Сопротивление кожи человека в омах

Сопротивление кожи человека в омах

При попадании человека под электрическое напряжение, через его тело начинает течь электрический ток, и величина этого тока зависит не только от величины приложенного напряжения, но и от сопротивления тела человека. Между тем, сопротивление тела человека — величина отнюдь не постоянная, ее значение зависит от многих факторов: от состояния человека на момент контакта (психического и физического), от параметров замкнутой цепи, от внешних условий среды, в которой человек на момент удара находится.

Тело человека состоит из различных тканей, и каждый вид тканей обладает своим сопротивлением. Так например, сухожилия, кожа, жировая ткань, хрящи и кости имеют удельное сопротивление порядка 3 — 20 кОм/м. Кровь, мышцы, лимфа, головной и спинной мозг — всего от 0,5 до 1 Ом/м. Из всех этих тканей наибольшим сопротивлением отличается кожа, поэтому именно кожа в значительной степени определяет сопротивление человеческого тела электрическому току.

Человеческая кожа имеет сложную структуру. Ее наружный слой — эпидермис — включает в себя несколько структурных частей: наружный роговой слой, который не содержит ни нервов, ни кровеносных сосудов, от того и обладает наибольшим сопротивлением, и другие слои, сопротивление которых значительно меньше рогового слоя. Дальше идет дерма — внутренний слой, сопротивление которого также сильно меньше, а значит именно сопротивление рогового слоя имеет решающее значение в полном сопротивлении кожи.

На сопротивление кожи влияет ее состояние. Если кожа сухая и чистая, не имеет повреждений, то ее сопротивление лежит в пределах от 10 до 100 кОм. Если же на коже есть порезы, царапины, микротравмы, они способны сильно снизить сопротивление тела человека до сопротивления лишь внутренних тканей. Очевидно, наличие на коже вышеназванных повреждений делает поражение электрическим током более опасным. Загрязненная и влажная кожа также имеет сопротивление более низкое.

Общее сопротивление человеческого тела, попавшего под напряжение, можно представить состоящим из трех сопротивлений, включенных последовательно: два слоя эпидермиса и одно — сопротивление дермы и внутренних тканей. Таким образом, внутренние ткани служат вместе с приложенными электродами как бы обкладками конденсатора, а эпидермис — диэлектриком.

В результате, если снаружи к телу приложены электроды, то получается цепь из активного сопротивления внутренних тканей и почти емкостного сопротивления эпидермиса. То есть можно сказать, что речь идет о диэлектрической проницаемости от 100 до 200, и об удельном сопротивлении от 10 до 100 кОм/м в цепи, состоящей из конденсатора и резистора.

Внутренние ткани имеют сопротивление активное Rв с небольшой емкостной составляющей, которая почти не зависит ни от площади электродов, ни от частоты, и находится в пределах от 500 до 700 Ом.

Но оно зависит от протяженности и поперечного сечения участков тела, и от удельного сопротивления внутренних органов. То есть в эквивалентном виде общее сопротивление Zт тела человека можно представить так:

При малом сопротивлении тела человека емкостная составляющая утрачивает значение:

Итак, электрическое сопротивление тела человека зависит от следующих пяти факторов:

От общего психологического и физиологического состояния (индивидуальные особенности);

От пола — от толщины кожи (у мужчин сопротивление выше, чем у женщин);

От возраста — от грубости кожи (у взрослых сопротивление выше, чем у детей);

От внешних условий (температура, давление, влажность, плотность);

От общего состояния кожи (раны, грязь, увлажненность и т. д.);

От внешних раздражителей (внезапные удар, укол, свет или звук), способных снизить сопротивление на 20 — 50 % за несколько минут.

Легко видеть, что электрическое сопротивление человеческого тела не постоянно и не линейно, однако для расчетов его принимают равным 1 кОм. Тем не менее, сопротивление тела человека зависит и от приложенного напряжения, поскольку в момент поражения током может оказаться, что цепь включает в себя еще и поверхность пола, грунт, обувь, одежду и т. д. Ток тогда будет определять не только сопротивление собственно тела человека, но и схема его включения в цепь.

Читайте также:  Как называется пылесос для листьев

Двухфазное прикосновение

При двухфазном прикосновении человек стоит на изолированном основании, касаясь одновременно двух фаз трехфазной сети, либо двух проводников однофазной сети переменного или постоянного тока. В этом случае ток потечет через руки и через жизненно важные органы, что весьма опасно, и еще опаснее, если замыкание происходит по пути рука — голова. При таком прикосновении человек может попасть либо под линейное межфазное напряжение, либо под полное рабочее напряжение электроустановки.

Если человек прикоснулся открытыми частями тела, то сопротивление определяется сопротивлением тела, сопротивлением кожи, если же произошло соприкосновение с полюсами через одежду, то в схему добавляется последовательно сопротивление одежды.

Можно сравнить эти два варианта. Сопротивление сухой одежды — от 10 до 15 кОм, а для влажной — от 0,5 до 1,5 кОм. Очевидно, сопротивление одежды так или иначе ограничивает ток через тело человека, хотя и падает в 10 — 30 раз в случае если одежда влажная.

При сухой одежде удар ощутится в сильном дрожании от пальцев до запястья, это 20мА при 220 вольтах. Если же одежда сырая, то при 140мА руки можно будет лишь с определенными усилиями оторвать от мест контакта. Сопротивление обуви и пола здесь не учитываются, поскольку в цепь они не включены.

Однофазное или однополюсное прикосновение

Человек стоит на земле, и только одной частью тела прикоснулся к электроустановке под напряжением, причем потенциал электроустановки отличается от потенциала земли или другой опорной поверхности. В этом случае человек попадает под напряжение относительно земли, и ток через тело будет током замыкания на землю.

Путь тока по петле голова — ноги или рука — ноги, при том через жизненно важные органы. В цепь окажутся включены сопротивления: тела, одежды, обуви, опоры. Сопротивления обуви и опоры включены между собой параллельно.

В зависимости от материала подошвы, от того влажная ли она или сухая, сопротивление обуви будет разным. Немаловажную роль играет и материал пола (опорной поверхности):

Влажная кожаная подошва обладает сопротивлением 500 Ом, сухая — 100 кОм;

Влажная резиновая подошва — 1,5 кОм, сухая резиновая подошва — 500 кОм;

Металлический пол — от 0 (сухой) до 10 Ом (влажный);

Земля сухая — 20 кОм, влажная — 800 Ом;

Бетон сухой — 2 МОм, влажный бетон — 900 Ом;

Линолеум сухой — 1,5 МОм, линолеум влажный — 50 кОм;

Камень сухой — 8,5 кОм, камень влажный — 5 кОм;

Снег или лед — от 300 Ом до 2 МОм;

Песок сухой — 8 кОм, песок влажный — 1,6 кОм;

Чернозем сухой — 160 Ом, влажный чернозем — 50 Ом.

Как видно, сопротивления опоры и обуви играют важную роль, и часто во много раз превосходят сопротивление тела человека, особенно в сухом состоянии, что может порой спасти жизнь.

При прикосновении к корпусу установки, который по какой-то причине оказался под напряжением, если заземления нет, то весь ток пойдет через тело. Если заземление присутствует, то основная часть тока пойдет через землю, а через тело — лишь малая часть, это представляет меньшую опасность для жизни.

Шаговое напряжение

Если человек стоит на земле неподалеку от заземлителя, и по грунту протекает ток, то частично этот ток может потечь через ноги по телу человека — по петле нога — нога, то есть человек попадет под шаговое напряжение. Образуется последовательная цепь, состоящая из сопротивлений опоры, обуви и тела. Сопротивления обуви и опоры играют здесь решающую роль, и способны в сухом виде принять на себя большее напряжение, чем примет голое тело.

Читайте также:  Как выбрать веревку для белья

. для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров

§2. Сопротивление тела человека.

Если человек попал под напряжение, и имеется замкнутая цепь, то по этой цепи начинает протекать ток, при этом тело человека оказывает сопротивление этому току.

Сопротивление тела человека является переменной величиной, зависящей от множества факторов (параметров электрической цепи, физического и психического состояния человека, состояния окружающей среды).

Разные ткани тела человека оказывают току разное сопротивление:

1) Кожа, кости, хрящи, сухожилия , жировая ткань – большое 3000 – 20000 Ом/м;

2) Мышцы, кровь, лимфа, особенно спинной и головной мозг – малое 0,5 –1,0 Ом/м.

Кожа имеет наибольшее удельное сопротивление, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи человека.

Строение самой кожи сложно.

Кожа состоит из:

1) Наружного слоя (эпидермиса), который сам состоит из пяти слоев;

2) Внутреннего слоя (дермы).

Роговой слой наружного слоя лишен кровеносных сосудов и нервов и по этому имеет наибольшее сопротивление.

Другие слои наружного слоя и дермы имеют значительно меньшее сопротивление и по этому, сопротивление кожи в основном определяется сопротивлением рогового слоя.

Состояние кожи очень сильно влияет на сопротивление. Наибольшее сопротивление оказывает чистая, сухая, неповрежденная кожа (10 000 – 100 000 Ом). Любые царапины, порезы, микротравмы могут снизить сопротивление тела человека до значения внутреннего сопротивления, что безусловно увеличивает опасность поражения электрическим током. Тоже при увлажнении, загрязнении кожи.

Таким образом, сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух сопротивлений наружного слоя (эпидермиса), и одного сопротивления внутренних тканей и внутренних слоев кожи (дермы).

Эквивалентная схема Rт.ч.

Zэ – состоит из активного Rэ и емкостного Xс = 1/wСэ, обусловленного тем, что в месте приложения электрода к телу образуется как бы конденсатор, обкладками которого является электрод и хорошо проводящие ткани человека, а диэлектриком, разделяющим обкладки – эпидермис.

2 — роговой слой

3 — ростковый слой

6 — подкожные ткани тела

7 — внутренние ткани

ε – диэлектрическая проницаемость (100-200)

ε – электрическая постоянная (8,85*10 -12 Ф/м.)

S – Площадь электродов [м 2 ];

dэ – толщина эпидермиса [м];

ρэ – удельное сопротивление эпидермиса (10 4 –10 5 Ом?м);

Сопротивление внутренних тканей считается чисто активным, хотя строго говоря, имеет емкостную составляющую практически не зависит от площади электродов, частоты, напряжения, тока и Rв≈500 – 700 Ом.

Зависит от длины и поперечного сечения участка тела и от удельного сопротивления внутренних органов Rв.

Эквивалентная схема сопротивления Z тела человека:

В комплексной форме после преобразования:

В действительной форме:

При малом сопротивлении тела человека:

Сопротивление тела человека зависит от:

1) Индивидуальных особенностей человека, даже у одного итого же человека в разное время и в разных условиях сопротивление разное, в зависимости от физического и психического состояния;

2) От пола – у женщин меньше, чем у мужчин. Объясняется толщиной кожи.

3) От возраста – у детей меньше, чем у взрослых и стариков. Объясняется толщиной и степенью огрубления кожи.

4) От внешней среды – температуры, давления, плотности.

5) От состояния кожи – загрязнения, ранения, увлажненности и т.п.

6) От внешних неожиданно возникающих раздражителей – болевые (удары, уколы), световые, звуковые снижают сопротивление тела человека на 20 – 50% на несколько минут.

Таким образом, сопротивление тела человека – нестабильно, не линейно. В расчетах же для упрощения принимают, сопротивление тела человека – стабильным линейным и активным, равным 1000 Ом.

Зависимость сопротивления тела человека от приложенного напряжения.

Тема: какое электрическое сопротивление имеет человеческое тело.

Человеческое тело, как и любое другое тело живого организма, имеет свойство проводить через себя электрический ток. Разные живые ткани в организме имеют различную проводимость (сопротивление). К примеру — кожа, жировая ткань, кости – имеют большое сопротивление, а кровь, мышечная масса и особенно головной и спинной мозг – малое. Кожа имеет большое удельное электрическое сопротивление, что впоследствии и определяет фактическое сопротивление человеческого тела.

Читайте также:  Гитарные примочки и их звучание

Кожа человека, как известно, имеет два слоя:

наружный слой кожи (также ещё называется эпидермис) состоит из несколько слоёв, самый верхний из которых называется роговым и представляет собой множество рядов отмерших и ороговевших клеток. В чистом и сухом виде этот слой можно характеризовать как диэлектрик (он имеет очень большое электрическое сопротивление). Следующий слой эпидермиса (носит название — ростковый) гораздо тоньше рогового и имеет значительно большую электрическую проводимость (меньшее сопротивление).

внутренний слой кожи (называется дерма) представляет собой живую ткань. Данный слой дермы имеет малое электрическое сопротивление.

Электрическое сопротивление обычного человека при условии, что кожа у него чистая, сухая и неповреждённая (измеренное напряжением 15-20 Вольт) лежит в пределах 3 — 100 кОм (1кОм = 1000 Ом), в некоторых случаях и более. Сопротивление тела человека, а именно проводимость между двух электродов, которые касаются поверхности кожи, можно рассматривать как 3 сопротивления включённых последовательно: наружные слои (эпидермиса) представляют собой первое сопротивление, и внутренние слои является вторым и третьим сопротивлением, включающим в себя сопротивления внутреннего слоя кожи и сопротивление внутренних тканей.

Наружное сопротивление человека обладает не только активным сопротивлением, а ещё и ёмкостным, поскольку в самом месте контактирования электродов с человеческим телом образовывается некое подобие конденсатора, в роле обкладок которого являются сами электроды и ткани тела человека, хорошо проводящие электрический ток, что находятся под наружным слоем кожи, ну, а диэлектриком (изолятором между обкладками) в данном случае будет выступать наружный слой кожи (эпидермис).

Ёмкостная составляющая, присутствующая в сопротивлении человека обуславливает влияние, как рода электрического тока, так и его частоты на общую величину сопротивления тела. При частоте 10 — 20 кГц и свыше можно утверждать, что поверхностный слой кожи почти полностью утрачивает своё сопротивление, и общее сопротивление человека в данном случае будет состоять лишь из внутреннего сопротивления тела (сопротивление дермы и внутренних тканей).

Общее состояние кожи в значительной мере оказывает влияние на величину электрического сопротивления человека. При повреждении рогового слоя кожи (царапины, порезы, ссадины и т.д.) происходит снижение сопротивления человека до величины, приближенного к значению внутреннего сопротивления, а это, естественно, повышает опасность поражения электрическим током. Подобное влияние может оказываться и в случае увлажнения кожи водой или потом.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. В действительности данное электрическое сопротивление есть величина непостоянная, что имеет нелинейную характеристику и зависит от дополнительных условий, в том числе от параметров электрической цепи, состояния кожи, состояния окружающей среды, физиологии человека и т.д.

Так как сопротивление кожи у одного и того же человека может быть неодинаковое в разных местах и частях тела, то, естественно, на его сопротивление сильно будет влиять конкретное место прикосновения электрических контактов, а также их общая площадь. Величина электрического тока и длительность воздействия на тело оказывают прямое влияние на полное сопротивление человека: с увеличением значения тока и времени его прохождения, сопротивление будет понижаться, потому что происходит местный нагрев участков кожи, а это, само собой, ведёт к расширению сосудов, тем самым усиливая снабжение данного участка тела кровью, увеличения его потоотделение. Увеличение напряжения, воздействующее на тело человека, вызывает понижение сопротивления кожи в 10-ки раз, следовательно, и общее сопротивление человека, снижается до предела 300 — 500 Ом. А это опасно.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector