Что такое электрическое сопротивление тела человека
Сопротивление тела человека – способность различных тканей, внутренних органов противостоять протеканию электрического тока. Как и в проводниках, суть данного явления заключается в том, что проходящий по материи поток свободных электронов сталкивается с атомами и молекулами вещества, снижает свою скорость и плотность. Следствие таких происходящих на молекулярном уровне процессов – снижение силы проходящего по тканям, внутренним органам организма тока, что существенно уменьшает причиняемый потоком электронов вред.
Измеряется данная характеристика в таких единицах, как кило и мегаомы (сокращенно кОм, мОм, соответственно).
На заметку. Чтобы узнать, какое у тела человека значение сопротивления в омах, используют такой прибор, как мультиметр. Процесс измерения достаточно прост и безопасен: ручку переключения диапазонов устанавливают в положение для измерения сопротивления до 2000 кОм («2000к»), зажимают кончик каждого щупа между указательным и большим пальцами левой и правой руки. Появляющееся через 2-3 секунды на дисплее значение фиксируют при помощи кнопки «hold»(«удержать»).
Читайте также: Обзор газоразрядных лампах, область применения
Мультиметр для измерения сопротивления человеческого тела
Электрическое сопротивление человеческого тела складывается из отдельных значений данной характеристики для таких тканей и органов, как:
- Кожа;
- Подкожная жировая прослойка;
- Кровеносные сосуды;
- Кровь и лимфа;
- Костная и хрящевая ткань;
- Мышцы;
- Костный мозг;
- Органы различных систем организма (пищеварительной, дыхательной, сердечно-сосудистой и т.д.).
Самое большое сопротивление имеет кожа, точнее эпидермис – состоящий из ороговевших клеток внешний слой. Содержащий мало жидкости он очень слабо проводит ток. Расположенный под эпидермисом внутренний слой кожи, называемый дермой, имеет электропроводность значительно больше, чем наружные ороговевшие клетки.
Сопротивляемость содержащих много жидкости крови, лимфы, костного мозга, а также различных внутренних органов самая низкая. Промежуточное положение по величине данной характеристики занимает костная и хрящевая ткань.
Важно! Принято считать, что электрическое сопротивление человеческого тела переменному однофазному бытовому току должно быть равным 1 кОм. При воздействии постоянного 20-24-х вольтного тока величина данной характеристики должна составлять от 3 до 100 кОм.
На данных нормативах основан расчет максимально безопасной силы – количества электронов, проходящих через ткани человеческого организма за единицу времени без причинения ему вреда.
3.1. Порядок выполнения работы
I. Соединить шнур питания установки с сетью и включить измерительные приборы.
2. Установить ручку « Регулятор выхода»
генератора в крайнее левое положение, при этом милливольтметр должен показывать 0,0 В.
3. Переключателем П1 подключить к схеме соответствующие электроды с дисками площадью St
= 12,5 см2 или
S2
= 25,0 см2.
4. Один из испытуемых кладет руки на диски электродов, подключенных к схеме переключателем П1.
5, Лимбом настройки и переключателем «Множитель» генератора ЗГ установить заданную частоту тока (см. табл.. 4),
6. Медленно вращая вправо ручку генератора «Регулятор выхода», установить в цепи ток, равный 0,5 мА.
7.
Произвести считывание показаний милливольтметра и миллиамперметра, результаты измерений записать в табл. 4,
8. После считывания показаний приборов ручку «Регулятор выхода» возвратить в исходное положение
—
крайнее левое.
При этом милливольтметр должен показывать 0,0 В.
9. Установить следующую заданную частоту тока пли площадь дисков-электродов и продолжить измерения (см. табл., 4). Выполнить измерения для каждого члена подгруппы, выполняющей настоящую работу. После каждого измерения снимать руки с электродов. Поверхности электродов и ладоней на протяжении всего цикла измерений должны быть сухими.
В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты активное сопротивление тела человека считают равным 1000 Ом
Внутренне сопротивление тела зависит от длины и поперечного размера участка тела, по которому проходит ток.
Допустимые напряжения прикосновения и токи через человека.
Анализ условий поражения человека электрическим током
Читайте также: Определите силу тока в медном проводнике сечением 0 5 мм2 если длина проводника 100 м
В отношении опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям.
Территории размещения наружных электроустановок.
Поражение человека электрическим током или электрической дугой может произойти в следующих случаях :
а)при однофазном (однополюсном ) прикосновении человека , стоящего на земле, к токоведущим частям электрооборудования, находящегося под напряжением ;
б)при одновременном соприкосновении человека с 2-мя незаизолированными частями ( фазами, полюсами ) электроустановки, находящейся под напряжением ;
в)приближение к токоведущим частям под напряжением на близкие ( недоступные ) расстояния ;
г)прикосновение к корпусам электрооборудования, которое может оказаться под напряжением из-за короткого замыкания( КЗ ) на корпус ;
д)при обрыве провода линии электропередачи (ЛЭП ) в зоне растекания электрического тока «шагового напряжения » -две точки земли ( грунта) под разными потенциалами ;
ж)при действии атмосферного электричества во время разряда молнии;
з) из-за действия электрической дуги при коротком замыкании (КЗ )
и)а также при освобождении другого человека , находящегося под напряжением.
Тело человека является проводником электрического тока, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.
Кожа состоит из двух основных слоев: наружного — эпидермиса и внутреннего — дермы.
Наружный слой — эпидерма в свою очередь имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязнённом состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление достигает 10 5 — 10 6 Ом, т.е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи.
Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500 Ом..
Наружное сопротивление тела состоит как бы из двух параллельно включенных сопротивлений: активного и емкостного, которое незначительно, и сопротивление тела человека считают чисто активным и неизменным.
В действительности сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состояния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и др.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Приложение 1
При подготовке к защите настоящей лабораторной работы рекомендуем ознакомиться с приведенными ниже выдержками из учебно – справочного пособия «УЗО — устройства защитного отключения. Учебно – справочное пособие.» — М.: ЗАО «Энергосервис» , 2003. – 232с. Результаты научных исследований воздействия электрического тока на человека изложены в многочисленных публикациях и послужили базой для существующих стандартов.
Особого внимания заслуживают результаты фундаментальных исследований, выполненных в 1940—1950 гг. в Калифорнийском университете (Berkeley) американским ученым Чарльзом Дальцилом (Charles F. Dalziel). Аналогичные исследования проводились и в нашей стране и даже на кафедре «Охрана труда» МИИТа
Ч. Дальцил провел на большой группе добровольцев серию экспериментов по определению электрических параметров тела человека и физиологического воздействия электрического тока на человека (AIEE Technical Paper 46-112).
Результаты его исследований считаются классическими и не потеряли своего значения до настоящего времени. На рис. 6 приведены результаты экспериментального исследования зависимости значений «отпускающего» (Let-go) тока от индивидуальных качеств человека (1 — экспериментальные данные для группы из 28 испытуемых женщин — среднее значение тока 10,5 мА, 2 — для группы из 134 мужчин — среднее значение тока 16 мА).
Рис. 6.
На рис. 7 графически представлена область предельно допустимых значений тока и длительности его протекания через человека, с вероятностью 99,5 % не вызывающих фибрилляцию сердца (А — область недопустимых значений).
Рис. 7
По Дальцилу граница областей допустимых и недопустимых значений тока через человека и длительности его протекания определяется выражением: ,
где: I — предельно допустимый ток через человека, мА;
T — длительность протекания тока через тело человека, с. Определенные ГОСТ 12.1.038-82 (с изменениями от 01.07.88) «Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов» значения тока через тело человека примерно соответствуют этому выражению.
В данном стандарте приведены предельно допустимые напряжения прикосновения и токи через тело человека для путей тока: «рука – рука» и «рука – ноги».
Предельно допустимое напряжение прикосновения в нормальном (неаварийном) режиме электроустановки не должно превышать 2 В.
Предельно допустимый ток частотой 50 Гц, протекающий через тело человека не должен превышать 0,3 мА.
Читайте также: Основные требования безопасности при работе крана вблизи ЛЭП
Предельно допустимые значения переменного тока частотой 50 Гц через тело человека в аварийном режиме бытовых электроустановок не должны превышать указанных в табл. 1.
Таблица 1
| t, c | 0,01 — 0,08 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | св. 1,0 |
| I, мА | 220 | 200 | 100 | 70 | 55 | 50 | 40 | 35 | 30 | 27 | 25 | 2 |
Предельно допустимые значения токов через тело человека в аварийном режиме производственных электроустановок не должны превышать указанных в табл. 2.
Таблица 2
| t, c | 0,01 — 0,08 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | св. 1,0 |
| переменный ток 50 Гц | ||||||||||||
| I, мА | 650 | 400 | 190 | 160 | 140 | 125 | 105 | 90 | 75 | 65 | 50 | 6 |
| выпрямленный однополупериодный ток (амплитудное значение) | ||||||||||||
| I, мА | 650 | 500 | 400 | 300 | 250 | 200 | 190 | 180 | 170 | 160 | 150 | — |
| выпрямленный двухполупериодный ток (амплитудное значение) | ||||||||||||
| I, мА | 650 | 500 | 400 | 300 | 270 | 230 | 220 | 210 | 200 | 190 | 180 | — |
Известный австрийский ученый Gottfried Biegelmeier, внесший значительный вклад в изучение проблем электробезопасности и разработки и внедрения УЗО, в 1980-е годы провел серию экспериментов, подтвердивших достаточную достоверность принятых в качестве норм расчетных значений сопротивления тела человека.
Целью экспериментов было изучение реакции человека на воздействие электрического тока в реальных условиях — при напряжении 220 В. G. Biegelmeier, используя самую совершенную на тот момент времени измерительную технику, приняв все необходимые меры предосторожности, с большим мужеством и самопожертвованием провел измерение тока через тело человека на самом себе. Одна из полученных им осциллограмм, дающая наглядное представление о значениях тока через тело человека при прямом прикосновении в реальных условиях, приведена на рис. 8.
Рис. 8. Осцилограмма напряжения, приложенного к телу человека и тока, протекающего через тело человека
2.4. Окружающая среда.
Влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящей пыли оказывают дополнительное влияние на условия электробезопасности.
Степень поражения электрическим током во многом зависит от плотности и площади контакта человека с токоведущими частями. Во влажных помещениях с высокой температурой или в наружных электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых площадь контакта человека с токоведущими частями увеличивается. Наличие, заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. В этом случае любое прикосновение человека к токоведущим частям сразу приводит к двухполюсному включению его в электрическую цепь. Toкoпроводящая пыль также создает условия для электрического контакта как с токоведущими частями, так и с землей.
Видео
Источник
Эквивалентная схема защиты тела человека. Расчетная величина сопротивления тела человека.
2018-01-08
1345
Тело человека является проводником электрического тока. Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В результате сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.
м при частоте тока 50 Гц.*м, а крови 1 – 2 Ом *104 Ом*103– 2*Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг — малое сопротивление. Например, удельное объемное сопротивление сухой кожи составляет 3
Из этих данных следует, что кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, которое является главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом. Строение кожи весьма сложно. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного, называемого эпидермисом, и внутреннего, являющегося собственно кожей и носящего название дермы.
Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса, 2zн (которые в совокупности составляют так называемое наружное сопротивление тела человека) и одного, называемого внутренним сопротивлением тела Rв (которое включает в себя сопротивление внутренних слоев кожи и сопротивление внутренних тканей тела) (рис. 1.8).
Рис. 1.8. К определению сопротивления тела человека
1 – электроды; 2 – наружный слой кожи – эпидермис (роговой и ростковый слои); 3 – внутренние ткани тела (включая внутренний слой кожи – дерму)
Сопротивление наружного слоя кожи zн состоит из активного и емкостного сопротивлений, включенных параллельно. Полное сопротивление наружного слоя кожи zнзависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и при площади электродов в несколько квадратных сантиметров может достигать весьма больших значений (десятков и сотен тысяч Ом).
Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным, хотя, строго говоря, оно также обладает емкостной составляющей. Внутреннее сопротивление Rвпрактически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и равно примерно 500 – 700 Ом.
Эквивалентная схема сопротивления тела человека для рассмотренных условий показана на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Эквивалентная схема замещения сопротивления тела человека
На основании этой схемы выражение для определения полного сопротивления тела человека в комплексной форме Zh, Ом, имеет вид
или после соответствующих преобразований – в действительной форме zh, Ом
f – угловая скорость, рад/с; f – частота тока, Гц. p =2wгде ZН – сопротивление наружного слоя кожи в комплексной форме, Ом;
Эту схему можно упростить, представив сопротивление тела человека как параллельное соединение сопротивления Rh и емкости Сh которые назовем соответственно активным сопротивлением и емкостью тела человека (рис. 1.10). При этом
Рис. 1.10. Упрощенная схема замещения сопротивления тела человека
В этом случае выражение полного сопротивления тела человека в действительной форме будет, Ом,
При малой емкости (когда ее можно принять равной нулю) полное сопротивление тела человека оказывается равным сумме активных сопротивлений обоих слоев эпидермиса и внутреннего сопротивления тела, Ом, т. е.
В целом, значение полного сопротивления тела человека зависит от ряда факторов:
от параметров электрической цепи – места приложения электродов к телу человека, значений тока и приложенного напряжения, рода и частоты тока,площади электродов, длительности прохождения тока;
физиологических факторов и окружающей среды.
Расчетное электрическое сопротивление тела человека переменному току частотой 50 Гц при анализе опасности поражения человека током принимается равным 1000 ом.
Источник
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.
Источник
2.2. Путь тока.
Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. В практике обслуживания электроустановок ток, ротеекающий через тело человека, попавшего под напряжение, идет, как правило, по пути «рука—рука» или «рука—ноги». Однако он может протекать и по другим путям, например, «голова—ноги», «спина—руки», «нога—нога» и др. Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека попадут под воздействие тока, а также от силы тока, проходящего непосредственно через сердце. Так, сила неотпускающего тока по пути «рука-рука» приблизительно в 2 раза меньше, чем по пути «правая рука—ноги».
Значение полного сопротивления тел людей
Действие электрического тока на человека
Сопротивляемость человеческого тела электрическому току непостоянна. Основными влияющими на ее величину факторами являются состояние кожных покровов, вольт-амперные характеристики тока, физиологические особенности организма, параметры окружающей среды, содержание в воздухе пылевидных частиц с высокой электропроводимостью.
Читайте также: Расчет электрической цепи методом контурных токов
Состояние кожи
Самым высоким значением сопротивления обладает сухая и чистая кожа. При появлении на ней капельной влаги, пота, частиц металлической или угольной пыли электропроводность увеличивается. Обусловлено это тем, что вода и обильный пот способствуют удалению с кожи жировой пленки, тем самым увеличивая ее электропроводность.
Также увеличивают электропроводность кожи при нарушении ее целостности участки с различными ссадинами, порезами, гематомами, мозолями, кожными сыпями, термическими и химическими ожогами, они имеют достаточно низкое сопротивление, из-за чего более подвержены действию электротока.
Влажная кожа – одна из причин электротравм и электроожогов кистей рук
Место приложения электротока
Сопротивляемость организма протеканию по нему потока заряженных частиц зависит от того, в каком месте тело соприкасается с токопроводящей поверхностью, находящимся под напряжением проводом. Небольшим электрическим сопротивлением характеризуются такие участки тела с тонким верхним слоем кожи, как:
- Большая часть лица;
- Шея;
- Внешняя поверхность предплечий;
- Тыльная часть кистей;
- Подмышки.
При контакте данных участков с находящимися под напряжением поверхностями, оголенными проводниками сила протекающего по телу тока может, как нарушать нормальный обмен веществ и работу внутренних органов, так и приводить к летальному исходу.
Уровень сопротивляемости тканей
Самой большой сопротивляемостью протеканию тока отличаются сухая и неповрежденная кожа, ногтевая ткань. Наибольшей электропроводностью и, следовательно, низким сопротивлением характеризуются различные содержащиеся в организме жидкости: кровь, лимфа, костный мозг.
Значения показателей тока
На сопротивляемость организма влияют такие характеристики электрического тока, как:
- Мощность – проходящий через организм ток с большим значением мощности активизирует кровообращение, тем самым сильно снижая сопротивление тела.
- Частота – зависимость сопротивляемости тела от значения частоты протекающего по нему тока такова: переменный промышленный либо бытовой ток уменьшает сопротивление человеческого тела в разы сильнее, чем обладающий такими же вольт-амперными характеристиками постоянный.
Физиологические факторы и показатели окружающей среды
Основными физиологическими факторами, существенно влияющими на сопротивление тела, являются такие:
- Пол – женский организм более восприимчив к электротравмам, чем мужской;
- Возраст – способность тела пожилого человека или ребенка сопротивляться протекающему по нему току не такая высокая, как у возрастной категории от 16-18 до 50 лет.
- Болезни и ослабленное состояние организма – больному или ослабленному организму преодолевать действие тока значительно труднее, нежели здоровому.
Угольная пыль
Значительно уменьшают сопротивляемость тела к протеканию по нему тока высокая температура воздуха и большое содержание в нем капельной влаги.
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.
2.3. Род тока
В целом согласно ГОСТ 12.1.038-82 для пути протекания тока «рука-рука» или «рука-две ноги» установлены следующие предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов. Ниже в табл.1 и 2 приведены отдельные значения указанных величин.
Ток промышленной частоты является самым неблагоприятным. При увеличении частоты (более 50 Гц) значения ощутимого и неотпускающего тока возрастают.
С уменьшением частоты от 50 Гц до 0 значения неотпускающего тока также возрастают и при частоте, равной нулю (постоянный ток), становятся больше примерно в 3 раза. Таблица 2
Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения
| Неощутимое напряжение, В для t≤10мин |
Отпускающее напряжение, В t ≤ 30 с |
Нефибрилляционное напряжение, В t = 1,0 с |
|
| Род тока | Переменный, 50 Гц | ||
| Предельная величина, Uпр | 2,0 | 36,0 | 50,0 |
| Род тока | Постоянный | ||
| Uпр | 8,0 | 40,0 | 200,0 |
| Род тока | Переменный, 400 Гц | ||
| Uпр | 3,0 | 36,0 | 100,0 |
Таблица 3
Предельно допустимые уровни токов прикосновения
| Неощутимый ток, мА t ≤ 10 мин Читайте также: Чем отличается контактор от пускателя? |
Отпускающий ток, А t ≤ 30 с |
Нефибрилля ционный ток, А t = 1,0 с |
|
| Род тока | Переменный, 50 Гц | ||
| Предельная величина, Iпр | 0,3 | 6,0 | 50,0 |
| Род тока | Постоянный | ||
| Iпр | 1,0 | 15,0 | 200,0 |
| Род тока | Переменный, 400 Гц | ||
| Iпр | 0,4 | 8,0 | 100,0 |
Значения фибрилляционного тока при частотах 50-100 Гц равны. С повышением частоты сила фибрилляционного тока возрастает и повышение частоты питающего напряжения электроустановок применяют как одну из мер электробезопасности.
