ткани. Однако здесь также следует учитывать, что сопротивление органов является непостоянной величиной, а потому последствия от удара током зависят от разных условий, о которых расскажем далее ниже в этом материале.

Средние значения

Измерить сопротивление тела любого человека можно различными способами. Однако при воздействии различных факторов полученный результат будет варьироваться. Как уже было отмечено ранее, проводимость тока разными видами тканей сильно различается. К тому же в реальных, а не лабораторных условиях, практически невозможно узнать, сколько сопротивления имеет тот или иной орган тела человека проходящему через него току. А эти факторы напрямую влияют на итоговую цифру при определении сопротивления по классическим формулам.

Ввиду того, что определить точное значение практически невозможно, обычно используются усредненные значения. В норме за сопротивление тела человека принимается значение сопротивлений при прохождении тока по разным участкам. Самая высокая сопротивляемость возникает при прохождении тока через руку или ногу. Сопротивление этих частей тела принимают равной 100 Ом. Наименьшей сопротивляемостью обладает боковая часть корпуса, которая в среднем составляет около 300 Ом.

Электрочувствительные точки тела человека

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод о том, что существенное значение имеет путь прохождения тока. Это один из важнейших факторов, влияющих на тяжесть последствий при прохождении электрического тока через организм. Объясняется это именно тем, что разные виды тканей характеризуются разной проводимостью, а также имеют неодинаковую дистанцию от чувствительных органов, в особенности сердца и легких.

Почему кожа обладает высоким сопротивлением

Одна из основных функций кожного покрова — защитная. Она предотвращает поражение организма, особенно от воздействия тока. Высокая сопротивляемость объясняется строением кожной ткани. Верхний слой кожи, называющийся эпидермисом, состоит преимущественно из ороговевших клеток. Они плохо пропускают электричество, так как имеют небольшое количество живых нервных клеток. По своей сути, наружный слой кожи толщиной около 0.2 мм, состоит из отмершей ткани, которая сама по себе не чувствительна к электричеству.

Строение кожи человека

Если подкожные ткани человека имеют сопротивление току от 300 до 500 Ом, то для ороговевшего эпидермиса данное значение может составлять 2 МОма. Именно по этой причине удар током, даже очень большой силы, не всегда оказывает сильно выраженное патологическое воздействие.

Однако здесь снова следует учесть, что сопротивление может варьироваться. На кожу могут воздействовать различные факторы, снижая или увеличивая их проводимость. Один из наиболее явных факторов — влага, источником которой выступают потовые железы. При увлажнении проводимость поверхностного слоя эпидермиса значительно возрастает.

Еще одним фактором, определяющим величину сопротивления, выступает точка входа электрического разряда. Это связано с расположением рецепторов, которые, по своей сути, являются завершающим сегментом наружных нервных клеток. Они отвечают за чувствительность кожи, и именно по этой причине удар тока, даже несильный, остается ощутимым.

Сопротивление кожи в зависимости от пути протекания тока

Таким образом, сопротивление кожи человека может составлять от нескольких килоом до 1-2 мегаом. Однако это возможно только при определенных условиях, которые невозможно создать в условиях реальной повседневной деятельности. По этой причине человеческий организм сохраняет чувствительность к току, даже несмотря на то, что кожный покров обладает низкой проводимостью.

От чего зависит электросопротивление организма

Факторов, влияющих на величину электрического сопротивления тела человека, очень много. Прежде всего — это физические характеристики самого тока. Также исход электрического удара зависит от продолжительности и места воздействия. Дополнительно на сопротивление тела человека влияют и другие факторы, в особенности условия окружающей среды.

Физические характеристики тока

К таковым следует отнести силу тока и напряжение, а также их происхождение и частотность. Исходя из этих параметров, ток принято классифицировать по уровню поражающего воздействия. Выделяют следующие виды токов:

  • Неощутимый. К данной категории принято относить переменный ток силой до 1.6 мА, либо постоянный до 7 мА. При этом его частота не превышает 50 Гц. При протекании его через тело человека он практически не ощущается, а при определенных условиях вообще не оказывает какого-либо раздражающего воздействия.
  • Безопасный. Ток с частотой 50 Гц и силой не более 7 мА. Он называется безопасным, так как может проходить сквозь тело человека большое время, и при этом не его влияние на человеческий организм довольно низкое.
  • Неотпускающий. К данной категории относят переменный ток силой от 10 мА. Он характеризуется выраженным раздражающим воздействием, провоцирует спазм мышц и болезненные ощущения. Из-за сильных судорог человек нередко оказывается неспособен самостоятельно прервать контакт с источником тока. Из-за высокой длительности взаимодействия с электричеством, увеличивается и патологическое воздействие на организм человека.
  • Фибрилляционный. Ток высокой частоты (> 50 Гц), превышающий 100 мА. Даже при кратковременном контакте распространяется воздействие практически на все мышечные группы организма, в особенности на сердце. Фибрилляция сердца сопровождается возникновением быстрого, хаотичного цикла сокращения-расслабления, что может привести к летальным последствиям.

Воздействие тока разной силы

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что хотя сопротивление тела человека является большой величиной, сам организм выступает в качестве универсального проводника. Это еще раз указывает на необходимость соблюдения норм электробезопасности как в бытовых условиях, так и во время выполнения профессиональных обязанностей.

Влажная кожа причина электротравм и электроожогов кистей рук

Рассматривая вопрос, от чего зависит сопротивление тела человека, следует учитывать и то, что данное значение снижается при длительном воздействии электричества. Очевидно, что при кратковременном контакте с источником тока, его воздействие на организм менее ощутимое, чем при длительном контакте. Таким образом, продолжительность взаимодействия с током является основополагающим фактором, который следует учитывать наряду с силой и напряжением тока.

Влияние продолжительности воздействия

Другие факторы, влияющие на электрочувствительность организма

Влияние факторов окружающей среды — одна из причин, по которой тело человека не одинаково реагирует на воздействие электрического тока. Индивидуальные особенности организма могут существенно повлиять на сопротивление, и это еще один фактор, который объясняет, почему данная величина не является постоянной. Данный момент надо обязательно учитывать при вычислениях.

К индивидуальным факторам, влияющим на сопротивление тела человека, относятся такие:

  • общее состояние кожи, наличие заболеваний, механических повреждений;
  • половая принадлежность — у женщин чувствительность к току выше;
  • возраст — дети и пожилые люди более восприимчивы к электропоражению;
  • наличие хронических заболеваний;
  • состояние переутомления, перетренированности, истощение организма;
  • количество жировой и мышечной ткани, их соотношение в месте контакта с током;
  • наличие косметических средств, нанесенных на кожу в момент поражения.

Здесь еще раз следует подчеркнуть, что существенное значение имеет путь протекания тока. Наибольшую опасность представляют случаи, когда поражаются ткани в непосредственной близости от жизненно важных органов.

Пути протекания тока через организм

Помимо индивидуальных, физиологических факторов, на сопротивление организма влияют и условия окружающей среды. В определенных обстоятельствах электрический удар приведет к более выраженным патологическим явлениям. К основным внешним факторам можно отнести следующие:

  • высокая влажность воздуха в помещении. При увеличении влажности более 75%, риск поражения людей электрическим током существенно возрастает;
  • присутствие в воздухе угольной пыли, металлических частиц с хорошей проводимостью;
  • пол в помещении, состоящий из материалов с высокой электропроводностью;
  • температура воздуха выше 25 градусов;
  • низкая концентрация кислорода в помещении, равно как и высокая концентрация углекислого газа в нем.

Любой из перечисленных факторов не приводит к поражению током, однако может негативно повлиять на сопротивляемость организма тока. Это актуально как для бытовых помещений, так и рабочих зон. Для определения уровня потенциального риска поражения человека током, часто берут во внимание и другие возможные факторы, например, количество людей на предприятие или число действующих электроприборов.

Как рассчитать сопротивление тела человека

При расчете воздействия переменного тока бытовой однофазной сети на тело человека, используется величина сопротивления, равная 1000 Ом. В случае с постоянным током, при расчетах могут использоваться значения от 3 до 100 кОм (в зависимости от конкретных условий).

С точки зрения физики, сопротивляемость тела человека состоит из сопротивления кожного эпидермиса и тканей внутренних органов.

Общее сопротивление тела человека

При наружном контакте тела человека с электродами образуется электрическая цепь, которая помимо внутреннего сопротивления организма также включает емкостное сопротивление эпидермиса. В данном случае диэлектрическая проницаемость цепи составляет 100÷200 Ф*м-1, а величина ее удельного сопротивления составит 10÷100 кОм*м-1.

Электрическое сопротивление тела человека

Частота и площадь прикладываемых электродов почти не влияет на сопротивление внутренних тканей ввиду незначительной емкостной составляющей. Поэтому при расчетах принимают среднее значение емкостного сопротивления, которое составляет 0.5÷0.7 кОм. При расчете также учитывают протяженность и сечение участков тела, контактирующих с током, а также удельное сопротивление внутренних органов. Определить общее сопротивление при этом можно с помощью предложенной ниже формулы:

Формула общего сопротивления

В условиях, при которых сопротивление тела небольшое, данную величину могут принимать равной 0. В этом случае при расчетах не учитывается емкостная составляющая и используется сокращенная формула:

Упрощенная формула общего сопротивления

Общие правила электробезопасности

Требования и нормы, связанные с обеспечением электробезопасности, изложены в различных нормативных документах, которые продолжают дополняться и приниматься в настоящий момент. Главное правило, которое необходимо соблюдать для предотвращения негативных последствий — любым способом предупреждать контакт тела с электрическим током. Это можно обеспечить за счет:

  • правильной электроизоляции электрического оборудования;
  • использования индивидуальных средств защиты;
  • применения автоматических выключателей и других средств защиты;
  • своевременного обновления проводки в помещении;
  • использования инструментов из непроводящих материалов;
  • отказа от сломанных, перегоревших электроприборов;
  • задействование стабилизаторов напряжения и других средств защиты для всех видов крупной бытовой техники;
  • рационального расхода электричества в бытовых условиях.

Не менее важно своевременно обращаться за помощью квалифицированных специалистов. В том случае, если необходимо выполнить ремонт какого-либо бытового прибора, обновить проводку или подключить какое-либо средство освещения, лучше всего обратиться за помощью к профессиональному электрику.

Подводим итоги

Организм человека хотя и может проводить ток, однако имеет определенное электрическое сопротивление. Наибольшим сопротивлением обладает поверхностный слой кожи, так как он состоит из ороговевших клеток, которые практически не проводят электричество. Наименьшее значение, в свою очередь, имеет нервная ткань.

Точная величина сопротивления тела человека определяется довольно проблематично. Поэтому при расчетах обычно используется усредненное значение. Значение может меняться в зависимости от многочисленных факторов: характеристик тока, условий окружающей среды и индивидуальных особенностей организма. При повышении длительности контакта тока с телом человека, его негативное воздействие на организм увеличивается, а сопротивляемость при этом понижается. Воздействие тока на тело человека при некоторых ситуациях может привести к летальному исходу.

Видео по теме

Adblock
detector