Сопротивление человека

Сопротивление человека

Если человек по случайности притронется к проводам или другим элементам, по которым пропущен электрический ток, его организм тоже начинает проводить электричество, что приводит к различным электротравмам. Их тяжесть зависит от множества параметров, как электросети, так и самого человеческого тела. Наши внутренности большей частью состоят из влаги (около 70 % всей массы), поэтому перенос электрических заряженных частиц происходит не электронами (как в металлах), а ионами, поэтому наше тело считается особенным видом проводника, – оно обладает переменным сопротивлением и считается электролитом.

Человеческое тело является проводником электротока

Общие понятия процесса

В соответствии с основным законом физики, при прохождении через тело человека, его внутренние органы, кожный покров и т.п. электрического тока, оно (тело) начинает оказывать определенное сопротивление, как и всякий другой проводник. Однако, в отличие от многих других видов проводников, прежде всего – металлов, у который величина сопротивления имеет более-менее постоянные показатели и меняется только в соответствии с изменением силы тока, диаметра проводника и некоторых других внешних факторов, тело человека работает по-другому.

Прохождение электрического тока через ткани человека – это достаточно сложный процесс, в котором тесно переплетены биохимические и биофизические составляющие показатели. Эти параметры характерны исключительно для живой материи. Таким образом величина сопротивления тела — это параметр переменный, меняющийся с учетом конкретных внутренних и внешних условий. В том числе, замеры могут показать существенную разницу для определенных частей тела – рук, ног, туловища или головы. Таким образом можно установить, что сопротивление человека электрическому току зависит от целого ряда параметров, а каких именно – узнаем чуть позже.

Единицы и размерности

Размерность электрического сопротивления в Международной системе величин: dim R = L 2 MT −3 I −2 . В Международной системе единиц (СИ), основанной на Международной системе величин, единицей сопротивления является ом (русское обозначение: Ом; международное: Ω). В системе СГС как таковой единица сопротивления не имеет специального названия, однако в её расширениях (СГСЭ, СГСМ и гауссова система единиц) используются [2] :

  • статом (в СГСЭ и гауссовой системе, 1 statΩ = (10 9 c −2 ) с/см = 898 755 178 736,818 Ом (точно) ≈ 8,98755·10 11 Ом, равен сопротивлению проводника, через который под напряжением 1 статвольт течёт ток 1 статампер );
  • абом (в СГСМ, 1 abΩ = 1·10 −9 Ом = 1 наноом, равен сопротивлению проводника, через который под напряжением 1 абвольт течёт ток 1 абампер ).

Размерность сопротивления в СГСЭ и гауссовой системе равна TL −1 (то есть совпадает с размерностью обратной скорости, с/см), в СГСМ — LT −1 (то есть совпадает с размерностью скорости, см/с) [3] .

Обратной величиной по отношению к сопротивлению является электропроводность, единицей измерения которой в системе СИ служит сименс (1 См = 1 Ом −1 ), в системе СГСЭ (и гауссовой) статсименс и в СГСМ — абсименс [4] .

Физика явления

Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.

В других средах (полупроводниках, диэлектриках, электролитах, неполярных жидкостях, газах и т. д.) в зависимости от природы носителей заряда физическая причина сопротивления может быть иной. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях.

Сопротивление проводника при прочих равных условиях зависит от его геометрии и от удельного электрического сопротивления материала, из которого он состоит.

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и вычисляется по формуле:

R = ρ ⋅ l S , >,>

где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, Ом·м, l — длина проводника, м, а S — площадь сечения, м².

Сопротивление однородного проводника также зависит от температуры.

Удельное сопротивление — скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения.

Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости). Напротив, сопротивление полупроводников и изоляторов при снижении температуры (в некотором диапазоне) растёт. Сопротивление также меняется по мере увеличения тока/напряжения, протекающего через проводник/полупроводник.

Сопротивление проводника

Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.

Поэтому, окончательная формула будет принимать вид

формула сопротивления проводника

В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом × мм 2 /м. Чтобы перевести в Ом × м, достаточно умножить на 10 -6 , так как 1 мм 2 =10 -6 м 2 .

удельное сопротивление веществ

Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.

Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс полупроводников.

Сопротивление человека

  • Для расчёта величины силы тока, протекающего через человека при попадании его под электрическое напряжение частотой 50 Гц, сопротивление тела человека условно принимается равным 1 кОм [5] . Эта величина имеет малое отношение к реальному сопротивлению человеческого тела. В реальности сопротивление человека не является омическим, так как эта величина, во-первых, нелинейна по отношению к приложенному напряжению, во-вторых меняется во времени, в третьих, гораздо меньше у человека, который волнуется и, следовательно, потеет и т. д.
  • Серьёзные поражения тканей человека наблюдаются обычно при прохождении тока силой около 100 мА. Совершенно безопасным считается ток силой до 1 мА. Удельное сопротивление тела человека весьма значительно (около 15 кОм). Поэтому опасные токи могут быть достигнуты только при значительном напряжении. Однако при наличии сырости сопротивление тела человека резко снижается и безопасным может считаться напряжение только до 12 В.

Сопротивление тела человека

  • Для расчёта опасной величины силы тока, протекающего через человека при попадании его под электрическое напряжение частотой 50 Гц, сопротивление тела человека условно принимается равным 1 кОм [6] . Эта величина имеет малое отношение к реальному сопротивлению человеческого тела. В реальности сопротивление человека не является омическим, так как эта величина, во-первых, нелинейна по отношению к приложенному напряжению, во-вторых меняется во времени, в третьих, гораздо меньше у человека, который волнуется и, следовательно, потеет и т. д.
  • Серьёзные поражения тканей человека наблюдаются обычно при прохождении тока силой около 100 мА. Совершенно безопасным считается ток силой до 1 мА. Удельное сопротивление тела человека зависит от состояния кожных покровов. Сухая кожа обладает удельным сопротивлением порядка 10000 Ом·м, поэтому опасные токи могут быть достигнуты только при значительном напряжении. Однако при наличии сырости сопротивление тела человека резко снижается и безопасным может считаться напряжение только ниже 12 В. Удельное сопротивление крови 1 Ом·м при 50 Гц [7] .
Читайте также  Как наносить грунтовку

Сопротивление человека

От каких факторов зависят последствия поражения электрическим током?

Тяжесть поражения организма электрическим током зависит от целого ряда физиологических и физических факторов и условий среды. Сюда относится: сопротивление тела человека; сила тока и продолжительность его действия; шл лях протекания через тело человека; вид и частота электрического тока, индивидуальные особенности организма человека, состояние его здоровья и нервной системы; среда, которая окружает человека при поражении ее элек трическим током и т иін.

Что представляет собой электрическое сопротивление тела человека?

Тело человека является проводником электрического тока, сопротивление которого складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних органов

Сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от многих факторов, а значит от состояния кожи, физических параметров электрической цепи и состояния окружающей среды

Электрическое сопротивление эпидермиса в 1000 раз больше сопротивление дермы (внутреннего слоя). Наружный слой эпидермиса состоит из мертвых ороговевших клеток, не имеют кровеносных сосудов и нервов, толщина яки их на различных участках бывает разной (0,02 -0,2 мм) толстый роговой слой бывает в местах, подлежащих механическому воздействию, образуя даже мозоли. Роговой слой плохо проводит тепло и электрический ток. В сухом неповрежденном состоянии он может рассматриваться как диэлектрик, удельное сопротивление, которого достигает 106. Ом, что в сотни и тысячи раз превышает сопротивление других участков кожи и внутренних органеанів.

Сопротивление кожи человека изменяется в широких пределах. Так, сухая, чистая, неповрежденная кожа может иметь сопротивление более 100 000. Ом. Влажная кожа, порезы, царапины, загрязнения снижают сопротивление 1000 — 5000. Ом и с более шують электропроводность кожи, а следовательно и опасность поражения человека токаом.

В сухом, чистом исправном состоянии роговой слой эпидермиса имеет удельное сопротивление 105-106. Омм. Электрическое сопротивление дермы значительно меньше

Что такое внутреннее сопротивление тела человека? ется в широких пределах. Например, удельное сопротивление мышечной ткани равна 1,5-3,0. Ом * м, жировой ткани — 30-60. Ом * м, крови — 1-2. Ом * м, а спинномозговой жидкости всего — м.

Какую величину сопротивления тела человека принимают расчетной при определении электробезопасности?

Сопротивление тела человека — это переменная величина, которая колеблется в широких пределах и зависит от контакта электрода с телом человека. Наименьшее сопротивление имеет кожа лица, шеи, тыльной стороны кисти рук, подмышечных е впадины. На теле человека есть целый ряд точек, где сопротивление значительно меньше сопротивление соседних участков. Это явление совпадает со старинной топографией иглоукалывание, объяснить которое еще невозможноиво.

меньшей мере на сопротивление тела человека влияет пол или возраст человека, однако известно, что сопротивление тела у женщин и детей значительно меньше, чем у мужчин, что можно объяснить более тонкой и нежной кожей

Учитывая все приведенные факторы, при подборе защитных и технических средств защиты от поражения электрическим током, за сопротивление тела человека берут 1000. Ом

Какие факторы являются решающими при поражении человека электрическим током?

Решающими факторами при поражении электрическим током являются не физиологические факторы, а физические параметры электрического тока: сила тока (основной фактор) напряжение; род и частота тока и продолжительность и его действия на организм человека. Продолжительность протекания тока значительно уменьшает сопротивление тела человека, что приводит к тяжелым последствиям поражения. С течением времени резко падает сопротивление тела и накапливаются другие негативные последствийки.

Чем продолжительнее будет действие тока, тем большей становится вероятность тяжелого или смертельного поражения. Такая зависимость объясняется тем, что продолжительность времени воздействия на живую ткань увеличивает силу тока за счет с уменьшения сопротивления тела и наступления момента совпадения прохождение тока через сердце, что будет в трудной фазе. Т сердечного кардиоцикла (рис 32.2)

Рис 32. Нормальная электрокардиограмма сердца человека:. Р-сокращения предсердий; Q, R, S, T-соответствует сокращению желудочков / называется желудочковым комплексом

Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: один называется диастолой (когда желудочки сердца находятся в расслабленном состоянии и заполняются кровью), второй — систолическим, когда сердце ско орочуючись, выталкивает кровь в артериальные сосуды. В разные фазы чувствительность сердца к току не одинакова. Наиболее уязвимым сердце становится в фазе. Т, продолжительность которой составляет около 0,2 с.

Итак, опасность смертельного поражения током зависит от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает прохождении тока через сердце

А вот что сказала по этому поводу глава Роспотребнадзора Анна Попова. Анна Попова о карантине с 26 октября до 11 января

«У нас уже давно сложилась практика, и сейчас ее используют многие наши коллеги на Западе: когда приходит сезон ОРВИ, да еще присоединяется грипп, мы включаем алгоритм прерывания эпидпроцесса в школе. Мы переводим отдельный класс, а иногда и всю школу на дистанционное обучение», — рассказала она «Российской газете».

Ну что же, запасаемся терпением и проверяем компьютеры. Ближайшие два месяца будут очень сложными.