Вклад учених у дослідження впливу електричного струму на людину

Жак-Арсен д'Арсонваль - французький учений, член Французької академії наук, відомий фізик і за сумісництвом фізіолог, присвячував більшість свого часу вивченню змінних електричних струмів і їхнього впливу на біологічні об'єкти, у тому числі і на організм людини.

Володимир Іванович Вернадський - учений-натураліст, мислитель і громадський діяч, академік імператорської Санкт-Петербурзької академії наук; один із засновників і перший президент Української академії наук (1918-1921).

Петро Петроович Лазарев - радянський біофізик, академік AH СРСР. Незважаючи на те, що основною сферою його інтересів була фізіологія органів чуттів людини, ним було досліджено вплив електричного поля на життєдіяльність людини. Він також вивів закон дії електричного струму на нервову тканину.

Тіло людини є добрим провідником електричного струму, тому він може створювати для людини серйозну небезпеку і навіть бути причиною смерті. Дія електричного струму на людину може бути різноманітною: від легкого судинного скорочення м'язів до припинення роботи серця, що залежить від багатьох причин. Характер впливу струму на людину залежить від опору тіла і величини прикладеної до нього напруги.

Розрізняють три граничні значення струму (при його протіканні по шляху «рука - рука»): відчутний, що не відпускає і фібриляційний.

Відчутний струм (0,6-1,5 мА) викликає слабкий свербіж і легке поколювання. Відчутний струм безпечний для життя, однак при тривалому впливі негативно позначається на здоров'ї людини.

Струм у 3-5 мА викликає подразнення всієї кисті руки. При струмі 8-10 мА біль різко посилюється й охоплює всю руку, мимоволі скорочуються м'язи рук та передпліччя.

Струм, що не відпускає (10-15 мА), викликає сильний біль, при цьому судоми настільки посилюються, що потерпілий не може розтиснути руку, в якій знаходиться струмопровідна частина.

Струм у 25-50 мА діє не тільки на м'язи рук, а й на м'язи тулуба. При цьому звужуються кровоносні судини, підвищується артеріальний тиск і потерпілий втрачає свідомість.

Тривалий вплив такого струму може призвести до припинення дихання і навіть до смерті.

Фібриляційний струм (100 мА і більше) проникає глибоко в груди, впливаючи на м'язи серця. Такий струм дуже небезпечний: через 1-2 с після початку його дії починаються часті скорочення волокон серцевого м'яза (фібрил), припиняється рух крові в судинах і настає смерть.

Струм більший за 5 А (як зміний, так і постійний) призводить до негайної зупинки серця, минаючи стан фібриляції.

Досі йшлося про змінний струм промислової частоти (50 Гц). При підвищенні частоти (починаючи з 1000-2000 Гц) небезпека електричного струму помітно знижується і при частотах 450-500 кГц повністю зникає (крім опіків).

Це пояснюється поверхневим ефектом: струм високої частоти проходить по нечутливій поверхні шкіри.

Постійний струм приблизно в 4-5 разів безпечніший за змінний при напругах до 250-300 В. При більш високих напругах постійний струм виявляється небезпечнішим за змінний.

У різних людей опір тіла різний. Якщо шкіра суха, чиста і непошкоджена, опір тіла людини коливається від 3000 до 100 000 Ом і більше, причому основну частину опору створює саме шкіра людини, тоді як тканини тіла мають досить малий опір (300-500 Ом). На опір шкіри сильно впливає стан шкіри: наявність подряпин і саден. Зволоження шкіри водою чи потом, а також забруднення сильно знижують її опір. На опір шкіри впливають площа контактів і особливо місце на тілі людини. Дуже малий опір має шкіра обличчя, шиї, рук вище ліктя, тильної сторони рук, пахвові западини людини. Опір шкіри долонь і підошов через її загрубілість і мозолистість значно вищий. При підвищенні напруги опір шкіри зменшується: так, наприклад, при напругах 50-200 В настає електричний пробій нечутливого поверхневого шару шкіри, рогового шару.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020