Действие электрического тока на организм человека
Действие электрического тока на человека носит сложный и разнообразный характер. При замыкании электрической цепи через организм человека ток оказывает термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие.
Термическое действие тока проявляется в виде ожогов как наружных участков тела, так и внутренних органов, в том числе кровеносных сосудов и нервных тканей. Электроожоги излечиваются значительно труднее и медленнее обычных термических, сопровождаются внезапно возникающими кровотечениями, омертвлением отдельных участков тела.
В тканях, через которые проходит ток, выделяется теплота. По закону Джоуля – Ленца теплота (Дж), выделяемая током определяется по формуле:
где Ih – сила тока, прошедшая через тело, А;
Rh – сопротивление организма человека воздействию электрического тока, Ом;
t - время воздействия тока на организм человека, с.
Этой теплоты даже при кратковременном воздействии тока на организм достаточно для нагревания тканей до температуры 45…600С, при которой свертывается белок и возникает ожог.
Тело человека является проводником электрического тока, его сопротивление воздействию тока величина переменная и зависит от многих факторов, в том числе от параметров электрической цепи, физиологического состояния человека, условий окружающей среды и т.п. Во всех расчетах по обеспечению электробезопасности принимают Rh=1000 Ом, т.е. такое сопротивление, когда человек находится в наихудших для себя условиях (нервно-психическое или болезненное состояние, повышенная влажность окружающей среды, наличие большого числа металлических конструкций и т.п.)
Основным поражающим фактором является сила электрического тока, проходящая через тело человека.
Человек начинает ощущать воздействие переменного тока величиной 0,3…1,5 мА. Это порог ощутимого тока, который не представляет серьезной опасности, так как человек самостоятельно может нарушить контакт с токоведущей частью электроустановки.
Величину тока 10…15 мА называют порогом неотпускающего тока, так как при промышленной частоте 50 Гц эта величина тока вызывает непроизвольное сокращение мышц кисти руки и предплечья, сопровождающееся резкой болью. При воздействии этого тока на организм человек не может разжать руку, т.е. он не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущей частью электроустановки и оказывается как бы прикованным к ней.
Ток 40 мА (0,04 А) поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему, вызывает фибрилляцию сердца. Фибрилляция – это такое состояние сердца, когда оно перестает сокращаться как единое целое в определенной последовательности. При этом происходят отдельные подергивания волокон сердечной мышцы, насосная функция сердца прекращается. Отсутствие кровообращения вызывает в организме недостаток кислорода, что в свою очередь приводит к прекращению дыхания. Такое состояние человека называют клинической смертью – переходным периодом от жизни к смерти. Однако в этот период во всех тканях организма еще продолжаются слабые обменные процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. В связи с этим длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток головного мозга. В большинстве случаев это время составляет 4…5 мин., но не более 7 мин. Человек, находящийся в состоянии клинической смерти, вернуть к жизни можно, оказав ему оперативную помощь. При доступе свежего воздуха необходимо сделать искусственное дыхание или использовать дефибриллятор – аппарат для прекращения фибрилляции.
Ток 100 мА (0,1А) считается смертельным, так как происходят немедленная остановка сердца и паралич дыхания.
Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или летального исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени действия тока резко снижается сопротивление организма Rh, а величина тока Ih, прошедшего через тело, возрастает при постоянном напряжении электрической сети V, т.е. в этом случае входит в силу закон Ома: 
. Время t=15с является длительным временем воздействия тока на организм человека.
Электролитическое действие тока вызывает электролиз крови и лимфатической жидкости, в результате чего нарушается их химический состав и ткани организма в целом, что приводит к смертельному исходу.
Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший не может сам оказать себе помощь, так как ток проявляетбиологическое воздействие. Электрический ток нарушает действие биотоков, управляющих внутренним движением ткани, вызывает непроизвольное, противоестественное судорожное сокращение мышц сердца и легких.
Механическое действие тока на организм является причиной электрических травм. Характерными видами электротравм являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, разрыв тканей, вывихи суставов и переломы костей.
Ожоги бывают двух видов – токовый, или контактный, и дуговой. Токовый ожог возникает в результате контакта человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.
Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой и большой энергией. Дуговой ожог возникает в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий, отключений разъединителей и рубильников под высоким напряжением. В этом случае дуга может переброситься на человека и через него пройдет ток большой величины – до нескольких десятков ампер.
Электрические знаки представляют собой очерченные пятна серого цвета или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.
Металлизация кожи – проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид, и болезненные ощущения исчезают.
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. При поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным.
Разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей могут произойти в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока или при падении вниз при выполнении работ на электроустановке, расположенной на высоте.
Исход поражения электрическим током во многом зависит от индивидуальных особенностей человека. Установлено, что здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока, чем слабые и больные. Повышенной восприимчивостью к току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и т.п. Состояние возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения способствует более тяжелому исходу электротравматизма.
Действие электрического тока не всегда проходит бесследно, возможны отдаленные последствия электротравмы. Наблюдались случаи развития диабета, заболеваний щитовидной железы, половых органов, органического изменения сердечно-сосудистой системы и вегетативно-эндокринного расстройства, резкого снижения сопротивления организма Rh воздействию электрического тока, которое никогда не восстанавливается до того уровня, которое было до воздействия электрического тока на человека.