А) Значение напряжения, силы тока и сопротивления
В зависимости от напряжения Э. делят на:
1) низковольтные – не более 1000 В;
2) высоковольтные – выше 1000 В;
3) сверхвысоковольтные – десятки и сотни киловольт, а также поражение молнией.
Рис. 1. Поражения электрическим током
а - непосредственный контакт; б - дуговой контакт.
Рис. 2. Зависимость величины шагового напряжения от положения (V, V1 V2) человека. Схема электризации почвы (кратера) и "шагового напряжения".
Цифры электропотенциальных линий показывают процент напряжений в данных местах от центра кратера, потенциал которого относительно земли принят за 100. При положении ног вдоль электропотенциальных линий (V означает, что разность потенциалов равна нулю) человеку не угрожает опасность поражения электрическим током; при положении ног между этими линиями (V1) разность потенциалов достигает 15 %, вследствие чего наступает судорожное сокращение мышц нижней конечности, человек падает и попадает под большую разницу напряжения (V2, равное 45 %) и может погибнуть. (по Орлову А.Н. и др., 1977).
С увеличением напряжения и силы тока его вредное действие повышается. Сила тока, проходящего через организм, зависит от массы тела и сопротивления тканей.
Суммарное (полное) сопротивление тела человека к переменному току – импеданс – складывается из активного (омического) и реактивного (емкостного) сопротивления тканей. Наибольшее сопротивление у наружного эпидермального слоя кожи (2000000 ом), сухая кожа ладоней имеет сопротивление от 1000000 до 2000000 ом. Ток напряжением 10 - 40 В вызывает пробой эпидермиса; пробой кожи, вызываемой напряжением 220 В, приводит к резкому снижению сопротивления тела с приближением к таковому при отсутствии эпидермиса. Сопротивление кожи в различных участках тела может колебаться от 10000 до 2000000 ом; сопротивление внутренних органов колеблется в пределах 100 - 3000000 ом; наибольшим сопротивлением обладают кости. Степень сопротивления тела человека также зависит и от целостности и увлажнения кожи в частности за счет потоотделения. Хорошая проводимость воды, высокая влажность воздуха играют важную роль в несчастных случаях. Предметы, не проводящие ток, смоченные водой, приобретают способность проводить ток.
Известны несчастные случаи у пожарных, которых поражал электрический ток из проводов горящего здания через находящиеся у них в руках брандспойты; шалости детей, направлявших струю мочи на провода трамвая, проходившего под мостом, где стояли дети.
На величину сопротивления тела человека оказывает влияние ЦНС, изменяя степень кровенаполнения органов и тканей, секрецию потовых желез и др.
Таким образом, живой организм – разнородная среда, состоящая из плохо проводящих электрический ток белков и электролитов, обладающих высокой электропроводимостью. Уподоблять организм однородному проводнику нельзя, его особенность – многочисленные переходы от одного сопротивления к другому. По степени электропроводности ткани человека по восходящей распределяются следующим образом: спинномозговая жидкость, сыворотка крови, кровь, мышцы, внутренние органы, мозговая и нервная ткань, жировая ткань, сухожилия, сухая кожа, эпидермальный слой, кость без надкостницы.
Известны определенные участки тела с необычной (большой) проводимостью – электрорецепторы. У человека это тыльная часть кисти, шея, висок, спина, плечо. Главным проводником тока служат, как доказано, мышечные массы с питающей их капиллярной сетью.
Представления об оценке опасных и безопасных величин силы тока противоречивы. Указывается значение опасных токов от 25 до 11 мА; допустимых – от 1 до 50 мА (в ограниченном интервале времени – до 3 сек.). В общем можно сказать, что последствия действия электрического тока на организм определяются не абсолютными величинами его напряжения и сопротивления тканей, а их соотношением, в зависимости от которого находится сила тока, проходящего через организм человека.
Б) Значение вида тока
Влияние переменного и постоянного тока не однозначно. Наиболее опасен переменный ток низкой частоты - 40-60 Гц. С увеличением частоты повреждающее действие тока понижается. Токи высокой частоты даже при высоком напряжении не опасны и применяются с лечебной целью (УВЧ, токи Тесла, дАрсонваль, диатермия и др.). Переменный ток напряжения до 500 В более опасен, чем постоянный ток того же напряжения. При напряжении в 500 В повреждающее действие переменного и постоянного тока примерно одинаково; при напряжении выше 500 В постоянный ток становиться более опасным, чем переменным.
При действии постоянного тока имеет значение его направление, т.е. является ли ток восходящим (катод на краниальной части тела, анод – на каудальной) или наоборот.
Восходящий постоянный ток опаснее нисходящего того же направления. Это объясняют тем, что катод приводит к повышению возбудимости синусного узла, а анод - к понижению. Поэтому при восходящем направлении тока синусовый узел сердца находится под ускоряющим влиянием катода, верхушка - под угнетающим влиянием анода. При нисходящем токе синусовый узел подавляется анодом, а возбудимость верхушки сердца повышается катодом. Возбуждение, исходящее из синусового узла при восходящем токе наталкивается на своем пути на все формирующееся угнетение проводимости. Когда последнее находится ниже критической величины, наступает фибрилляция. При нисходящем токе волна возбуждения, исходящая из подавляемого анодом синусоидного узла, во время своего распространения ускоряется катодом. Поэтому при восходящем токе имеются все условия для возникновения фибрилляции в течение всего времени, пока цепь замкнута, в то время как при нисходящем токе условия существуют только в момент разрыва цепи.
В) Фактор времени
Повреждающее действие тока в значительной степени определяется продолжительностью его действия; с увеличением времени оно усиливается. Так, например, прохождение тока высокого напряжения и большой силы в течение 0,1 сек. и менее не всегда вызывает смерть. В то же время действие тока такой же силы и напряжения в течение 1 сек. всегда приводит к летальному исходу. Таким образом, предельно допустимые величины токов зависят от времени воздействия на человека.
Г) Значение пути тока
Важное значение для исхода поражения имеют пути распространения тока – «петли тока». Разные авторы указывают на их различные варианты (7-10-12 вариантов), но эти понятия условные, т.к. путь электрического тока в организме веерообразен, хотя главная масса электричества проходит по прямой: ток распространяется по тканям тела от места входа к месту выхода (рис. 3). Самое опасное для организма прохождение тока через головной мозг и сердце (в начале диасто-
Рис. 3. Варианты петель тока (по Орлову А.Н. и др., 1977).
1- одна рука; 2 - рука-рука; 3 - рука-голова; 4 - рука-нога; 5 - голова-нога; 6 - голова-обе ноги; 7 - одна нога; 8 - нога-нога; 9 - рука-обе ноги; 10 - обе руки-обе ноги; 11 - голова; 12 - обе руки-нога.
лы). Наиболее вероятные пути: нижняя петля (от ноги к ноге) – наименее опасная: верхняя петля (от руки к руке) – более опасна; самая опасная – полная петля (обе руки и обе ноги). В последнем случае ток проходит через сердце.
Вообще, летальный исход может наступить при всех видах петель, т.к. электрический ток, проходя через организм, раздражает все рецепторы, лежащие на его пути. Считают, что ток действует на все системы и органы, но больше всего страдают нервная и сердечно-сосудистая системы. Согласно существующим представлениям выделяют три главных направления распространения электротока в организме: кровеносные сосуды, мышечная ткань, нервные стволы.