Який опір у людини
При попаданні людини під електричну напругу через її тіло починає текти електричний струм, і величина цього струму залежить не тільки від величини прикладеної напруги, але і від опору тіла людини.
Тим часом, опір тіла людини - величина аж ніяк не стала, її значення залежить від багатьох факторів: від стану людини на момент контакту (психічного та фізичного), від параметрів замкнутого ланцюга, від зовнішніх умов середовища, в якому людина на момент удару знаходиться.
Тіло людини складається з різних тканин, і кожен вид тканин має свій опір. Так, наприклад, сухожилля, шкіра, жирова тканина, хрящі і кістки мають питомий опір порядку 3 - 20 кОм/м. Кров, м'язи, лімфа, головний та спинний мозок - всього від 0,5 до 1 Ом/м. З усіх цих тканин найбільшим опором відрізняється шкіра, тому саме шкіра значною мірою визначає опір людського тіла електричного струму.
Людська шкіра має складну структуру. Її зовнішній шар - епідерміс - включає декілька структурних частин: зовнішній роговий шар, який не містить ні нервів, ні кровоносних судин, від того і володіє найбільшим опором, і інші шари, опір яких значно менше рогового шару. Далі йде дерма - внутрішній шар, опір якого також значно менше, а отже саме опір рогового шару має вирішальне значення у повному опорі шкіри.
На опір шкіри впливає її стан. Якщо шкіра суха і чиста, немає пошкоджень, її опір лежить у межах від 10 до 100 кОм.Якщо на шкірі є порізи, подряпини, мікротравми, вони здатні сильно знизити опір тіла людини до опору лише внутрішніх тканин. Очевидно, наявність на шкірі вищезгаданих ушкоджень робить ураження електричним струмом більш небезпечним. Забруднена та волога шкіра також має опір нижчий.
Загальний опір людського тіла, що потрапив під напругу, можна уявити три опори, включених послідовно: два шари епідермісу і одне - опір дерми і внутрішніх тканин. Таким чином, внутрішні тканини служать разом із прикладеними електродами як би обкладками конденсатора, а епідерміс – діелектриком.
В результаті, якщо зовні до тіла прикладені електроди, то виходить ланцюг активного опору внутрішніх тканин і майже ємнісного опору епідермісу. Тобто можна сказати, що йдеться про діелектричну проникність від 100 до 200, і про питомий опір від 10 до 100 кОм/м у ланцюзі, що складається з конденсатора та резистора.
Внутрішні тканини мають активний опір Rв з невеликою ємнісною складовою, яка майже не залежить ні від площі електродів, ні від частоти, і знаходиться в межах від 500 до 700 Ом.
Але воно залежить від протяжності та поперечного перерізу ділянок тіла, і від питомого опору внутрішніх органів. Тобто в еквівалентному вигляді загальний опір Zт тіла людини можна так:
При малому опорі тіла людини ємнісна складова втрачає значення:
Отже, електричний опір тіла людини залежить від наступних п'яти факторів:
- Від загального психологічного та фізіологічного стану (індивідуальні особливості);
- Від статі - від товщини шкіри (у чоловіків опір вищий, ніж у жінок);
- Від віку – від грубості шкіри (у дорослих опір вищий, ніж у дітей);
- Від зовнішніх умов (температура, тиск, вологість, густина);
- Від загального стану шкіри (рани, бруд, зволоженість тощо);
- Від зовнішніх подразників (раптові удар, укол, світло чи звук), здатних знизити опір на 20 – 50 % за кілька хвилин.
Легко бачити, що електричний опір людського тіла не завжди і не лінійно, проте для розрахунків його приймають рівним 1 кОм. Тим не менш, опір тіла людини залежить і від прикладеної напруги, оскільки в момент ураження струмом може виявитися, що ланцюг включає ще поверхню підлоги, грунт, взуття, одяг і т. д. Струм тоді визначатиме не тільки опір власне тіла людини, а й схема включення в ланцюг.
Двофазний дотик
При двофазному дотику людина стоїть на ізольованій підставі, торкаючись одночасно двох фаз трифазної мережі або двох провідників однофазної мережі змінного або постійного струму. В цьому випадку струм потече через руки і через життєво важливі органи, що дуже небезпечно, і ще небезпечніше, якщо замикання відбувається шляхом рука - голова. При такому дотику людина може потрапити або під лінійну міжфазну напругу або під повну робочу напругу електроустановки.
Якщо людина торкнулася відкритими частинами тіла, то опір визначається опором тіла, опором шкіри, якщо ж стався зіткнення з полюсами через одяг, то схему додається послідовно опір одягу.
Можна порівняти ці два варіанти.Опір сухого одягу - від 10 до 15 кім, а для вологого - від 0,5 до 1,5 кім. Очевидно, опір одягу однак обмежує струм через тіло людини, хоча і падає в 10 - 30 разів якщо одяг вологий.
При сухому одязі удар відчується в сильному тремтінні від пальців до зап'ястя, це 20мА при 220 вольтах. Якщо одяг сира, то при 140мА руки можна буде лише з певними зусиллями відірвати від місць контакту. Опір взуття та підлоги тут не враховуються, оскільки до ланцюга вони не включені.
Однофазний або однополюсний дотик
Людина стоїть на землі, і лише однією частиною тіла торкнувся електроустановки під напругою, причому потенціал електроустановки відрізняється від потенціалу землі або іншої опорної поверхні. І тут людина потрапляє під напругу щодо землі, і струм через тіло буде струмом замикання землі.
Шлях струму по петлі голова – ноги чи рука – ноги, причому через життєво важливі органи. У ланцюг будуть включені опори: тіла, одягу, взуття, опори. Опір взуття та опори включені між собою паралельно.
Залежно від матеріалу підошви, від того чи вона волога або суха, опір взуття буде різним. Немаловажну роль відіграє і матеріал підлоги (опорної поверхні):
- Волога шкіряна підошва має опір 500 Ом, суха - 100 кОм;
- Волога гумова підошва – 1,5 кОм, суха гумова підошва – 500 кОм;
- Металева підлога - від 0 (сухий) до 10 Ом (волога);
- Земля суха – 20 кОм, волога – 800 Ом;
- Бетон сухий – 2 МОм, вологий бетон – 900 Ом;
- Лінолеум сухий – 1,5 МОм, лінолеум вологий – 50 кОм;
- Камінь сухий - 8,5 кім, камінь вологий - 5 кім;
- Сніг або лід – від 300 Ом до 2 МОм;
- Пісок сухий – 8 кОм, пісок вологий – 1,6 кОм;
- Чорнозем сухий – 160 Ом, вологий чорнозем – 50 Ом.
Як видно, опори опори та взуття відіграють важливу роль, і часто у багато разів перевершують опір тіла людини, особливо в сухому стані, що може врятувати життя.
При дотику до корпусу установки, який з якоїсь причини опинився під напругою, якщо заземлення немає, весь струм піде через тіло. Якщо заземлення є, то основна частина струму піде через землю, а через тіло - лише мала частина, це становить меншу небезпеку для життя.
Крокова напруга
Якщо людина стоїть на землі неподалік заземлювача, і по ґрунту протікає струм, то частково цей струм може потекти через ноги по тілу людини - по петлі нога - нога, тобто людина потрапить під крокове напруження. Утворюється послідовний ланцюг, що складається з опорів опори, взуття та тіла. Опір взуття та опори відіграють тут вирішальну роль, і здатні у сухому вигляді прийняти на себе більшу напругу, ніж прийме голе тіло.
Читайте найцікавіші історії Електровістей в Telegram та Viber
Опір тіла людини - від чого залежить і як може змінюватися
При попаданні людини під електричну напругу через її тіло починає текти електричний струм, і величина цього струму залежить не тільки від величини прикладеної напруги, але і від опору тіла людини. Тим часом опір тіла людини — величина аж ніяк не постійна, її значення залежить від багатьох факторів: від стану людини на момент контакту (психічного та фізичного), від параметрів замкнутого ланцюга, від зовнішніх умов середовища, в якому людина на момент удару знаходиться.
Тіло людини складається з різних тканин, і кожен вид тканин має свій опір. Так, наприклад, сухожилля, шкіра, жирова тканина, хрящі і кістки мають питомий опір порядку 3 - 20 кОм/м. Кров, м'язи, лімфа, головний та спинний мозок - всього від 0,5 до 1 Ом/м. З усіх цих тканин найбільшим опором відрізняється шкіра, тому саме шкіра значною мірою визначає опір людського тіла електричного струму.
Людська шкіра має складну структуру. Її зовнішній шар - епідерміс - включає кілька структурних частин: зовнішній роговий шар, який не містить ні нервів, ні кровоносних судин, від того і володіє найбільшим опором, і інші шари, опір яких значно менше рогового шару. Далі йде дерма — внутрішній шар, опір якого також значно менший, отже саме опір рогового шару має вирішальне значення у повному опорі шкіри.
На опір шкіри впливає її стан. Якщо шкіра суха і чиста, немає пошкоджень, її опір лежить у межах від 10 до 100 кОм. Якщо на шкірі є порізи, подряпини, мікротравми, вони здатні сильно знизити опір тіла людини до опору лише внутрішніх тканин. Очевидно, наявність на шкірі вищезгаданих ушкоджень робить ураження електричним струмом більш небезпечним. Забруднена та волога шкіра також має опір нижчий.
Загальний опір людського тіла, що потрапив під напругу, можна уявити три опори, включених послідовно: два шари епідермісу і один - опір дерми і внутрішніх тканин.Таким чином, внутрішні тканини служать разом із прикладеними електродами як би обкладками конденсатора, а епідерміс - діелектриком.
В результаті, якщо зовні до тіла прикладені електроди, то виходить ланцюг активного опору внутрішніх тканин і майже ємнісного опору епідермісу. Тобто можна сказати, що йдеться про діелектричну проникність від 100 до 200, і про питомий опір від 10 до 100 кОм/м в ланцюзі, що складається з конденсатора та резистора.
Внутрішні тканини мають активний опір Rв з невеликою ємнісною складовою, яка майже не залежить ні від площі електродів, ні від частоти, і знаходиться в межах від 500 до 700 Ом.
Але воно залежить від протяжності та поперечного перерізу ділянок тіла, і від питомого опору внутрішніх органів. Тобто в еквівалентному вигляді загальний опір Zт тіла людини можна так:
При малому опорі тіла людини ємнісна складова втрачає значення:
Отже, електричний опір тіла людини залежить від наступних п'яти факторів:
- Від загального психологічного та фізіологічного стану (індивідуальні особливості);
- Від статі - від товщини шкіри (у чоловіків опір вищий, ніж у жінок);
- Від віку – від грубості шкіри (у дорослих опір вищий, ніж у дітей);
- Від зовнішніх умов (температура, тиск, вологість, густина);
- Від загального стану шкіри (рани, бруд, зволоженість тощо);
- Від зовнішніх подразників (раптові удар, укол, світло чи звук), здатних знизити опір на 20 - 50% за кілька хвилин.
Легко бачити, що електричний опір людського тіла не завжди і не лінійно, проте для розрахунків його приймають рівним 1 кОм.Тим не менш, опір тіла людини залежить і від прикладеної напруги, оскільки в момент ураження струмом може виявитися, що ланцюг включає ще поверхню підлоги, грунт, взуття, одяг і т.д. буд. Струм тоді визначатиме не тільки опір власне тіла людини, а й схема її включення до ланцюга.
Двофазний дотик
При двофазному дотику людина стоїть на ізольованій підставі, торкаючись одночасно двох фаз трифазної мережі або двох провідників однофазної мережі змінного або постійного струму. В цьому випадку струм потече через руки і через життєво важливі органи, що дуже небезпечно, і ще небезпечніше, якщо замикання відбувається шляхом рука - голова. При такому дотику людина може потрапити або під лінійну міжфазну напругу або під повну робочу напругу електроустановки.
Якщо людина торкнулася відкритими частинами тіла, то опір визначається опором тіла, опором шкіри, якщо ж стався зіткнення з полюсами через одяг, то схему додається послідовно опір одягу.
Можна порівняти ці два варіанти. Опір сухого одягу - від 10 до 15 кому, а для вологого - від 0,5 до 1,5 кім. Очевидно, опір одягу однак обмежує струм через тіло людини, хоча і падає в 10 - 30 разів якщо одяг вологий.
При сухому одязі удар відчується в сильному тремтінні від пальців до зап'ястя, це 20мА при 220 вольтах. Якщо одяг сира, то при 140мА руки можна буде лише з певними зусиллями відірвати від місць контакту. Опір взуття та підлоги тут не враховуються, оскільки до ланцюга вони не включені.
Однофазний або однополюсний дотик
Людина стоїть на землі, і лише однією частиною тіла торкнувся електроустановки під напругою, причому потенціал електроустановки відрізняється від потенціалу землі або іншої опорної поверхні. У цьому випадку людина потрапляє під напругу щодо землі, і струм через тіло буде струмом замикання на землю.
Шлях струму по петлі голова - ноги або рука - ноги, при цьому через життєво важливі органи.
Залежно від матеріалу підошви, від того чи вона волога або суха, опір взуття буде різним.
- Волога шкіряна підошва має опір 500 Ом, суха - 100 кОм;
- Волога гумова підошва - 1,5 кім, суха гумова підошва - 500 кім;
- Металева підлога - від 0 (сухий) до 10 Ом (волога);
- Земля суха – 20 кОм, волога – 800 Ом;
- Бетон сухий – 2 МОм, вологий бетон – 900 Ом;
- Лінолеум сухий – 1,5 МОм, лінолеум вологий – 50 кОм;
- Камінь сухий - 8,5 кім, камінь вологий - 5 кім;
- Сніг або лід – від 300 Ом до 2 МОм;
- Пісок сухий - 8 кім, пісок вологий - 1,6 кім;
- Чорнозем сухий – 160 Ом, вологий чорнозем – 50 Ом.
Як видно, опори опори та взуття відіграють важливу роль, і часто у багато разів перевершують опір тіла людини, особливо в сухому стані, що може врятувати життя.
При дотику до корпусу установки, який з якоїсь причини опинився під напругою, якщо заземлення немає, то весь струм піде через тіло. небезпека життя.
Крокова напруга
Якщо людина стоїть на землі неподалік заземлювача, і по ґрунту протікає струм, то частково цей струм може потекти через ноги по тілу людини - по петлі нога - нога, тобто людина потрапить під крокове напруження. Утворюється послідовний ланцюг, що складається з опорів опори, взуття та тіла. Опір взуття та опори відіграють тут вирішальну роль, і здатні у сухому вигляді прийняти на себе більшу напругу, ніж прийме голе тіло.
Інформація, опублікована на даному веб-сайті, представлена виключно з метою ознайомлення, за застосування цієї інформації адміністрація сайту відповідальності не несе.
Опір людини
При торканні людиною, що знаходяться під напругою проводів, струмопровідних поверхонь, клем джерел живлення через його тіло починає протікати електричний струм. Величина сили струму, що при цьому проходить через організм, визначається, перш за все, такою характеристикою, як електричний опір людини. Залежне від великої кількості факторів (від наявності вологи на шкірі до емоційного стану людини) воно впливає на безпеку електромонтажних і ремонтних робіт, що проводяться на обладнанні, що знаходиться під навантаженням, лініях електропередач. Про те, що являє собою опір звичайного людського тіла, від чого залежить, як змінюється, йтиметься у цій статті.
Людське тіло – досить добрий провідник електричного струму
Що таке електричний опір тіла людини
Опір тіла людини – здатність різних тканин, внутрішніх органів протистояти перебігу електричного струму.Як і в провідниках, суть даного явища полягає в тому, що потік вільних електронів, що проходить по матерії, стикається з атомами і молекулами речовини, знижує свою швидкість і щільність. Наслідок таких процесів, що відбуваються на молекулярному рівні, - зниження сили струму, що проходить по тканинах, внутрішнім органам організму, що істотно зменшує заподіяну потоком електронів шкоду.
Вимірюється дана характеристика таких одиницях, як кіло і мегаоми (скорочено ком, мОм, відповідно).
На замітку. Щоб дізнатися, яке у тіла людини значення опору в омах використовують такий прилад, як мультиметр. Процес виміру досить простий і безпечний: ручку перемикання діапазонів встановлюють у положення для вимірювання опору до 2000 кОм («2000к»), затискають кінчик кожного щупа між вказівним та великим пальцями лівої та правої руки. Значення, що з'являється через 2-3 секунди на дисплеї, фіксують за допомогою кнопки «hold»(«утримати»).
Мультиметр для вимірювання опору людського тіла
Електричний опір людського тіла складається з окремих значень даної характеристики для таких тканин та органів, як:
- Шкіра;
- Підшкірний жировий прошарок;
- Кровоносні судини;
- Кров та лімфа;
- Кісткова та хрящова тканина;
- М'язи;
- Кістковий мозок;
- Органи різних систем організму (травної, дихальної, серцево-судинної тощо).
Найбільший опір має шкіра, точніше епідерміс – зовнішній шар, що складається з ороговілих клітин. Містить мало рідини він дуже слабко проводить струм. Розташований під епідермісом внутрішній шар шкіри, званий дермою, має електропровідність значно більше, ніж зовнішні ороговілі клітини.
Опірність рідини, що містять багато крові, лімфи, кісткового мозку, а також різних внутрішніх органів найнижча. Проміжне положення за величиною даної характеристики займає кісткова та хрящова тканина.
Важливо! Вважають, що електричний опір людського тіла змінному однофазному побутовому струму має дорівнювати 1 кОм. При вплив постійного 20-24-х вольтного струму величина даної характеристики повинна становити від 3 до 100 кОм.
На цих нормативах засновано розрахунок максимально безпечної сили – кількості електронів, які проходять через тканини людського організму за одиницю часу без заподіяння йому шкоди.
Значення повного опору тіл людей
Опір людського тіла електричному струму непостійна. Основними факторами, що впливають на її величину, є стан шкірних покривів, вольт-амперні характеристики струму, фізіологічні особливості організму, параметри навколишнього середовища, вміст у повітрі пилоподібних частинок з високою електропровідністю.
Стан шкіри
Найвищим значенням опору має суха та чиста шкіра. З появою на ній крапельної вологи, поту, частинок металевого або вугільного пилу електропровідність збільшується. Зумовлено це тим, що вода та рясний піт сприяють видаленню зі шкіри жирової плівки, тим самим збільшуючи її електропровідність.
Також збільшують електропровідність шкіри при порушенні її цілісності ділянки з різними саднами, порізами, гематомами, мозолями, шкірними висипами, термічними та хімічними опіками, вони мають досить низький опір, через що більш схильні до дії електроструму.
Волога шкіра – одна з причин електротравм та електроопіків кистей рук
Місце застосування електроструму
Опірність організму протіканню по ньому потоку заряджених частинок залежить від того, де тіло стикається з струмопровідною поверхнею, що знаходиться під напругою дротом. Невеликим електричним опором характеризуються такі ділянки тіла з тонким верхнім шаром шкіри, як:
- Більшість особи;
- Шия;
- Зовнішня поверхня передпліч;
- Тильна частина кистей;
- Пахви.
При контакті даних ділянок з поверхнями, що знаходяться під напругою, оголеними провідниками сила струму, що протікає по тілу, може, як порушувати нормальний обмін речовин і роботу внутрішніх органів, так і призводити до летального результату.
Рівень опірності тканин
Найбільшою опірністю протіканню струму відрізняються суха та неушкоджена шкіра, нігтьова тканина. Найбільшою електропровідністю і, отже, низьким опором характеризуються різні рідини, що містяться в організмі: кров, лімфа, кістковий мозок.
Значення показників струму
На опірність організму впливають такі характеристики електричного струму, як:
- Потужність – струм, що проходить через організм, з великим значенням потужності активізує кровообіг, тим самим сильно знижуючи опір тіла.
- Частота - залежність опірності тіла від значення частоти струму, що протікає по ньому: змінний промисловий або побутовий струм зменшує опір людського тіла в рази сильніше, ніж володіє такими ж вольт-амперними характеристиками постійний.
Фізіологічні фактори та показники навколишнього середовища
Основними фізіологічними факторами, які суттєво впливають на опір тіла, є такі:
- Пол - жіночий організм більш сприйнятливий до електротравм, ніж чоловічий;
- Вік - здатність тіла літньої людини або дитини чинити опір струму, що протікає по ньому, не така висока, як у вікової категорії від 16-18 до 50 років.
- Хвороби та ослаблений стан організму – хворому чи ослабленому організму долати дію струму значно важче, ніж здоровому.
Значно зменшують опірність тіла до протікання струмом висока температура повітря і великий вміст у ньому крапельної вологи.
Важливо! Також електропровідність людського тіла може залежати від наявності в повітрі дрібних зважених частинок вугільного або металевого пилу. Цей факт радять брати до уваги всім працюючим в умовах шахт та токарних майстерень електрикам.
Таким чином, знання того, скільки становить опір людського тіла, що на нього впливає, дозволяє вжити дієвих заходів, здатних підвищити електробезпеку робіт, що проводяться на силових установках і лініях електропередач, що знаходяться під напругою. Поміряти цю характеристику тіла можна за допомогою звичайного мультиметра за умови наявності у нього відповідного діапазону для вимірювання електричного опору.
