Распространенное мнение о электробезопасности гласит: «Убивает не напряжение, а ток!» Хотя это утверждение имеет свои основания, понимание угрозы, связанной с электрическим током, требует более глубокого анализа. Если бы напряжение не было опасным, не существовали бы предупреждения с надписью: «ОПАСНОСТЬ — ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!»
Хотя ток действительно может вызывать серьезные повреждения, такие как ожоги и фибрилляцию сердца, он не возникает без напряжения. Важно учитывать, что человеческое тело сопротивляется току. Согласно закону Ома, величина тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Таким образом, высокий уровень напряжения способен создать ток, который может привести к травмам или даже смерти.
Сопротивление тела меняется у разных людей и под воздействием различных факторов, таких как уровень гидратации и состав тела. Контакт с проводом, осуществленный влажной рукой, предоставит меньшее сопротивление, чем с сухой кожей. Влияние электрического тока на человека зависит от индивидуальных характеристик организма, и даже малые значения тока могут быть опасными.
Различное процентное содержание жира в организме обеспечивает различное сопротивление: одна из переменных, влияющих на электрическое сопротивление в организме человека. Для того чтобы методика работала точно, человек должен регулировать потребление жидкости в течение нескольких часов до теста, что указывает на то, что гидратация организма является еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление организма.
Сопротивление тела также варьируется в зависимости от того, как осуществляется контакт с кожей: от руки к руке, от руки к ноге, от ступни к ступне, от руки к локтю и т.д. Пот, богатый солью и минералами, является отличным проводником электричества, поскольку является жидкостью. То же самое относится и к крови с ее столь же высоким содержанием проводящих химических веществ.
Таким образом, контакт с проводом, произведенный потной рукой или открытой раной, окажет гораздо меньшее сопротивление току, чем контакт с чистой, сухой кожей.
Насколько вреден электрический ток?
Ответ на этот вопрос также зависит от нескольких факторов. Химический состав индивидуального организма оказывает значительное влияние на то, как электрический ток воздействует на человека. Некоторые люди очень чувствительны к току, испытывая непроизвольное сокращение мышц при ударах статического электричества.
Другие могут высекать большие искры от разряда статического электричества и почти не чувствовать этого, не говоря уже о мышечном спазме. Несмотря на эти различия, на основе тестов были разработаны приблизительные рекомендации, которые показывают, что для проявления вредных эффектов необходим очень небольшой ток.
Все значения тока приведены в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампера):
Люди с разным химическим составом организма могут реагировать по-разному. Было высказано предположение, что проходящего через грудную клетку ток всего в 17 миллиампер переменного тока достаточно, чтобы вызвать фибрилляцию у человека при определенных условиях. Большая часть данных, касающихся индуцированной фибрилляции предсердий, получена в результате тестирования на животных. Очевидно, что проводить тесты на индуцированную фибрилляцию желудочков на людях непрактично, поэтому имеющиеся данные отрывочны.
Какое напряжение необходимо чтобы убить
Допустим, мы хотим создать электрический ток в 20 миллиампер, чтобы человек не мог отпустить источник переменного напряжения с частотой 50 Гц (50 циклов в секунду), если он касается клемм. Какое напряжение нужно при этом, если кожа чистая и сухая? Мы можем использовать закон Ома, чтобы вычислить это:
E = (20 мА) (1 МОм) E = 20 000 вольт, или 20 киловольт
Это наилучший вариант с точки зрения безопасности, так как это минимальное напряжение, необходимое для вызова электрошока. Для вызова болевого шока потребовалось бы гораздо меньшее напряжение
Это “наилучший вариант” (чистая, сухая кожа) с точки зрения электробезопасности и что этот показатель напряжения представляет собой величину, необходимую для того, чтобы вызвать электрошок. Гораздо меньше потребовалось бы для того, чтобы вызвать болевой шок!
Кроме того, имейте в виду, что:
Побрызгав на пальцы водой, имитирующей пот, сопротивление от руки к руке будет всего в 17 000 Ом (17 Ком). Имейте в виду, что это делается только при соприкосновении одного пальца каждой руки с тонкой металлической проволокой. Пересчитав напряжение, необходимое для создания тока в 20 миллиампер, мы получаем такую цифру:
E = (20 мА) (17 Ком) E = 340 вольт
В этом реалистичном состоянии потребовалось бы всего 340 вольт потенциала от одной руки к другой, чтобы вызвать ток в 20 миллиампер. Тем не менее, все еще возможно получить смертельный удар током при меньшем напряжении, чем это. При значительно меньшем значении сопротивления тела, увеличенном контактом с кольцом (золотая полоска, обернутая вокруг пальца, является отличным местом контакта при поражении электрическим током) или при полном контакте с большим металлическим предметом, таким как труба или металлическая ручка инструмента, значение сопротивления тела может упасть. всего 1000 Ом (1 Ком), что позволяет еще более низкому напряжению представлять потенциальную опасность.
E = (20 мА) (1 Ком) E = 20 вольт
Обратите внимание, что в этом состоянии 20 вольт достаточно, чтобы через человека прошел ток в 20 миллиампер; этого достаточно, чтобы вызвать электрошок. Помните, было высказано предположение, что ток всего в 17 миллиампер может вызвать фибрилляцию желудочков (сердца). При сопротивлении от руки к руке 1000 Ом для создания этого опасного состояния потребовалось бы всего 17 вольт.
E = (17 мА) (1 Ком) E = 17 вольт
Семнадцать вольт — это не так уж много для электрических систем. Конечно, это “наихудший” сценарий при переменном напряжении 50 Гц и отличной электропроводности организма, но он показывает, насколько низкое напряжение может представлять серьезную угрозу при определенных условиях.
Условия, необходимые для создания сопротивления тела 1000 Ом, не обязательно должны быть такими экстремальными, как те, что были представлены (потная кожа при контакте с золотым кольцом). Сопротивление организма может уменьшаться при приложении напряжения (особенно если электрошок заставляет пострадавшего крепче сжимать проводник), так что при постоянном напряжении сила удара может возрасти после первоначального контакта.
То, что начинается как легкий шок — достаточный, чтобы “заморозить” жертву и она не могла отпустить его, — может перерасти во что-то достаточно серьезное, чтобы убить ее, поскольку сопротивление ее тела уменьшается, а ток соответственно увеличивается.
В результате исследований был получен приблизительный набор показателей электрического сопротивления точек контакта с человеком при различных условиях:
- Провод, к которому прикасаются пальцем: от 40 000 Ом до 1 000 000 Ом сухой, от 4000 Ом до 15 000 Ом влажной.
- Провод, удерживаемый вручную: от 15 000 Ом до 50 000 Ом сухой, от 3000 Ом до 5000 Ом влажной.
- Металлические плоскогубцы, удерживаемые вручную: от 5000 Ом до 10000 Ом сухие, от 1000 Ом до 3000 Ом влажные.
- Контакт с ладонью: от 3000 Ом до 8000 Ом сухой, от 1000 Ом до 2000 Ом влажной.
- 5 сантиметровая металлическая труба, удерживаемая одной рукой: от 1000 Ом до 3000 Ом в сухом состоянии, от 500 Ом до 1500 Ом во влажном состоянии.
- 5 сантиметровая металлическая труба, удерживаемая двумя руками: от 500 Ом до 1500 Ком в сухом состоянии, от 250 Ом до 750 Ом во влажном состоянии.
- Рука, погруженная в токопроводящую жидкость: от 200 Ом до 500 Ом.
- Нога, погруженная в токопроводящую жидкость: от 100 Ом до 300 Ом.
Путь прохождения тока
Ток, проходящий от правой руки к правой ноге, может быть болезненным. Но когда он переходит из правой руки в левую через сердце, это может вызвать фибрилляцию желудочков. Это состояние обычно приводит к летальному исходу.
Продолжительность времени
Удар электрическим током небольшой силы (например, 0,3 миллиампера) также может вызвать болезненный эффект, если его удерживать в течение более длительного времени.
