ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

СЭНСЭЙ · 28.11.2012 07:34:58

Говорим о неразрушающем токе - не таком, который способен мгновенно изжарить в уголь!! Вообще нагрев при протекании тока не анализируем. И не о высоковольтных установках - три тысячи и более вольт с одновременной возможностью выдать хоть единицы ватт мощности!!

- Электрическая модель человека - снаружи кожа, очень тонкая ("тонкая" электрически - слой там где сухая, медицина скажет что кожа толще), внутри весьма проводящая среда. Причем, неоднородности этой проводящей среды для электротока не настолько существенны, чтобы ток шел преимущественно по какому-то одному каналу вдоль внутренних структур. Собственно, ток стремится идти по пути минимального сопротивления но здесь нет настолько выраженной разницы чтобы физиологическое действие на разном участке сильно различалось. (отвлекусь - чрезвычайно большой ток как раз стремится собратся в шнур - за счет собственного магнитного поля от протекания этого тока. Соответствено, наблюдаемые прогорания при энергетических авариях не есть тот канал по которому течет малый ток)

- Проблемно, собственно не напряжение. Ток. Механическая аналогия - вода в решете. Напряжение можно сравнить с уровнем воды в решете. Источник питания (так технически удобно) поддерживает некоторый постоянный уровень в решете Ток - с течением воды через решето. (плотность - тока - ток через единицу поверхности решета). Третье базовое понятие -сопротивление - получается как параметр густоты решета - чем оно менее густое, тем больше ток при том же уровне напряжения. Соответственно, в технике чаще всего на обьект подается напряжение; обьект к которому оно приложено характеризуется сопротивлением, по обьекту течет ток. Тогда ток, который и производит "полезное"(с точки зрения темы) и побочное воздействия определится делением этого напряжения на это сопротивление. Тонкости, что сопротивление обьекта зависимо от температуры, может уменьшатся при прохождении тока в связи с газообразованием, например, или вскипанием жидкой среды ( уменьшение эффективного сечения, по которому идет ток) обьявим второго порядка малости в физиологически приемлемых плотностях тока и внимание на это рассеивать не будем. Вернемся к коже. Сопротивление сухой кожи обычного инженера в домашних условиях меряю сейчас вот - 11 миллионов Ом (измерено при напряжении порядка трех вольт - в приборе две батарейки). Условия - приборные щупы проволока миллиметрового диаметра оголена на длине в сантиметр, путь тока - указательный вместе с большим пальцем одной руки - аналогично на другой. Засучиваю рукава, прикладываю к запястьям правой и левой руки (там кожа тоньше и влажней) те же щупы, прижимаю к непроводящему столу 770 тысяч ом. Языком касаюсь тех же щупов - 153 тысячи ом. Сопротивление подкожного мяса может составлять десятки тысяч ом ( сорок килоом по памяти его надо мерить при чуть большем напряжении - прибор на три батарейки. имеет значение видимо пленки, присутствующие в мясе. при малом напряжении они не вполне "пробиваются"). Сопротивление внутреннего мяса, густо пропитанного кровью может быть и всего двести ом (по памяти, мерил втыкая щупы на глубину меньше чем миллиметров пять в мышцу у себя отступив сантиметров на пять ниже локтя по руке на расстоянии сантиметра между электродами. Прибор был старинный автоматический омметр компенсационного типа, сетевой, видимо напряжение при измерении вольт до девяти импульсами. Чувствительно было.).
- Действует - ток. По физической сути ток это перемещение зарядов.
Напряжение - оно лишь должно быть способно пробить слой кожи. Если слой кожи соленый и влажный то пробить его совсем легко.
Это явление "пробой" - образование проводящих мостиков в тонком слое условно - изолятора (например кожи). Пробой обычно необратим, т.е. если напряжение превысило некоторую такую величину что что-то типа микроискры проскочило в наиболее тонкой точке то образовалась "дырка" через которую ток потек гораздо свободнее (сопротивление снизилось на порядок или порядки). Если брать бумагу на воздухе, высоковольтный источник то образуются реальные, видимые на просвет тончайшие дырочки. Довольно интересно - прибавляешь напряжение киловольт (тысяч вольт) до двух-пяти - ток не течет, проскакивает голубенькая искорка (источник слабый, энергия уходит с искрой и напряжение снижается вольт до пятидесяти - двухсот ), вытаскиваешь на просвет - чуть заметно светится. Но если такую пробитую бумагу поставить снова, то искра проскочит вольт при пятистах - семистах по этой дырочке. С кожей (и наверно с пленками в мясе) ситуация без оптически видимых дыр, и наверно обратимая со временем (заживает), но смысл тот же - электрическое разрушение преграды.
Три киловольта, наверно даже киловольт кожу пробьет сразу, в любом месте и в любом состоянии. Если источник достаточно мощный
и энергетически способен после пробоя развить на сотнях ом (сопротивление мяса, кожа пробита) ток порядка одной десятой ампера => напряжение на этом участке цепи порядка десяти вольт.
Мощьность, нагревающая обьект соответствует 10вольт умножить на 0,1 ампера - 1 ватт. Т.е всего одноваттный источник энергетически может дать ток, гарантированно сжимающий (в момент протекания по мышце _импульса_ этого тока) эту самую мышцу с такой механической силой, что нашим волевым усилием технически невозможно ее расслабить.

- Механическое действие тока. Мышцы наши управляются тоже током, который протекает по нервам. Между нервами там механизм кажется химический, а внутри - электроток. Мышца при протекании тока не сжимается, сжимается при резком изменении тока (импульс).
Механизм мне неизвестен, медицина думаю описывает до тонкостей.
Зато скажу точно, что раз мышца управляется нашими нервами током , то максимальный ток, который может развить нерв управляя мышцей примерно менее тридцати миллиампер. Причем импульсный.
Если на эту мышцу подаем частые импульсы что она все время сокращена, и если эта мышца к примеру приводит в действие механизм дыхания - человек будет глубоко выдыхать не вдыхая. Такой режим не является штатным для биологической конструкции, и не должен быть сколько - нибудь длительным. Сердечная мышца еще хуже в отношении протекания импульсного тока - она электрически не едина. Состоит из независимых электрически фрагментов мышц, не знаю как расположенных, сжимающихся синхронно. Этот синхронизм обеспечивается некоторым механизмом по типу накопления энергии(химический механизм по моему) и ее спуска (когда превысит некоторый порог) в электроимпульс, сжимающий участок и одновременно спускающий механизм накопления в соседних участках. Технически это дает возможность всей конструкции сокращаться при повреждениях некоторой части.(независимое резервирование. Это камера там одна, разделенная на две части кажется, а сердец - собственно мышц там кажется множество. только здесь я могу все излагать совершенную ерунду - также как про обратную сторону Луны - я никогда не видел ни того ни другого). Зато, если даже небольшой импульс разладил синхронизацию (воздействие тока больше с одной стороны, а синхронизирующий центр был сейчас с другой стороны и так неудачно во времени совпало, что импульс пришелся как раз почти посередине между сокращениями) то сердце разделится на две (может наверно и более, только достаточно и описанного случая) зоны сокращений. Если фазы сжатия одной из зон расположены примерно посередине таких фаз сжатия другой зоны, и часота примерно одинакова, что весьма вероятно так как участки находятся примерно в одинаковых условиях и примерно одинаковы, то вся камера с кровью в целом будет непрерывно сжата что тоже штатным режимом функционирования живого организма не является.

- Влияние частоты. Мышца сокращается собственно не протекающим током, а его изменением. Совсем плавное изменение не приводит к сокращению мышцы, очень быстрая (не знаю какое, думаю что с частотой выше сотен тысяч раз в секунду) подача изменений (т.е импульсов) тоже не приводит к сокращению мышцы - просто ее сокращение химический процесс, которйи имеет свое ограниченное быстродействие и он не успевает. Нервная должна быть ткань на порядки более быстродействующей.

- Прямое воздействие тока на нервную ткань. Видимо чрезвычайно сильный фактор, но действие тока на нерв на порядки ослаблено тем, что нерв имеет изолирующую оболочку, погружен в проводящую среду. Соответственно как мне кажется ток незначительно попадает внутрь нерва и обычно не приводит к нарушению его работы. Контакт между нервами не знаю как устроен, полагаю что это более чувствительная к протеканию тока вещь так как там используется химический механизм переноса зарядов. Наверно в медицинской литературе можно почерпнуть информацию по этому поводу. Химия может быть разрушена протекающим электротоком длительно. Может видимо и навсегда.

- Тепловое действие тока. Предлагаю не рассматривать. Мощность, которая выделяется при протекании тока по обьекту можно найти умножив ток протекающий по обьекту на напряжение на этом участке цепи. Приведенный пример, где серьезные нарушения функционирования дает ток 100ма - один ватт выделяемого тепла в глубине тела. Это тепло не приведет еще к существенному нагреву. Особенно учитывая, что теплоотвод протекающей жидкостью (кровью) обеспечивается очень хороший, а прогреть одним ваттом восьмидесяти килограммовый 90% жидкий обьект с хорошим теплообменом с окружающей средой очень сомнительно. В тепловом расчете кондиционерщики кажется используют цифру - человек выделяет в комнету тепла как трехсотваттный обогреватель. Только думаю, что локально подведенная мощьность в двадцать ватт должна повредить кожу при прогреве в месте подключения думаю секунд за тридцать, если площадь контакта несколько квадратных миллиметров и жидкости для улучшения контакта немного. Основное тепло выделяется в коже, в месте подключения так как основное падение напряжения будет там где сопротивление больше, а ток протекает везде один. Соответственно при при приложении электродов -через тряпку с проводящей жидкостью (соленой к примеру) о до вредного действия нагрева дело не доходит.

- Химическое действие тока - электролиз. Сначала о постоянном токе. Протекание тока по раствору сопровождается химическими реакциями. Не электохимик, и могу говорить очень неточно. В целом сдвигается кислотность среды, выделяются газы. В первую очередь водород. С изменением кислотности среды справляется поток крови, разнося по телу образующиеся кислоты или щелочи в зависимости от состава раствора (мне кажется в нашем случае кислоты) и чужеродные организму соединения, образовавшиеся в результате их воздействия. Газы в крови растворяются хуже и могут накапливатся в пузырьки что, предполагаю, приводит к уменьшению потока крови по ткани, что еще более приводит уменьшению возможности этим газам растворившись в крови покинуть место газообразования. Также предполагаю, что поскольку растворимость газа в крови очень сильно зависит от давления, растворенный в крови газ, попадая в такие места кровотока где давление ниже чем в месте насыщения газом будет стремится выделятся (как из газировки) что может привести к затруднению движения крови в этом месте.
Кроме этого при металлических электродах происходит растворение металла на электроде (не помню как заряженном, предположим положительно), образование (электрохимик скажет ионов металла) я скажу как понимаю - солей металла электрода и их перемещение под действием тока вглубь к электроду с противоположным зарядом. На этом электроде и вокруг него происходит восстановление металла. Так образуется темное пятно, которое держится очень длительно. Причем, соли металлов вступают в реакции с химически сложной средой организма и в значительной степени не доходят до этого другого электрода, оставаясь в тканях.
На электроде вместо "недошедшего" металла "осаждается" в основном газ. - Особенность химического действия переменного тока в том, что сдвиг кислотности среды рассматривая один любой электрод происходит только кратковременно. Для сети 50 герц - пятьдесят раз в секунду на рассматриваемом электроде происходит растворение, столько же раз восстановление. Среда в районе электрода меняется при этом не так сильно, и газовыделение идет меньше так как газовыделение усиливается когда происходит этот сдвиг кислотности (химически более подходящие условия еще не созданы). Ну или сказать так - в основном выделяется вместо газа те химические соединения которые легче электрохимически разлагаются чем газ, их дефицита пока не произошло. А когда ток через мгновение потек назад так как многие электрохимические реакции обратимы состояние среды не до конца, и не так но восстанавливается. И газа меньше. И кислотный сдвиг существенно меньше. И проникновение ионов металла меньше,( только те, что вступили в реакции и задержались) а сквозного переноса ионов металла от электрода к электроду нет совсем.

СЭНСЭЙ · 23.09.2019 09:06:31

От чего зависит степень действия электрического тока на организм человека

Исход поражения также зависит от длительности протекания тока через человека. С увеличением длительности нахождения человека под напряжением эта опасность увеличивается.

Индивидуальные особенности организма человека значительно влияют на исход поражения при электротравмах. Например, неотпускающий ток для одних людей может быть пороговым ощутимым для других. Характер действия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Установлено, что для женщин пороговые значения тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.

Степень действия тока зависит от состояния нервной системы и всего организма. Так, в состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, болезни (особенно болезней кожи, сердечно-сосудистой системы, нервной системы и др.) и опьянения люди более чувствительны к протекающему через них току.

Значительную роль играет и «фактор внимания». Если человек подготовлен к электрическому удару, то степень опасности резко снижается, в то время как неожиданный удар приводит к более тяжелым последствиям.

Существенно влияет на исход поражения путь тока через тело человека. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы — сердце, легкие, головной мозг, — действует непосредственно на эти органы. Если ток не проходит через эти органы, то его действие на них только рефлекторное и вероятность поражения меньше. Установлены наиболее часто встречающиеся пути тока через человека, так называемые «петли тока». В большинстве случаев цепь тока через человека возникает по пути правая рука — ноги. Однако утрату трудоспособности более чем на три рабочих дня вызывает протекание тока по пути рука — рука — 40 %, путь тока правая рука — ноги — 20 %, левая рука — ноги — 17 %, остальные пути встречаются реже.

Что опаснее - переменный или постоянный электрический ток?

Опасность переменного тока зависит от частоты этого тока. Исследованиями установлено, что токи в диапазоне от 10 до 500 Гц практически одинаково опасны. С дальнейшим увеличением частоты значения пороговых токов повышаются. Заметное снижение опасности поражения человека электрическим током наблюдается при частотах более 1000 Гц.

Постоянный ток менее опасен и пороговые значения его в 3 - 4 раза выше, чем переменного тока частотой 50 Гц. Однако при разрыве цепи постоянного тока ниже порогового ощутимого возникают резкие болевые ощущения, вызываемые током переходного процесса. Положение о меньшей опасности постоянного тока по сравнению с переменным справедливо при напряжениях до 400 В. В диапазоне 400...600 В опасности постоянного и переменного тока частотой 50 Гц практически одинаковы, а с дальнейшим увеличением напряжения относительная опасность постоянного тока увеличивается. Это объясняется физиологическими процессами действия на живую клетку.

#1 28.11.2012 07:34:58

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

#2 23.09.2019 09:06:31

Re: ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Подвал раздела