В чем выражается своеобразие действия электрического тока на организм человека?
Действие электрического тока на организм человека носит сложный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое и биологическое воздействия.
Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, а также в нагреве до высоких температур других органов.
Электролитическое действие тока выражается в разложении органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химического состава.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов.
«Постоянный электрический ток. Действие электрического тока»
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток, необходимы два условия: 1) наличие свободных заряженных частиц, 2) электрическое поле, которое создаёт их направленное движение. Проходя по цепи, происходит действие электрического тока (тепловое, магнитное, химическое).
При существовании тока в разных средах: в металлах, жидкостях, газах — электрический заряд переносится разными частицами. В металлах этими частицами являются электроны, в жидкостях заряд переносится ионами, в газах — электронами, положительными и отрицательными ионами.
Дистиллированная вода не проводит электрический ток, поскольку она не содержит свободных зарядов. Если в воду добавить поваренную соль или медный купорос, то в ней появятся свободные заряды, и она станет проводником электрического тока.
Газы в обычных условиях тоже не проводят электрический ток, так как в них нет свободных зарядов. Однако если в воздушный промежуток между двумя металлическими пластинами, соединёнными с источником тока, внести зажжённую спичку или спиртовку, то газ станет проводником и гальванометр зафиксирует протекание тока по цепи.
Постоянный электрический ток
Постоянный электрический ток — это электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. Постоянный ток является разновидностью однонаправленного тока (англ. direct current), т.е. тока, не изменяющий своего направления. Часто можно встретить сокращения DC от первых букв англ. слов, или символом по ГОСТ 2.721-74.
На рисунке красным цветом изображён график постоянного тока. По горизонтальной оси отложен масштаб времени t, а по вертикальной — масштаб тока I или электрического напряжения U. Как видно, график постоянного тока представляет собой прямую линию, параллельную горизонтальной оси (оси времени).
При постоянном токе через каждое поперечное сечение проводника в единицу времени протекает одинаковое количество электричества (электрических зарядов). Постоянный электрический ток — это постоянное направленное движение заряженных частиц в электрическом поле.
Источник тока
Направленное движение зарядов обеспечивается электрическим полем. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока. В источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс источника заряжается положительно, другой — отрицательно. Между полюсами источника образуется электрическое поле, под действием которого заряженные частицы начинают двигаться упорядоченно.
В источнике тока совершается работа при разделении заряженных частиц. При этом различные виды энергии превращаются в электрическую энергию. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия, в гальваническом элементе — химическая.
Действие электрического тока
Электрический ток, проходя по цепи, производит различные действия. Тепловое действие электрического тока заключается в том, что при его прохождении по проводнику в нём выделяется некоторое количество теплоты. Пример применения теплового действия тока — электронагревательные элементы чайников, электроплит, утюгов и пр. В ряде случаев температура проводника нагревается настолько сильно, что можно наблюдать его свечение. Это происходит в электрических лампочках накаливания.
Магнитное действие электрического тока проявляется в том, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое, действуя на магнитную стрелку, расположенную рядом с проводником, заставляет её поворачиваться. Благодаря магнитному действию тока можно превратить железный гвоздь в электромагнит, намотав на него провод, соединённый с источником тока. При пропускании по проводу электрического тока гвоздь будет притягивать железные предметы.
Химическое действие электрического тока проявляется в том, что при его прохождении в жидкости на электроде выделяется вещество. Если в стакан с раствором медного купороса поместить угольные электроды и присоединить их к источнику тока, то, вынув через некоторое время эти электроды из раствора, можно обнаружить на электроде, присоединённом к отрицательному полюсу источника (на катоде), слой чистой меди.
Некоторые источники утверждают, что существует также механическое действие (например, рамка, по которой течет ток, поворачивается, если её поместить между полюсами магнитов) и световое (светодиоды).
Конспект по по физике в 8 классе: «Постоянный электрический ток. Действие электрического тока».
Следующая тема: «Сила тока. Напряжение»
Напряжение и частота тока, опасны или нет?
Напряжение и частота его в значительной мере безопаснее тока.
К примеру, автомобильная катушка зажигания на выходе формирует электрический импульс напряжением 20-24 тыс. В, но из-за очень малой величины силы тока такой импульс не опасен для человека, максимум, что он вызывает – неприятное ощущение.
А вот если сила тока была в катушки значительно больше, этот импульс был бы смертелен для человека. Поэтому и говорится, что «убивает ток».
Воздействие тока на организм человека зависит от многих параметров, и в первую очередь – это его сила и вид (постоянный, переменный).
Также воздействие зависит от времени контакта человека с источником электроэнергии.
Влияет и восприимчивость человека к воздействию, его физическое и эмоциональное состояние.
Если один человек может практически не ощущать действие тока определенной силы, то второму это значение может уже быть ощутимо, причем сильно.
Немаловажным является и путь прохождения электрического разряда через организм.
Наиболее опасным является путь через центральную нервную систему, органы дыхания и сердце.
Последствия электрического удара
Он характеризуется тем, что резко возбуждает нервные окончания клеток тканей в месте прохождения импульса. Возникают спонтанные хаотичные сокращения мышечной ткани.
Степени поражения электрическим ударом в зависимости от состояний организма человека
| Степень поражения | Состояние |
| 1 | Мышечные судороги, полное сознание |
| 2 | Мышечные судороги, отсутствие сознания |
| 3 | Замирание диафрагмы, сердце работает |
| 4 | Прекращение дыхания, паралич сердца – клиническая смерть |
Остановка сердца
Жизненно-важный орган перестаёт функционировать от поражения током сердечной мышцы. Такое происходит, когда электроток стремится пройти напрямую через грудину.
Пути прохождения тока
Фибрилляция
Сердце нормально работает, когда все желудочки ритмично прокачивают кровь. Ток может вызвать трепетание сердца. В результате живой насос перестаёт выполнять свою функцию. Кровь перестаёт циркулировать в сосудах, резко падает давление, и через 5-8 минут может наступить смерть. Вовремя оказанная первая помощь (совместное применение непрямого массажа сердца с искусственным дыханием) может пострадавшего спасти.
Электрический шок
От удара током наступает тяжёлое нервно-рефлекторное состояние организма. Падает кровяное давление, замирают органы дыхания, возникают проблемы с обменом веществ. Человек оказывается в полном ступоре от десяти-пятнадцати минут, может оставаться в таком состоянии в течение суток. В случае неоказании экстренной помощи травмированный человек может погибнуть. Вовремя оказанная помощь приведёт к тому, что пострадавший полностью выздоровеет.
Известны ли случаи отдаленных последствий электротравмы?
Да, известны. Через продолжительное время после электротравмы наблюдались случаи развития диабета, заболеваний щитовидных желез, половых органов, отмечены различные болезни аллергической природы (крапивницы, экземы и др.), а также стойкие органические изменения сердечно-сосудистой системы и вегетативноэндокринные расстройства.
Описаны случаи поздних осложнений в виде нервно-психических расстройств (шизофрения, истерия, психоневрозы, импотенция), развития катаракт спустя 3—6 месяцев после электротравм.
У электромонтеров чаще, чем у лиц других профессий, наблюдается раннее развитие артериосклероза, эндоартрита, вегетативных и других расстройств.
Таким образом, действие электрического тока не всегда проходит бесследно и нередко ведет к понижению трудоспособности, а иногда и.к хроническим заболеваниям.
Оказание помощи при поражении
Если же человек попал под воздействие электрического тока, предпринимается ряд определенных мер.
Первое, что нужно сделать разорвать контакт человека с источником. Сделать это можно путем обесточивания сети или прибора, с которыми произошел контакт.
Если это не является возможным, нужно оттянуть человека от источника, при этом прикасаться к телу нельзя, оттягивать нужно за одежду.
Если в результате паралича мышц рука пострадавшего сжимает провод с источником, следует вначале перерубить провод острым предметом с токонепроводящей ручкой, к примеру, топором с сухой деревянной ручкой.
После разрыва контакта нужно оказать первую медицинскую помощь. Если человек находится в сознании, ему нужно обеспечить удобное положение для отдыха.
При потере сознания, но с сохранением дыхания, обеспечить ему удобное положение, расстегнуть ворот для обеспечения притока воздуха, воспользоваться нашатырным спиртом для приведения в чувства.
Читайте подробнее: Оказание помощи при ударе электрическим током.
При наступлении клинической смерти, когда отсутствует дыхание и сердцебиение, следует попытаться вывести его из этого состояния путем проведения искусственного дыхания и массажа сердца. И конечно же не забудьте вызвать скорую помощь.
Тепловое действие тока в жидкостях и газах
Проволока в опыте выше представляла собой твердое тело. А будет ли проявляться тепловое действие тока в жидкостях или газах? Будет!
Для этого проведем следующий опыт. Возьмем сосуд с обычной водой и опустим туда две металлические пластины (рисунок 3). Присоединим их с помощью проводов к источнику тока. Теперь эти пластины будут являться электродами.
Опустим в воду термометр и зафиксируем температуру. Замкнем ключ, и по цепи пойдет электрический ток.
Рисунок 3. Тепловое действие тока в жидкости
Через 10-15 секунд вы уже увидите, что столбик термометра пополз вверх. Температура воды стала увеличиваться.
Как это можно объяснить? Электрическое поле заставляет электроны двигаться в определенном направлении. Их скорость увеличивается. Значит, увеличивается и их кинетическая энергия ($E_к = frac{m upsilon^2}{2}$).
При своем движении эти электроны будут неизбежно сталкиваться с другими частицами вещества (в нашем случае — воды). При столкновении они будут передавать часть своей энергии этим частицам. Значит, при прохождении тока через воду ее частицы получают какую-то дополнительную энергию. Общая внутренняя энергии воды увеличивается. А вы знаете, что именно это и приводит к повышению температуры.
Опыт, подтверждающий тепловое действие тока в воздухе, мы проделывать не будем, по причине его большой сложности. В общем, явлений, где проявляется тепловое действие тока в воздухе очень мало. Но, например, молния — наглядное природное явление, где тепловое действие тока тоже заметно.
{«questions»:,»answer»:}}}]}
Воздействие электротока на человеческий организм
Механизм негативного влияния электротока на человеческий организм является сложным и многообразным. При своем прохождении через тело ток оказывает следующие виды воздействий:
- Термическое воздействие, проявляющееся нагревом кожи и ткани внутренних органов вплоть до ожогов, приводящих к повреждениям кровеносных сосудов, нервных волокон и мозга и омертвению тканей участков тела. При термических воздействиях отмечаются резкие функциональные расстройства систем жизнеобеспечения человека, например, внезапно возникающие кровотечения;
- Электролитическое воздействие, вызывающее электролиз лимфатической жидкости и разложение крови, нарушая физико-химический состав всех тканей организма;
- Биологическое воздействие, выражающееся в нарушении нормального протекания биоэлектрических процессов, присущих живой материи. Действие биотоков, управляющих внутренними движениями тканей человеческого организма, нарушается, что приводит к непроизвольным противоестественным судорожным сокращениям сердечных мышц и легкого. Живые клетки и ткани, с которыми связана жизнеспособность организма, приходят в опасное возбуждение от воздействия тока и могут погибнуть;
- Механическое действие электрического тока, которое вызывает расслоение и разрыв тканей за счет взрывоподобного по скорости образования пара из крови и лимфатической жидкости. Механическое действие провоцирует сильнейшие сокращения мышц, вплоть до разрыва мышечных волокон;
- Световое действие, характеризующееся электроофтальмией после воздействия мощного потока ультрафиолетового излучения от вспышки электрической дуги. Внешние признаки поражения электрическим током проявляются воспалением наружной оболочки глаза.
На рис. ниже показан глаз с признаками электроофтальмии.
Проявления электроофтальмии
Помощь при ударах током
Только своевременные и правильные решения способны спасти жизнь человека. Оказывать доврачебную помощь следует с полной изоляцией источника тока. Он может располагаться на существенном отдалении от места происшествия.
В этом случае, нужно быстро выйти с пострадавшим из-под действия электрического разряда, используя материалы, являющимися диэлектриками. К примеру, хорошей защитой от поражения является деревянный настил или резиновые изделия.
Затем незамедлительно вызывайте врачей и приступайте к оказанию первой помощи, выполняя массаж сердца. После этого дождитесь медицинских работников, следя за состоянием пострадавшего. Помните, что от ваших оперативных и правильных действий может зависеть жизнь человека.
Шаговое напряжение
Учитывая нередкие случаи поражения от шагового напряжения, имеет смысл рассказать подробнее о механизме его воздействия. Обрыв линии электропередач, или нарушение целостности изоляции в проложенном под землей кабеле приводят к образованию вокруг проводника опасной зоны, в которой происходит «растекание» тока.
При попадании в эту зону можно подвергнуться воздействию напряжения шага, его величина зависит от разности потенциалов между местами, где человек касается земли. На рисунке наглядно продемонстрировано как это происходит.
Как возникает напряжение шага
На рисунке отмечено:
- 1 – электропроводка;
- 2 – место падения оборвавшегося провода;
- 3 – человек, попавший в зону растекания электротока;
- U1 и U2 – потенциалы в точках, где ноги соприкасаются с землей.
Напряжение шага (Vш)определяется следующим выражением: U1-U2 (В).
Как видно из формулы, чем больше будет расстояние между ступнями, тем значительней разность потенциалов и выше Vш. То есть, при попадании на участок, где происходит «растекание» электротока, для выхода из него нельзя делать большие шаги.
Виды воздействий и поражений электрическим током
Электрические травмы можно разделить на:
- местные;
- общие;
- смешанные.
Возникают они в связи со следующими видами воздействия электротоков на организм:
- Тепловое. Из-за сопротивления тканей электроэнергия переходит в тепловую, вызывая местные электротравмы, нагревание кровеносных сосудов и нарушение функциональности внутренних органов.
- Электролитическое. Проявляется в расщепление крови и остальных органических жидкостей, вызывая изменения их состава
- Биологическое. Вызвает общие электротравмы, а именно, нарушение нормальной работы мышечной системы.
Основные симптомы и признаки
При легкой степени электротравмы на месте контакта проводника появляется ожог или токовый знак, возникают болевые ощущения.
Общее состояние человека в норме, хотя не исключено присутствие:
- головных болей;
- головокружения;
- боязни яркого света;
- эффекта возникновения «искры в глазах».
Более сильное поражение сопровождается:
- заторможенностью;
- частыми потерями сознания;
- понижением порога болевой и температурной чувствительности;
- сбоями ритмичной работы сердца;
- глубокими ожогами;
- речевым перевозбуждением.
Местные травмы
Местная электротравма — прямое, локальное повреждение целостности телесной и костной ткани как результат воздействия электрического тока. Около 75% случаев поражения человека электричеством приводят к возникновению подобных повреждений.
Таблица 2. Виды и характер электротравм
| Вид травмы | Характер и последствия поражения |
| Электрические ожоги | Термическое поражение эпидермиса ткани вследствие воздействия электрического тока. Возникает при контакте с неисправным электрооборудованием, находящимся в режиме коротких замыканий. |
| Электротоковые знаки | Омертвленная наружная ткань на местах входа и выхода тока, являются следствием преобразования электрической энергии в тепловую. |
| Электрометаллизация кожи | Попадание в верхние слои кожного покрова, мелких капелек расплавившегося под действием электрической дуги металла. |
| Механические повреждения | Следствие сильных судорожных сокращений мышц под влиянием тока. |
| Электроофтальмия | Воспаление, наружной глазной оболочки возникающее вследствие действия ультрафиолетового облучения. |
В зависимости от предпосылок возникновения разделяют три вида ожогов:
- токовый (контактный) как результат прохождения тока напрямую через тело при контакте человека и проводника тока;
- дуговой, обусловленный действием электрической дуги, но без проникновения тока в организм;
- смешанный, являющийся последствием одновременных действий обоих названных факторов: электрической дуги и прохождения тока.
Общие электротравмы
Общие электротравмы вызваны поражением разных мышечных групп, которое сопровождается судорогами. Данное процесс в теле носит название электрического удара.
Электроудар может вызвать:
- нарушение процесса дыхания;
- остановку работы сердечной мышцы;
- прекращение функций дыхания.
Результатом поражения могут являться и незначительный спазм, и глубокое разрушение нервной системы. В зависимости от силы удара будет различаться исход и оказание медицинской помощи.
После серьёзного удара током человек переживает электрический шок — тяжелое нервно-рефлекторное состояние организма. В этом случае человек поначалу не реагирует на боль.
Затем наступает фаза торможения:
- снижается давление;
- учащается пульс;
- слабеет дыхательная функция;
- наступает угнетенное состояние нервной системы.
Степени поражения
Степень тяжести электротравмы обусловлена общим посттравматическим состоянием организма и имеет четыре формы:
- судорожные мышечные схватки, человек в сознании;
- судороги, пострадавший без сознания;
- судорожные мышечные схватки, сердечные или легочные сбои, человек в сознании;
- клиническая смерть.
Видео рассказывает о видах и степени воздействия электротока на организм человека. Автор — Иван Сидоров.
Путь тока в теле человека.
Путь тока в теле человека по-разному влияет на поражение. С некоторых пор этому вопросу стали придавать большое значение, так как анализ несчастных случаев позволил установить зависимость их от вида так называемой петли тока, т. е. от пути тока через тело человека. Наиболее часто встречаются следующие четыре петли: правая рука ноги, левая рука ноги, рука рука, нога нога. В большинстве случаев цепь тока возникает по пути правая рука ноги. Наиболее распространенным и, как правило, сопровождающимся тяжелыми повреждениями является путь тока (петля тока) рука рука, когда ток проходит через жизненно важные органы, в частности через сердце.
Как показывают анализы несчастных случаев, примерно 55% всех электрических ударов происходят по двум основным путям: от руки или рук к ногам и от одной руки к другой руке. Однако смертельные поражения составляют половину от приведенной цифры несчастных случаев.
Опасность определяется не тем, протекает или не протекает ток через область сердца, а тем, каким участком тела касается человек токоведущих частей. Наиболее уязвимыми местами человеческого тела являются тыльная часть кисти, шея, висок; передняя часть ноги, плечо. Образование электрической цепи через уязвимые места приводит к смертельным исходам даже при очень малых токах и напряжениях.
Рамка с током и подковообразный магнит
Провод, обладающий достаточной жесткостью, можно изогнуть в виде плоской фигуры – прямоугольника, квадрата, окружности. Эластичные же провода навивают на жесткий каркас, изготовленный из подходящего материала – фанеры, картона, пластмассы и т. д. Такой изогнутый провод образует рамку. Проволочную рамку часто называют контуром.
Чтобы убедиться в этом, проведем такой эксперимент. Используем для него подковообразный магнит и проводник, изогнутый в виде прямоугольной рамки. Подвесим рамку к лапке штатива с помощью нити. Размеры рамки нужно выбрать так, чтобы она поместилась между полюсами магнита.
Сначала используем только подвешенную рамку (рис. 7а), без магнита. Подключим к рамке источник тока. Можно убедиться, что после подключения тока рамка продолжает висеть неподвижно. Отключим источник тока.
Рис. 7. Проволочная рамка с током, помещенная в магнитное поле, поворачивается
Теперь поместим магнит так, чтобы рамка находилась между его полюсами (рис. 7б) и, пропустим по цепи электрический ток. Легко заметить, что во время протекания тока рамка поворачивается и ориентируется по магнитному полю. А когда цепь размыкается, рамка возвращается в первоначальное положение.
Примечание: Если изменить полярность подключения источника к рамке, то она будет поворачиваться в противоположную сторону.
Замечательное свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле, используют в различных измерительных приборах. Один из таких приборов – гальванометр.
Как необходимо действовать, оказывая помощь при электротравмах
Первая помощь при поражении электрическим током заключается в определенной последовательности действий:
- освободить человека от контакта с электроисточником. Для этого необходимо отключить установку от сети питания. Если в силу определенных причин выполнить это не представляется возможным, для аварийного отключения следует использовать специальные средства. Например, набросить провод на линию электропередач или перерубить кабель при помощи топора. В процессе оказания помощи нельзя забывать про собственную безопасность — нельзя касаться открытых участков кожи человека, контактирующего с электроисточником. Когда происшествие случилось при работе с оборудованием до 1000 В, можно использовать диэлектрические подручные средства, например, кусок сухого дерева. Также допускается оттягивать человека за края одежды (если она не мокрая). На установках с напряжением, превышающим 1000 В, для оказания помощи используются спецсредства защиты
Освобождение от воздействия электротока на установках более 1000В «A» и до 1000В «B»
- определить, в каком состоянии находится пострадавший;
- произвести оценку нанесенных повреждений;
- произвести действия, необходимые для спасения жизни пострадавшего;
- вызвать медицинскую помощь и поддерживать жизненные функции пострадавшего до ее прибытия.
Источник: