6. Эквивалентная электрическая схема замещения тела человека.

Эквивалентная схема сопротивления тела человека

На основании этой схемы  выражение для определения полного сопротивления тела человека в комплексной форме Z_h, Ом, имеет вид

или после соответствующих преобразований – в действительной форме z_h, Ом

где Z_Н – сопротивление наружного слоя кожи в комплексной форме, Ом;   =2f – угловая скорость, рад/с;  f – частота тока, Гц.

Эту схему можно упростить, представив сопротивление тела человека как параллельное соединение сопротивления R_h и емкости С_h которые назовем соответственно активным сопротивлением и емкостью тела человека При этом

В этом случае выражение полного сопротивления тела человека в действительной форме будет, Ом,

                                                                              

При малой емкости (когда ее можно принять равной нулю) полное сопротивление тела человека оказывается равным сумме активных сопротивлений обоих слоев эпидермиса и внутреннего сопротивления тела, Ом, т. е.

Расчетное электрическое сопротивление тела человека переменному току частотой 50 Гц при анализе опасности поражения человека током принимается равным 1000 ом.

7. Зависимость сопротивления тела человека от параметров электрической цепи.

В целом, значение полного сопротивления тела человека зависит от ряда факторов:

• состояния кожи;

• от параметров электрической цепи – места приложения электродов к телу человека, значений тока и приложенного напряжения, рода и частоты тока, площади электродов, длительности прохождения тока;

Влияние места приложения электродов на сопротивление тела человека

Место приложения электродов оказывает влияние потому, что сопротивление кожи у одного и того же человека неодинаково на разных участках тела. Кроме того, различным (хотя и в незначительных пределах) оказывается и внутреннее сопротивление за счет изменения длины пути тока по внутренним тканям организма. Разница в значениях сопротивления кожи на разных участках тела объясняется рядом факторов, в том числе:

а) различной толщиной рогового слоя кожи;

б) неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела;

в) неодинаковой степенью наполнения кровью сосудов кожи.

Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладоней и в особенности на стороне, обращенной к туловищу, подмышечных впадин, тыльной стороны кисти руки.

Влияние значения тока на сопротивление тела человека

Увеличение тока, проходящего через тело человека, сопровождается усилением местного нагрева кожи и раздражающего действия на ткани. Это в свою очередь вызывает рефлекторно, т. е. через центральную нервную систему, быструю ответную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи, а следовательно, усиление снабжения ее кровью и повышение потоотделения, что и приводит к снижению электрического сопротивления кожи в этом месте.

Зависимость сопротивления тела человека от значения приложенного напряжения

Повышение напряжения U_h, приложенного к телу человека,  вызывает уменьшение в десятки раз полного сопротивления тела человека z_h которое в пределе приближается к наименьшему значению сопротивления внутренних тканей тела (примерно 300 Ом).

Уменьшение z_h с ростом приложенного напряжения происходит в основном за счет уменьшения сопротивления кожи и объясняется  ростом тока, проходящего через кожу, и пробоем рогового слоя кожи под влиянием приложенного напряжения.

Пробой рогового слоя кожи возможен, если напряженность возникшего в нем электрического поля превысит его пробивную напряженность, равную, как показывают опыты, 500—2000 В/мм. Поскольку сопротивление рогового слоя резко преобладает над сопротивлением всей остальной цепи тока в теле человека, с некоторым приближением можно считать, что напряжение, подведенное к телу человека, практически целиком прикладывается к роговому слою (точнее, к двум последовательно включенным слоям). При этом допущении нетрудно определить напряжение, которое, будучи приложено к телу человека вызывает пробой рогового слоя, т.е. пробивное напряжение U_пр, В, 

где d_р — толщина рогового слоя, мм.

Так, при d_p=0,05 мм и Е_пр=500 – 2000 В/мм получим: U_пр=50 – 200 В.

Следовательно, пробой рогового слоя кожи возможен при напряжении около 50 В и выше.