16357

Определение электрического сопротивления тела человека

Лабораторная работа

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

Определение электрического сопротивления тела человека Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу Безопасность жизнедеятельности для студентов очного и заочного обучения всех направлений и специальностей Безопасность жизнедеятельности. ...

Русский

2013-06-20

644 KB

49 чел.

Определение электрического сопротивления тела человека

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу

«Безопасность жизнедеятельности» для студентов очного и заочного обучения всех направлений и специальностей

Безопасность жизнедеятельности. Методические указания  к выполнению лабораторной работы «Определение электрического сопротивления тела человека».

Разработчики: Г.А. Аверьянов, Г.А. Воронина, И.А. Екимова, А.Г. Кан, Б.В. Крупеников, А.Г. Лощилов, Н.Е. Петровская, С.А. Полякова, А.Ф. Пустовойт, В.И. Туев, И.Е. Хорев. – Томск: 2011.

Практикум по безопасности жизнедеятельности предназначен для студентов, обучающихся дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». Включает описание лабораторной работы «Определение электрического сопротивления тела человека». Лабораторной работе предшествует краткое теоретическое введение.

Цель работы: определение электрического сопротивления тела человека.

Оборудование: стенд для определения сопротивления тела человека.

План работы:

– изучение теоретической части;

– ознакомление с правилами эксплуатации прибора;

– выполнение экспериментальной части;

– оформление полученных результатов;

− ответы на контрольные вопросы.

  1.  Теоретическая часть

  1.  Действие электрического тока на организм человека

Электрические установки, с которыми приходится иметь дело всем работающим на производстве, представляют для человека большую потенциальную опасность, которая усугубляется тем, что органы чувств человека не могут на расстоянии обнаружить наличие электрического напряжения на оборудовании.

Действие электрического тока на организм человека носит своеобразный и разносторонний характер. Можно выделить четыре основных вида действия электрического тока на организм человека: термическое, электролитическое, биологическое и механическое.

Термическое действие электрического тока проявляется в ожогах участков тела, в нагреве кровеносных сосудов, внутренних органов, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства;

Электролитическое действие электрического тока заключается в разложении на компоненты крови, лимфы и других биологических жидкостей, что нарушает их физико-химический состав и нормальное функционирование;

Биологическое действие электрического тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается судорожными сокращениями мышц, нарушением и даже прекращением деятельности жизненно важных систем и органов человека;

Механическое действие электрического тока может выражаться в виде разрывов, расслоений и других подобных повреждений тканей организма (мышечных тканей, внутренних органов, кровеносных сосудов, нервных путей и т.п.).

Перечисленные действия электрического тока могут привести к возникновению электротравм. Все электротравмы можно условно разделить на местные электротравмы, когда возникает местное повреждение организма, и общие электротравмы (так называемые электрические удары), когда поражается весь организм из-за нарушения нормального функционирования жизненно важных органов и систем. Оба вида травм часто сопутствуют друг другу.

Местные электротравмы – это ярко выраженные нарушения целостности тканей организма. Обычно это поражение кожи, реже – других мягких тканей, а также связок и костей. К характерным местным электротравмам относятся электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические электротравмы.

Электрические ожоги делятся на токовые (контактные), возникающие при прохождении тока непосредственно через тело человека, и дуговые, обусловленные тепловым воздействием на тело электрической дуги.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-жёлтого цвета на поверхности кожи.

Металлизация кожи – это проникновение в верхние слои кожи паров и мельчайших частиц расплавленного металла при возникновении электрической дуги.

Электроофтальмия – это воспаление наружных оболочек глаз под действием мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения.

Механические электротравмы возникают в результате резких судорожных сокращений мышц непосредственно под действием протекающего по ним электрического тока. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей.

Электрические удары (общие электротравмы) возникают в случаях, когда электрическим током поражается организм человека в целом. Они сопровождаются судорожными сокращениями мышц и функциональными расстройствами в организме, проявляющимися сразу после воздействия тока или через несколько часов, дней и даже месяцев.

В зависимости от тяжести поражения электрические удары условно делятся на четыре степени:

1-я степень характеризуется судорожными сокращениями мышц без потери сознания;

2-я степень характеризуется судорожными сокращениями мышц с потерей сознания;

3-я степень характеризуется нарушением работы сердца или органов дыхания;

4-я степень характеризуется отсутствием дыхания и кровообращения (состояние клинической смерти).

Причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания или электрический шок.

Прекращение работы сердца возможно как в результате прямого воздействия тока на мышцу сердца, так и рефлекторно, т. е. через центральную нервную систему. В обоих случаях возможна остановка сердца или его фибрилляция (фибрилляция – это беспорядочное сокращение волокон сердечной мышцы, при котором сердце не в состоянии выполнять функции кровяного насоса).

Прекращение дыхания вызывается прямым или рефлекторным действием тока на мышцы грудной клетки.

Электрический шок – своеобразная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ. Шоковое состояние может продолжаться от нескольких минут до суток. После этого может наступить или выздоровление, как результат своевременного активного лечебного вмешательства, или гибель в результате полного угасания жизненно важных функций.

1.2 Факторы, влияющие на исход поражения человека током

Характер и тяжесть поражения электрическим током зависят от ряда факторов, таких как величина и длительность протекания тока через тело человека, путь тока в теле человека, род и частота действующего тока, индивидуальные свойства человека и параметры окружающей среды. Электрическое сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение также влияют на исход поражения, но лишь постольку, поскольку они определяют значение тока, проходящего через тело человека, поэтому их можно считать косвенными факторами.

Величина тока, протекающего через тело человека, является основным фактором, влияющим на исход поражения.

Реакции организма при протекании тока частотой 50 Гц по пути «рука-рука» или «рука-ноги» − следующие. При токах до 0,6 мА ощущения не наблюдаются. При токах, превышающих в среднем 1 мА и называемых ощутимыми токами, появляются ощущения слабого зуда и легкого пощипывания. При токах в несколько мА происходят судорожные сокращения мышц и болезненные ощущения, которые с ростом тока усиливаются и распространяются на все большие участки тела. При токах более 10 мА (в среднем 15 мА), называемых неотпускающими, возникает едва переносимая боль, а судороги мышц руки становятся непреодолимыми, и человек не в состоянии разжать руку, в которой зажата токоведущая часть. Токи 25-50 мА приводят к параличу рук и сильному затруднению дыхания из-за судорожных сокращений мышц грудной клетки. Кроме того, резко повышается кровяное давление из-за сужения кровеносных сосудов, ухудшается работа сердца. При токах более 50 мА наблюдается паралич дыхания. В диапазоне токов от 50 мА до 5 А при времени воздействия 1−3 с происходит фибрилляция сердца. Токи в 5 А и более вызывают немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции, однако после отключения тока дыхание, как правило, самостоятельно не восстанавливается, и требуется оказывать помощь пострадавшему в виде искусственного дыхания. Для оценки опасности поражения током принято использовать пороговые токи: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный. Пороговыми токами называют наименьшие значения соответствующих токов.

Пороговый ощутимый ток составляет в среднем 1 мА при f = 50 Гц и 6 мА при постоянном токе.

Пороговый неотпускающий ток составляет 10 мА при f = 50 Гц и 50 мА при постоянном токе. В последнем случае едва переносимая боль возникает в момент отрыва рук от электродов.

Пороговый фибрилляционный ток составляет примерно 100 мА при f = 50 Гц и 300 мА при постоянном токе. Верхний предел фибрилляционного тока составляет 5 А.

Продолжительность воздействия тока оказывает существенное влияние на исход поражения человека электрическим током. Чем дольше действие тока, тем больше вероятность тяжелого или даже смертельного исхода поражения. Объясняется это тем, что с увеличением времени воздействия тока на живые ткани повышается его значение за счет уменьшения сопротивления тела человека и как следствие накапливаются последствия воздействия тока на организм.

Путь тока в теле человека оказывает существенное влияние на исход поражения. Наиболее тяжелые электротравмы возникают в случаях, когда на пути тока оказываются жизненно важные органы (мозг, сердце, легкие) или уязвимые зоны, особо чувствительные к электрическому току. Наиболее опасными путями протекания тока через тело человека являются: «голова – руки», «голова – ноги», «рука – рука», «рука – ноги». Наиболее уязвимые зоны расположены на внешней стороне кисти рук, на руках выше кисти, спине, шее, висках, плечах, передней части ног. Образование электрической цепи через уязвимые места при неблагоприятном стечении обстоятельств может привести к тяжелым исходам поражения при токах даже в несколько миллиампер.

Род и частота тока также в значительной степени определяют исход поражения. Наиболее опасными являются переменные токи с частотами в диапазоне 20–100 Гц. При частотах меньше 20 Гц или больше 100 Гц опасность поражения током снижается. Но при более высоких напряжениях (от 500 В) постоянный ток становится опаснее переменного из-за более тяжелых форм ожогов.

Индивидуальные свойства человека также влияют на исход поражения электрическим током. Сам ток, согласно закону Ома, определяется сопротивлением тела человека и приложенным к нему напряжением, т.е. напряжением прикосновения.

Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения UПД и токов IПД, протекающих через тело человека по пути «рука – рука» или «рука – ноги» при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, согласно ГОСТ 12.1.038-82* приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1– Предельно допустимые значения напряжений прикосновения UПД и токов IПД

Род и частота тока

UПД,  В

IПД,  мА

Время действия

Переменный, 50 Гц

2

0,3

Не более 10 минут в сутки

Переменный, 400 Гц

3

0,4

Постоянный

8

1,0

Примечание. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 С) и влажности (относительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в 3 раза.

Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары, чем больные и слабые. Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают лица, страдающие рядом заболеваний, в первую очередь болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, лёгких, нервными болезнями. Отягощают электротравму алкогольные опьянения и болезненные состояния, приводящие к истощению нервной системы.

Условия внешней среды в некоторых случаях увеличивают опасность поражения током. Повышенные влажность и температура, пониженное атмосферное давление, уменьшенное содержание кислорода и увеличенное содержание углекислого и др. газов повышают чувствительность организма к воздействию электрического тока.

2 Экспериментальная часть

  1.  Указания по технике безопасности

1. Перед началом работы с приборами и стендами, обязательно ознакомление с инструкцией по эксплуатации.

2. Запрещается работать с неисправными приборами, макетами и проводниками.

3. Запрещается оставлять без надзора включенный стенд. Измерение проводить только в присутствии преподавателя.

4. В процессе измерения не следует прикасаться к соединительным проводам, клеммам и элементам, находящимся под напряжением 220 В, для исключения протекания тока через тело человека, работающего с прибором.

5. Подробные требования по электробезопасности изложены в ГОСТах.

6. По окончании работы приборы и источники питания установок необходимо выключить, рабочее место привести в порядок.

2.2 Оборудование

Электрическая схема лабораторной установки приведена на лицевой панели лабораторного стенда. Напряжение к испытательным электродам подается от вторичной обмотки разделительного трансформатора. Ток, протекающий через тело человека измеряется миллиамперметром, напряжение прикосновения – вольтметром.

На рисунке 2.1 изображена установка для измерения порогового ощутимого тока и электрического сопротивления тела человека.

Рисунок 2.1 – Стенд для определения сопротивления тела человека

Дополнительные сопротивления R1 = 40−70 кОм и R2 = 60−100 кОм, имитирующие два крайних состояния кожи (R1 – состояние повреждения или шунтирования кожных покровов; R2 – условия сухой неповрежденной кожи).

  1.  Ход работы

Величина тока, протекающего через тело человека, и напряжение прикосновения фиксируются по соответствующим приборам в условиях порога ощущения. Включение тела человека в качестве сопротивления в измерительную цепь осуществляется прикосновением пальцев рук к электродам-площадкам (указательными либо большими).

Перед определением сопротивления тела человека измеряются сопротивления моделей R1 и R2. Для этого измеряются токи и напряжения при наибольшем напряжении на выходе трансформатора. Модели R1 и R2 устанавливают на гнезда. По данным приборов вычисляются измеренные значения сопротивлений моделей и сравниваются с номиналами соответствующих резисторов. После этого производится измерение порогового ощутимого тока и напряжения для каждого члена бригады.

Для этого регулятор UПР устанавливается в крайне-левое положение, и испытуемый прикасается к электродам пальцами обеих рук. Другой студент постепенно повышает напряжение до возникновения у испытуемого порогового ощутимого тока и записывает показания приборов. Измерения повторяются для каждого испытуемого три - четыре раза и берется средний результат.

По значениям порогового ощутимого, тока и напряжения прикосновения находится значение сопротивление тела испытуемого в условиях протекания порогового ощутимого тока.

По полученному значению сопротивления тела для каждого члена группы рассчитываются следующие индивидуальные показатели:

  1.  Напряжения для постоянного и переменного (f = 50Гц) тока, при которых через тело будет протекать пороговый неотпускающий ток;
  2.  Напряжения для постоянного и переменного (f = 50Гц) тока, при которых через тело будет протекать пороговый фибрилляционный ток.

Общие требования по оформлению студенческих учебных работ содержатся в ОС ТУСУРа 61-97*.

Контрольные вопросы

1. Действие электрического тока на организм человека.

2. Причины смертельного исхода поражения электрическим током.

3. Перечислите факторы, влияющие на исход поражения током.

4. Чем отличается электрический удар от местных электротравм?

5. От каких факторов зависит сопротивление тела человека?

6. Каковы критические значения поражающих токов?

7. Что такое напряжение прикосновения?

Список использованных источников

1. Макашев В.А., Петров С.В. Опасные ситуации техногенного характера и защита от них – М: Изд-во ЭНАС, 2008. − 192с.

2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. – М.: Знак, 2003. − 178с.

3. ГОСТ 50571-4-47-2009 «Защита от поражения электрическим током».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57714. Паливні корисні копалини України 69 KB
  Мета: поглибити й систематизувати знання учнів про паливні ресурси та їх звязок з геологічною будовою; виявити закономірності розташування родовищ корисних копалин України за допомогою карт атласу...
57715. Кримські гори. Загальна характеристика гірської країни 990.5 KB
  Мета уроку: сформувати знання про особливості географічного положення Кримських гір та їх природних умов надати учням систему знань про особливості розподілу висотних поясів ландшафтів гірського Криму...
57716. Органи кровообігу: серце і судини. Взаємозалежність будови органів кровообігу і функцій які вони виконують 581 KB
  Звук Демонстрація на екрані пульсуючого серця і запис роботи серця. Вивчили будову цих серця і судин. Який орган забезпечує рух крові по судинах Епіграфом уроку можна взяти слова: Слайд Серце може додати розуму але розум не може додати серця.
57717. Історія життєвих випробувань Робінзона Крузо у романі Даніеля Дефо «Робінзон Крузо» 49.5 KB
  Відомий французький просвітитель Жан-Жак Руссо вважав: «Робінзон Крузо» - це перша книга, яку варто прочитати кожній людині, як тільки вона навчиться читати за букварем.
57718. Народна та професійна культура через призму історії України та української літератури першої половини ХІХ століття 128.5 KB
  Українська культура І половини ХІХ століття Художня культура. Народна та професійна культура Українська література. Шевченко - художник Музичні інструменти: кобза бандура Основні поняття: культура народна культура професійна культура етнографія...
57719. Натуральні числа. Геометричні фігури 45.5 KB
  Мета: навчальна закріпити поняття кут елементи кута рівні кути види кутів позначенням кутів; формувати в учнів вміння будувати кут; відпрацювати навички побудови кутів розрізняти кути на готових рисунках і позначати...
57720. Квадратична функція. Квадратні нерівності 462 KB
  Мета уроку: Сприяти узагальненню матеріалу, поглибленню знань. Розвивати мислення, кмітливість, цікавість, оперативність у виконанні вправ, інтерес до навчання. Виховувати вміння працювати колективно.
57721. Квадратні рівняння 72 KB
  Мета: навчальна: перевірити узагальнити систематизувати знання учнів з теми Квадратні рівняння усувати помилки які допускають учні під час розвязування вправ і задач які зводяться до квадратних рівнянь...