Люди и электрическая опасность

Физика > Люди и электрическая опасность

 

В чем заключается опасность электрического тока: опасность поражения человека электрическим током, термическая и ударная угрозы, знак электрической опасности.

Электрическая опасность бывает термической и ударной.

Задача обучения

• Выявить факторы, определяющие смертельный исход от поражения током.

Основные пункты

• Электрическая мощность способна привести к нагреву, когда электрическая энергия трансформируется в тепловую со скоростью, превосходящую возможность ее безопасного рассеивания (короткое замыкание). Это термическая опасность.
• Опасность удара появляется, если электрический ток проходит сквозь человеческое тело.
• Если показатель тока высокий, то удар способен поразить ткань или остановить сердцебиение.
• Риск смерти зависит от тока, продолжительности, пути и наличия высокого напряжения.

Термины

• Фибрилляция – быстрое, нерегулярное и не синхронизированное сокращение мышечных волокон сердца.
• Тепловая опасность – электрическая опасность, вызванная перегревом.
• Опасность удара – риск прохождения тока сквозь тело.

Есть две категории опасностей электрического тока: тепловые и удар. Первая приводит к тому, что огромное количество электрической мощности вызывает нежелательные тепловые эффекты, например, возгорание. Удар возможен, если электрический ток пронизывает человеческое тело.

Тепловая опасность

Электрическая энергия может трансформироваться в тепловую со скоростью, опережающей возможность безопасного рассеивания. Можно вспомнить короткое замыкание. Это путь низкого сопротивления между клеммами источника напряжения. Изоляция на проводах изношена и позволяет им соприкоснуться. Этот контакт именуют коротким. Поскольку сопротивление короткого (r) невелико, мощность (P = V²/r) – большая. Например, если V – 120 В, а r – 0.100 Ом, мощность = 144 кВт, что намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, передаваемая с такой скоростью, быстро повысит температуру окружающих материалов, расплавится или, возможно, приведет к возгоранию.

Это нежелательный путь низкого сопротивления через источник напряжения. (а) – Изношенная изоляция на проводах тостера позволяет им соприкоснуться с низким сопротивлением. Поскольку P = V²/r, тепловая мощность создается так стремительно, что шнур расплавляется или горит. (b) – схема короткого замыкания

Термическая опасность формируется даже при отсутствии короткого замыкания, если провода в цепи перегружены большим количеством тока. Рассеиваемая в питающих проводах мощность равна P = I²R_w (R_w – сопротивление проводов, I – протекающий сквозь них ток). Если I или R_w слишком велики, провода перегреваются. Термические опасности могут приводить к ожогам с умеренной и сильной температурой для тех, кто вступает в контакт с пораженным устройством или контуром.

Риск удара

Опасность поражения человека электрическим током формируется при соприкосновении организма с источником, проводящим достаточное количество тока. Наименьший показатель, который способен пережить человек, основывается на типе тока и частоте.

Мы можем ощущать 1 мА переменного тока при 60 Гц и не меньше 5 мА постоянного. Высокий показатель способен повредить ткань или привести к остановке сердцебиения. 60 мА переменного тока (60 Гц) или 300-500 мА постоянного грозит фибрилляцией. Потенциальная тяжесть удара зависит от части тела, через которую передается ток. Если электроды введены в тело, минуя кожу, тогда потенциал для смерти намного выше (микрошок). В таком варианте всего 10 мкА может быть достаточно, чтобы вызвать фибрилляцию.

Главная опасность состоит в неспособности человека отпустить источник. Мускулы сжимаются, и вы просто не можете разжать пальцы. Это продлевает поступление тока в тело. Более того, это грозит опасностью и для того, кто пытается спасти раненного. Лучше всего использовать изолятор.

Электрический ток способен приводить к мускульным сокращениям с различными эффектами. (а) – Жертва отброшена назад мышечным сокращением. (b) – Жертва не способна отпустить провод

Факторы смертельности

• Ток: риск увеличивается с ростом показателя. Ток выступает пропорциональным к напряжению, когда сопротивление зафиксировано.
• Время: чем длительнее контакт, тем выше риск смерти. Предохранители переключателя могут ограничить время протекания тока.
• Путь: если идет сквозь сердце, то это в большинстве случаев приводит к смерти.
• Повышенное напряжение (примерно 600 вольт): сформирует не только ожоги, но и вызовет диэлектрические пробои на коже, что приведет к еще большему шоку, чем при первом ударе.
• Частота: высокочастотный электрический ток сжигает ткань, но не углубляется в организм, чтобы остановить сердцебиение.

Ниже можно рассмотреть знак электрической опасности.

Международный символ безопасности – «Осторожно, опасность удара электрическим током»

---