Сопротивление человека электрическому току: Электрическое сопротивление человеческого тела

Электрическое сопротивление человеческого тела

Все мы знаем, как может быть опасен ток. Наше тело, к сожалению, довольно неплохой проводник, и в некоторых обстоятельствах оно может стать звеном электрической цепи, вызвав опасность для здоровья. Сегодня мы поговорим о том, какова электропроводимость живой ткани, как и по каким причинам она может изменяться и что произойдёт с организмом в этих случаях.

Если случится так, что человек попадёт под воздействие напряжения, величина силы электрического тока в разных условиях будет отличаться. Причиной тому выступает сопротивление нашего тела, которое является не фиксированной величиной, а зависящей от рода ткани, точки приложения провода или кабеля под напряжением, возраста человека, его веса, пола и даже настроения. Безусловно, накладывают отпечаток и условия внешней среды: влажность воздуха, температура окружения, атмосферное давление и наличие разных видов волн в области воздействия.

Пожалуй, наиболее очевидное и значимое влияние на итог поражения оказывает вид ткани, через которую будет проходить ток. Каждый её участок имеет различное строение и претерпевает весьма непохожие комплексы биофизических процессов, влияющих на проводимость. Согласно результатам исследований учёных, фундаментальный вклад в увеличение суммарного электрического сопротивления тела вносит опорно-двигательный аппарат. Кости, хрящи и сухожилия могут обладать сопротивлением в 3-20 кОм/м, что достаточно много в сравнении с другими системами. К примеру, жировая ткань и органы уже имеют значение около 1,5-3 кОм/м, а мозг, мышцы, кровь и лимфа – вообще на два порядка меньше, всего лишь 0,5-1,5 Ом/м. При этом в инженерных расчётах всегда в первую очередь используется проводимость кожи – наружного слоя эпидермиса. Наиболее вероятно, что прикосновение к токоведущим участкам произойдёт пальцами рук, так что в зависимости от того, сухие ладони или влажные, тёплые они или холодные, итог будет кардинально отличаться.

Структура кожи человека чрезвычайно сложна и неоднородна. Каждый основной слой содержит в себе подслои, которые определяют проводимость всего покрова. К примеру, тот же эпидермис включает в себя роговой слой, на который нам и приходится полагаться при взаимодействии с электротоком, поскольку он не содержит ни кровеносных сосудов, ни нервов, ни других непосредственно проводящих сигналы структурных элементов, а также ряд внутренних подслоёв, у которых сопротивление в разы меньше. Сразу следом за эпидермисом идёт дерма – слой с очень малым сопротивлением, который непосредственно переходит в другие системы организма. Таким образом, определяющими в данном контексте будут именно свойства наиболее «бронированного» рогового слоя.

Состояние кожных покровов также имеет колоссальное значение. Если Вас хотя бы несколько раз в жизни при разных обстоятельствах настигал разряд статического электричества, то, скорее всего, Вы успели отметить, насколько различаются ощущения, когда удар приходится на ровный участок кожи, на ноготь или на порез. Наилучшие изоляционные свойства имеет чистая сухая кожа без повреждений – её электрическое сопротивление обычно оценивается в диапазоне 10-100 кОм. В случае появления на ней царапин, травм, порезов до более глубоких слоёв, данная величина может быть снижена в 2-10 раз, поскольку фактическое сопротивление уже будет определяться внутренними тканями, а не роговым слоем эпидермиса. Влажная кожа, как многие понимают, наоборот, обладает повышенной проводимостью из-за тонкой плёнки жидкости, а площадь контакта в подобной ситуации возрастает. Грязные руки тоже сильно увеличивают шансы на то, что поражение будет серьёзным: они создают островную проводимость с весьма непредсказуемым профилем и фактически формируют огромное множество точек контакта тела и проводника под напряжением. Последняя ситуация условно сравнима с кедами футболистов: за счёт наличия шипов сцепление с поверхностью заметно выше, то есть контакт лучше, что в рассматриваемых обстоятельствах плохо.

В инженерных расчётах, особенно для проектирования технически верных условий труда человека, совокупное сопротивление тела представляют в виде трёх последовательно соединённых сопротивлений: слой эпидермиса, дерма с внутренними тканями и ещё один слой эпидермиса. За счёт того, что внутренние органы имеют очень высокую проводимость, их вклад в задачу защиты оказывается минимален, то есть вся ответственность ложится именно на наружные слои. В определённом смысле это хорошо, поскольку человек вряд ли смог бы научиться направленно управлять внутренними процессами, в то время, как защитить внешние покровы ему вполне под силу.

Как уже было сказано ранее, огромное значение имеет и то, о каком участке кожи идёт речь. Чаще всего в розетку попадают пальцы рук, и на них уровень сопротивления в сравнении с общим довольно высок. При этом уже тыльная сторона ладони гораздо более уязвима, поскольку кожа там заметно тоньше. Наряду с ней самым маленьким сопротивлением обладают другие нежные участки – шея, лицо, паховая область, подмышки, середина стопы, где нет утолщения тканей от постоянного хождения. Вместе с тем, все указанные здесь сведения считаются оценочно-прогностическими, ведь в реальной ситуации будут иметь огромное значение и сопровождающие факторы.

Известно, что у мужчин сопротивление тела выше, чем у женщин, поскольку их кожа толще и грубее. По тем же причинам, а также в силу превосходства по весу, взрослые люди чуть больше защищены, чем дети. Психологическое состояние также оказывает некоторое влияние посредством воздействия на физиологические процессы: известно, что человек в хорошем настроении менее уязвим, чем в подавленном или уставшем. Вдобавок, изменить сопротивление могут и внешние раздражители: если человека ударить, испугать, ослепить ярким светом лампочки или оглушить громким резким звуком, проводимость его тела начнёт меняться в реальном времени, снижаясь на 20-50% всего за пару минут. Когда раздражитель наконец исчезнет, а нервная система сделает вывод, что жизни ничего не угрожает, сопротивление тела снова нормализуется.

Для учёных одним из самых важных и интересных аспектов при изучении подобных вопросов является то, что функция изменения собственного сопротивления тела нелинейна. Таким образом, её возможно предсказать до определённой степени, но для того, чтобы точно оценить, придётся изучить несколько десятков факторов. Если высокая точность не требуется, в расчётах сопротивление тела человека принимают равным 1000 Ом. Но всегда остаётся актуальным, о каком напряжении идёт речь при рассмотрении возможного случая поражения электротоком. Важен не только сам вольтаж, но и условия: обувь и материал подошвы, поверхность пола и её характеристики, наличие заземления и пр. С учётом этих данных ток будет определяться не только сопротивлением организма, но и схемой его включения в электрическую цепь.

В быту речь зачастую идёт о касании к однофазной сети. Чаще всего это происходит в моменты включения вилок питания приборов в розетки или манипуляциях с распределительным щитком. Человек обычно просто стоит на полу и прикасается к токопроводящей части одной точкой-конечностью. В данной ситуации через тело будет течь ток замыкания на землю, а путь его будет самым коротким: от руки к ногам через туловище и жизненно важные органы в нём. Сопротивлением выступит как само тело, так и одежда на человеке, его обувь, возможная опора и пр. Чаще всего доминирующее влияние оказывает связка подошва-пол. Для сравнения используем чистую математику: кожаная подошва домашних тапочек или огрубевшая оголённая кожа самого человека в сухом состоянии могут продемонстрировать сопротивление в 100 кОм, в то время, как в присутствии влаги значение для тех же поверхностей составит 500 Ом. Резиновая подошва на сухом полу обеспечит 500 кОм, а на влажном – 1,5 кОм. На металлическом полу результат будет математически противоположный, но в целом итог один: сухой металл имеет бесконечную проводимость с сопротивлением в пределах погрешности, а влажный формально обеспечит «защиту» в 10 Ом. Контактируя с проводами на сухой земле, можно рассчитывать на сопротивление в 20 кОм, а на влажной – лишь на 800 Ом. Лучше всего в быту себя показывает линолеум: будучи сухим, он имеет огромное сопротивление в 1,5 МОм, и даже во влажном состоянии обеспечивает целых 50 кОм. В подавляющем большинстве случаев именно сопротивление опоры и обуви спасают человеческую жизнь, а не собственная низкая проводимость тела. Конечно же, играет роль и защитная автоматика, но только в том случае, если она исправна и верно укомплектована.

Прикосновение к двум фазам на практике встречается намного реже и является своеобразной прерогативой электриков и электромонтажников. В таких случаях человек разными руками или рукой и ногой касается разных проводников трёхфазной сети, стоя на каком-либо основании. Основная опасность здесь в том, что токи потекут через внутренние органы, в том числе, через сердце. Ввиду специфики ситуации, с подобным столкнуться можно только при монтаже электрических агрегатов, но вряд ли человеку, который занимается подобными работами, придёт в голову сознательно касаться двух фаз: зачастую первой точкой контакта является рабочая рука, а второй – случайный участок тела через одежду. Если она сухая, её сопротивление составит 10-15 кОм, а если влажная – всего 500-1500 Ом. Важно обратить внимание, что при прикосновении к двум разным фазам нет никакого смысла учитывать сопротивление подошвы и пола, поскольку ток течёт по телу именно между фазными проводниками. В сухой одежде всё ещё можно отделаться неприятным дрожанием рук, от которого достаточно легко избавиться, отпустив провода, а в сырой самостоятельно оторвать конечности даже от плоской токопроводящей поверхности может быть проблематично.

В свете всего вышесказанного следует задуматься о том, насколько важно заземление. Если человек вдруг прикоснётся к кожуху агрегата на производстве или электрочайнику с пробоем на корпус в быту, и заземления не будет, весь ток потечёт через тело. Если же будут использованы розетки с заземлением, доминирующая часть тока уйдёт в землю, а через организм пройдёт лишь малая толика, представляющая минимальную угрозу для здоровья.

Отдельный вид опасности представляет собой шаговое напряжение. Оно может возникнуть, если случился обрыв высоковольтного провода и он теперь лежит прямо на земле; если фазная жила оказалась закорочена на металлический корпус уличного фонарного столба, вблизи которого идёт человек; если люди стоят на грунте рядом с местом закопанной рамки заземления. Во всех этих ситуациях по наружной поверхности земли проходит ток, который может потечь и через ноги прохожих. В подобной ситуации образуется цепь грунт-нога-нога-грунт, а сопротивление движению тока оказывает лишь часть тела, элементы одежды и обуви. Контакт подошвы и основания играет столь же значительную роль, как и ширина шага, а потому в большинстве таких случаев итог будет зависеть от того, был грунт влажным или нет.

Печальный опыт многих электриков показывает, что в конечном итоге на сопротивлении тела сказывается целый комплекс факторов, а не один-два. К примеру, сухие руки без повреждений эпителия под воздействием тока могут резко начать потеть, что только ухудшит ситуацию. Кроме того, термическое воздействие тока на кожу провоцирует её нагрев, а животные ткани при более высокой температуре и так лучше проводят электричество. Наконец, тонкие участки кожи при длительном поражении начинают лопаться и у тока появляется доступ к более глубоким слоям, которые имеют низкое сопротивление. Как видим, человеческий организм устроен таким образом, что продолжительность контакта с токоведущими объектами провоцирует только усугубление ситуации. Поэтому очень важно всеми силами постараться оторвать конечность от источника тока поскорее – как только было обнаружено касание. Ещё правильнее, конечно, использовать диэлектрические перчатки и спецодежду при работе, но место для случайных событий, к сожалению, всегда остаётся.

сопротивление человека электрическому току от чего зависит

Стоит человеку случайно (или намеренно?) прикоснуться к электрическим проводам или каким-либо другим элементам соответствующего оборудования, по которому протекает электрический ток, как немедленно его тело «включается» в систему передачи электричества по проводникам. Результат – электрические травмы разной степени тяжести и, к сожалению, нередки случаи летального исхода.

Тяжесть и степень негативного воздействия на организм таких электротравм напрямую зависит от целого ряда различных параметров, таких как технические характеристики самой сети, состояние человеческого тела и т. п. Известно, что человеческое тело, как минимум, на 70% состоит из влаги. Это приводит к тому, что перенос заряженных электрических частиц осуществляется не электронами, а ионами. Электроны действуют в металлических проводниках, а тело человека, считающееся особенным видом проводника и является особым видом проводника. Это не что иное, как электролит, обладающий переменным сопротивлением.

Общие понятия процесса

В соответствии с основным законом физики, при прохождении через тело человека, его внутренние органы, кожный покров и т.п. электрического тока, оно (тело) начинает оказывать определенное сопротивление, как и всякий другой проводник. Однако, в отличие от многих других видов проводников, прежде всего – металлов, у который величина сопротивления имеет более-менее постоянные показатели и меняется только в соответствии с изменением силы тока, диаметра проводника и некоторых других внешних факторов, тело человека работает по-другому.

Прохождение электрического тока через ткани человека – это достаточно сложный процесс, в котором тесно переплетены биохимические и биофизические составляющие показатели. Эти параметры характерны исключительно для живой материи. Таким образом величина сопротивления тела — это параметр переменный, меняющийся с учетом конкретных внутренних и внешних условий. В том числе, замеры могут показать существенную разницу для определенных частей тела – рук, ног, туловища или головы. Таким образом можно установить, что сопротивление человека электрическому току зависит от целого ряда параметров, а каких именно – узнаем чуть позже.

Состояние кожного покрова

Кожа покрывает практически все тело и именно поэтому она первой испытывает нагрузку при столкновении человека с электричеством. По этой причине общее сопротивление организма разряду во многом напрямую зависит именно от степени сопротивляемости самой кожи. Рассмотрим кратко строение кожного покрова. У любого человека это 2 основных слоя:

• Верхний (эпидермис), состоит из 5 слоев, общей толщиной не более 0,12 мм;
• Внутренний (дерма), здесь толщина намного больше и может достигать 2 мм.

Самую высокую сопротивляемость у всего дела оказывает именно верхний стой кожи. Эпидермис не содержит капилляров своем составе, что и обуславливает его повышенную устойчивость к таким видам электрических нагрузок. Все остальные слои кожи менее устойчивы к такому воздействию (и это также обусловлено структурой данных слоев).

Таким образом, если рассматривать сопротивление кожного покрова, то общий показатель здесь – это сумма двух параметров: сопротивления, которое оказывает эпидермический слой с каждой стороны тела, а также сопротивление слоя дермы + внутренности организма.

Основные параметры

Специалисты, исследуя влияние электричества на тело человека, зафиксировали целый ряд параметров, которые непосредственно оказывают влияние на реакцию организма при подобных негативных видах воздействия. Сопротивление тела человека электрическому току зависит от:

• Качественного состояния кожного покрова;
• Точного места, где в тело человека начал поступать ток;
• Основных физических параметров электросети, а именно – показатели тока и напряжения;
• Периода времени (длительность) в течение которого продолжалось воздействие тока на организм;
• Определенных параметров состояния окружающей среды во время и в месте воздействия электрического тока на организм и его прохождение через тело человека (уровень влажности, температура и т. п.).

Важное дополнение

Если на коже у человека имеются какие-либо повреждения – раны (тем более, открытые), царапины, порезы, ожоги и т.п., сопротивляемость верхнего слоя резко снижается. Как следствие – более тяжелая степень негативного воздействия на организм в целом.

Подведем итог

Теперь мы знаем, от чего зависит тяжесть поражения электрическим током человека. Важно понимать, что пусть тело и является неплохим проводником электричества, но имеет определенный запас сопротивления электротоку. Это показатели могут существенно меняться в зависимости от конкретных условий.

Соблюдение техники безопасности – важнейшее условие и главное требование для эффективной трудовой деятельности и сохранения здоровья и самой жизни!

Добавить отзыв

Сопротивление человеческого тела | Физика Фургон

Категория
Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22. 10.2007

Вопрос:

скажите значение сопротивления человеческого тела
— Тиру (возраст 21 год)
Индия

A:

Тиру —

Существует множество факторов, и не все люди имеют одинаковое электрическое сопротивление. Например, у мужчин сопротивление ниже, чем у женщин. Так же, как и для резисторов, используемых в электронике, сопротивление руки человека зависит от длины и диаметра руки. Сопротивление увеличивается с длиной и уменьшается с диаметром. Поскольку мужчины, как правило, имеют более толстые руки и ноги (больше мышц), они обычно имеют более низкое сопротивление. Приблизительное значение для внутреннее сопротивление тела человека составляет 300-1000 Ом. Естественно, сопротивление также зависит от пути, который электричество проходит через тело — если электричество идет в левой руке и выходит из правой ноги, то сопротивление будет намного выше, чем если оно входит и выходит из соседних пальцев.

Ткани тела с наибольшим сопротивлением – это кости и жир, а нервы и мышцы имеют наименьшее сопротивление. Тем не менее, большая часть сопротивления тела находится в коже — мертвые, сухие клетки эпидермиса (внешний слой кожи) являются очень плохими проводниками. В зависимости от человека сопротивление сухая кожа обычно находится в пределах 1000-100000 Ом. Сопротивление кожи намного ниже, если она влажная или обожженная/покрытая волдырями. Это означает, что когда человека в реальной жизни бьет током, сопротивление тела падает по мере ожога кожи. Чтобы определить общее сопротивление человека, просто сложите сопротивление каждой части тела — помните, что электричество должно проходить через кожу дважды (на входе и выходе), поэтому общее сопротивление равно:

        R _всего = R _кожа (вход) + R _внутр. + R _кожа (наружу)

Еще один интересный момент, который следует учитывать, заключается в том, что эпидермис не только действует как резистор, но и действует как конденсатор при контакте с кусок металла (основная ткань похожа на одну пластину конденсатора, а металлическая поверхность похожа на другую пластину — сухой эпидермис является менее проводящим материалом или «диэлектриком» между ними). В случаях поражения электрическим током от источника постоянного напряжения это емкостное свойство не имеет большого значения. Но если поражение электрическим током происходит от источника переменного тока, естественное сопротивление эпидермиса «закорачивается», что позволяет току обходить эту часть сопротивления тела и значительно снижает общее сопротивление тела.

— Тамара

Ссылка: Р. Фиш и Л. Геддес, Медицинские и биоинженерные аспекты электрических травм, c2003 Lawyers & Judges Publishing Company, Inc.

(опубликовано 22.10.2007)

Вверх №1: Емкость человека (в фарадах)

Q:

Как человеческое тело действует как конденсатор?
— ару (25 лет)
Ченнаи, Тамил Наду, Индия

A:

Электрическая емкость определяется количеством статического заряда на теле, деленным на напряжение тела относительно некоторого эталонного заземления. Для изолированного сферического тела радиуса R с накопленным зарядом Q напряжение относительно земли на бесконечности (или очень далеко по сравнению с R) равно V = Q/(4*pi*эпсилон _o )/R   что дает C = 4*pi*epsilon _o *R _.
Для R = 1 метр C = 111 пикофарад. Фактические измеренные значения емкости человеческого тела (относительно дальней земли) варьируются от 100 до 200 пикофарад. Между прочим, эпсилон _o — это экспериментально измеренная диэлектрическая проницаемость свободного пространства.

LeeH

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение #2: проводимость человека

Вопрос:

Не вопрос, а просто искреннее СПАСИБО за четкий и точный ответ. Я наткнулся на несколько веб-страниц, пытающихся ответить на этот вопрос расплывчатыми, а иногда и нелепыми ответами. Еще одна страница фактически указывала на разницу переменного/постоянного тока, но не объясняла причину (эпидермис как диэлектрический) — теперь это имеет смысл.
— Марко (32 года)
Сан-Диего, США

A:

Спасибо!
Mike W.

Кстати, вы можете посмотреть исходный пост, это # ​​6793.
LeeH

(опубликовано 04. 08.2009)

Дополнение № 3: Последовательное или параллельное сопротивление в электротехнике потрясения?

В:

получаем ли мы удары током, когда прикасаемся к источнику переменного тока высокого напряжения?
Кроме того, когда через нас проходит постоянный ток, мы вибрируем или испытываем толчки во время периода?
в одном из ваших предыдущих ответов вы указали, что Rtotal = Rskin(in) + Rinternal + Rskin(out), я не согласен, так как вы не можете рассматривать его как последовательное соединение, это параллельное соединение.
— рагхавендра
Бангалор, Карнатака, Индия

A:

Я думаю, что предыдущий ответ правильный. При поражении электрическим током ток сначала должен пройти через кожу, затем через тело и, наконец, снова через кожу. Мне это кажется сериалом.

LeeH

(опубликовано 25.08.2010)

Дополнение №4: Останавливаются часы и ноутбуки?

Q:

Я знаю, это прозвучит глупо, но вот оно. ..
Может ли человеческий организм остановить часы и ноутбуки?
— Розмари (37 лет)
Dickinson, TX USA

A:

Мне трудно поверить, что человеческое тело остановило часы, если только человеческая рука не уронила часы с большого расстояния. Остановить ноутбук, хотя это другое дело. Однажды я уничтожил беспроводную карту своего ноутбука холодным зимним днем, пошаркав по ковру и коснувшись его, прежде чем разрядить себя. Большая искра сделала это. Кроме статического электричества, я не вижу других явлений человеческого тела, которые могли бы это сделать, кроме неуклюжести.

LeeH

(опубликовано 22.08.2011)

Дополнение № 5: Опасность поражения электрическим током

В:

Какое напряжение наиболее опасно: низкое или высокое?
— Ариэль (17 лет)
gensan.phil.

А:

Опасность поражения электрическим током зависит главным образом от общего тока, протекающего через тело. Ток, согласно закону Ома, пропорционален напряжению, деленному на полное сопротивление цепи. Это включает сопротивление кожи плюс внутреннее сопротивление тела. Сопротивление кожи может варьироваться в 100 раз и более в зависимости от того, сухая кожа или влажная с соленым потом. При одном и том же значении сопротивления кожи чем выше напряжение, тем больше опасность сильного поражения электрическим током. При одном и том же значении напряжения чем влажнее контакт с кожей, тем больше опасность. Выбирайте.

Я отметил этот ответ как продолжение вопроса № 6793, в котором обсуждаются некоторые другие аспекты поражения электрическим током.

LeeH

(опубликовано 20.06.2012)

Дополнение №6: низкое значение ручного резистора

Q:

Эй, спасибо за ваше время

Я был в лаборатории и тестировал резистор на 100 кОм. С резистором в руках мультиметр показал 47 кОм. Неважно, как сильно или мягко я держал его.

3 других моих пирса читают 87k olhms или больше.

Почему может быть такая разница?
— матовый (29 лет)
Канада

A:

Это звучит весьма своеобразно. Что особенно странно, так это то, что 47 кОм является стандартным номиналом резистора. Игнорируя это, могли ли ваши руки быть потными?

Mike W.

(опубликовано 04.04.2013)

Дополнение №7: цепь безопасности на лодке

Q:

имеет «особенность» в том, что он работает только в том случае, если он находится в воде или если у вас нет крышки, если вы коснетесь рукой каждого из двух латунных гребных валов. Эта цепь, которая включает в себя руку или воду, последовательно подключена к выключателю лодки. Как это может работать? Это «превосходная» предварительно собранная лодка Misquito, сделанная в Китае.
— Ричард Мекстрот (69 лет)
Вонор

A:

Я не думаю, что гидравлическое соединение между валами может быть последовательно с двигателем. Сопротивление слишком велико. Вместо этого, держу пари, есть отдельная цепь, включающая воду между валами, по которой течет небольшой ток, который управляет каким-то переключателем в цепи главного двигателя. Таким образом, соединение вал-вал будет последовательно с выключателем, как вы обнаружили, но не последовательно с двигателем.

Предположительно, это сделано в целях защиты. Возможно, если двигатель свободно работает на воздухе, он перегревается.

Mike W.

(опубликовано 18.08.2013)

Дополнение №8: аварийный выключатель лодки

Вопрос:

Это самый умный/полезный ответ, который я получил. Никто на форумах моделей лодок, кажется, не знает. Да, выключатель идет в герметичный электронный блок, поэтому я согласен, что эта часть схемы не потребляет полный ток двигателей. Я все еще удивлен, что либо ваша рука на латунных валах, либо они в воде активируют электрическую систему лодки. Интересно, сопротивление или емкость влияет на схему? Мой вольтметр (9вольтовая батарея) не будет измерять сопротивление на моей руке, оно показывает бесконечность.
— Ричард Мекстрот (69 лет)
Вонор

A:

Да, мне также интересно, зависит ли это больше от сопротивления или емкости. Если он работает с деионизированной водой, держу пари, это емкость, так как удельное сопротивление очень велико. Для схемы предохранительного выключателя это особого значения не имеет, вряд ли она заметит фазу тока.

Майк В.

(опубликовано 19 августа/2013)

Дополнение №9: Управление сенсорным экраном I-Pad

Вопрос:

Привет, спасибо за ваши знания. Вопрос: Я хотел бы управлять сенсорным экраном своего iPad, не касаясь его. Стилус является проводником электрического поля тела. Я хочу создать электрическое поле тел механически, без участия человека. Возможно ли это и что для этого нужно? ИЭ: батарейки, чип?
— Скотт (45 лет)
Хаверхилл, штат Массачусетс

A:

Емкостные датчики на экране Ipad обнаруживают наличие любого проводника или материала с очень высокой диэлектрической проницаемостью очень близко к экрану, поскольку они увеличивают емкость ближайших конденсаторов. Вы можете приобрести стилусы с проводящими наконечниками для Ipad. Вам не нужна емкость на землю, обеспечиваемая корпусом. Щупами можно было манипулировать чем угодно.

(Большинство других сенсорных экранов используют небольшие резистивные переключатели, активируемые механическим нажатием. Их стилусы обычно не проводят ток, поэтому они не будут работать с Ipad.) 2013)

Дополнение №10: связаться с ipad

Вопрос:

Вы не ответили на последующее сообщение №9 так, как он хотел. Он уже знал, что вы сказали в ответ. Он спрашивал, есть ли способ эмулировать электрическое поле человеческого пальца без связи с человеческим телом. В отличие от существующих стилусов. Скажем, вы робот, и вам нужно использовать iPhone. Как бы вы взаимодействовали с экраном?
— Эли (23 года)
Калифорния

A:

На самом деле то, что мы сказали, не могло быть тем, что уже знал предыдущий задавший вопросы, поскольку мы противоречили одному из его предположений. Нет необходимости эмулировать электрическое поле пальца, соединенного с телом. Единственное, что нужно, это иметь проводник или материал с очень высокой диэлектрической проницаемостью, чтобы возмущать поле, исходящее от экрана. Если по какой-то причине ваш робот захочет точно подражать пальцу, ему может понадобиться небольшой мешочек с соленой водой.

Mike W.

(опубликовано 16.05.2014)

Дополнение №11: самодельный стилус с сенсорным экраном Да, это удовлетворяет потребности, но неинтересно думать только о потребностях. Нам не нужны световые мечи или ховерборды. Но ты же знаешь, что мы все чертовски хотим их.
Интересно про мешок с морской водой. Я этого не знал.
Но позвольте мне быть более прямым и честным:
Я хочу использовать на своем iPad стилус с тонким наконечником (статус шариковой ручки) и проецировать то же электрическое поле, что и человеческий палец (поскольку сенсорная сетка отказывается распознавать что-либо шириной менее 4 мм), чтобы изменить напряжение конденсаторов, окружающих наконечник, точно так же, как при прикосновении к стеклу пальцем.

И прежде чем вы скажете «купить один»
Я отказываюсь. Я не буду платить 50 долларов за дефектные продукты (отзывы покупателей ужасающие), а стилусы Bluetooth слишком дорогие/причудливые, чтобы я их хотел. Но самое главное: я хочу сделать это сам. Это весело. Это познавательно.
Итак: как мне это сделать?
— Эли (23 года)
Калифорния

A:

Избежать высоких цен на приобретаемые в магазине стилусы звучит как хорошая идея. Вот предположение о том, что может работать хорошо. Возьмите небольшой металлический стержень толщиной в несколько миллиметров с красивым закругленным концом. Вы даже можете закруглить конец напильником. Затем покройте стержень тонким пластиковым материалом. Такие покрытия продаются в хозяйственных магазинах по невысокой цене. Цель покрытия — предотвратить повреждение экрана при случайном касании самодельным стилусом.

Поскольку у нас нет никакого опыта в этом бизнесе, пожалуйста, не предъявляйте нам иск за повреждение экрана, если что-то пойдет не так.

Mike W.

(опубликовано 16.05.2014)

Дополнение №12: дешевое измерение емкости

Q:

Привет, спасибо за помощь. Могу ли я измерить емкость материала? Например, тонкий пластиковый материал, о котором говорилось в предыдущем ответе. Как бы вы измерили емкость, используя дешевый способ, если это возможно?
— Джордан (25 лет)
Сингапур

A:

Как измерить емкость небольшого конденсатора во многом зависит от того, что у вас есть. Самый простой способ (здесь это не удивительно) использовать измеритель емкости. Похоже, вы можете получить один примерно за 70 долларов (США), который будет измерять достаточно маленькую емкость. Если у вас уже есть осциллограф с высокоимпедансным входом, вы можете зарядить конденсатор от батареи, а затем позволить заряду стекать через большой резистор, контролируя напряжение на осциллографе. Время стока (примерно до 40 % от начального напряжения) равно RC, сопротивление умножается на емкость. Существуют всевозможные вариации на эту тему, например, посмотреть, сколько переменного тока протекает через конденсатор при определенном переменном напряжении, если у вас есть обычный амперметр для измерения тока и напряжения и какой-либо подходящий источник переменного напряжения. Текущая магнитуда будет равна 2πVCf, где f — частота. Не используйте напряжение от стандартных розеток. Он слишком большой и может убить вас или повредить ваш маленький конденсатор. Вам нужно небольшое напряжение и, возможно, гораздо более высокая частота, чтобы ток через конденсатор был достаточно большим для измерения.

Mike W.

(опубликовано 10.06.2014)

Дополнение №13: Емкостная связь и вы емкость тела) для работы устройств с сенсорным экраном? Существует множество исследований, показывающих влияние технологий на нашу способность думать, рассуждать, учиться. Несомненно, должны быть огромные последствия от того, что все эти передачи мобильных телефонов летают по воздуху.

А также влияние постоянного использования сенсорных экранов. Раньше идея о том, что использование сотового телефона может вызвать рак в мозге людей, которые постоянно держат сотовые телефоны у своего тела, считалась абсурдной (звучит жутко похоже на утверждения о том, что курение не вызывает рак), и теперь доказательств становится все больше. Постоянное использование емкости тела с помощью сенсорных экранов также должно оказывать влияние. Какие-нибудь реальные исследования проводились по этому поводу? Да, я знаю, что стандартный ответ заключается в том, что это такое небольшое количество электричества, но постоянное капание воды на камень в конечном итоге проделает в нем дыру.
— Питер (46 лет)
Beaver Dam, WI, USA

A:

Можно не соглашаться со стандартным ответом. Но спросите себя: «Что убедит меня в том, что я не прав?»

Будьте конкретны. Каким стандартам должно соответствовать исследование? Кому бы вы доверили сделать это правильно? Нужно ли будет повторять это другим? Если бы результат не подтверждал то, во что вы уже верите, стали бы вы подозревать, что правда каким-то образом скрывается? Если вы не можете придумать ничего, что могло бы вас убедить, это должно быть предупреждением о том, что вы позволяете себе руководствоваться скорее своим отношением к проблеме, чем доказательствами. Ученые тоже должны быть осторожны в этом вопросе.

С учетом сказанного, мне неизвестны какие-либо исследования долговременной безопасности емкостных сенсорных экранов. Всегда возможно, что есть какой-то вредный эффект, который мы не предсказали, но «стандартный ответ» о том, что количество задействованного заряда очень мало, имеет большой смысл. Камни и вода тут ни при чем.

Еще один момент, о котором стоит подумать: если бы сенсорные экраны были вредными, любая другая токопроводящая поверхность, к которой вы прикасаетесь (металл, вода, другие люди), вероятно, была бы такой же. Емкостная связь возникает между любыми двумя проводниками, разделенными изолятором, например воздухом, стеклом или грязью. Сенсорные экраны просто обеспечивают проводящую поверхность, изолятор и способ измерения локального изменения емкости, вызванного вашим пальцем.

Ребекка Холмс

(опубликовано 22.09.2014)

Дополнение №14: Тестирование сенсорных экранов
Спасибо за ваш ответ, это ценится.

Да, научный метод вообще очень полезный и ценный инструмент. Мир науки, однако, часто отклоняется от научного метода (вспомните, что ученые табачных компаний предоставляют «доказательства» того, что сигареты не вызывают рак, или ученые нефтяных компаний предоставляют «доказательства» того, что изменение климата не связано с деятельностью человека). деятельности и др.). Много раз то, что считалось безопасным, позже оказывалось таковым; и тот факт, что не было исследований (о которых либо вы, либо я знаем, по крайней мере), изучающих влияние использования технологий сенсорного экрана, посылает мне предупреждающий знак.
Раньше, когда я носил свой мобильный телефон в переднем левом кармане брюк, верхняя часть левой ноги, чуть выше колена, начала неметь. Когда я перестал класть туда телефон, онемение прошло. Промышленность годами говорила, что сотовые телефоны безопасны, но теперь появляется все больше и больше доказательств обратного. Ноутбуки вызывают снижение количества сперматозоидов у мужчин. Промышленность имеет тенденцию двигаться вперед, не проверяя вещи достаточно хорошо и не проверяя их с точки зрения системного воздействия. В наши дни, когда я использую технологию сенсорного экрана, я чувствую странное ощущение в кончиках пальцев (очень похожее на колено), и это дает мне внутреннее ощущение, что что-то не так. Я не параноик, мне нравятся вещи, основанные на доказательствах, поэтому я задал вопрос здесь, на этом форуме — проводились ли какие-либо исследования по этому поводу?
Помимо прочего, я педагог, и за годы изучения педагогики я обнаружил, что лучшее образование, как правило, представляет собой баланс трех вещей: [полученные знания: что находится в «коробке»] + [критическое мышление: тот факт, что это коробка; что если мы изменим то, на чем мы фокусируемся или как мы фокусируемся на этом, часто информация, которую мы получаем, изменится] + [креативность: нестандартное мышление]. На мой взгляд, баланс между этими тремя составляющими является наилучшим, однако мы слишком часто сосредотачиваемся на первой части, полученных знаниях.
Возьмите обычные дебаты по телевидению о войне в Ираке (теперь с Сирией и Ираном), и они выглядят так: «Должны ли мы бомбить их сейчас или позже?» Дискуссия оформлена; исключены идеи вообще не бомбить Ирак, или убрать наши военные базы со всего мира, или дипломатия, или или, или… То же самое, мне кажется, происходит и в мире науки. Финансирование предоставляется для некоторых проектов и некоторых идей, но не для других, что означает, что одна информация создается, а другая нет. Об этом (применительно к технологиям) довольно хорошо пишет Нил Постман в своей книге «Технополия».
И, как я упоминал ранее, есть также очень важный вопрос системного мышления, который часто упускается из виду.
Из книги «Естественный капитализм»: «Подумайте о том, что произошло на Борнео в 1950-е годы. Многие жители даяков болели малярией, и у Всемирной организации здравоохранения было простое и прямое решение. Распыление ДДТ, казалось, сработало: комары погибли, а малярия уменьшилась. Но затем начала появляться расширяющаяся паутина побочных эффектов («последствия, о которых вы не подумали», — язвительно замечает биолог Гарретт Хардин, — «существование которых вы будете отрицать как можно дольше»). Крыши домов людей начали рушиться, потому что ДДТ также убил крошечных ос-паразитов, которые ранее контролировали гусениц, питающихся соломой. Колониальное правительство заменило крыши из листового металла, но люди не могли спать, когда тропические дожди превращали жестяные крыши в барабаны. Между тем, отравленных ДДТ жуков поедали гекконы, которых поедали кошки. ДДТ незаметно встроился в пищевую цепочку и начал убивать кошек. Без кошек крысы размножились. Всемирная организация здравоохранения, которой угрожали потенциальные вспышки сыпного тифа и лесной чумы, которые она же сама и создала, была вынуждена сбросить на Борнео с парашютом четырнадцать тысяч живых кошек. Так произошла операция Cat Drop, одна из самых странных миссий британских Королевских ВВС».
Можно продолжать и продолжать, но я возвращаюсь к своей основной мысли: мы действительно не знаем, потому что это не изучалось. Предполагать нехорошо, и идти вперед к массовому глобальному масштабу (вспомните все тачскрины повсюду) не подвергая сомнению «очевидное», мне кажется не научным и не мудрым.
Мир,
Петр
— Питер (46 лет)
Бивер-Дэм, Висконсин, США

A:

Питер,

Спасибо за все ваши важные замечания. Если бы вы могли показать, что использование сенсорных экранов действительно вызывает ощущение, вы могли бы заинтересовать кого-то в его изучении. Один из способов сделать это — попросить ассистента с генератором случайных чисел случайным образом представить вам настоящий или «фальшивый» сенсорный экран (может быть, кусок стекла, сделанный так, чтобы он выглядел и ощущался одинаково, или, может быть, тот же сенсорный экран, повернутый off) много раз и посмотреть, сможете ли вы надежно определить разницу между ними (надежно = лучше, чем 50% со статистической значимостью).

Было бы еще убедительнее собрать группу добровольцев, чтобы половина из них касалась активных сенсорных экранов, а половина — подделок. Затем вы можете попросить их оценить, как ощущаются их пальцы, и найти разницу между двумя группами. Ничто из этого ничего не доказывало бы о вредном воздействии, но было бы с чего начать.

Как физик, я должен придерживаться своего обоснованного предположения, что нет никакой физической причины, по которой сенсорные экраны были бы опасны.

Ребекка Холмс

(Опубликовано 29.09.2014)

Последующее наблюдение

Связанные вопросы

• Решения Evolutionary

• Электроэлектрический шокирующий

• 2

• . Электроэлектрический шокирующий

92

• 2

• .

92

• 2

• .

92

• 2

• . пришельцы?

• глаза загораются?

• свет для удильщика

• как радиация вызывает рак?

• может ли большая птица летать?

• Как первая клетка получила гены для жизни и размножения?

• Сокращение мышц под действием противодействующих сил

• Как рыба может жить в такой соленой воде?

Все еще интересно?

Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях

• Животные и люди
• Поражение электрическим током

3.

6 Опасность поражения электрическим током и человеческое тело

Цели обученияТермическая опасностьОпасность поражения электрическим током

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Дайте определение термической опасности, опасности поражения электрическим током и короткого замыкания
• Объясните, какое влияние различные уровни тока оказывают на организм человека

Есть две известные опасности электричества — термическая и ударная. Термическая опасность — это опасность, при которой чрезмерная электрическая мощность вызывает нежелательные тепловые эффекты, например возгорание в стене дома. Опасность поражения электрическим током возникает при прохождении через человека электрического тока. Шок варьируется по степени тяжести от болезненного, но в остальном безвредного, до летального исхода с остановкой сердца. В этом разделе эти опасности и различные факторы, влияющие на них, рассматриваются в количественном выражении. Электробезопасность: в разделе «Системы и устройства» рассматриваются системы и устройства для предотвращения опасности поражения электрическим током.

Термические опасности

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, превышающей скорость ее безопасного рассеяния. Классическим примером этого является короткое замыкание, путь с низким сопротивлением между клеммами источника напряжения. Пример короткого замыкания показан на рис. 3.24. Изоляция проводов, ведущих к прибору, изношена, что привело к соприкосновению двух проводов. Такой нежелательный контакт с высоким напряжением называется короткий . Поскольку сопротивление короткого замыкания r,r размера 12{r} {} очень мало, мощность, рассеиваемая в коротком замыкании P=V2/r, P=V2/r размера 12{P = V rSup {размер 8{2} } /r} {} очень большой. Например, если размер VV 12{V} {} равен 120 В, а размер rr 12{r} {} равен 0,100 Ом, 0,100 Ом, размер 12{0 «. » «100» %OMEGA } {} тогда мощность 144 кВт, намного больше, чем у типичного бытового прибора. Тепловая энергия, поступающая с такой скоростью, очень быстро повысит температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их.

Рис. 3.24 Короткое замыкание — это нежелательный путь с низким сопротивлением через источник напряжения. а) Изношенная изоляция на проводах тостера допускает их контакт с низкоомным р.р. размер 12{r} {} Поскольку P=V2/r, P=V2/r, размер 12{P = V rSup { размер 8{2} } /r} {} тепловая мощность создается так быстро, что шнур плавится или горит. (б) Схема короткого замыкания.

Одним особенно коварным аспектом короткого замыкания является то, что его сопротивление может фактически уменьшиться из-за повышения температуры. Это может произойти, если короткое замыкание создает ионизацию. Эти заряженные атомы и молекулы могут свободно двигаться и, таким образом, снижают сопротивление r.r. размер 12{r} {} Поскольку P=V2/r, P=V2/r, размер 12{P = V rSup { размер 8{2} } /r} {} мощность рассеивается на коротких подъемах, что может привести к увеличению ионизация, больше мощности и так далее. Высокие напряжения, такие как 480 В переменного тока, используемые в некоторых промышленных приложениях, сами по себе представляют эту опасность, потому что более высокие напряжения создают более высокую начальную выработку энергии при коротком замыкании.

Еще одна серьезная, но менее серьезная термическая опасность возникает, когда провода, питающие пользователя, перегружены слишком большим током. Как обсуждалось в предыдущем разделе, мощность, рассеиваемая в проводах питания, равна P=I2Rw,P=I2Rw, размер 12{P = I rSup { размер 8{2} } R rSub { размер 8{w} } } {}, где RwRw размер 12{R rSub { размер 8{w} } } {} — сопротивление проводов, а II размер 12{I} {} — ток, протекающий по ним. Если размер II 12{I} {} или размер RwRw 12{R rSub { размер 8{w} } } {} слишком велик, провода перегреваются. Например, изношенный сетевой шнур (с некоторыми оборванными плетеными проводами) может иметь Rw=2,00 ΩRw=2,00 Ω, а не 0,100Ω0,100Ω размером 12{0 «.» «100» %OMEGA } {} должно быть. Если через шнур проходит ток 10,0 А, то P=I2Rw=200 WP=I2Rw=200 W размер 12{P = I rSup { размер 8{2} } R rSub { размер 8{w} } =»200″` W} {} рассеивается в шнуре — гораздо больше, чем безопасно. Точно так же, если провод с сопротивлением 0,100 - Ом 0,100 - Ом предназначен для передачи нескольких ампер, но вместо этого проводит 100 А, он сильно перегреется. Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае составит P=1000 Вт. P=1000 Вт. Предохранители и автоматические выключатели используются для ограничения чрезмерных токов. (См. рис. 3.25 и рис. 3.26.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда постоянный ток превышает безопасные пределы.

Рисунок 3.25 (a) Плавкий предохранитель имеет металлическую полоску с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током необратимо разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель представляет собой автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель. Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в паз при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках.

Рисунок 3.26 Схема цепи с плавким предохранителем или автоматическим выключателем. Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для типичных бытовых напряжений и токов изготовить относительно просто, но для больших напряжений и токов возникают особые проблемы. Например, когда автоматический выключатель пытается прервать поток высоковольтного электричества, через его точки может проскакивать искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжаться. Большие автоматические выключатели, используемые в системах распределения электроэнергии, используют изолирующий газ и даже используют струи газа для гашения таких искр. Здесь переменный ток безопаснее постоянного, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Опасность поражения электрическим током

Электрические токи, проходящие через людей, вызывают чрезвычайно разнообразные эффекты. Электрический ток можно использовать для блокирования болей в спине. Изучается возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности в парализованных конечностях, что, возможно, позволит парализованным людям ходить. Телевизионные инсценировки, в которых электрические разряды используются, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (массивно нерегулярное, часто фатальное, биение сердца), более чем распространены. Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что электрический ток вызывает фибрилляцию сердца. Кардиостимулятор использует электрические разряды, чтобы заставить сердце биться правильно. Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание жидким азотом). Конечно, существуют последовательные объяснения этих разрозненных эффектов. Основные факторы, от которых зависят последствия поражения электрическим током, следующие:

1. Сумма тока II размер 12{I} {}
2. Путь, пройденный текущим
3. Продолжительность шока
4. Частота ff размер 12{f} {} тока ( f=0f=0 размер 12{f=0} {} для постоянного тока)

В таблице 3. 3 приведены последствия поражения электрическим током в зависимости от силы тока при типичном случайном поражении. Эффекты для удара, который проходит через туловище тела, имеет продолжительность 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рис. 3.27 Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. (a) Жертву отбрасывает назад из-за непроизвольных сокращений мышц, разгибающих ноги и туловище. б) Жертва не может отпустить провод, стимулирующий все мышцы руки. Те, что смыкают пальцы, сильнее тех, что их разжимают.

Таблица 3. 3 Последствия поражения электрическим током в зависимости от силы тока ³

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах. Учитывая, что большие токи будут протекать через секции с меньшим сопротивлением (что будет обсуждаться далее в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к Земле. Земля является естественным поглотителем электронов. Ношение изолирующей обуви, требование многих профессий, препятствует пути электронов, создавая большое сопротивление на этом пути. Всякий раз, когда вы работаете с мощными инструментами (дрелями) или в рискованных ситуациях, убедитесь, что вы не создаете пути для тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи проходят через тело безвредно и неощутимо. Это случается с вами регулярно без вашего ведома. Порог чувствительности составляет всего 1 мА, и, хотя удары неприятны, они, по-видимому, безвредны при токах менее 5 мА. В большом количестве правил безопасности в качестве максимально допустимого разряда используется значение 5 мА. При силе тока 10–20 мА и выше ток может стимулировать устойчивые мышечные сокращения так же, как это делают обычные нервные импульсы. Люди иногда говорят, что их отшвырнуло через всю комнату от удара током, но на самом деле произошло то, что определенные мышцы сократились, толкая их не по их собственному выбору. См. рисунок 3.27(а). Более пугающим и потенциально более опасным является число 9.0409 не могу отпустить эффект , показанный на рис. 3.27(b). Мышцы, смыкающие пальцы, сильнее размыкающих, поэтому рука непроизвольно смыкается на проволоке, бьющей по ней током. Это может продлить шок на неопределенный срок. Это также может представлять опасность для человека, пытающегося спасти пострадавшего, поскольку рука спасателя может сомкнуться на запястье пострадавшего. Обычно лучший способ помочь пострадавшему — это сильно ударить кулаком/ударом/сотрясением изолятором или бросить изолятор в кулак. Современные электрические заборы, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы позволить людям, которые прикасаются к ним, освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Более сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические схемы могут быть нарушены, так что он будет сокращаться нерегулярно и неэффективно в состоянии, называемом фибрилляцией желудочков . Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за недостаточного кровообращения. Порог фибрилляции желудочков находится в пределах 100–300 мА. При силе тока около 300 мА и выше удар может вызвать ожоги в зависимости от концентрации тока — чем больше концентрация, тем больше вероятность ожогов.

Очень сильные токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к нормальному состоянию после шока. Электрические паттерны на сердце полностью стираются таким образом, что сердце может начать заново с нормальным биением, в отличие от постоянных нарушений, вызванных меньшими токами, которые могут привести к фибрилляции желудочков сердца. Последнее чем-то похоже на каракули на доске, тогда как первое полностью их стирает. Телевизионные инсценировки удара электрическим током, используемого для вывода жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показывают большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим тяжесть шока (учитывая, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, фиксированы, например, в таблице и предыдущем обсуждении). Большее напряжение более опасно, но поскольку I=V/R, I=V/R, размер 12{I = итал. «V/R»} {} сила удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление составляет около 200 кОм.200 кОм. Если он соприкасается с напряжением 120 В переменного тока, ток I=(120 В)/(200 кОм) = 0,6 мА I=(120 В)/(200 кОм) = 0,6 мА размер 12{I = \( «120 В» \) / \( «200 кОм «%OMEGA \)» = 0″ «.» «6 мА»} {} безвредно проходит через него. Один и тот же промокший человек может иметь сопротивление 10,0 кОм10,0 кОм размера 12{«10» «.» 0″ k» %OMEGA } {} и те же 120 В дадут ток 12 мА — выше не может отпустить порог и потенциально опасен.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо более низкое сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если сопротивление кожи обойти, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытых электродов кардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку. В этих условиях токи, примерно равные 1/1000 значений, перечисленных в таблице 3.3, производят аналогичный эффект. Во время операции на открытом сердце для успокоения сердца можно использовать токи силой от 20 мкА до 20 мкА размером 12 {«20″ мк»} {}. Строгие требования электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и реанимации, связаны с вдвойне неблагоприятным положением пациентов, чувствительных к микрошокам. Разрыв в коже уменьшил его сопротивление, поэтому то же самое напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рисунок 3.28 График средних значений порога чувствительности и тока не может отпустить в зависимости от частоты. Чем ниже значение, тем более чувствителен организм к этой частоте.

Факторами, помимо силы тока, влияющими на тяжесть удара, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, на сердце не влияет удар током через мозг, который лечит нарушения в химии мозга. И это общая истина, что чем дольше продолжительность шока, тем сильнее его последствия. На рис. 3.28 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на удар. Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов в зависимости от частоты. Чем ниже требуемый ток, тем более чувствителен организм к этой частоте. По иронии судьбы, тело наиболее чувствительно к частотам около 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току (f = 0), (f = 0), размер 12 {f = 0} {}, что мягко подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более и более высоких частотах тело становится все менее чувствительным к любым воздействиям, связанным с нервами. Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут возбуждаться или стимулироваться. На очень высоких частотах электрический ток распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь повторить это дома с переменным током частотой 60 Гц!) В некоторых зрелищных демонстрациях электричества, когда дуги высокого напряжения проходят по воздуху и над телами людей, используются высокие частоты и слабые токи. (См. рис. 3.29..) Устройства и методы электробезопасности подробно обсуждаются в книге «Электробезопасность: системы и устройства».

Рис. 3.29 Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и потребляемой мощности.