Вплив електричного струму на людське тіло

Коли електричний струм проходить через людське тіло, нервова система відчуває електричний удар. Ступінь тяжкості цього удару переважно залежить від трьох ключових факторів: величини струму, шляху, яким струм проходить через тіло, і тривалості контакту. У найбільш серйозних випадках удар порушує нормальне функціонування серця і легенів, що може призвести до втрати свідомості або навіть смерті.

Загалом вважається, що струми нижче 5 міліампер (мА) становлять мінімальну загрозу. Однак, струми в діапазоні від 10 до 20 мА вважаються небезпечними, оскільки вони можуть спричинити втрату м'язової контролю. Електричний опір людського тіла, виміряний між двома руками або між ногами, зазвичай коливається від 500 до 50 000 ом. Наприклад, якщо припустити, що опір людського тіла становить 20 000 ом, контакт з електричним живленням напругою 230 вольт може бути небезпечним. Використовуючи закон Ома (I = V/R), отримаємо струм 230 / 20 000 = 11.5 мА, що знаходиться в небезпечному діапазоні.

Струм утечки розраховується за формулою I = E / R, де E — це напруга живлення, а R — опір тіла. Опір сухого тіла зазвичай коливається від 70 000 до 100 000 ом на квадратний сантиметр. Однак, коли людське тіло мокре, цей опір значно зменшується, опускаючись до 700-1 000 ом на квадратний сантиметр. Це пов'язано з тим, що хоча шкіра має високий внутрішній опір, зовнішня вологість значно знижує загальний опір.

Щоб проілюструвати вплив мокрого тіла, врахуйте, що електричне живлення напругою 100 вольт становить таку ж загрозу для мокрого тіла, як і 1 000 вольт для сухого.

Ефекти струму, що проходить від руки до руки та від ноги до ноги

Нижче описані ефекти від проходження електричного струму через тіло від руки до руки або від ноги до ноги:

• Поріг сприйняття: Чуття від електричного удару зазвичай можна відчути при струмі близько 1 міліампера (мА). При цій інтенсивності людина відчує легкий покалювання або стимулюючі відчуття при контакту з електричним полем.

• Струм "відпускання": Максимальний струм, при якому людина все ще може відпустити провідник, використовуючи м'язи, безпосередньо впливаючі на струм, називається "струм відпускання". Для чоловіків це зазвичай 9 мА, а для жінок — 6 мА.

• Втрата контролю над м'язами: Коли струм перевищує струм "відпускання" і знаходиться в діапазоні від 20 до 100 мА, людина втрачає здатність контролювати свої м'язи. Струми в цьому діапазоні дуже важко переносити і можуть завдати фізичного шкоди, хоча функції серця і дихання зазвичай залишаються відносно стабільними.

• Смертельні струми: Струми, що перевищують 100 мА, можуть бути смертельними. На цьому рівні насосна дія серця припиняється, і пульс зникає. Без здатності серця циркулювати насычену киснем кров, клітини мозку починають швидко гинути через недостатність кисню. Крім того, при дуже високих струмах, починаючи з приблизно 6 ампер, існує значний ризик паралічу дихання та серйозних опіків.

Ефекти від електричного удару можуть відрізнятися в залежності від того, чи є струм чергуваним (AC) чи постійним (DC). Чергуваний струм при типових частотах (25-60 циклів на секунду, або герц) зазвичай більш небезпечний, ніж постійний струм з такою ж коренево-середньоквадратичною (RMS) величиною.

Зі зростанням поширення електричного обладнання високої частоти, проходження високочастотних струмів через тіло представляє додаткові ризики. При частотах близько 100 герц, типове відчуття від електричного удару починає зникати, але потенціал для серйозних внутрішніх опіків зростає, що робить такі струми також небезпечними. Варто пам'ятати, що саме струм, а не лише напруга, в кінцевому підсумку призводить до летальних випадків.

Чергувана напруга 50 вольт може генерувати небезпечний струм 50 мА. Однак, деякі люди вижили після виключення набагато вищих напруг завдяки різним змінним факторам. Наприклад, суха шкіра, чиста одяг, а також ношення чобітків можуть значно збільшити контактний опір, що зменшує ризик проходження небезпечного струму через тіло.