Фізика. Повторне видання. 8 клас. Сиротюк

§ 39. Безпека людини під час роботи з електричними приладами і пристроями

Будь-яке електричне коло розраховують на певну силу струму. Якщо з якоїсь причини сила струму в колі перевищить допустиму, то проводи можуть перегрітися, а їхня ізоляція - спалахнути. Причиною значного збільшення сили струму в колі може бути одночасне вмикання багатьох потужних споживачів струму (наприклад, електроплитки, електропраски, пральної машини, водонагрівника) або коротке замикання.

Дослід. Складемо електричне коло з джерела струму, електричної лампи, ключа. Один з проводів цього кола складається з тоненьких провідників. Замкнемо ключ - лампа світитиметься. Тепер до затискачів лампи приєднаємо провід і знову замкнемо коло. Лампа погасне, а тоненькі провідники розжаряться і світитимуться (мал. 211) доти, доки ми не розімкнемо коло або вони не перегорять зі спалахом.

Коротким замиканням називають з’єднання кінців ділянки кола провідником, опір якого дуже малий порівняно з опором ділянки кола.

Коротке замикання може виникнути, наприклад, під час ремонту проводки під струмом (мал. 212) або в разі випадкового зіткнення оголених проводів.

Мал. 211

Мал. 212

Мал. 213

Опір кола під час короткого замикання незначний, тому в колі різко збільшується сила струму, від чого проводи можуть спалахнути. Для уникнення цього в електромережу обов’язково вмикають запобіжники.

Яке призначення і яка будова запобіжників? Призначення запобіжників - відразу вимкнути лінію, якщо сила струму раптом стане більшою за допустиму норму.

Головною частиною запобіжника (мал. 213) є дротина С з легкоплавкого металу (наприклад, зі свинцю), розміщена усередині порцелянової (фарфорової) пробки П. Пробка має гвинтову нарізку Н і центральний контакт К. Нарізку з’єднано з центральним контактом свинцевою дротиною. Пробку вкручують у патрон, який міститься всередині порцелянової коробки.

Отже, свинцева дротина є частиною загального кола. Товщина свинцевих дротин розрахована так, що вони витримують певну силу струму, наприклад 4, 6, 10, 16, 25, 32 А. Якщо сила струму в колі перевищить допустиме значення, то свинцева дротина розплавиться і коло розімкнеться.

Запобіжники з провідником, що плавиться, називають плавкими запобіжниками.

У різних приладах застосовують різноманітні запобіжники (мал. 214). На малюнку 215 показано запобіжник, дія якого ґрунтується не на плавленні, а на тепловому розширенні тіл під час нагрівання.

Якщо вам доведеться разом з дорослими замінювати запобіжники, то обов’язково розкажіть їм, як потрібно дотримуватися правил безпеки життєдіяльності.

Перед тим як замінити перегорілі при короткому замиканні запобіжники, потрібно передусім виявити й усунути це замикання. Для цього необхідно:

  • 1) вимкнути всі споживачі струму, які є у квартирі або будинку;
  • 2) вставити в гніздо одного із запобіжників лампу розжарювання, що відповідає тій напрузі, яка є в мережі, а в гніздо другого запобіжника - пробку;
  • 3) якщо замикання трапилося не в споживачах, а в підвідних проводах квартири, то лампа яскраво світитиметься;
  • 4) якщо замикання в підвідних проводах не виявлено (спіраль лампи розжарена слабо), то потрібно по черзі вмикати всі споживачі струму;
  • 5) якщо замикання немає у жодному зі споживачів, то це означає, що у вашій квартирі мережа перевантажена. Потрібно вимкнути зайві споживачі електроструму.

Мал. 214

Мал. 215

Під час роботи з електроприладами необхідно суворо й неухильно дотримуватися застережних заходів. Якщо цим нехтувати, то вашому життю загрожуватиме смертельна небезпека внаслідок можливої електротравми. Електротравма — ураження людини електричним струмом. Вона виникає під час контакту тіла людини з електричним кабелем, приладом чи устаткуванням, що перебувають під напругою за умови їх несправності або порушень правил безпеки під час їх ремонту та експлуатації.

При ураженні електричним струмом має значення його сила, напруга, частота, а також багато інших чинників: місце ураження, час впливу струму на організм, стан навколишнього середовища, особливості організму, шкіри й одягу постраждалого. Тіло людини - провідник. При контакті частин тіла з оголеними проводами або з устаткуванням, що перебувають під напругою, через тіло проходить струм, дія якого може бути небезпечною. Наскільки - залежить від значення сили струму.

Струм силою 0,6-1,5 мА уже відчувається людиною у вигляді пощипування шкіри чи сильніших больових відчуттів.

Струм силою 5-25 мА може спричиняти мимовільні непереборні судоми (скорочення м’язів), через що вражена людина не може самостійно від’єднатися від джерела небезпеки. Оскільки м’язи-згиначі сильніші за м’язи-розгиначі, то при контакті з несправним електроприладом чи кабелем є ризик мимоволі обхопити небезпечну поверхню. Зрозуміло, що краще, якщо контакт з увімкненим електроприладом відбувся тильним боком долоні: ураження струмом все одно станеться, але, коли м’язи-згиначі скоротяться, рука відсахнеться від джерела небезпеки.

Струм у межах 50-350 мА викликає фібриляцію (безладні скорочення) серця, тобто розлад серцевої діяльності аж до його зупинки.

Ступінь травматизму залежить від місця ураження й від того, через які органи проходить струм. Є кілька напрямків проходження електричного струму через тіло людини по лінії: нога - нога; рука - рука; рука - нога. Найнебезпечніше, коли струм проходить через серце.

Ступінь ураження залежить і від часу дії струму на організм.

Суттєве значення при електротравматизмі має стан навколишнього середовища. Вологість, струмопровідна підлога - усе це збільшує дію струму на організм людини. Особливо небезпечно користуватися електроприладами в підсобних приміщеннях і надворі.

Наслідки електротравм залежать і від стану організму постраждалого. Сп’яніння, хворобливий стан людини, юний вік, психологічний стрес зменшують опір організму і збільшують ступінь ураження. Зрозуміло, що певний одяг, наприклад гумові рукавиці або гумове взуття, можуть захистити чи суттєво послабити вплив струму на організм людини.

Нормами встановлено значення найбільшої допустимої напруги торкання протягом досить тривалого часу її дії: для постійного струму - 8 В (струм протікання 1 мА); для змінного струму - 2 В (струм протікання 0,3 мА). Виходячи з того що значення електричного опору людського тіла може коливатися в межах від ста омів до кількох десятків кілоомів, безпечною вважають постійну напругу 25 В. У приміщеннях з підвищеною вологістю безпечною вважають напругу 15 В.

Навчальний фізичний кабінет у школі належить до приміщень з підвищеною небезпекою. Під час виконання лабораторних та інших робіт учні мають суворо дотримуватися правил електробезпеки, розміщених у кожному кабінеті фізики на спеціальному плакаті.

Усім, хто користується електричним обладнанням, обслуговує чи ремонтує його, завжди треба пам’ятати про таке:

  • 1. Дуже небезпечно одночасно торкатися обома руками до двох оголених проводів.
  • 2. Найнебезпечніше торкатися до оголеного проводу, стоячи на землі, на вологій або бетонній підлозі.
  • 3. Небезпечно користуватися зіпсованими електричними приладами. їх повинні періодично перевіряти фахівці.
  • 4. Не можна збирати, розбирати чи виправляти будь-що в електроприладі, не від’єднавши його від джерела струму.
  • 5. Не можна розбирати вимикачі, розетки та іншу арматуру електромережі, не викрутивши запобіжники.

На застережних знаках (мал. 216), зображено, чого категорично не можна робити. Обов’язково дотримуйтеся цих засторог!

Мал. 216

Як надати першу допомогу ураженій електричним струмом людині?

Запам’ятайте: під час ураження електрострумом важлива кожна хвилина, слід негайно розпочати рятувальні заходи, надати ураженому першу допомогу. Насамперед потрібно звільнити людину від контакту з проводом під напругою, по якому проходить струм. Якщо це відбулося в приміщенні, де є вимикач або штепсель, потрібно вимкнути струм вимикачем або витягнути штепсельну вилку. Якщо випадок стався у приміщенні, де немає вимикача, потрібно викрутити запобіжники або вимкнути головний вимикач (рубильник), що є біля лічильника.

У разі, коли вимикачі розміщено дуже далеко, а людина перебуває під дією струму, то рятувальникові насамперед необхідно одягти гумове взуття або гумові рукавиці, скинути з потерпілого сухою дерев’яною (чи з іншого ізоляційного матеріалу) палицею провід або перерізати його ножем, перерубати сокирою, «перекусити» гострозубцями. Варто однак пам’ятати, що в усіх перелічених інструментах ручки мають бути виготовлені з ізоляційного матеріалу.

Звільнивши потерпілого від дії струму, треба покласти його на спину, звільнити груди від одягу, викликати лікаря або «швидку допомогу», а якщо це неможливо, то необхідно зробити йому штучне дихання.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

  • 1. Якщо вийняти з води увімкнений електричний кип’ятильник, то його спіраль може перегоріти. Відповідь поясніть.
  • 2. Поясніть, чи можна замість запобіжника вставити товстий провід або пучок тонких мідних провідничків.
  • 3. Поясніть, чи можна наливати воду в електрочайник, увімкнутий у мережу.
  • 4. Чи можна знімати провід з потерпілого за допомогою мокрої палиці або металевого стержня?
  • 5. Чому електромонтери працюють у гумових рукавицях і гумовому взутті?

РОЗВ’ЯЗУЄМО РАЗОМ

1. Чому електроліти мають йонну провідність?

Відповідь: тому що носіями струму в електролітах є йони обох знаків; вільних електронів у електролітах немає.

2. Унаслідок проходження електричного струму крізь розчин мідного купоросу на катоді виділилося 52,8 г міді. Який заряд пройшов крізь електроліт, якщо електрохімічний еквівалент міді дорівнює 0,33 • 10-6 кг/Кл?

У формулі, що виражає закон Фарадея m = kIt, замінимо добуток It на q і одержимо вираз для заряду:

Підставивши значення фізичних величин, отримаємо:

q = 0,0528 кг : 0,33 • 10-6 кг/Кл = 160 000 Кл = 160 кКл.

Відповідь: через електроліт пройде заряд 160 кКл.

3. Чому електричний струм у газах назвали «електричним розрядом»?

Відповідь: тому що під час проходження струму крізь газ між двома різнойменно зарядженими тілами вони розряджаються.