Електрична напруга та організм людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Загальна характеристика електричної енергії

електричний струм енергія напруга

Електрична енергія широко використовується в промисловості, та транспорті, в сільському господарстві, побуті.

Широке і різноманітне застосування електричної енергії пояснюється її таким ознакам:

- електричну енергію можна отримати з інших видів енергії: механічної, теплової, ядерної, хімічної, променевої;

- велика кількість електричної енергії зі швидкістю світла за відносно малих втрат передається на величезні відстані. У наш час діють лінії електропередачі, довжиною більше тисячі кілометрів;

- електрична енергія легко розподіляється між приймачами практично будь-якими порціями. У техніці зв'язку, автоматиці і вимірювальній техніці використовуються пристрої, потужність яких вимірюється одиницями, а то й десятими частками долі ват. Водночас є електричні пристрої (двигуни, нагрівальні установки) потужністю у тисячі і десятки тисяч кіловат;

- порівняно легко електрична енергія перетворюється в інші види енергії: механічну, теплову, променеву, хімічну. Перетворення електричної енергії в механічну за допомогою електродвигунів дозволяє найбільш зручно, технічно досконало, найощадніше приводити в рух різноманітні машини і механізми в промисловості, сільському господарстві, транспорті, побуті. Електричні джерела світла забезпечують високу якість штучного освітлення.

Без телевізорів, радіоприймачів, магнітофонів, холодильників, пилососів, пральних машин, електропрасок, електрофікованих кухонних приладів ми вже не уявляємо собі життя. Усе це електрифікація, за допомогою якої людина мільйонноразово збільшила свою силу. Всебічна механізація енергетичної діяльності людини зумовила небачене ускладнення технічних систем і керування ними.

Постала невідкладна потреба мільйонноразового посилення інтелектуальної діяльності людини. Людина здійснила якісний перехід і в цій галузі, винайшовши електронну обчислювальну машину (ЕОМ) - двигун нової науково-технічної революції. Основне її завдання - автоматизація інтелектуальної діяльності людини, а в майбутньому - створення штучного інтелекту.

Людина поставила собі на службу силу електрики. Але крім благ, які створює електрика, вона є джерелом високої небезпеки, а інтенсивність її використання підвищує загрозу цієї небезпеки. Слід відзначити, що при розробці техніки людина створює її якомога менш небезпечною, створює відповідні засоби захисту від небезпеки, вибирає способи дії з урахуванням небезпеки. Але незважаючи на ці запобіжні заходи, з розвитком електротехніки та зростання використання електротехніки небезпека зростає швидше, ніж людська протидія. У чому ж полягає небезпека електрики? Щоб відповісти на це запитання, треба пізнати природу електрики і її вплив на організм людини.

Електрика - сукупність явищ, зумовлених існуванням, рухом і взаємодією електрично заряджених тіл або часток.

Електричний струм - це упорядкований (спрямований) рух електрично заряджених часток.

Струм у металах зумовлений наявністю вільних електронів, у електролітах - іонів. Звичайно силою, яка викликає такий рух, є сила з боку електричного поля усередині провідника, яке визначається електричною напругою на кінцях провідника.

Наявність електричного струму в провідниках призводить до їх нагрівання, зміни хімічного складу, створення магнітного поля.

Електричні прилади, установки, обладнання, з якими людина має справу, становлять для неї велику небезпеку, яка посилюється тим, що органи чуття людини не можуть на відстані виявити наявність електричної напруги, як, наприклад, теплову, світлову чи механічну енергію. Тому захисна реакція організму виявляється тільки після безпосереднього потрапляння під дію електричного струму. Другою особливістю дії електричного на організм людини є те, що струм, проходячи через людину, діє не тільки в місцях контактів і на шляху протікання через організм, а й викликає рефлекторні порушення нормальної діяльності окремих органів (серцево-судинної системи, системи дихання). Третя особливість - це можливість одержання електротравм без безпосереднього контакту із струмопровідними частинами - при переміщенні по землі поблизу ушкодженої електроустановки (у випадку замикання на землю), ураження через електричну дугу.

2. Особливості впливу електричного струму на організм людини.

Електричний струм, проходячи через тіло людини, зумовлює перетворення поглинутої організмом електричної енергії в інші види і спричиняє термічну, електролітичну, механічну і біологічну дію.

Найбільш складною є біологічна дія, яка притаманна тільки живим організмам. Термічний і електролітичний вплив властиві будь-яким провідникам.

Термічний вплив електричного струму характеризується нагріванням тканин аж до опіків.

Статистика свідчить, що більше половини всіх електротравм становлять опіки. Вони важко піддаються лікуванню, тому що глибоко проникають у тканини організму. В електроустановках напругою до 1 кВ найчастіше спостерігаються опіки контактного виду при дотиканні тіла до струмопровідних частин. При проходженні через тіло людини електричного струму в тканинах виділяється тепло (Дж) в кількості, де Іл - струм, який проходить через тіло людини, А; Rл - опір тіла людини, Ом; t - час проходження струму, с.

Опіки можливі при проходженні через тіло людини струму більше 1А. Тільки при великому струмі тканини, які уражаються, нагріваються до температури 60-700С і вище, при якій згортається білок і з'являються опіки.

Майже у всіх випадках включення людини в електричний ланцюг на її тілі і в місцях дотикання спостерігаються «електричні знаки» сіро-жовтого кольору круглої або овальної форми.

При опіках від впливу електричної дуги можлива металізація шкіри частками металу дугової плазми. Уражена ділянка шкіри стає твердою, набуває кольору солей металу, які потрапили в шкіру.

Електролітична дія струму виявляється у розкладанні органічної рідини, в тому числі крові, яка є електролітом, та в порушенні її фізико-хімічного складу.

Біологічна дія струму виявляється через подразнення і збудження живих тканин організму, а також порушення внутрішніх біологічних процесів.

Механічна дія струму призводить до розриву тканин організму внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари з тканинної рідини і крові.

Внаслідок дії електричного струму або електричної дуги виникає електротравма. Електротравми умовно поділяють на загальні і місцеві. До місцевих травм належать опіки, електричні знаки, електрометалізація шкіри, механічні пошкодження, а також електрофтальмія (запалення очей внаслідок впливу ультрафіолетових променів електричної дуги).

Загальні електротравми називають також електричними ударами. Вони є найбільш небезпечним видом електротравм. При електричних ударах виникає збудження живих тканин, судомне скорочення м'язів, параліч м'язів опорно - рухового апарату, м'язів грудної клітки (дихальних), м'язів шлуночків серця.

Розрізняють три ступені впливу струму при проходженні через організм людини (змінний струм):

- відчутний струм - початок болісних відчуттів (до 0-1,5 мА);

- невідпускний струм - судоми і біль, важке дихання (10-15 мА);

- фібриляційний струм - фібриляція серця при тривалості діє струму 2-3с, параліч дихання (90-100 мА).

Змінний струм небезпечні ший за постійний. При струмі 20-25 мА пальці судомно стискають узятий в руку предмет, який опинився під напругою, в м'язи передпліччя паралізуються і людина не може звільнитися від дії струму. У багатьох паралізуються голосові зв'язки: вони не можуть покликати на допомогу.

Має значення струму через тіло і особливо місця входу і виходу струму. Із можливих шляхів проходення струму через тіло людини найбільш небезпечним є той, при якому вражається головний мозок (голова-руки, голова-ноги), серце і легені (руки-ноги). Але відомі випадки смертельних уражень електричним струмом, коли струм зовсім не проходив через серце, легені, а йшов, наприклад, через палець або через дві точки на гомілці. Це пояснюється існуванням на тілі людини особливо уразливих точок, які використовують при лікуванні голкотерапією.

При ураженні електричним струмом насамперед необхідно надати потерпілому першу долікарську допомогу.

3. Допустимі значення струму і напруг

Навколишнє середовище значною мірою визначає наслідок дії електричного струму на людину. Опір перегрітого організму знижується, тому з підвищенням температури тяжкість ураження струмом підвищується. Небезпечність ураження електричним струмом зростає з підвищенням вологості і забрудненості повітря.

Вологість, струмопровідний пил, їдка пара і гази руйнуюче діють на ізоляцію електровлаштування, знижуючи її опір. При цьому виникає потенціальна небезпека переходу напруги на конструктивні елементи електрообладнання (корпуси, станини, кожухи), до яких торкаються люди.

Приміщення без підвищеної небезпеки - це сухі (без пилу) незапилені приміщення з нормальною температурою повітря та ізолюючими підлогами. Монтаж електричних улаштувань можна виконувати, застосовуючи дріт без підвищеної ізоляції з установкою будь-яких вимикачів, штепсельних розеток і світильників.

Приміщення з підвищеною небезпекою характеризуються такими умовами: вогкість - відносна вологість повітря перевищує 75%; під впливом різноманітних теплових випромінювань температура повітря постійно або періодично (більше однієї доби) перевищує 35°С; виділення струмопровідного технологічного пилу в такій кількості, що він може осідати на дроті, проникаючи всередину електричних машин і апаратів; підлоги струмопровідні; можливість одночасного доторкання до металоконструкцій будов, металевих улаштувань і т. п. (що мають з'єднання із землею), з одного боку, і до металевих корпусів електрообладнання-з другого.

Приміщення особливо небезпечні: особлива вогкість - відносна вологість повітря близька до 100% (стеля, стіни, речі, що знаходяться у приміщенні, покриті вологою); хімічно активне або органічне середовище - постійно або протягом тривалого часу міститься агресивна пара, гази, рідини, утворюються відкладення або пліснява, які руйнують ізоляцію і струмоведучі частини електрообладнання; одночасна наявність двох або більше умов, властивих приміщенням з підвищеною небезпекою. Для надзвичайно небезпечних приміщень правилами передбачається роздільне прокладання дроту з якісною ізоляцією, спеціальної конструкції вимикачі, електродвигуни, пускова і освітлювальна арматура.

Категорію приміщень і умов роботи за ступенем небезпеки ураження людей електричним струмом визначають особи, відповідальні за електрогосподарство, виходячи з місцевих умов і відповідно до наведеної класифікації.

Ураження людини під час дотику до струмопровідних частин залежить від схеми вмикання людини в електричну мережу, напруги в мережі, схеми самої мережі, режиму нейтралі мережі, опір ізоляції фаз устаткування або мережі, ємності струмопровідних частин відносно землі тощо.

Схема вмикання людини до електричного ланцюга є дуже важливим фактором, що визначає важкість наслідку ураження струмом. Людина може включитися до струму вмиканням в ланцюг струму між двома дротами, одним дротом і землею, двома дротами і землею, двома точками землі, що мають різні потенціали.

Висновок

Тяжкість наслідків дії на людину електричного струму визначається величиною, родом і частотою струму, електричним опором тіла людини, тривалістю дії, напрямком проходження струму через тіло, індивідуальними властивостями людини, схемою доторкання її до ланцюга струму та умовами середовища.

Величина струму, що проходить через тіло людини, є вирішальним фактором, і визначається наслідком ураження: чим більший струм, тим небезпечніша його дія. Людина починає відчувати змінний струм, що проходить крізь неї, 0,5…1,5 мА (при частоті 50 Гц), а постійний - 5…7 мА. Цей струм називається відчутним, а найменше його значення - порогом відчутності. Сам по собі він не є небезпечним, але може стати непрямою причиною нещасного випадку, оскільки людина, раптово відчувши дію струму, може несвідомо зробити неправильні дії, які призведуть до механічних пошкоджень її тіла тощо. Змінний струм 50 мА (при 50 Гц) безпосередньо впливає на м'язи серця і вважається смертельно небезпечним для людини.

Рід і частота струму визначають небезпечність ураження. Найбільш небезпечним є змінний струм частотою від 20 до 200 Гц. Підвищення частоти вище 1000 Гц супроводжується помітним зниженням небезпеки ураження, але при частоті 100 кГц і більше існує небезпека опіків. Постійний струм напругою до 500 В у 4…5 разів безпечніший для людини, ніж змінний промислової частоти такого самого значення. При напрузі вище 500 В постійний струм стає небезпечнішим від змінного промислової частоти.

Електричний опір тіла людини визначається опором рогового шару шкіри. Якщо шкіра суха, чиста, без пошкоджень, то опір тіла людини коливається від 500 Ом до 500000 Ом. Опір зволожнілої забрудненої шкіри різко зменшується, значно підвищуючи небезпеку ураження. Під час розрахунків захисних улаштувань опір тіла людини змінному струму промислової частоти приймається 1000 Ом.

Тривалість проходження струму через тіло людини впливає на наслідок ураження, тому що з часом струм різко збільшується за рахунок зменшення опору шкіри, оскільки вона руйнується на контакті з струмонесучим предметом через підвищення в цьому місці температури. Через 30 секунд опір тіла людини протіканню струму зменшується на 25%, а через 90 секунд - 70% від попереднього. Тому при наданні допомоги потерпілому необхідно якомога скоріше припинити дію на нього електричного струму. Напрямок проходження електричного струму через тіло також впливає на наслідок ураження. Найнебезпечнішим є проходження струму через серце, легені, голову.

Індивідуальні особливості людини, фізичний і психофізіологічний стан людини суттєво впливають на наслідок ураження електрострумом. Наприклад, невідпускаючий струм може бути пороговим відпускаючим для одних людей і невідпускаючим - для інших. Характер дії струму однієї і тієї ж сили залежить від маси людини та її фізичного розвитку. Встановлено, що для жінок порогові значення струму приблизно в 1,5 рази нижчі, ніж для чоловіків.

Опір тіла людини електроструму визначається опором шкіри. Шкіра має великий питомий опір, особливо верхній роговий шар, котрий складається з відмерлих зроговілих клітин, позбавлених кровоносних судин та нервів. Електричний опір тіла людини - це опір струму, що проходить по ділянці тіла між двома електродами, прикладеними до поверхні тіла людини. Тобто опір тіла людини є нелінійним, змінюється при зміні прикладеної напруги.

Список використаної літератури

1. Є.П. Желібо, Н.М. Заверуха, В.В. Зацарний. Безпека життєдіяльності. - Київ, «Каравела», Львів «Новий світ» - 2000, 2001.

2. Захарченко М.В., Орлов М.В., Голубов А.К., Безпека життєдіяльності у повсякденних умовах виробництва, побуту та у надзвичайних ситуаціях. Навч. посібник - К.: ІЗМО, 1996

3. Кугиелев В.П. Основи техники безопасности на предприятиях химической промышленности. - М.: Химия, 1992

Размещено на Allbest.ru