Механическое действие электрического тока это

8.2. Механизм действия электрического тока

Электрический ток оказывает на организм специфическое и неспецифическое действие. Специфическое действие тока выражается в электрохимическом, тепловом, биологическом и механическом эффектах; неспецифическое — обусловлено выделением других видов энергии, в которые преобразуется электричество вне пределов организма.

Электрохимическое действие тока проявляется в электролизе. Пронизывая ткани, ток вызывает в клетках нарушение ионного равновесия и изменяет биологический потенциал. Электролиз приводит к поляризации клеточных мембран — на одних участках тканей скапливаются положительно заряженные ионы (возникает кислая реакция), на других — отрицательно заряженные ионы (возникает щелочная реакция). При этом кислота отнимает воду и наступает коагуляция белков, а в участках щелочной реакции происходит набухание коллоидов и развивается некроз тканей. При соприкосновении с металлом тела человека электролиз сопровождается «металлизацией» кожи.

Тепловое действие проявляется ожогами кожного покрова. Электроожоги образуются в местах прохождения электрического тока через организм. Чем выше напряжение тока, тем больше энергии выделяется в местах контакта кожи с токонесущими поверхностями, и тем сильнее выражены разрушения ткани.

Электроожоги практически всегда бывают глубокими (3—4 степени). В местах входа и выхода электрического тока имеется тканевой некроз — метки тока. Их форма и размеры могут быть различными — от точечных до обугливания обширных участков тела. Иногда в костной ткани в результате расплавления костного вещества возникают так называемые «жемчужные бусы». Это происходит в результате превращения электрической энергии в тепловую с выделением большого количества тепла в тканях. Кожа и кость оказывают электрическому току значительное сопротивление, а потому и поражаются больше, чем другие ткани. Различают контактные электрические ожоги, возникающие от выделения тепла при прохождении через ткани, и термические ожоги, которые развиваются при воздействии пламени вольтовой дуги.

Биологическое действие тока заключается в следующем. При прохождении через тело он вызывает возбуждение скелетной и гладкой мускулатуры, железистых тканей, нервных рецепторов и проводников, которое, в свою очередь, провоцирует тонические судороги скелетных мышц, способные привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазму голосовых связок. Тоническое сокращение гладких мышц сопровождается повышением кровяного давления, непроизвольным мочеиспусканием и дефекацией.

Воздействие на нервную систему и непосредственно на органы внутренней секреции приводит к выбросу в большом количестве катехоламинов, изменяет многие соматические и висцеральные функции организма. Действие тока на сердечную мышцу может вызвать фибрилляцию желудочков сердца и смерть.

Механическое (динамическое) действие тока высокого напряжения, обладающего колоссальной тепловой и механической энергией, проявляется в расслоении тканей и даже отрыве частей тела.

Неспецифическое действие электрического тока обусловлено другими видами энергии, в которые преобразуется электричество вне организма. Так, от вольтовой дуги, температура которой в ее стволе доходит до 4000 ○ С, возникают термические ожоги. В результате излучения вольтовой дугой световых, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей могут развиться ожог роговицы, конъюнктивиты и даже атрофия зрительного нерва и другие повреждения глаз; от сильного звука, возникающего при взрыве — повреждение органов слуха.

Нередким явлением при поражении электрическим током бывают механические повреждения, возникающие в результате падения пострадавшего с высоты или попадания частей тела между движущимися механизмами. При падении в воду пострадавший может утонуть. От воспламенения одежды, пропитанной маслами, бензином или другими горючими жидкостями пострадавший может получить термические ожоги. Кроме того, при прохождении электрического тока (низкого напряжения — менее 1000 В) через ткани организма в результате резкого сокращения мышц могут происходить вывихи, отрывные и компрессионные переломы. Настоящее явление имеет место в местах, где прикрепляются большие массивы мышц. Электротравма вызывает выраженные нарушения в функционировании внутренних органов, нередко способствует обострению заболеваний.

Действия электрического тока и примеры проявления и использование их в быту и технике

Тепловое действие электрического тока-в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.
Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это нанесение гальванических покрытий и т. д.
магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах
В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.
МЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное силовое поле. Эти магнитные действия превращаются в движение, например, в электромоторах, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях и в реле

Похожие вопросы

Специфика поражающего действия электрического тока

Поражающее действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм че­ловека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие.

• Термическое действие электротока проявляется в ожогах от­дельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства
• Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава.
• Механическое (динамическое) действие электротока выражается в расслоении, разрыве и других подобных повреждениях различных тканей организма, в том числе мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и др., в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови.
• Биологическое действие электротока проявляется и раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действу­ющем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Виды поражений электрическим током

Электротравма – травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. Указанное многообразие действия электрического тока на организм нередко приводит к различным электротравмам, которые сводятся к двум видам:

1. Местные электротравмы, когда возникает местное повреждение организма;
2. Общие электротравмы, так называемым электрическим ударам, когда поражается весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.

Местная электротравма – ярко выраженное местное нарушение целостности тканей тела, вызванное воздействием электротока или электродуги. Опасность местных электротравм и сложность их лечения зависят от места, характера и степени повреждения тканей, а также от реакции организма на это повреждение. Как правило, местные электро­травмы излечиваются, и трудоспособность пострадавшего восстанавливается полностью или частично.

Характерные местные электротравмы – электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

• Электрический ожог подразделяют на токовый (контактный) и дуговой.
• Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека, подвергшегося действию электротока.
• Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.
• Механические повреждения являются в большинстве случаев след­ствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов. Разумеется, что электротравмами не считаются травмы, вызванные падением с высоты, ушибами о предметы и т.п. в результате воздействия тока.
• Электроофтальмия (от греч. ophthalmos – глаз) представляет собой воспаление наружных оболочек глаз – роговицы и конъюнктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазное яблоко), возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.
• Электрический удар – возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, проявляющееся в непроизвольных судорожных сокращениях различных мышц тела.

Исход воздействия электротока на организм человека зависит от ряда факторов, в том числе от значения и длительности прохождения тока через тело, рода и частоты тока, а также от индивидуальных свойств человека. Электрический удар, даже если он не приводит к смерти, может вызвать серьезные расстройства в организме, которые проявляются сразу или через определенное время. В результате электрического удара могут возникнуть или обостриться сердечно-сосудистые заболевания (аритмия сердца, стенокардия, нарушения артериального давления и др.), а также нервные болезни (невроз, эндокринные нарушения и пр.).

Пороговые ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный токи

Степень опасности действия на человека электрического тока зависит от его значения. Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека ощутимые раздражения, называется ощутимым током, а наименьшее значение этого тока называется пороговым ощутимым током. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него малого тока: в среднем около 1,1 мА при переменном токе частотой 50 Гц и около 6 мА при постоянном токе. Это воздействие при переменном токе проявляется слабым зудом и легким пощипыванием (покалыванием), а при постоянном токе ощущением нагрева кожи на участке, касающемся токоведущей части.

Пороговый ощутимый ток не может вызвать поражения человека, однако длительное (в течение нескольких минут) прохождение этого тока через человека может отрицательно сказаться на состоянии его здоровья. Кроме того, ощутимый ток может стать косвенной причиной несчастного случая, поскольку человек, почувствовав воздействие электротока, теряет уверенность в своей безопасности и может произвести неправильные действия. Особенно опасно неожиданное воздействие ощутимого тока при работах вблизи токоведущих частей на высоте и в других аналогичных условиях.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется неотпускающим током, а наименьшее его значение – пороговым неотпускающим током. Пороговые неотпускающие токи различны у мужчин, женщин и детей. Приближенные средние значения их составляют: для мужчин – 16 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин – соответственно 11 и 50 мА, для де­тей – 8 и 40 мА.

Фибрилляционный ток – это электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Наименьшее его значение называется пороговым фибрилляционным током. Электроток 50 мА и более при 50 Гц, проходя через тело человека, рас­пространяет свое раздражающее действие на мышцы сердца, тем самым вызывая его хаотичное сокращение и остановку. При частоте 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 50 мА до 5 А, а среднее значение порогового фибрилляционного тока можно считать 300 мА. Ток больше 5 А как переменный, так и постоянный, вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Основой организации безопасной эксплуатации электроустановок является высокая техническая грамотность и сознательная дисциплина обслуживающего персонала, который обязан строго соблюдать особые организационные и технические мероприятия, правила и нормы без­опасной работы в действующих электроустановках, а также приемы и очередность выполнения эксплуатационных операций.

Классификация помещений в отношении опасности поражения электротоком

В зависимости от тех или иных условий, повышающих опасность воздействия электротока на человека, разным помещениям присуща разная степень опасности поражения током – одним большая, другим меньшая. В соответствии с Правилами устройства электроустановок помещения в отношении опасности поражения людей электрическим током классифицируются следующим образом:

1. Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. В таких по­мещениях относительная влажность воздуха менее 60%, отсутствуют высокая температура, токопроводящая пыль, химически активная или органическая среда, токопроводящие полы, возможность одновременного прикосновения к металлоконструкциям зданий, аппаратов, механизмов и к металлическим корпусам электрооборудования.

2. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

• сырость (относительная влажность воздуха более 75%) или токопроводящая пыль;
• токопроводящие полы (металлические, земляные, железо­бетонные, кирпичные и пр.);
• высокая температура (температура постоянно или периодически (более одних суток) превышает 35°С);
• возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, к технологическим аппаратам, механизмам и пр., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям) – с другой.

3. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

• особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100% – потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);
• химически активная или органическая среда (помещения, где содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения и плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования);
• одновременно два или более условий повышенной опасности.

Территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.

Действия электрического тока

Электрический ток в твёрдых проводниках представляет из себя упорядоченное движение электронов. Каждый твёрдый проводник имеет кристаллическое строение, в узлах которой находятся положительные ионы. Поначалу проводник состоит из атомов химического элемента (состав проводника). Если пустить электрическое поле, от этих атомов будут отделяться электроны с внешней электронной оболочки, и атомы превращаются в положительные ионы, которые находятся в узлах кристаллической решётки. Электрический ток распространяется в проводниках с огромной скоростью, приближающейся к скорости света (299 792 458 м/с), но сами электроны движутся гораздо медленнее (в проводах их скорость составляет несколько миллиметров в секунду). Если выключить электрическое поле, электроны присоединяются к положительным ионам, находящимися поблизости и эти ионы превращаются снова в атомы. Электрический ток также, например, в лампочке нагревает её спираль.

Химическое действие тока

В электролитах движутся ионы (катионы и анионы). При взаимодействии электролита с молекулами воды, диполи воды своими кончиками присоединяются к катионам металла. В последствие у электролита разрушается кристаллическая решётка, что ведёт к образованию гидратов, то есть освобождаются гидратированные ионы.

Магнитное действие тока

Электрический ток создает магнитное поле, которое можно обнаружить по его действию на постоянный магнит. Например, если к проводнику по которому протекает электрический ток, поднести компас, стрелка компаса, представляющая собой постоянный магнит, придет в движение. Если изначально стрелка компаса была расположена вдоль силовых линий магнитного поля земли, то после приближения к проводнику с электричсеим током, стрелка соориентируется вдоль силовых линий магнитного поля проводника.

Катушка, состоящая из намотанного провода и сердечника, притягивает к себе частички металлов. Поскольку и катушка, и сердечник состоят из разных проводников, электроны переходят на разные проводники.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Действие (физическая величина)
• Действуй, Маня!