Фізика. 8 клас. Головко

§ 36. Вплив електричного струму на організм людини

• Електричні струми та напруги в техніці й побуті
• Особливості дії електричного струму на організм людини
• Правила безпеки людини під час роботи з електричними приладами та пристроями

ЕЛЕКТРИЧНІ СТРУМИ ТА НАПРУГИ В ТЕХНІЦІ Й ПОБУТІ. Електрика є одним із найпоширеніших видів енергії, що застосовується в техніці, на виробництві та побуті. Використовуються різноманітні джерела електричного струму, що створюють напругу від кількох вольт (як, наприклад, гальванічні елементи) до сотень і тисяч кіловольт (промислові генератори) (рис. 36.1). Робоча напруга процесора сучасного комп’ютера становить близько 1,5 В. У електричній мережі будинків застосовується струм від генераторів, що створюють напругу 220 В. Від електростанцій електричний струм передається по високовольтних лініях, розрахованих на 500 і більше кВ. Більшість побутових приладів працюють від мережі 220 В.

Різні побутові прилади споживають електричний струм різної величини. У сучасному побуті широко використовуються пристрої, які споживають порівняно невеликий струм (наприклад, електричні лампи), а також потужні електричні прилади, такі як обігрівачі, водонагрівачі, пилососи, пральні машини (рис. 36.2).

Рис. 36.1. Напруга в технічних і побутових пристроях

Рис. 36.2. Сила струму електропобутових пристроїв

Величина струму в різних споживачах електричної енергії має важливе значення для їх правильної та безпечної експлуатації, використання відповідних електричних мереж та запобіжників.

ОСОБЛИВОСТІ ДІЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ. Із § 23 ви знаєте, що електричний струм чинить фізіологічну дію, тобто впливає на живі організми. Оскільки на організм людини впливає саме електричний струм, потрібно дотримуватися правил безпеки навіть під час роботи з порівняно низькими напругами. Фізіологічна дія електричного струму залежить від тривалості впливу на організм людини.

Найчастіша причина ураження людини електричним струмом — торкання до неізольованих струмопровідних провідників; до провідників із пошкодженою ізоляцією, а також до металевих елементів конструкції машин, механізмів і апаратів, які випадково опинилися під напругою.

Дія електричного струму на людину має чотири основні особливості:

• 1) відсутність зовнішніх ознак загрозливої небезпеки враження електричним струмом (людина не може побачити, почути, відчути чи якось інакше завчасно виявити можливість ураження);
• 2) складність електротравм і, як наслідок, втрата працездатності та можливий смертельний випадок;
• 3) струми силою 10—25 мА промислової частоти (50 Гц) можуть спричиняти інтенсивні судоми м’язів, унаслідок чого відбувається так зване приковування до струмопровідних частин, коли людина в цьому випадку не може самостійно звільнитися від дії електричного струму;
• 4) можливість подальшого механічного травмування, наприклад, коли людина працювала на висоті, була уражена електрострумом, знепритомніла і впала.

Дія електричного струму на живу тканину має своєрідний та різнобічний характер. Проходячи через тіло людини, електричний струм виявляє термічну, електролітичну, механічну та біологічну дію.

Термічна дія струму виявляється в опіках окремих ділянок тіла, нагріву до високої температури кровоносних судин, нервів, серця, мозку та інших органів, які перебувають на шляху струму, що викликає в них суттєві розлади.

Електролітична дія струму втілюється в розкладанні органічної рідини, у тому числі крові, що супроводжується значними змінами її складу, а також тканини в цілому.

Механічна дія струму виявляється в розшаруванні, розриві та інших подібних пошкодженнях різних тканин організму, в тому числі м’язової тканини, стінок кровоносних судин та судин легеневої тканини тощо, внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від перегрітої струмом тканинної рідини та крові.

Біологічна дія струму є специфічним процесом, що виявляється в подразненні та збудженні живих тканин організму, а також у порушенні внутрішніх біоелектричних процесів, пов’язаних із життєвими функціями організму.

Змінний струм промислової частоти людина починає відчувати при 0,6—15 мА. Струм 12—15 мА викликає сильні болі в пальцях і кистях. Людина витримує такий стан 5—10 с і може самостійно відірвати руки від електродів. Струм 20—25 мА спричиняє дуже сильний біль, руки паралізуються, дихання утрудняється; людина не може самостійно звільнитися від електродів. При струмі 50—80 мА настає параліч дихання, а при 90—100 мА — параліч серця і смерть.

Найнебезпечніший — змінний струм частотою 50—60 Гц. Зі збільшенням частоти струми починають поширюватися по поверхні шкіри, викликаючи сильні опіки, але не призводячи до електричного удару.

Менш чутливе людське тіло до постійного струму. Величина струму, що проходить через тіло людини, залежить від опору тіла та прикладеної напруги. Тому для встановлення межі безпечних умов орієнтуються не на величину струму, а на допустимо безпечну напругу. Залежно від навколишніх умов її приймають на рівні 12...42 В.

При сухій непошкодженій шкірі опір людського тіла електричному струму дорівнює 40 000—100 000 Ом. Пам’ятайте, що опір людського тіла зменшується зі збільшенням часу дії струму. Тому дуже важливо швидко усунути контакт потерпілого зі струмопровідними частинами.

Рис. 36.3. Вплив електричного струму на організм людини

Результат ураження багато в чому залежить також від шляху струму в тілі людини. Найнебезпечніші шляхи руки — ноги і рука — рука, коли найбільша частина струму проходить через серце.

Потрібно обов’язково пам’ятати, що людський організм уражає не напруга, а величина струму. Величина струму, який протікає через тіло людини, є головним чинником, що визначає наслідок ураження: чим більший за величиною струм, тим небезпечніша його дія. Прийнято вважати смертельно небезпечним для людини струм промислової частоти 50 Гц і величиною 0,05 А (50 мА).

При дії електричного струму більше 1 с безпечним вважається змінний електричний струм не більше б мА напругою 36 В, постійний електричний струм не більше 15 мА напругою 40 В. Змінний електричний струм 0,6—1,5 мА вже є пороговым для людини, починаються відчуття слабкого свербіння та пощипування (рис. 36.3).

Зважаючи на те, що електричний струм небезпечний для людини, потрібно суворо дотримуватися правил безпеки під час роботи у фізичній лабораторії та використання побутових електроприладів.

У всіх випадках ураження електричним струмом, незалежно від стану потерпілого, виклик лікаря обов’язковий!

ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ ЛЮДИНИ ПІД ЧАС РОБОТИ З ЕЛЕКТРИЧНИМИ ПРИЛАДАМИ ТА ПРИСТРОЯМИ. Кожного дня ви користуєтеся електричними приладами, які вмикаються в мережу. Ви вже знаєте, що дія електричного струму на людину може призводити до електричних травм і пошкоджень, таких як скорочення м’язів, що супроводжується сильним болем, втратою свідомості, порушенням роботи серця чи дихання (або обома цими порушеннями разом). Іноді трапляються нещасні випадки від дії електричного струму, які спричиняють смерть людини. Електротравми умовно можна поділити на два види: місцеві, коли виникає локальне пошкодження організму, й загальні, так звані електричні удари, коли уражається весь організм, що може спричинити смерть людини.

Щоб уникнути багатьох неприємностей, достатньо завжди пам’ятати правила поводження з електричними приладами та дотримуватись їх:

• Електронагрівальні прилади, такі як електрочайник, електросамовар, електропраска, електрокамін та ін., потрібно вмикати в електромережу справними.
• Якщо ви дивитеся телевізор, а екран погас або почав мерехтіти, у жодному разі не можна по ньому стукати. Він може загорітися або навіть вибухнути. Телевізор потрібно негайно вимкнути.
• Не можна торкатися увімкнутих електроприладів сторонніми предметами.
• Переважна більшість побутових електроприладів є переносними, тому може виникати пошкодження ізоляції з’єднувальних провідників (рис. 36.4, а). Також електричний дріт може обірватися чи оголитися. У таких випадках у жодному разі не торкайся оголених місць, бо це може призвести до травми.
• Не залишайте без нагляду увімкнені в електромережу прилади.
• Забороняється тягнути за електричний дріт руками, тому що він може обірватися й уразити електричним струмом (рис. 36.4, б).

Рис. 36.4. Правила поводження з електричними приладами та пристроями: а) не торкайся оголених провідників у місцях пошкодження ізоляції; б) забороняється тягнути за електричний шнур руками; в) не можна заповнювати водою увімкнені в електромережу електронагрівальні прилади

• Не можна заповнювати водою увімкнені в електромережу чайники, кавоварки.
• Не торкайтеся мокрими руками та не витирайте вологою ганчіркою електричні кабелі, штепсельні розетки, вимикачі, інші електроприлади, увімкнені в електромережу.
• Не можна підвішувати речі на кабелі.
• Не можна бавитися зі штепсельними розетками — це загрожує життю.
• Коли йдете з дому — всі електроприлади мають бути вимкнені.

Використання електричних приладів не за призначенням або невміле користування ними може призвести до пожежі!

Якщо вже так сталося, що електричне обладнання загорілося, то передусім потрібно:

• вимкнути автоматичний запобіжник (обов’язково поцікавтеся, де знаходяться автоматичні запобіжники, та навчіться ними користуватися!). Якщо знеструмити електромережу неможливо, то слід пам’ятати: не можна застосовувати для гасіння воду та пінні вогнегасники, можна лише порошкові. Терміново телефонуйте за номером 101 і викликайте пожежників на допомогу.

Якщо електроприлад зайнявся, слід діяти за такою схемою:

• обмотайте руку сухою ганчіркою, висмикніть вилку з розетки;
• накрийте палаючий предмет ковдрою;
• повідомте дорослих про пожежу.

Під час прогулянки ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ:

• підходити до оголених дротів і чіпати їх руками;
• розводити багаття, запускати повітряних зміїв під лініями електропередачі;
• гратись поблизу підстанцій.

Якщо не забувати ці прості правила, то можна уникнути багатьох неприємностей.

Пам’ятайте, несправності в електромережі й електричних приладах може усунути лише спеціаліст-електрик!

Головне в цьому параграфі

Найчастіша причина ураження людини електричним струмом — торкання до неізольованих струмопровідних провідників, до провідників із пошкодженою ізоляцією, а також до металевих елементів конструкції машин, механізмів і апаратів, які випадково опинилися під напругою.

Величина струму, який протікає через тіло людини, є головним чинником, що визначає наслідок ураження: чим більший за величиною струм, тим небезпечніша його дія.

Щоб уникнути багатьох неприємностей, вам достатньо завжди пам’ятати та дотримуватись правил поводження з електричними приладами.

У разі займання електричного обладнання насамперед потрібно його знеструмити та викликати пожежників.

Не можна підходити до оголених дротів і торкатися їх руками.

Запитання для самоперевірки

• 1. Які особливості дії електричного струму на людину?
• 2. Які особливості дії струму на живу тканину?
• 3. Від чого залежить дія струму на організм людини?
• 4. Чому важливо швидко усунути контакт потерпілого зі струмопровідними частинами?
• 5. Які найнебезпечніші шляхи струму через організм людини?
• 6. Які основні правила поводження з електричними приладами?
• 7. Що потрібно робити під час займання електроприладів?

Вправа до § 36

• 1(п). Чому вкрай небезпечно торкатися до оголених дротів електромережі, коли взуття і ґрунт під ногами мокрі?
• 2(п). Якщо торкатися рукою до контактів батарейки кишенькового ліхтаря, то людина нічого не відчуває, але, замкнувши контакти язиком, відчувається пощипування. Поясніть, чому.
• 3(п). Відомо що деревина — це ізолятор. За яких умов деревина стає провідником електрики?
• 4(п). Відомо, що людина — провідник електричного струму. За яких умов тіло людини має більший електричний опір?

Виконуємо навчальний проект разом

За темою «Електричний струм» вам пропонується підготувати навчальний проект, який висвітлюватиме одне з питань: сучасні джерела електричного струму; використання матеріалів високої провідності та великого опору; освітлювальні лампи та екологічні, медичні, економічні аспекти їх використання; застосування електролізу для отримання алюмінію, вплив електричного струму на організм людини.