Koje se pojave nazivaju djelovanjem struje? Osnovni pojmovi i definicije. Djelovanje električne struje na ljudski organizam


Radnje električna struja- to su pojave koje uzrokuje električna struja.
Na temelju ovih pojava može se prosuditi postoji li električna struja u krugu ili ne.

Toplinski učinak struje.

Električna struja uzrokuje zagrijavanje metalnih vodiča dok ne zasjaje.

Kemijski učinak struje.

Kada električna struja prolazi kroz elektrolit, tvari sadržane u otopini mogu se osloboditi na elektrodama.
- uočeno u tekućim vodičima.

Magnetski učinak struje.

Vodič kroz koji teče struja dobiva magnetska svojstva.
- opaža se u prisutnosti električne struje u bilo kojem vodiču (krutom, tekućem, plinovitom).


MOŽEŠ LI RAZUMJETI

Otkriće fizičara Araga 1820. bilo je sljedeće: kad tanka bakrene žice, spojen na izvor struje, bio je uronjen u željezne strugotine, a zatim su zalijepljeni za njega.
Objasnite ovu pojavu.
U kutiji su pomiješani bakreni i željezni vijci.
Kako ih možete brzo razvrstati ako imate bateriju, dovoljno dugu bakrenu izoliranu žicu i željeznu šipku?



DJELOVANJE ELEKTRIČNE STRUJE NA LJUDSKI ORGANIZAM.

Fiziološki učinak struje u ranoj fazi razvoja znanosti o elektricitetu bio je jedini koji je bio poznat znanstvenicima, a temeljio se na vlastitim osjetima eksperimentatora.

Jedan od prvih koji je osjetio učinak struje bio je nizozemski fizičar P. Muschenbroek, koji je živio u 18. stoljeću. Nakon što je dobio strujni udar, izjavio je da “ne bi pristao ponovno se podvrgnuti takvom testu čak ni za kraljevsko prijestolje Francuske”.

negativna radnja:

Električna struja uzrokuje promjene u živčani sustav, izraženo u njegovoj iritaciji ili paralizi. Pri izlaganju električnoj struji dolazi do konvulzivnih grčeva mišića.
Uobičajeno je reći da električna struja osobe "drži": žrtva ne može
pustiti predmet – izvor električne energije
___

Pri udaru dovoljno jake električne struje javlja se grčeviti grč dijafragme – glavnog dišnog mišića u tijelu – i srca.
To uzrokuje trenutačni prestanak disanja i srčane aktivnosti. Djelovanje električne struje na mozak uzrokuje gubitak svijesti. U dodiru s ljudskim tijelom električna struja ima i toplinski učinak, a na mjestu dodira nastaju opekline trećeg stupnja.
___

Istosmjerna struja je manje opasna od izmjenične struje u električnoj mreži, koja čak i pri 220V može uzrokovati vrlo ozbiljna oštećenja organizma. Učinak električne struje na osobu pojačan je prisutnošću mokrih cipela, mokre ruke, koje karakterizira povećana električna vodljivost.
___

Kada ga udari munja, na tijelu žrtve pojavljuje se plavičasta boja poput drveta. Obično se kaže da je munja ostavila svoju sliku.
Naime, pri udaru groma dolazi do paralize potkožnih žila.

pozitivno djelovanje:

Elektrošok je električna stimulacija mozga koja se koristi za liječenje nekih psihičkih bolesti.
Defibrilatori su električni medicinski uređaji koji se koriste za ponovno uspostavljanje srčanih aritmija izlaganjem tijela kratkotrajnim električnim pražnjenjima visokog napona.
Galvanizacija - prolazna slaba istosmjerna struja, koji djeluje analgetski i poboljšava cirkulaciju krvi.

Pri radu s električnim uređajima budite oprezni!




Za znatiželjne

Hodanje po tepihu je opasno!

Ponekad možete dobiti strujni udar samo hodajući po tepihu ili vrpoljeći se u sjedalu automobila. Očito, ovo nekako akumulira naboj. Možete li pobliže objasniti što se točno događa? Zašto, primjerice, kada hodate po tepihu dobivate “strujne udare”, a kada stojite na njemu ništa se ne događa? Zašto ti učinci variraju ovisno o sezoni?

Ispada...
Kada dva materijala (recimo, potplat cipela i tepih) dođu u kontakt, elektroni iz jednog tunela prolaze kroz površinsku energetsku barijeru u drugi. Budući da nijedan od ovih materijala nije dobar vodič, elektroni se mogu kretati s jedne površine na drugu samo na onim točkama gdje su materijali u bliskom kontaktu. Dakle, što je veća dodirna površina između materijala, to će se više elektrona prenijeti. Kada se jedna površina trlja o drugu, kontaktna površina se značajno povećava, zbog čega se postiže prijelaz veliki broj elektroni. Materijal koji gubi elektrone postaje pozitivno nabijen, materijal koji ih prihvaća postaje negativno nabijen. Ako je zrak vlažan, višak naboja brzo prelazi s materijala na kapljice vode lebdeće u zraku. Čestice dima također mogu pomoći u smanjenju naboja. Ako se takvo pražnjenje ne dogodi, tada tijekom normalnog kontakta dva materijala može nastati vrlo značajna razlika potencijala.
Ako se, primjerice, pomaknete na sjedalu prije izlaska iz automobila, potencijal vašeg tijela mogao bi biti 15 kV veći od potencijala zemlje.

Brojnim pokusima utvrđeno je da ne provode sve tvari električnu struju. Takve tvari nazivamo izolatorima - guma, plastika, drvo, ulje, razne smole, staklo, porculan, tinjac, suhi zrak itd. Sve ove tvari su vrlo loši vodiči elektriciteta.

Metali imaju neusporedivo bolja vodljivost, kao što su aluminij, bakar, srebro. Međutim, tvari koje dobro provode struju otporne su na njih. Razlog je taj što se kretanje "slobodnih" elektrona u materiji ne odvija potpuno slobodno. Budući da elektroni na svom putu stalno susreću atome i sudaraju se s njima, komplicirajući njihovo kretanje, oduzimajući im vlastitu energiju. Javlja se otpor električnoj struji, atomi sputavaju protok elektrona. Električni otpor se može izračunati. Ohm je jedinica otpora električnoj struji. Što je vodič duži i tanji, otpor je veći.

Na primjer, 50 - 70 Ohma je otpor električnog štednjaka dizajniran za električni napon na 120 V., a žarna nit žarulje sa žarnom niti ima otpor od 300 - 500 Ohma. Atomi materije počinju energetski vibrirati kada se sudare s elektronima. Električni vodič počinje zagrijavati, budući da je toplina energija atomskih vibracija. Što je struja jača i otpor u vodiču veći, to se stvara više topline. Širok izbor elektrotermalnih uređaja izgrađen je na temelju zakona toplinskog djelovanja struje. Električni štednjaci, žarulje sa žarnom niti, električni aparati za zavarivanje, inkubatori, kuhala za vodu, električne sušilice, glačala - sve su to uređaji i uređaji koji koriste toplinski učinak električne struje.

E. X. Lenz ruski je fizičar koji je uspostavio zakone toplinskog djelovanja struje. Električna struja, uz toplinske učinke, može imati i kemijske učinke. Na korištenju kemijskih učinaka struje temelje se i brojne grane elektrokemijske proizvodnje. U trenutku prolaska električne struje kroz metalni vodič ne dolazi do promjena u samoj supstanci metala, već se nešto sasvim drugo opaža u trenutku prolaska struje kroz otopine kiselina, soli i lužina. Ti tekući vodiči nazivaju se elektroliti. Ploče uronjene u elektrolit nazivaju se elektrode, kroz njih teče struja.

Kada se lužine, kiseline i soli otope u vodi, njihove se molekule cijepaju na čestice s negativnim i pozitivnim nabojem. Te se čestice nazivaju ionima, a cijepanje molekula je elektrolitička disocijacija.

U trenutku kada je izvor struje spojen na elektrode, pozitivni ioni će se početi kretati prema negativnoj elektrodi, a negativni ioni će se početi kretati prema pozitivnoj elektrodi. Pozitivna elektroda naziva se anoda, negativna elektroda katoda.

Jednostavno rečeno, u elektrolitu se pojavljuje električna struja. Međutim, ta struja nije slična struji koja prolazi kroz metalni vodič: tamo se slobodni elektroni kreću u jednom smjeru, ali ovdje možemo promatrati dva suprotna toka iona odjednom - težih čestica. Na primjer, pozitivni ioni u otopinama su atomi metala koji su izgubili jedan ili više elektrona.

Dok električna energija prolazi kroz pozitivne otopine soli, metalni ioni dolaze do katode. Katoda ima negativan višak naboja - to su elektroni koji ovdje stalno teku s negativnog pola izvora struje. Ovim elektronima metalni ioni se neutraliziraju, pretvaraju se u obične metalne atome i talože na katodi. Često je protok struje kroz elektrolit popraćen sekundarnim reakcijama - to je stvaranje novih spojeva u blizini elektroda.

Pri preradi rude elektrolitički se ekstrahiraju obojeni metali kao što su magnezij, cink, olovo, aluminij, bakar i drugi.

Za proizvodnju kaustika, klora i vodika također se koristi kemijsko djelovanje struje, iz stolna sol Vodena otopina, ispuštanje “teške vode” koja se koristi u proizvodnji nuklearne energije.

Elektrolitičkom metodom proizvode se proizvodi potrebni u narodnom gospodarstvu, kemijska gnojiva, ljekoviti pripravci i mnogi drugi. Pomoću elektrolize vrši se kromiranje, niklanje i posrebrivanje metalnih predmeta.

Jacobi Boris Semenovič, ruski akademik, otkrio je 1837. godine elektrolitičku metodu dobivanja metalnih otisaka s predmeta - galvanoplastiku.

Električna struja ima još jedno važno karakteristično svojstvo: utječe na magnetsku iglu koja se nalazi u blizini.

Takvo iskustvo prikazano je na slici ispod. Kraj gole žice čvrsto je povezan s plusom električne baterije svjetiljke, ispod koje je ugrađen obični kompas. Ako se sada drugi kraj ove žice dotakne minus, tada će iste sekunde magnetska igla kompasa skrenuti u stranu. Kako se to može objasniti?

Brojnim pokusima utvrđeno je da u trenutku prolaska električne struje kroz vodič počinju djelovati magnetske sile u prostoru koji ga okružuje, odnosno stvara se magnetsko polje struje koje uzrokuje pomicanje igle kompasa - skrenuti u stranu. Jednostavnim riječima to se objašnjava na sljedeći način: magnetsko polje stvoreno čeličnim trajnim magnetom, koji je postavljen na iglu kompasa, djeluje u interakciji s magnetskim poljem struje. Međudjelovanje magneta i struje je kretanje igle kompasa.

Također je moguće pokrenuti i sam vodič. Ako se između polova potkovastog magneta, na koji je spojena baterija, stavi vodič, ali postavljen tako da je vodič u magnetskom polju magneta i da se može slobodno kretati.

Ovisno o smjeru struje vodiča, on će se početi uvlačiti u magnet ili gurati iz njega, čime će se početi kretati.

Na temelju ovog principa interakcije struje s magnetom konstruirani su brojni električni mjerni instrumenti, kao i različite vrste elektromotori i motori.

Glavna zasluga u razvoju i teoretskom istraživanju prikladnijeg dizajna elektromotora naizmjenična struja pripada M. O. Dolivo-Dobrovolskom, izuzetnom ruskom znanstveniku.

Sada se možemo okrenuti fenomenu koji se zove elektromagnetska indukcija. Pomičimo vodič u magnetskom polju. Ugradit ćemo galvanometar u vodič - to je uređaj koji određuje prisutnost struje. Igla galvanometra će svojim otklonom pokazati da u trenutku presjeka magnetsko polje vodič u sebi stvara električni napon - to je indukcijska struja. Čim se vodič prestane kretati, struja prestaje.

Ranije je rečeno da se vodič u magnetskom polju kroz koji teče struja počinje gibati. Električna energija struje pretvara se u energiju mehaničkog kretanja vodiča. U slučaju struje, indukcija ima upravo suprotan fenomen. Kao rezultat gibanja vodiča u magnetskom polju, u vodiču nastaje struja. Pri tome se mehanička energija, odnosno kretanje vodiča, pretvara u energiju struje. Valja napomenuti da inducirana struja nastaje iu zatvorenom zatvorenom vodiču u mirovanju, odnosno ako se u prostoru koji omeđuje vodič stvara promjenjivo magnetsko polje, to znači slabljenje ili jačanje magnetskog polja, npr. rotacija magnet se uspostavlja oko nepomičnog vodiča.

Generatori električne struje su strojevi koji proizvode električnu energiju. Njihov se uređaj u potpunosti temelji na zakonima elektromagnetske indukcije. Poseban i važan doprinos njihovom razvoju dao je ruski fizičar E. H. Lenz.

Djelovanje električne struje

Postoji šest učinaka električne struje:

  1. Toplinski učinak struje (grijanje uređaja za grijanje);
  2. Kemijski učinak struje (električna struja u otopinama elektrolita);
  3. Magnetski učinak struje.
  4. Svjetlosni učinak struje.
  5. Fiziološki učinak struje.
  6. Mehaničko djelovanje struje.

Toplinski učinak struje

Kemijski učinak struje

Magnetski učinak struje

Električna struja stvara magnetsko polje, koje se može detektirati djelovanjem na trajni magnet. Na primjer, ako kompas prinesete vodiču kroz koji teče električna struja, igla kompasa, koja je stalni magnet, počet će se pomicati. Ako je igla kompasa u početku bila smještena duž električni vodovi magnetsko polje zemlje, tada će strelica nakon približavanja vodiču s električnom strujom biti usmjerena duž linija sile magnetskog polja vodiča.

Zavojnica koja se sastoji od namotane žice i jezgre privlači metalne čestice. Budući da su svitak i jezgra napravljeni od različitih vodiča, elektroni se prenose različitim vodičima.


Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što su "akcije električne struje" u drugim rječnicima:

    Granična sklopna sposobnost cikličkog djelovanja električnog releja- 117. Ograničenje cikličkog kapaciteta F. Ograničenje cikličkog kapaciteta F. Pouvoir limite de maneuver Najveća vrijednost struja, koja je izlazni krug električnog... ...

    GOST 19350-74: Električna oprema električnih željezničkih vozila. Pojmovi i definicije- Terminologija GOST 19350 74: Električna oprema električnih željezničkih vozila. Pojmovi i definicije izvorni dokument: 48. Aktivni statički pritisak pantografa Pritisak pantografa na kontaktnu žicu uz polagano povećanje... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

    - (skr. HIT) izvor EMF-a, u kojem se energija kemijskih reakcija koje se u njemu odvijaju izravno pretvara u električna energija. Sadržaj 1 Povijest stvaranja 2 Princip rada ... Wikipedia

    GOST R 52726-2007: AC rastavljači i uzemljivači za napone iznad 1 kV i pogoni za njih. Opći tehnički uvjeti- Terminologija GOST R 52726 2007: AC rastavljači i uzemljivači za napone iznad 1 kV i pogoni za njih. Su česti Tehničke specifikacije izvorni dokument: 3.1 IP kod: Sustav kodiranja koji karakterizira stupnjeve zaštite koje pruža... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

    Ova stranica zahtijeva značajnu reviziju. Možda će ga trebati Wikificirati, proširiti ili ponovno napisati. Obrazloženje razloga i rasprava na stranici Wikipedije: Za poboljšanje / 23. listopada 2012. Datum postavljanja poboljšanja 23. listopada 2012. ... Wikipedia

    Uređaji koji razne vrste energije pretvaraju u električnu. Prema vrsti pretvorene energije, izvore energije možemo podijeliti na kemijske i fizikalne. Podaci o prvim kemijskim elektrokemijskim ćelijama (galvanskim ćelijama i baterijama) ... ... Velika sovjetska enciklopedija

    P. d. je samopropagirajući val promjena membranskog potencijala, koji se sekvencijalno prenosi do aksona neurona, prenoseći informacije. od staničnog tijela neurona do samog kraja njegovog aksona. Tijekom normalnog prijenosa informacija. u živčanim mrežama P... Psihološka enciklopedija

    MOBILNOST NOSITELJA STRUJE- karakteriziranje količine električna svojstva(vidi) i poluvodiče (vidi), jednak omjeru prosječne stacionarne brzine kretanja nositelja struje (elektrona, ušća iona, rupa) u smjeru djelovanja električno polje do napetosti E...... Velika politehnička enciklopedija

    Izum aerotermalnih elektrana povezan je s promatranjem toplinskih zračnih struja koje se uzdižu u atmosferu. Idealno ih je vidjeti laminarne, ali to je težak zadatak, uvijek će biti podložne turbulencijama i ... ... Wikipedia

    odgođeni detonator- Detonira u određeno vrijeme nakon što kroz njega prođe električna struja. Koristi se prilikom pripreme usmjerene eksplozije usmjerenog punjenja Teme... ... Vodič za tehničke prevoditelje

knjige

  • Intenziviranje procesa plastične deformacije strujnim impulsima, Vladimir Stašenko i Oleg Troicki. U knjizi su prikazani glavni rezultati istraživanja u području obrade građevinski materijali tlak pomoću struja velike gustoće u zoni deformacije. Rad predlaže:…

Postoji li električna struja u strujnom krugu može se utvrditi prema njezinim različitim manifestacijama, koje se nazivaju učinci električne struje. Električna struja može izazvati toplinske, svjetlosne i kemijske pojave. Također, električna struja uvijek uzrokuje magnetski fenomen.

Toplinski učinak električne struje je zagrijavanje vodiča kada u njemu postoji struja. Međutim, ako se vodič zagrije na dovoljno visoku temperaturu, može početi svijetliti. Odnosno, svjetlosni učinak struje pojavit će se kao posljedica toplinskog učinka.

Na primjer, ako se električna struja propusti kroz željeznu žicu, ona će se zagrijati. Sličan toplinski učinak struje u metalima koristi se u kuhala za vodu i neki drugi kućanski aparati.

Volframova nit u žaruljama sa žarnom niti počinje svijetliti kada se jako zagrije. U ovom slučaju koristi se svjetlosni učinak električne struje. U štednim žaruljama plin svijetli kada kroz njega prolazi električna struja.

Kemijski učinak električne struje očituje se u sljedećem. Uzmite otopinu određene soli, lužine ili kiseline. U nju su uronjene dvije elektrode; kada električna struja prolazi kroz strujni krug, na jednoj se elektrodi stvara pozitivan, a na drugoj negativni naboj. Ioni sadržani u otopini (obično pozitivno nabijeni metalni ioni) počinju se taložiti na elektrodi s suprotni naboj. Ova pojava se naziva elektroliza.

Na primjer, u otopini bakreni sulfat(CuSO 4), ioni bakra s pozitivnim nabojem (Cu 2+) kreću se prema negativno nabijenoj elektrodi. Primivši ione koji nedostaju s elektrode, pretvaraju se u neutralne atome bakra i talože se na elektrodi. U ovom slučaju, hidroksilne skupine vode (-OH) predaju svoje elektrone pozitivno nabijenoj elektrodi. Kao rezultat, kisik se oslobađa iz otopine. Pozitivno nabijeni ioni vodika (H+) i negativno nabijene sulfatne skupine (SO 4 2-) ostaju u otopini.

Dakle, kao rezultat elektrolize dolazi do kemijske reakcije.

Kemijsko djelovanje električne struje koristi se u industriji. Elektroliza vam omogućuje dobivanje nekih metala u čistom obliku. Također se koristi za pokrivanje površine tankim slojem određenog metala (nikal, krom).

Magnetski učinak električne struje sastoji se u tome što vodič kroz koji teče struja djeluje na magnet ili magnetizira željezo. Na primjer, ako postavite vodič paralelno s magnetskom iglom kompasa, igla će se okrenuti za 90°. Omotate li mali željezni predmet vodičem, predmet postaje magnet kada električna struja prolazi kroz vodič.

Magnetski učinak struje koristi se u instrumentima za mjerenje električne energije.

Električne instalacije, instrumenti i jedinice imaju široku primjenu u raznim granama tehnike iu svakodnevnom životu. Kada radite s njima, morate se pridržavati zahtjevi električne sigurnosti, koji predstavljaju sustav organizacijskih i tehničkih mjera i sredstava kojima se osigurava zaštita ljudi od štetnog i opasnog djelovanja električne struje, električnog luka, elektromagnetskog polja i statičkog elektriciteta.

Prisjetimo se nekih osnovnih pojmova koji se koriste u opisivanju električnih pojava. Električna struja je svako uređeno kretanje nositelja naboja. U metalima su nositelji naboja elektroni – negativno nabijene čestice s elementarnim nabojem. Za smjer električne struje konvencionalno se uzima smjer suprotan smjeru kretanja negativnih naboja. Snaga struje ja nazovite količinu električne energije dq, prolazeći kroz presjek vodiča u infinitezimalnom vremenskom razdoblju dr

Ako jednaki naboji prolaze kroz poprečni presjek vodiča u jednakim vremenskim intervalima, struja se naziva konstantnom (po veličini i smjeru) i označava se slovom ja. SI jedinica struje je amper (A).

Izmjenična struja je struja čija se jakost ili smjer (ili oboje) mijenjaju tijekom vremena. Struje koje se mijenjaju samo po veličini nazivaju se pulsirajuće.

Električni luk je dugotrajno neovisno električno pražnjenje u plinovima, održavano termionskom emisijom iz negativno nabijene elektrode. – katoda

Djelovanje električne struje na živo tkivo za razliku od drugih materijalnih faktora (para, kemijske tvari, zračenje, itd.) je osebujne prirode. Prolazeći kroz ljudsko tijelo, električna struja proizvodi toplinske, električne i mehaničke (dinamičke) učinke, koji su obični fizikalni i kemijski procesi svojstveni i živoj i živoj tvari; Istodobno, električna struja proizvodi i biološki učinak, što je specifičan proces karakterističan samo za živo tkivo.

Toplinsko djelovanje Struja se manifestira opeklinama pojedinih dijelova tijela, zagrijavanjem do visoke temperature krvnih žila, srca, mozga i drugih organa koji se nalaze na putu struje, što uzrokuje ozbiljne funkcionalne poremećaje u njima.

Elektrolitičko djelovanje struja se izražava u razgradnji organskih tekućina, uključujući krv, što je popraćeno značajnim poremećajima u njihovom fizičkom i kemijskom sastavu.

Mehaničko djelovanje Struja se izražava u raslojavanju, pucanju i drugim sličnim oštećenjima različitih tkiva tijela, uključujući mišićno tkivo, stijenke krvnih žila, žile plućnog tkiva i dr., kao rezultat elektrodinamičkog učinka, kao i trenutnog eksplozivnog stvaranja. pare iz tkivne tekućine i krvi pregrijane strujom.

Biološko djelovanje Struja se očituje u iritaciji i ekscitaciji živog tkiva tijela, kao iu poremećaju unutarnjih bioloških procesa koji se odvijaju u organizmu koji normalno funkcionira i usko su povezani s njegovim vitalnim funkcijama.

Električna struja, prolazeći kroz tijelo, iritira živa tkiva, izazivajući u njima odgovor-pobuđenje, što je jedan od fizioloških procesa, a karakterizira ga činjenica da žive tvorevine prelaze iz stanja relativnog fiziološkog mirovanja u stanje specifične aktivnosti. njima.

Dakle, ako električna struja prolazi kroz mišićno tkivo, tada je uzbuđenje posljedica iritirajućeg učinka struje, koji se očituje u obliku nevoljne kontrakcije mišića. To je takozvani izravni, trenutni, nadražujući učinak struje na tkivo kroz koje prolazi.

Međutim, učinak struje može biti ne samo izravan, već i refleksivan, odnosno kroz središnji živčani sustav, drugim riječima, struja može izazvati uzbuđenje onih tkiva koja su joj na putu. Činjenica je da električna struja, prolazeći kroz ljudsko tijelo, izaziva iritaciju receptora - posebnih stanica koje se nalaze u velike količine u svim tkivima tijela i vrlo su osjetljivi na djelovanje čimbenika vanjske i unutarnje okoline.

Kao što je poznato, u živom tkivu, a prvenstveno u mišićima, uključujući srčani mišić, kao iu središnjem i perifernom živčanom sustavu, stalno nastaju električni potencijali-biopotencijali, koji su povezani s nastankom i širenjem procesa pobude, tj. je, s prijelazom živog tkiva u stanje aktivne aktivnosti. Vanjska struja, u interakciji s biostrujama, čije su vrijednosti vrlo male, može poremetiti normalnu prirodu njihovog djelovanja na ljudska tkiva i organe, potisnuti biostruje i time izazvati specifične poremećaje u tijelu, uključujući i njegovu smrt.

Ovi učinci električne struje na tijelo često dovode do raznih električne ozljede , što se odnosi na strujni udar ljudskog tijela . Na radnom mjestu broj ozljeda uzrokovanih električnom strujom je relativno mali i iznosi 11 – 12% njihovog ukupnog broja, međutim, od svih slučajeva smrtonosnih ozljeda, električne ozljede čine najveći broj(oko 40%). Do 80% svih smrtnih slučajeva strujnog udara događa se u električnim instalacijama s naponom do 1000 V (prvenstveno onima koje rade pod naponom 220 V). – 380 V).

Električne ozljede obično se dijele na opće (strujni udar) i lokalne, pod kojima se podrazumijeva jasno izraženo lokalno oštećenje tjelesnih tkiva uzrokovano izlaganjem električnoj struji ili električnom luku. Lokalne električne ozljede – Ovo su električne opekline električni znakovi na koži, metalizacija kože, mehanička oštećenja i elektrooftalmija.

Električne opekline nastaju zbog struje koja teče kroz ljudsko tijelo, posebno kada tijelo dođe u izravan kontakt s električna žica, kao i pod utjecajem električnog luka na ljudsko tijelo (lučno opeklina), čija temperatura doseže nekoliko tisuća stupnjeva. Otprilike 2/3 svih električnih ozljeda popraćeno je opeklinama.

Na koži na onim mjestima gdje je prošla električna struja pojavljuju se električni znakovi, koji su mrlje sive ili blijedožute boje. Ove mrlje obično zacijele i zahvaćena koža s vremenom se vrati u normalan izgled. Takvi se znakovi javljaju kod otprilike svake pete osobe koja je zadobila električnu ozljedu.

Pod utjecajem električnog luka male čestice rastaljenog metala mogu prodrijeti u gornje slojeve ljudske kože. Ova vrsta električne ozljede naziva se metalizacija kože a javlja se kod otprilike svake desete žrtve.

Rijetko se mogu pojaviti mehanička oštećenja organa i tkiva ljudskog tijela (puknuća kože i raznih tkiva, iščašenja, prijelomi kostiju itd.) kao posljedica grčevitih mišićnih kontrakcija izazvanih djelovanjem struje.

Druga vrsta lokalne električne ozljede je elektrooftalmija – upala vanjskih ovojnica očiju koja se javlja pod utjecajem ultraljubičastog zračenja električnog luka. U nekim je slučajevima liječenje ove profesionalne bolesti složeno i dugotrajno.

Više od trećine svih električnih ozljeda događa se elektro šok , što se shvaća kao uzbuđenje živih tkiva tijela električnom strujom koja prolazi kroz njega, popraćena konvulzivnim kontrakcijama mišića tijela. Prema težini posljedica strujni udari se dijele na četiri stupnja:

Prvi – konvulzivna kontrakcija mišića bez gubitka svijesti;

Drugi – konvulzivna kontrakcija mišića s gubitkom svijesti; disanje i rad srca su očuvani;

Treći – gubitak svijesti, srčani ili respiratorni problemi, ili oboje;

Četvrta – klinička (umišljena) smrt, tj. nedostatak disanja i cirkulacije krvi.

Potrebno je razlikovati pojam kliničke (umišljene) i biološke (prave) smrti. U zdravih osoba izloženih električnoj struji klinička smrt traje 7 godina – 8 minuta. U tom razdoblju uz pomoć suvremene medicine (reanimacije) moguće je oživjeti tijelo. U više kasni datumi U stanicama i tkivima organizma dolazi do nepovratnih promjena, odnosno do biološke (prave) smrti.

Posljedice djelovanja struje na ljudski organizam ovise o jakosti struje (glavnom čimbeniku), trajanju njezina djelovanja, vrsti i učestalosti struje, putu struje u ljudskom tijelu i pojedincu svojstva osobe. Važna karakteristika, koji određuje ishod izloženosti struji, je električni otpor ljudskog tijela, koji je zbroj otpora kože i otpora unutarnjih tkiva. Struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo ( ja ljudi, A), uvjetno određeni Ohmovim zakonom

Gdje V itd – primijenjeni napon;

R narod – Otpor ljudskog tijela, Ohm.

Za proračune obično se pretpostavlja da R ljudi = 1000 Ohma. Glavni otpor širenju struje pruža ljudska koža. Ako je koža oštećena, navlažena ili onečišćena vodljivom prašinom (metalnom ili ugljičnom), otpor ljudskog tijela može biti ispod 1000 ohma.

Kao što je gore spomenuto, glavni fizički čimbenik koji uzrokuje ozbiljnost električne ozljede je jakost struje - količina električne energije koja prolazi kroz ljudsko tijelo po jedinici vremena. Uobičajeno je razlikovati tri stupnja učinka struje na ljudsko tijelo i tri odgovarajuće granične vrijednosti: opipljiv , pustiti I fibrilacija .

Sve dok snaga struje ne dosegne zamjetnu vrijednost, osoba ne osjeća njen utjecaj. Ako je osoba izložena izmjeničnoj struji industrijske frekvencije ( f=50 Hz), počinje osjećati struju koja teče kroz njega kada njegova vrijednost dosegne 0,6 – 1,5 mA. Za DC ovaj prag je 6 – 7 mA. Primjetna struja kod osobe izaziva blagu (ili bezbolnu) iritaciju, a osoba se može samostalno osloboditi žice ili dijela pod naponom koji je pod naponom.

Ako je izmjenična struja koja teče kroz tijelo 10 – 15 mA ili više, ali konstantno – 50– 70 mA (ili više), tada se takve struje nazivaju ne puštajući , budući da izazivaju neodoljive i bolne grčevite kontrakcije mišića ruke pri dodiru (hvatanju) vodljivih dijelova ili žica. Osoba ne može sama otvoriti ruku i osloboditi se utjecaja struje. Kada se AC snaga industrijske frekvencije poveća na 25 – 50 mA otežava ili čak zaustavlja disanje (ako je izložen ovoj struji nekoliko minuta).

fibrilacija nazivaju se struje koje uzrokuju brze kaotične i viševremenske kontrakcije srčanih mišićnih vlakana (fibrila), uslijed čega srce gubi sposobnost pumpanja krvi, prestaju procesi cirkulacije krvi i disanja u tijelu i nastupa smrt. Kada je izložena izmjeničnoj struji industrijske frekvencije, prag fibrilacijske struje je 100 mA (s trajanjem izloženosti duljim od 0,5 s), a za istosmjernu struju – 300 mA za isto vrijeme.

Stupanj strujnog udara također ovisi o vrsti i frekvenciji struje. Izmjenična struja frekvencije od 20 – 100 Hz je najopasniji za čovjeka. Struje frekvencije iznad 500 000 Hz mogu izazvati samo toplinske opekline i nemaju iritirajući učinak na tjelesna tkiva. Poznato je da je kod napona iznad 500 V najopasnija istosmjerna struja, a kod nižih napona – varijabla.

Što je dulje vrijeme izloženosti struji, to je oštećenje jače i manja je vjerojatnost vraćanja vitalnih funkcija organizma. U tablici 9.1 prikazane su ovisnosti prirode utjecaja izmjenične i istosmjerne struje na njihove vrijednosti. Na težinu strujnog udara čovjeka značajno utječe put kojim se on širi u tijelu. Stoga se opasnost od ozljeda naglo povećava ako se mozak, srce ili pluća nađu na putu struje.

Put struje kroz ljudsko tijelo ovisi o mjestu na kojem dodiruje izložene žice ili dijelove pod naponom. Najtipičniji lanci su: ruke – noge, ruke – ruku i ruku – torzo.

Individualne kvalitete osobe prvenstveno uključuju stanje njegovog zdravlja, obuku u ispravnom i siguran rad na električnim instalacijama (uz dodjelu odgovarajuće kvalifikacijske skupine) itd.

Uvjeti u kojima osoba radi mogu povećati ili smanjiti rizik od strujnog udara. To uključuje vlagu, visoku temperaturu zraka, prisutnost vodljive prašine, kemijski aktivnu ili organsku okolinu u prostorijama itd. Kako bi se uzeli u obzir uvjeti u kojima se radnik nalazi, sve se prostorije obično dijele prema stupnju opasnosti. strujnog udara u tri kategorije: bez povećane opasnosti, s povećanom opasnošću, osobito opasno.

Tablica 9.1 - Djelovanje električne struje na ljudski organizam

Prostorije bez povećane opasnosti su suhe (s relativnom vlagom zraka ne višom od 60%), bez prašine, s normalnom temperaturom zraka i s izolacijskim (npr. drvenim) podovima. To uključuje stambene prostore i slično industrijski prostori, poput radionica poduzeća za instrumente i radijskih tvornica, laboratorija, dizajnerskih biroa, upravljanja pogonima, uredskih prostorija itd.

Visoko rizične prostorije karakterizira prisutnost jednog od sljedećih uvjeta: vlažnost (prostorije se nazivaju vlažnim ako relativna vlažnost zraka u njima prelazi 75%); vodljiva prašina (metalna, ugljična, itd.); vodljivi podovi – metal, zemlja, armirani beton, cigla; visoka temperatura koja prelazi 35°C dulje vrijeme ili 40°C kratkotrajno; mogućnost istovremenog dodirivanja metalnih dijelova i kućišta električne opreme, koji mogu biti pod naponom ako je izolacija oštećena, i uzemljenih metalnih konstrukcija. Primjeri takvih prostorija uključuju stubišta raznih zgrada s vodljivim podovima, radionice strojna obrada materijala, negrijanih skladišnih prostora i dr.

Posebno opasne prostorije karakterizira prisutnost jednog od sljedećih uvjeta: posebna vlažnost (zidovi, pod i strop takvih prostorija prekriveni su vlagom; relativna vlažnost u njima je blizu 100%); prisutnost kemijski aktivnog (agresivni plinovi, pare, tekućine) ili organskog (plijesni, itd.) Okolina koja ima destruktivan učinak na električnu izolaciju i dijelove električne opreme pod naponom. Ako u prostoriji postoje dva ili više uvjeta visokog rizika (na primjer, visoka temperatura i vodljiva prašina), treba je klasificirati kao posebno opasnu. Primjeri takvih prostorija uključuju radionice za pocinčavanje, odjele za pranje, zatvorene metalne spremnike u kojima se obavlja rad itd.

Osoba može dobiti strujnu ozljedu u sljedećim slučajevima:

S dvofaznim dodirom, tj. s istodobnim dodirom dviju faza mreže izmjenične struje;

S bipolarnim dodirom, tj. pri istodobnom dodirivanju dvaju polova istosmjerne mreže;

Kada se približavate opasnim udaljenostima do neizoliranih dijelova pod naponom;

Kao rezultat dodirivanja ljuske (kućišta) električne opreme koja je pod naponom;

Kao rezultat koraka koji dolazi pod napon u zoni širenja struje;

Ako dođete pod napon kada je osoba puštena iz struje;

Kada je izložen atmosferskom elektricitetu, munjama i statičkom elektricitetu ili luku.

Struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo (struja oštećenja) ovisi o naponu i krugu napajanja električnih instalacija, otporu elemenata električne mreže i uvjetima za uključivanje osobe u strujni krug. Pogledajmo detaljnije ova pitanja.

Sve električne instalacije konvencionalno se dijele na one koje rade pod naponom do 1000 V i iznad 1000 V. Ako instalacije rade pod naponom iznad 1000 V, tada je dodirivanje dijelova pod naponom opasno pod bilo kojim uvjetima. Prilikom rada s instalacijama koje rade pod naponom do 1000 V, osoba može biti šokirana strujnim udarom kao rezultat slučajnog dodirivanja vodljivih dijelova ili kućišta električne opreme koji su pod naponom kada je struja kratko spojena s njima.

Najčešće, električne instalacije s naponom do 1000 V rade na četverožilnim mrežama s čvrsto uzemljenom neutralnom nulom.

Električne mreže s čvrsto uzemljenom nultom koriste se za napajanje većine električnih instalacija koje rade pod naponom 380/220 V (elektromotori, rasvjetna tijela, električne instalacije za grijanje, kućanska električna oprema i dr.).

Za povećane sigurnosne zahtjeve koriste se mreže s nultom izoliranom od zemlje. Koriste se za napajanje električnih instalacija koje rade na naponu do 1000 V, ali su mnogo rjeđe od prethodnih.

Prilikom rada s električnim instalacijama, operateri mogu dodirnuti dijelove opreme pod naponom. Najčešće dvije sheme za spajanje osobe na električnu mrežu: dvofazni – spajanje osobe na dvije žice i jednofazni – spajanje osobe između žice i zemlje.

Struja koja teče kroz ljudsko tijelo tijekom dvofaznog prebacivanja, bez obzira na neutralni način rada (čvrsto uzemljen ili izoliran), može se izračunati pomoću Ohmovog zakona. Za mrežu s linearnim naponom od 380 V struja oštećenja bit će: ja osoba = 380 V/1000 Ohm = 0,38 A = 380 mA. Ova struja je sigurno pogubna za ljude, jer struja fibrilacije iznosi samo 100 mA. U praksi se slučajevi dvofaznog priključenja osobe na električnu mrežu javljaju mnogo rjeđe od jednofaznog, a mogu se dogoditi kod zamjene osigurača, u slučaju dodira dvaju vodiča s oštećenom izolacijom i u nizu drugih slučajeva. Češće se u praksi susreće jednofazni priključak osobe na električnu mrežu. U ovom slučaju struja oštećenja ja ovisi o tome da li je nula strujnog izvora uzemljena ili ne. Ako osoba dotakne faznu žicu sa slomljenom izolacijom kada je nula uzemljena, tada će kroz nju proći struja, određena izrazom

Gdje V f – fazni napon, V;

R P – otpor površine poda u dodiru sa stopalima, Ohm;

R osoba – otpor ljudskog tijela, Ohm;

R oko – Otpor cipela, Ohm;

R 0 – otpor uzemljenja nule, Ohm.

Fazni napon – ovo je napon između početka i kraja jednog namota izvora struje (transformatora, generatora) ili između fazne i neutralne žice. Postoji sljedeći odnos između linearnih (V l ) i faza ( V f) naprezanja .

Izračunajmo veličinu struje oštećenja za slučaj kada osoba stoji na mokrom metalnom podu (R P = 0) u mokrim cipelama ( R ob = 0), prema sljedećoj formuli

Ova struja je opasna jer znatno premašuje razinu fibrilacijske struje.

Razmotrimo sada kako se određuje struja oštećenja ( ja ljudi) u električne mreže s izoliranom neutralnom kad je osoba spojena na jednofaznu mrežu. Ako je mreža kratka i kapacitivnost žica u odnosu na uzemljenje može se zanemariti, ja ljudi se može izračunati pomoću formule

, (9.4)

Gdje R iz – otpor izolacije žice, Ohm.

Ako otpor izolacije teži nuli (gole žice), tada se ovaj izraz svodi na prethodni ( ja osoba = V f/ R ljudi), i struja oštećenja (sa V f = 220 V i R osoba = 1000 Ohm) bit će 220 mA. Razmotrimo kako utječe otpor izolacije ja narod Otpor izolacije neka bude mali (R iz = 3000 Ohma).

Zatim mA. Ova struja je također opasna jer premašuje struju fibrilacije.

Ako je otpor izolacije visok (npr R iz = 300 000 Ohma), zatim

mA,

tj. opasnost od električnog udara je znatno smanjena.

Iz prikazanog primjera proizlazi da je izolacija strujnih vodiča jedna od glavnih mjera električne zaštite.

U industrijskim uvjetima može doći do pucanja električnih žica i pada na zemlju ili oštećenja izolacije kabela koji se nalazi u zemlji. U tom slučaju, oko bilo kojeg vodiča koji završi na tlu ili u zemlji, formira se zona širenja struje. Ako se osoba nađe u ovoj zoni i stoji na površini zemlje, koja ima različite električne potencijale na mjestima gdje se nalaze stopala njegovih nogu, tada nastaje napon koraka duž duljine koraka. Koračni napon odn napon koraka naziva se napon između dvije točke strujnog kruga koje se nalaze na razmaku koraka (0,8 – 1.0 m) na kojoj osoba stoji u isto vrijeme.

Slika 9.1 – Shema za pojavu napona koraka

Napon koraka određuje se formulom

(9.5)

Gdje j z – potencijal na površini zemlje na mjestu gdje osoba stoji;

(9.6)

ja z – struja zemljospoja;

j (x+a) – potencijal baze koja se nalazi na udaljenosti koraka A

(9.7)

b – koeficijent napona koraka

(9.8)

Najveći električni potencijal javlja se na mjestu kontakta žice sa zemljom. Rizik od ozljede osobe naponom koraka raste kako se osoba približava mjestu gdje je žica kratko spojena na masu i kako se veličina koraka povećava. U praksi, napon koraka pada na nulu na udaljenosti od 20 m od mjesta gdje žica pada. Trebali biste napustiti zahvaćeno područje u malim koracima. Cipele koje imaju izolacijska svojstva, poput gume, imaju zaštitni učinak.

Ako dođe do kratkog spoja i tijelo električne instalacije je pod naponom, tada osoba koja ga dodirne postaje izložena naponu dodira ( U pr), koji je određen izrazom

U pr =U h -U x, (9,9)

Gdje U h – ukupni napon na tijelu električne instalacije, V;

U x – potencijal površine tla ili poda, V.

Tako, napetost dodira je napon između dviju točaka u strujnom krugu koje osoba može dodirnuti u isto vrijeme.