Чем опасен электрический ток для организма человека
Удар током и электротравма: причины возникновения, симптомы и признаки, меры первой помощи и комплексное лечение
Удар током и электротравма: причины возникновения, симптомы и признаки, меры первой помощи и комплексное лечение
Удар током относится к наиболее опасным бытовым и производственным несчастным случаям и всегда сопряжен с большой смертностью. Действие электрического тока на организм человека приводит к сильному нагреву тканей и развитию ожога, а так же к нарушению работы внутренних органов. Первая помощь при ударе током заключается в прекращении действия электрического тока на организм пострадавшего, проведение закрытого массажа сердца и искусственного дыхания, если от удара током у пострадавшего остановилось сердце, обработка и наложение повязки на обожженные места.
Электротравма обычно возникает в результате воздействия на ткани организма человека бытового электрического тока большой силы или разряда атмосферного электричества (молнии). Источниками поражения электрическим током являются: неисправное электрооборудование на предприятиях и бытовые электроприборы, оборвавшиеся провода высоковольтных линий, несоблюдение правил техники безопасности при работе с электрооборудованием. Степень воздействия электрического тока на организм человека определяется напряжением и силой тока, способом прохождения тока по телу, общим состоянием здоровья пострадавшего и тем насколько своевременно была оказана первая помощь.
Особенности удара током и электротравмы
Электрический ток при прохождении через тело человека вызывает нагрев тканей, и может привести к электрическим ожогам кожи и повреждениям подлежащих тканей и органов.
Электрические ожоги возникают в местах входа и выхода электрического тока и носят название «меток тока».
Электрические ожоги могут показаться незначительными на вид, но на самом деле они зачастую глубокие со значительными повреждениями мышц, костей и внутренних органов.
Электрический ток может нарушить работу сердца, вплоть до его остановки.
У пострадавшего от удара тока может произойти остановка дыхания.
Признаки и симптомы удара током электротравмы
Нахождение оголенного источника электрического тока вблизи пострадавшего;
Бессознательное состояние у пострадавшего;
Очевидные ожоги на поверхности кожи;
Нарушение дыхания с возможной остановкой дыхания;
Пульс слабый, аритмичный или отсутствует;
Входное и выходное отверстие электрического заряда обычно расположено на кистях рук или ступнях.
Вследствие особенностей электротравмы даже при кратковременном воздействии электрического тока у пострадавшего может наступить остановка дыхания и сердца. Поэтому достаточно эффективная первая помощь при ударах электрическим током на месте происшествия часто является решающим фактором в спасении пострадавшего.
При возникновении ниже перечисленных симптомов у пострадавшего от удара током срочно вызовите скорую помощь:
Действие электрического тока на организм
«Мама, почему нельзя совать пальцы в розетку?»
Этот вопрос, мне кажется, в детстве задавал родителям абсолютно каждый. Вот только из сорванца или озорной девчонки, недотягивающих ростом и до метра, мы с вами стали взрослыми. О том, что нельзя совать пальцы в розетку, знают все. А почему? Задайте себе этот вопрос. Ведь в голову ничего кроме детского: потому что будет больно, или папиного рассказа о том самом магическом «как тряхнёт» и маминого «укусить» ничего в голову и не приходит. Ведь в этом «тряхнёт», все гораздо сложнее, чем просто слегка потрясёт и перестанет. Целый список процессов от термических до биологических. Ну что? Кто хочет знать, о чем рассказать ребёнку, или просто что скрывается в «укусе» розетки? Тогда пойдёмте со мной, я все расскажу.
Теперь давайте подробно разберём варианты воздействия электрического тока на человека. Давайте начнём с биологического воздействия. Такое воздействие проявляется в возбуждении тканей и живых клеток. Очень опасно! Вследствие такого воздействия клетки могут погибать, а это ведёт к нарушению работы организма, как целиком, так и отдельно взятых органов.
Вторым рассмотрим тепловое воздействие. Тепловое воздействие ведёт к нагреву внутренних органов и кровеносных сосудов, нервных окончаний. Нарушается работа нервных окончаний, могут лопаться сосуды.
Третьим воздействием принято считать химическое воздействие. Такое воздействие приводит к электролизу большинства жидкостей в организме. Как вы понимаете, кровь входит в число этих жидкостей. Электролиз крови может вызывать изменения в её физико-химическом составе и, как следствие, влияет на работу организма в далеко не самую лучшую сторону.
Если вас «тряхонёт» током, вполне возможно возникновение шока. Такой шок называется электрическим шоком. Как правило, он возникает при возбуждении организма вследствие удара электрическим током. Шок может стать причиной нарушения работы дыхательных органов, нарушения обмена веществ и кровообращения. В случае оказания экстренной медицинской помощи возможно снятие шока без каких либо последствий для организма.
Как известно из закона Ома, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Значит, чем выше сопротивление человеческого тела, тем меньшая сила тока через него пройдёт. Одним из ключевых показателей тут является роговой слой кожи. Роговой слой кожи — верхний слой кожи, в котором нет кровеносных сосудов и капилляров. Этот слой имеет самое большое сопротивление во всем теле. Остальные части тела имеют гораздо меньшее сопротивление, а значит, лучше пропускают через себя ток. Немаловажным является тот факт, что сопротивление человеческого тела это не константа, а плавающая величина. И зависит она от огромного количества внешних факторов. От банальных ссадин на коже, снижающих сопротивление, до температуры и влажности окружающей среды. Так же важными факторами является пол под вами. Если вы стоите на резиновом коврике и взялись одной рукой за провод, то вас, вероятно, не ударит током, так как току некуда уходить.
Удар тока начитает ощущаться при силе тока около полутора миллиампер, а фибрилляция может произойти уже при ста миллиамперах. Фибрилляция — антоним слова дефибрилляция, означает остановку сердца при воздействии на него тока. Стоит отметить, что все это справедливо для низкочастотного тока. Вы спросите: это как так? Ток с частотой пятьдесят герц гораздо опаснее его же, но с семиста герцами. Это явление открыл Никола Тесла. Суть его открытия состоит в том, что при частоте выше семисот герц ток проходит по поверхности тела, не поражая внутренние органы. Возвращаясь к началу абзаца, справедливо будет заметить, что при силе низкочастотного тока менее двадцати пяти миллиампер страдают только конечности. Ток, который выше этой отметки, как правило, проходит через все тело.
Теперь чуть-чуть о первой помощи. Перед тем как звонить и вызывать скорую, нужно убедиться, что на жертву больше не действует ток. После того, как вы все обесточили, немедленно вызывайте скорую. Следующим вашим шагом станет изоляция пораженного тела от земли или иного токопроводящего пола. Для этого достаточно положить человека на любую доску, фанерку, резиновый коврик. Если пострадавший без сознания, вам остается ждать скорую. Если же он в сознании, нужно незамедлительно оказать доврачебную помощь. Если пострадавший может передвигаться сам, его нужно отвезти в помещение, пригодное для отдыха и безопасное от поражения током и предложить прилечь. Если последствием удара током стали какие-либо травмы и ссадины, то нужно оказать первую помощь согласно полученным травмам.
Есть ряд самых простых правил, которые помогут вам защититься от поражения электрическим током. Самое главное — не суйте пальцы в розетку, это небезопасно! При работе с токопроводящими сетями обязательно нужно обесточивать провода, и пользоваться средствами защиты, такими как диэлектрические перчатки и коврики. Если у вас дома маленькие дети, купите специальные затычки, которые перекроют для них доступ к розеткам. Будьте аккуратны, от поражения током в среднем в мире погибает двадцать пять тысяч человек в год.
Помните, что даже молния может ударить в человека и это тоже поражение током. Но это совсем другая история! Будьте внимательны и до новых встреч!
Закон Ома (снова!)
Распространенная фраза в отношении электробезопасности звучит примерно так: «Убивает не напряжение, а ток!». Хотя в этом есть доля правды, об опасности поражения электрическим током нужно понимать больше, чем эта простая пословица. Если бы напряжение не представляло опасности, никто бы никогда не распечатал и не вывесил надписи: ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ! ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!
Принцип «убивает ток», по сути, верен. Это электрический ток сжигает ткани, заставляет мышцы замереть и вызывает фибрилляцию сердца. Однако электрический ток не возникает сам по себе: должно быть доступно напряжение, чтобы заставить ток протекать через пострадавшего. Тело человека также оказывает сопротивление току, что тоже необходимо учитывать.
Взяв закон Ома для напряжения, тока и сопротивления и выразив его через ток для заданных напряжения и сопротивления, мы получим следующее уравнение:
Сила тока, проходящего через тело человека, равна величине напряжения, приложенного между двумя точками этого тела, деленной на электрическое сопротивление, оказываемое телом между этими двумя точками. Очевидно, что чем большее напряжение доступно, тем легче ток будет проходить через любое заданное сопротивление.
Следовательно, существует опасность высокого напряжения, которое может создавать ток, достаточный для получения травмы или смерти. И наоборот, если тело имеет более высокое сопротивление, то при любом заданном напряжении будет протекать меньший ток. Насколько опасно напряжение, зависит от полного сопротивления цепи, препятствующего прохождению электрического тока.
Сопротивление тела человека не является фиксированной величиной. Оно варьируется от человека к человеку и время от времени. Существует даже метод измерения жировых отложений, основанный на измерении электрического сопротивления между пальцами рук и ног.
Разный процент жира в организме обеспечивает разное сопротивление: эта переменная влияет на электрическое сопротивление в организме человека. Чтобы методика работала точно, человек должен регулировать потребление жидкости за несколько часов до теста, что указывает на то, что гидратация тела является еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление тела человека.
Сопротивление тела человека также зависит от того, как происходит контакт с кожей: от руки к руке, от руки к ноге, от ступни к ступне, от кисти руки к ее локтю и т.д. Пот, богатый солью и минералами, будучи жидкостью, является отличным проводником электричества. То же самое и с кровью с таким же высоким содержанием проводящих химикатов.
Таким образом, контакт с проводом потной рукой или открытой раной будет оказывать гораздо меньшее сопротивление току, чем контакт с чистой сухой кожей.
Измеряя электрическое сопротивление чувствительным прибором, я получаю в результате примерно 1 миллион Ом (1 МОм) между руками, держась за металлические щупы измерителя пальцами. Прибор показывает меньшее сопротивление, когда я плотно сжимаю щупы, и большее сопротивление, когда я держу их свободно.
Я сижу за компьютером и печатаю эти слова, мои руки чистые и сухие. Если бы я работал в жаркой, грязной промышленной среде, сопротивление между моими руками, вероятно, было бы намного меньше, представляя меньшее сопротивление смертельному току и большую опасность поражения электрическим током.
Насколько опасен электрический ток?
Ответ на этот вопрос также зависит от нескольких факторов. Химический состав тела человека оказывает значительное влияние на то, как электрический ток влияет на человека. Некоторые люди очень чувствительны к току и испытывают непроизвольное сокращение мышц от ударов статического электричества.
Другие могут получить большой разряд статического электричества и почти не почувствовать его, не говоря уже о мышечном спазме. Несмотря на эти различия, с помощью тестов были разработаны приблизительные руководящие принципы, которые показывают, что для проявления вредных эффектов требуется очень небольшой ток (опять же, информацию об источнике этих данных смотрите в конце главы).
Все значения силы тока даны в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампера):
| Влияние на организм | Мужчины/женщины | Постоянный ток | Переменный ток, 60 Гц | Переменный ток, 10 кГц |
|---|---|---|---|---|
| Легкое покалывание руки | мужчины | 1,0 мА | 0,4 мА | 7 мА |
| женщины | 0,6 мА | 0,3 мА | 5 мА | |
| Болевой порог | мужчины | 5,2 мА | 1,1 мА | 12 мА |
| женщины | 3,5 мА | 0,7 мА | 8 мА | |
| Больно, но сознательное управление мышцами сохраняется | мужчины | 62 мА | 9 мА | 55 мА |
| женщины | 41 мА | 6 мА | 37 мА | |
| Больно, невозможно отпустить провод | мужчины | 76 мА | 16 мА | 75 мА |
| женщины | 51 мА | 10,5 мА | 50 мА | |
| Сильная боль, трудно дышать | мужчины | 90 мА | 23 мА | 94 мА |
| женщины | 60 мА | 15 мА | 63 мА | |
| Возможна фибрилляция сердца после 3 секунд воздействия | мужчины и женщины | 500 мА | 100 мА |
«Гц» обозначает единицу измерения герц. Это параметр того, насколько быстро изменяется переменный ток, известный как частота. Таким образом, столбец значений, обозначенный «Переменный ток, 60 Гц», относится к току, который меняется с частотой 60 циклов (1 цикл = период времени, когда ток сначала течет в одном направлении, а затем в другом в направлении) в секунду.
Последний столбец, обозначенный «Переменный ток, 10 кГц», относится к переменному току, который совершает десять тысяч (10 000) циклов каждую секунду.
Имейте в виду, что эти цифры являются приблизительными, поскольку люди с различным химическим составом тела могут реагировать по-разному. Было высказано предположение, что для переменного тока при протекании поперек грудной клетки достаточно всего 17 мА, чтобы при определенных условиях вызвать у человека фибрилляцию. Большинство данных относительно вызванной фибрилляции получены в результате испытаний на животных. Очевидно, что проводить тесты на вызов фибрилляции желудочков на людях непрактично, поэтому имеющиеся данные отрывочны.
И если вам интересно, я понятия не имею, почему женщины более восприимчивы к электрическому току, чем мужчины!
Предположим, я положил руки на клеммы источника переменного напряжения с частотой 60 Гц (60 циклов в секунду). Какое напряжение потребуется при чистой, сухой коже, чтобы получить ток в 20 миллиампер (достаточно, чтобы я не мог отпустить источник напряжения)? Чтобы определить его, мы можем использовать закон Ома:
\[E = IR = (20 \ мА)(1 \ МОм) = 20 000 \ вольт = 20 кВ\]
Обрызгав пальцы водой, чтобы имитировать пот, я смог измерить сопротивление «рука-рука» – всего 17000 Ом (17 кОм). Имейте в виду, что это касается только одного пальца каждой руки, касающегося тонкой металлической проволоки. Пересчитав напряжение, необходимое для возникновения тока в 20 мА, мы получим следующее значение:
\[E = IR = (20 \ мА)(17 \ кОм) = 340 \ вольт\]
\[E = IR = (20 \ мА)(1 \ кОм) = 20 \ вольт\]
Обратите внимание, что в этом состоянии 20 вольт достаточно, чтобы вызвать через человека ток в 20 миллиампер; достаточно, чтобы вызвать оцепенение. Помните, было высказано предположение, что сила тока всего 17 миллиампер может вызвать фибрилляцию желудочков (сердца). При сопротивлении «рука-рука» 1000 Ом для создания этого опасного состояния потребуется всего 17 вольт.
\[E = IR = (17 \ мА)(1 \ кОм) = 17 \ вольт\]
Семнадцать вольт – это не так много для электрических систем. Конечно, это «наихудший» сценарий с переменным напряжением 60 Гц и отличной проводимостью тела, но он показывает, насколько низкое напряжение при определенных условиях может представлять серьезную угрозу.
Исследования предоставили примерный набор значений электрического сопротивления для точек контакта человека в различных условиях (информацию об источнике этих данных смотрите в конце главы):
Обратите внимание на значения сопротивления для двух условий с 1,5-дюймовой металлической трубой. Сопротивление, измеренное при захвате трубы двумя руками, составляет ровно половину того сопротивления, когда трубу держит одна рука.
Рисунок 1 – Сопротивление при удержании металлической трубы одной рукой
При удержании двумя руками площадь контакта с телом будет вдвое больше, чем с одной рукой. Это важный урок: электрическое сопротивление между любыми контактирующими объектами уменьшается с увеличением площади контакта при прочих равных условиях. Если держать трубу двумя руками, у тока будет два параллельных пути, по которым он течет из трубы в тело человека (или наоборот).
Рисунок 2 – Сопротивление при удержании металлической трубы двумя руками
Как мы увидим в следующей главе, пути в параллельной цепи всегда приводят к меньшему общему сопротивлению, чем любой отдельный путь, рассматриваемый отдельно.
В промышленности консервативным пороговым значением для опасного напряжения обычно считается 30 вольт. Осторожный человек должен рассматривать любое напряжение выше 30 вольт как опасное, не полагаясь на нормальное сопротивление тела для защиты от удара. Тем не менее, при работе с электричеством всё же хорошо бы держать руки чистыми и сухими и снимать все металлические украшения.
Даже при более низком напряжении металлические украшения могут представлять опасность, поскольку проводят ток, достаточный для ожога кожи, при контакте между двумя точками цепи. В частности, металлические кольца были причиной нескольких ожогов пальцев из-за замыкания между точками в низковольтной, сильноточной цепи.
Кроме того, напряжение ниже 30 может быть опасным, если его достаточно, чтобы вызвать неприятное ощущение, которое может вызвать вздрагивание и случайное соприкосновение с более высоким напряжением или другой опасностью. Я вспоминаю, как однажды жарким летним днем работал над автомобилем.
Это иллюстрирует еще один важный урок, касающийся электробезопасности; электрический ток может быть косвенной причиной травмы, заставляя вас дернуться или вызывать спазмы частей вашего тела.
Опасность электрического тока также зависит от пути его протекания через человеческое тело. Ток будет влиять на все мышцы, находящиеся на его пути, а поскольку мышцы сердца и легких (диафрагмы), вероятно, являются наиболее важными для выживания, пути протекания тока, проходящие через грудную клетку, являются наиболее опасными. Поэтому при протекании электрического тока по пути «рука-рука» есть больше шансов для получения травм и летального исхода.
Во избежание подобных ситуаций рекомендуется работать с цепями, находящимися под напряжением, только одной рукой. Конечно, всегда безопаснее работать в цепи, когда она отключена, но это не всегда практично или возможно.
При работе одной рукой, как правило, предпочтение отдается правой руке по двум причинам: большинство людей правши (что обеспечивает дополнительную координацию при работе), и сердце расположено в грудной полости слева от центра.
Для левшей этот совет может быть не лучшим. Если такой человек недостаточно ловко работает правой рукой, он может подвергнуть себя большей опасности, используя руку, с которой ему менее всего комфортно, даже если электрический ток через другую руку может представлять большую опасность для его сердца. Относительная опасность между электрическим ударом через одну руку или через другую, вероятно, меньше, чем опасность работы с менее оптимальной координацией, поэтому выбор руки для работы лучше всего оставить на усмотрение человека.
Лучшая защита от ударов цепи под напряжением – это сопротивление, а сопротивление может быть добавлено к телу с помощью изолированных инструментов, перчаток, обуви и других средств. Ток в цепи является функцией доступного напряжения, деленного на общее сопротивление на пути протекания тока. Как мы рассмотрим более подробно позже в этой книге, сопротивления складываются, когда они составляются так, что ток течет только по одному пути:
Рисунок 3 – Сопротивление тела при прямом контакте
Человек напрямую прикасается к источнику напряжения: ток ограничен только сопротивлением тела человека.
Далее мы увидим эквивалентную схему для человека в изолирующих перчатках и ботинках:
Рисунок 4 – Сопротивление при контакте в изолирующих перчатках и ботинках
Человек одет в изолирующие перчатки и ботинки: ток теперь ограничен полным сопротивлением цепи.
Поскольку, чтобы замкнуть цепь обратно к источнику напряжения, электрический ток должен пройти через ботинок и тело и перчатку. И общая сумма этих сопротивлений противодействует прохождению тока в большей степени, чем любое из этих сопротивлений, рассматриваемое отдельно.
Безопасность – одна из причин, по которой электрические провода обычно покрывают пластиковой или резиновой изоляцией: чтобы значительно увеличить сопротивление между проводником и тем, что может с ним контактировать.
К сожалению, изолировать проводники линии электропередачи, чтобы обеспечить безопасность в случае случайного контакта, было бы непомерно дорого. Таким образом, в этом случае безопасность обеспечивается за счет того, что эти линии должны находиться достаточно далеко, вне зоны досягаемости, чтобы никто не мог случайно их коснуться.
Влияние электрического тока на организм человека
Еще в 18 веке было доказано, что электрический ток способен оказывать сильное негативное влияние на человеческий организм. Но только спустя около века были сделаны первые описания электротравм, получаемых от воздействия постоянного тока (1863 г.) и переменного (1882 г.).
Электротравма – повреждение человеческого организма электрическим током (электрической дугой).
Явление электротравматизма объ ясняется последовательностью следующих особенностей: в организме человека, случайно оказавшегося под воздействием напряжения, возникает защитная реакция. Иными словами, противостояние электрическому току начинает происходить в момент его непосредственного протекания через наше тело. В таких ситуациях происходит непросто сильное воздействие токов на организм человека, но и нарушение кровообращения, дыхания, сердечно-сосудистой и нервной системы и т. п.
Электротравму предугадать нелегко, поскольку ее получение происходит не только при непосредственном контакте с токоведущими элементами, но и при взаимодействии с электрической дугой и шаговым напряжением.
Электротравматизм хоть и случается реже других видов производственных травм, но при этом находится на первых местах среди тех повреждений, которые оцениваются тяжелыми и приводящими к летальному исходу. Наибольший процент травм, вызванных влиянием электрического тока, происходит в процессе работы на электрических установках высокого напряжения (до 1000 В). Главной причиной электротравм служит частое использование именно таких типов электрических установок, а также недостаточная квалификация работников. Безусловно, существуют агрегаты с более высоким показателем напряжения (свыше 1000 В), но, как ни странно, в их эксплуатации поражения током редки. Такая закономерность объясняется высоким профессионализмом и компетентностью обслуживающего высоковольтные установки персонала.
Самыми распространенными причинами поражения током являются:
Классификация поражений электрическим током
Поражения электротоком делятся на два основных вида:
Два последних вида стоит рассмотреть более подробно.
Клиническая смерть иначе называется также «мнимой» смертью, характеризующаяся длительностью в 6-8 минут. Данное явление считается переходным состоянием от жизни к смерти, которое сопровождается прекращением работы сердца и приостановлением дыхания. По прошествии вышеуказанного периода времени начинается необратимый процесс гибели клеток коры головного мозга, что заканчивается биологической смертью.
Электрический шок представляет собой тяжелую нервнорефлекторную реакцию человеческого организма на воздействие тока. Данное явление сопровождается сильными расстройствами дыхания, функционирования кровеносной и нервной системы и др.
Предельные значения действия тока на человека
От показателя силы тока напрямую зависит его влияние на организм человека:
Влияние различных факторов на степень воздействия тока
Итог влияния электрического тока на организм человека также напрямую зависит от следующих факторов:
Знание влияния электрического тока на человеческий организм крайне необходимо. Это поможет Вам в чрезвычайных ситуациях оказать правильн ую медицинскую помощь пострадавшему.
Торговая сеть «Планета Электрика» обладает широким ассортиментом различных средств защиты при различных работах, с которым более подробно можно ознакомиться в нашем каталоге.