Воздействие электрического тока на человеческий организм

Когда электрический ток проходит через человеческое тело, нервная система подвергается электрическому удару. Степень этого удара в основном зависит от трех ключевых факторов: величины тока, пути, по которому ток проходит через тело, и продолжительности контакта. В наиболее серьезных случаях удар нарушает нормальную работу сердца и легких, что может привести к потере сознания или даже смерти.

Общепринято, что токи ниже 5 миллиампер (мА) представляют минимальный риск. Однако токи в диапазоне от 10 до 20 мА считаются опасными, так как они могут вызвать потерю мышечного контроля у жертвы. Электрическое сопротивление человеческого тела, измеренное между двумя руками или между ногами, обычно составляет от 500 ом до 50 000 ом. Например, если предположить, что сопротивление человеческого тела составляет 20 000 ом, контакт с электрическим питанием в 230 вольт может быть опасным. Используя закон Ома (I = V/R), получаем, что ток будет равен 230 / 20 000 = 11,5 мА, что попадает в опасный диапазон.

Ток утечки рассчитывается по формуле I = E / R, где E представляет собой напряжение питания, а R обозначает сопротивление тела. Сопротивление сухого тела обычно находится в диапазоне от 70 000 до 100 000 ом на квадратный сантиметр. Однако, когда человеческое тело мокрое, это сопротивление резко падает, снижаясь до 700-1000 ом на квадратный сантиметр. Это происходит потому, что, хотя сопротивление кожи само по себе относительно высоко, внешняя влага значительно снижает общее сопротивление.

Для иллюстрации влияния мокрого тела можно сказать, что 100-вольтовое электрическое питание представляет столько же опасности для мокрого тела, сколько 1000-вольтовое питание для сухого.

Эффекты тока, проходящего от руки к руке и от ноги к ноге

Ниже описаны эффекты электрического тока, проходящего через тело от руки к руке или от ноги к ноге:

• Порог восприятия: Ощущение электрического удара обычно можно заметить при уровне тока около 1 миллиампера (мА). При такой интенсивности человек испытывает слабое покалывание или чувство раздражения при контакте с электрическим полем.

• Ток отпускания: Максимальный ток, при котором человек все еще может освободиться от проводника с помощью мышц, непосредственно затронутых током, называется "током отпускания". Для мужчин этот показатель обычно составляет 9 мА, а для женщин — 6 мА.

• Потеря контроля над мышцами: Когда ток превышает ток отпускания, находясь в диапазоне от 20 мА до 100 мА, человек теряет способность контролировать свои мышцы. Токи в этом диапазоне крайне трудно переносить и могут вызвать физические повреждения, хотя функции сердца и дыхания обычно остаются относительно стабильными.

• Смертельные токи: Токи, превышающие 100 мА, могут быть смертельными. На этом уровне прекращается работа сердца, и исчезает пульс. Без способности сердца циркулировать оксигенированную кровь, клетки мозга начинают быстро погибать из-за недостатка кислорода. Кроме того, при очень высоких токах, начиная примерно с 6 ампер, существует значительный риск паралича дыхания и тяжелых ожогов.

Эффекты электрического удара могут различаться в зависимости от того, является ли ток переменным (AC) или постоянным (DC). Переменный ток обычной частоты (25-60 циклов в секунду, или герц) обычно более опасен, чем постоянный ток с тем же среднеквадратическим значением (RMS).

С увеличением распространенности высокочастотного электрооборудования прохождение высокочастотных токов через тело представляет дополнительные риски. На частотах около 100 герц типичное ощущение электрического удара начинает ослабевать, но потенциал для тяжелых внутренних ожогов увеличивается, делая такие токи равно опасными. Важно помнить, что именно ток, а не напряжение, в конечном итоге вызывает смерть.

Переменное напряжение 50 вольт может генерировать опасный ток 50 мА. Однако некоторые люди выживали после воздействия гораздо более высоких напряжений благодаря различным смягчающим факторам. Например, сухая кожа, чистая одежда и ношение ботинок могут значительно увеличить контактное сопротивление, тем самым уменьшая риск прохождения опасного тока через тело.