 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Теоретическая часть. Степень воздействия электрического тока на организм человека зависит в основном от следующих факторов:
Степень воздействия электрического тока на организм человека зависит в основном от следующих факторов:
– от величины электрического тока, А;
– длительности воздействия тока, с;
– пути протекания;
– рода и частоты тока, Гц.
Величина тока в электрической цепи определяется сопротивлением этой цепи и приложенным напряжением. Сопротивление тела человека является специфическим, так как различные ткани тела имеют различное электрическое сопротивление (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Удельное объемное электрическое сопротивление тканей
человеческого организма, Ом · м
| Наименование ткани | Удельное сопротивление, Ом·м |
| Кожа сухая | 3·104 – 2·105 |
| Кости (без надкостницы) | 104 – 2·105 |
| Жировая ткань | 300 – 600 |
| Мышечная ткань | 15,0 – 30,0 |
| Кровь | 10,0 – 20,0 |
| Спинномозговая жидкость | 5,0 – 6,0 |
Как видно из табл. 3.1, кожа обладает наибольшим сопротивлением, что является главным фактором определяющим сопротивление всего тела человека.
Наружный слой кожи, расположенный между электродом и хорошо проводящей внутренней областью кожи (рис. 1), можно представить в виде несовершенного конденсатора С. Величина удельной емкости этого конденсатора колеблется в пределах (0,0047... 0,0152)·10-4 мкФ/м2 в зависимости от толщины наружного слоя кожи (эпидермиса) и его относительной диэлектрической проницаемости.
Электрическую схему замещения наружного слоя кожи и всего тела человека по пути протекания тока «рука–рука» с учетом активного сопротивления слоя кожи r Н и внутреннего сопротивлений живых тканей организма r В можно представить в виде схемы (рис. 2).
Из схемы видно, что ток в наружном слое кожи протекает по путям: через активное сопротивление r Н и емкость наружного слоя СН.
Тело человека в электрической цепи не может рассматриваться как простой физический проводник. При протекании электрического тока в теле человека проходят сложные биофизические процессы, которые значительно сложнее процессов при протекании тока в электролитах, металлах и полупроводниках. Однако при определенных допущениях емкость наружного слоя кожи и его активное сопротивление можно определить по следующим формулам
; 
, (1)
Где d – толщина наружного слоя, м;
S – поверхность сопротивления электрода, м2;
Е – относительная диэлектрическая проницаемость наружного слоя кожи;
р – удельное сопротивление этого слоя, Ом·м.
Активное сопротивление r Н и емкость СН составляют полное сопротивление наружного слоя кожи z Н. Внутреннее сопротивление зависит от пути протекания тока (рис. 3) и может колебаться в пределах 300….800 Ом. Исследования, проведенные в МИИТе, определили средние значения этих сопротивлений. Значения переведены в табл. 3.2.
Если поверхности электродов одинаковы и условия их наложения симметричны, то для случая прохождения тока по пути «рука-рука» сопротивления будут равны, и полное сопротивление тела человека может быть выражено:
. (2)
Рис. 1. Схема замещения
Рис. 2. Пути протекания тока через тело человека
Таблица 3.2
Средние значение внутренних сопротивлений тела человека
| Путь тока | r В,Ом |
| Рука – рука | |
| Рука ноги | |
| Руки – ноги | |
| Нога – нога |
Модуль полного сопротивления тела человека в этом случае можно выразить формулой:
(3)
Из формулы (3) видно, что с возрастанием ω модуль сопротивления уменьшается, так как при ω = 2 πƒ → ∞, z → r B.
На частоте порядка 10 – 20 кГц полное сопротивление наружного слоя кожи мало и его можно принять с некоторыми допущениями равным 0, т. е. при f = 10 – 20 кГц полное сопротивление тела человека равно внутреннему сопротивлению, т. е. z = rB Ом.
Величину полного сопротивления тела человека при постоянном токе r0 можно найти методом линейной экстраполяции значений сопротивлений тела человека, полученных экспериментально при низких частотах 0 – 50 Гц.
Величина полного сопротивления наружного слоя кожи может быть определена
, 
(4)
Преобразуя эти выражения, получим формулу для расчета величины емкости С Н наружного слоя кожи
(5)
где r H – активное сопротивление наружного слоя кожи, Ом;
z H – полное сопротивление наружного слоя, Ом на частоте ω
ω – круговая частота.
Приведенные соотношения 1 – 5 справедливы при напряжениях ниже 50 В. При больших напряжениях проявляется несовершенство емкостного сопротивления, оно пробивается и при напряжениях 150 – 200 В, не оказывает влияния на полное сопротивление тела.
Поиск по сайту: