В результате исследований, проведенных многими учеными, установлено, что физиологическое действие электрического тока на живые организмы зависит от рода тока (постоянный или переменный), величин напряжения и сопротивления тела этих организмов электрическому току.

Рисунок 1.1 Схема замещения тела человека как проводника электрического тела

Схема замещения тела человека как проводника показана на рисунке 1.1. Здесь RH — сопротивление кожи человека; Сн — емкость в местах контакта с электродами или элементами конструкций, находящимися под напряжением; Re — сопротивление внутренней части тела.

Проводимость каждого из участков цепи, состоящих из параллельно соединенных Сн и Rн, выражается формулой:

—--- г /WC„.

АЦ

При воздействии постоянным электрическим током частота его изменения:

о) = 0; /(оСн=0; 2Н == Rн zt — Rt=2Rh-\-Rd‘

Сопротивление тела человека zm имеет в этом случае активный характер.

Если на организм человека воздействовать переменным электрическим током, то величина его сопротивления будет зависеть от частоты тока. При jrnCH — велика, емкость шунтирует Rн и активная ветвь из рассмотрения может быть исключена, т. е.

Для человека эта величина составляет 600-800 Ом. При частотах 25^100Гц можно считать, что проводимость емкостной ветви мала, т. е.

Поскольку величина Re ~ const, электрическое сопротивление тела человека в значительной степени зависит от R^ которое прямо пропорционально удельному сопротивлению кожи р, толщине ее наружных слоев (эпидермиса) d и обратно пропорционально площади контакта с электродами S:

Для человека р =5x106^5x107 Ом/см; a d =5x10-3^5x10-4 см.

Величина р зависит от состояния кожных покровов и особенно от их влажности. Если человек побывал в бане, величина его р уменьшается приблизительно в 25 раз. Повреждения кожи (порезы, раны) вообще могут свести R н к очень малой величине.

Кроме перечисленных факторов, на сопротивление кожных покровов, а, следовательно, и на сопротивление тела человека сильно влияет величина приложенного напряжения UТ. Эта зависимость не имеет аналитического выражения и представляется в виде графика, полученного опытным путем (рисунок 1.2).

Рисунок. 1.2. Зависимость сопротивления тела человека от величины приложенного

напряжения

На участке ab (рисунок 1.2) отражено увеличенное раздражение организма и повышенное потовыделение. На участке bс имеют место микроскопические полупробои и пробои кожи. После точки с наступает полный пробой кожи, и сопротивление тела равно внутреннему сопротивлению.

Сопротивление тела человека уменьшается с увеличением времени воздействия и контактного давления и увеличивается при их уменьшении. Сопротивление тела человека в полевых условиях колеблется в пределах Ят=1+20 кОм

Установлены следующие закономерности действия электрического

тока:

меньшие токи при большей длительности их протекания приводят к фибрилляции сердца;

большие токи (несколько ампер) при меньшей длительности приводят к прекращению дыхания.

Электрический ток, вызывающий эти явления, называется поражающим.

Для получения более ясного представления о механизме воздействия электрического тока на сердце живого организма рассмотрим кардиограмму сердечной деятельности человека (рисунок 1.3), где:

Фаза сжатия желудочков (QRST) (сердце возбуждено и слабо реагирует на электрический ток).

Фаза сжатия предсердий (PQ) (сердце возбуждено и слабо реагирует на электрический ток).

Полный покой (bР) (сердце реагирует на электрический ток наибольшим образом).

Установлено, что если длительность протекания тока превышает период работы сердца ТС =1 с, то наступает фибрилляция сердца.

Абсолютная небоьоудимостъ

( ресррактсрностъ:

„Hi

полный

ы ъ .покои

Л

Систола!

Сжатие желуаочкоЗ

| Рлсслаоление желу-

-щ—- ■ - ^*"1 погдсердий1

(систола1

а очно 8 {диастола)

0.7 U С

Рисунок. 1.3. Кардиограмма сердечной деятельности человека

Если ток не длительный, а импульсный и момент его воздействия совпадает с фазой 3, то при нескольких таких совпадениях также наступает фибрилляция.

При длительном воздействии переменным током частотой 5 Гц на живые организмы установлено, что токи: 1 мА практически не ощущаются; 8 ^ 10 мА вызывают ощущение боли и судороги; 15 ^16 мА приводят к приковывающему эффекту; 22 ^ 25 мА являются предельно допустимыми для человека, и ток больший или равный 100 мА называется поражающим током.

В зависимости от времени воздействия электрического тока на живые организмы имеет место следующая закономерность (рисунок 1.4), где:

et — коэффициент, показывающий отношение поражающего тока для времени t к поражающему трехсекундному току.

При времени воздействия teo3d= 0,1 с величина поражающего тока 1пор возрастает в 10 раз по сравнению с teo3d = 1 с. Чем меньше время воздействия, тем больший ток выдерживает живой организм.