Будь-якій дорослій людині відомо про потенційну небезпеку електричного струму. Наш організм, на жаль, має достатню провідність, що іноді може призвести до ситуації, коли людина стане ланкою електричного ланцюга, наражаючи на загрозу своє здоров'я та навіть життя. Сьогодні ми обговоримо, якою є електропровідність живих тканин, чому вона може змінюватись, та які наслідки для організму можливі у таких випадках.
Якщо людина піддається впливу електричної напруги, у різних умовах сила струму буде неоднаковою. Це пояснюється не тільки загальним опором нашого тіла, який не є постійною величиною, але й залежить від типу тканини, точки контакту з кабелем або дротом, який знаходиться під напругою, віком, вагою, статтю та навіть… настроєм людини. Звісно, впливають також зовнішні умови: вологість повітря, температура навколишнього середовища, атмосферний тиск та наявність різних видів хвиль навколо.
Точки, найбільш чутливі до струму
Очевидно, що тип тканини, крізь яку проходить струм, має найбільш помітний та значний вплив на вірогідність отримання електричного удару. Кожна ділянка тканини має унікальну будову та зазнає різноманітних біофізичних процесів, які впливають на електропровідність. Дослідження показують, що опорно-руховий апарат робить фундаментальний внесок у збільшення загального електричного опору організму. Кістки, хрящі та сухожилля можуть мати опір від 3 до 20 кОм/м, що є значною величиною у порівнянні з іншими системами. Наприклад, жирова тканина та органи мають значення приблизно 1,5-3 кОм/м, а мозок, м'язи, кров та лімфа мають опір усього 0,5-1,5 Ом/м. При цьому у технічних розрахунках завжди враховують провідність шкіри – зовнішнього шару епідермісу. З дуже високою ймовірністю дотик до ділянок, які проводять струм, відбудеться пальцями рук. Залежно від їхнього стану (вологі чи сухі, холодні чи теплі долоні) результат може суттєво відрізнятися.
Структура шкіри людини являє собою складну та неоднорідну систему. Кожен основний шар включає підшари, які визначають провідність усього покриву. Наприклад, епідерміс містить роговий шар, який відіграє ключову роль у взаємодії з електричним струмом. Він не містить кровоносних судин, нервів та інших структурних елементів, здатних проводити сигнали. Внутрішні підшари також роблять свій внесок, маючи набагато менший опір. За епідермісом слідує дерма – шар із низьким опором, який переходить у інші системи організму. Таким чином, вирішальними є характеристики рогового шару, що забезпечує основний захист.
Стан самих шкірних покривів відіграє ключову роль у питаннях впливу електрики. Якщо ви хоча б раз у житті відчували розряд статичної електрики, то, ймовірно, помітили, як різняться відчуття при ударі по рівній ділянці шкіри, нігтю або порізу. Чиста суха шкіра без пошкоджень має найкращі ізоляційні властивості, і її електричний опір оцінюється у діапазоні 10-100 кОм. Однак за наявності подряпин, травм чи порізів цей опір може знизитися у кілька разів, оскільки фактичне значення визначатиметься внутрішніми тканинами, а не лише роговим шаром епідермісу.
Волога шкіра, навпаки, має підвищену провідність через наявність тонкої плівки рідини, яка збільшує площу контакту у разі впливу статичної електрики. Брудні руки також можуть збільшити шанси на серйозне ураження, створюючи острівну провідність та формуючи безліч точок контакту між тілом та провідником під напругою.
У інженерних розрахунках опір тіла представляється у вигляді трьох послідовно з'єднаних опорів: шар епідермісу, дерма з внутрішніми тканинами та ще один шар епідермісу. Внутрішні органи мають високу провідність, але їхній внесок у задачу захисту є мінімальним, і відповідальність лягає на зовнішні шари шкіри.
Очевидно, що контакт з електричним зарядом також відіграє важливу роль. Пальці рук найчастіше піддаються впливу електрики, і рівень опору ними досить високий. Тильна сторона долоні більш уразлива через тонку шкіру. Також уразливі інші ніжні ділянки: шия, обличчя, пахова область, пахви та середина стопи.
Такі фактори, як стать та вік, також впливають на опір тіла. У чоловіків опір трохи вищий через більш товсту та грубу шкіру. Дорослі люди, завдяки перевазі за вагою, трохи більш захищені від впливу електрики у порівнянні з дітьми. Психологічний стан також впливає: людина у гарному настрої менш уразлива, ніж у пригніченому стані. Зовнішні подразники, такі як удар, страх, яскраве світло лампочки або гучний звук можуть змінювати опір тіла у реальному часі. Усе це пов'язують із біохімічними процесами, які відбуваються у організмі – виділення певних речовин змінює властивості шкірних покровів. Важливо, що усі вищезгадані відомості являють собою оцінково-прогностичну інформаціюю, й у реальній ситуації на результат контакту з дротом під напругою можуть чинити вплив і інші чинники.
Для дослідників одним з ключових та захоплюючих при розгляді таких питань є факт, що функція зміни власного опору тіла виявляється нелінійною. Це означає, що її передбачення можливе лише до певної міри, вимагаючи при цьому дослідження безлічі чинників для більш точної оцінки. У випадках, коли висока точність не є критичною, розрахунки зазвичай базуються на припущенні, що опір тіла людини становить 1000 Ом. Однак завжди залишається актуальним питання про напругу, яка розглядається як можливий вплив. Тут важливою є не тільки величина вольтажу, але й різні додаткові обставини: тип взуття, матеріал підошви, характеристики поверхні підлоги, наявність заземлення та інші чинники. Враховуючи ці дані, струм, що проходить, буде визначений не одним тільки опором тіла, але й способом його включення до електроланцюга.
У повсякденному житті найчастіше йдеться про взаємодію з однофазною мережею, особливо у ситуаціях підключення пристроїв до розетки або маніпуляції з розподільчим щитком. Людина, як правило, стоїть на землі й однією кінцівкою торкається струмопровідної частини. У даному випадку струм замикання на землю проходитиме крізь тіло, слідуючи найкоротшому шляху: від руки до ніг через тулуб та внутрішні органи. Опір при цьому виникає як у самому тілі, так і у одязі, взутті, можливій опорі і так далі. Часто ключовий вплив чинить поєднання підошви та поверхні підлоги. Для наочності можна вдатися до математики: опір шкіряної підошви домашніх капців або грубої шкіри людської стопи може становити 100 кОм у сухому стані та 500 Ом за наявності вологи. Гумова підошва на сухій поверхні створює опір 500 кОм, а на вологій – 1,5 кОм. На металевій поверхні ситуація буде протилежною: сухий метал добре проводить струм, а вологий, навпаки, знижує опір до рівня 10 Ом. При контакті з дротами на сухій землі очікується опір 20 кОм, а на вологій – 800 Ом. Особливо зручний у цьому сенсі лінолеум: у сухому стані його опір становить 1,5 МОм, а у вологому – 50 кОм. Найчастіше якраз опір опори та взуття стає порятунком для людського життя, а опір тіла майже не грає ролі у подібних процесах. Звичайно ж, має неабияке значення й працездатність захисту електромережі, але лише у випадку її справності та правильної комплектації.
У реальності зустрічаються рідкісні випадки дотику до двох фаз, але така ситуація трапляється не у побуті: вона є особливістю роботи електриків та електромонтажників. У таких випадках людина торкається різними частинами тіла провідників трифазної мережі, стоячи на певній основі. Основна небезпека полягає у тому, що струм може пройти крізь внутрішні органи, включаючи серце. Зазвичай такі ситуації виникають під час монтажу електричних агрегатів. Людина, яка займається такою роботою, рідко свідомо торкається двох фаз, і контакт зазвичай відбувається випадково: перший – закономірно, через робочу руку, а другий – через якусь іншу частину тіла. Важливо відзначити, що при дотику до двох фаз опір підошви та підлоги не має значення, оскільки струм проходить між фазними провідниками лише по тілу. У спецодязі монтер взагалі нічого не відчує, у звичайному сухому одязі його відчутно струсить, але від дротів людина цілком зможе відбутися, миттєво їх відкинувши, й тільки одягнена у вологе вона має ризик відчувати проблеми зі вивільненням рук, які стискають провідники.
Подальший погляд на питання піднімає важливість заземлення. У разі його відсутності при дотику до металевого корпусу агрегату на виробництві або навіть до побутового електрочайника з пробоєм на корпус весь струм пройде крізь тіло. У разі експлуатації правильно підключених розеток із заземленням більша частина струму попрямує у землю, мінімізуючи небезпеку для людини.
Додаткову загрозу становить крокове напруження. Воно виникає, наприклад, при обриві високовольтного дроту, який лежить на землі, або при закорочуванні фазної жили на металевий корпус вуличного ліхтарного стовпа, поряд з яким проходять люди. У таких випадках струм формує шлях через ноги перехожих, утворюючи ланцюг ґрунт-нога-нога-ґрунт. Тут контакт підошви з поверхнею знову відіграє ключову роль, а до нього підключається вологість ґрунту та значення величини кроку.
Досвід електриків свідчить про те, що опір тіла залежить не від одного, як від сукупності різних чинників. Наприклад, у процесі напруженого монтажу сухі руки можуть почати пітніти, що під впливом струму погіршить ситуацію. Термічна дія струму також призводить до нагрівання шкіри, що покращує провідність епітелію. При тривалому впливі струму тонкі ділянки покривів можуть лопатися, відкриваючи доступ до глибших шарів із малим опором. Людський організм створений так, що схильний до погіршення ситуації при тривалому контакті зі струмопровідними об'єктами. Тому дуже важливо швидко відірвати кінцівку від джерела струму, як тільки настало усвідомлення ситуації. А ще краще – завжди використовувати діелектричні рукавички та спецодяг під час роботи, оскільки ураження струмом, незважаючи на очевидність небезпеки, це завжди непередбачувана випадковість.
Написати коментар