лб1

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга (РЭТЭМ)

Отчет по лабораторной работе №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕЛА

ЧЕЛОВЕКА

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Выполнил: Студент гр. 732-2

___________ В.В. Яценко

__________

Проверил:

доцент каф. РЭТЭМ, кандидат биологических наук

_______ __________ Т.А. Сошникова

__________

Томск 2025

Введение

Цель работы: определение зависимостей, характеризующих электрическое сопротивление тела человека.

Оборудование: Устройство для исследования сопротивления тела человека, тип ГалСен – 341, параметры (предельные) – 0.7В; 0,03А.

2

ХОД РАБОТЫ

Лабораторная работа выполнялась в аудитории 416/1 главного корпуса ТУСУР за устройством №341 ГалСен «Устройство для исследования сопротивления тела человека».

Для каждого члена команды были проведены измерения силы тока (I)

при различных комбинациях напряжения (U) и частоты (f). Измерения выполнялись трижды для двух площадей контакта электродов: 1250 мм² и 2500 мм².

Расчет сопротивления На основе средних значений силы тока по закону Ома было рассчитано

электрическое сопротивление тела (R) для каждого испытуемого и каждой комбинации параметров по формуле:

R = U / I (1),

Расчет пороговых напряжений Для определения пороговых напряжений использовались рассчитанные

значения сопротивления и стандартные пороговые значения силы тока

(неотпускающий и фибрилляционный) для постоянного и переменного (50 Гц)

тока. Расчет производился по формуле, также следующей из закона Ома:

U = I * R (2),

где U - пороговое напряжение, I - пороговый ток, R - рассчитанное сопротивление тела.

Все исходные данные, результаты измерений и расчетов представлены в сводной таблице 1.

3

4

Анализ результатов Наблюдается значительная вариация силы тока и, как следствие,

сопротивления тела среди участников при разных частотах и площадях контакта.

1. Зависимость от частоты: наибольшие значения тока и наименьшие значения сопротивления зафиксированы при высокой частоте (15 кГц).

Например, у Парня 1 ток достиг 6.30 мА (R = 0.95 кОм), а у Девушки 2 – 4.90

мА (R = 1.22 кОм) при площади 1250 мм². При низких частотах (20-50 Гц)

сопротивление резко возрастает, достигая сотен кОм (например, 233.33 кОм у Девушки 2 и Владислава при 20 Гц). Это подтверждает, что тело человека ведет себя как нелинейный проводник, чье сопротивление зависит от частоты.

2.Влияние площади контакта: увеличение площади контакта до

2500 мм² привело к росту силы тока и снижению сопротивления по сравнению с 1250 мм² для всех участников. Например, у Девушки 2 ток при 15 кГц увеличился с 4.90 мА до 7.70 мА, а сопротивление снизилось с 1.22 кОм до

0.78 кОм. При 20 Гц сопротивление у той же испытуемой уменьшилось с

233.33 кОм до 36.84 кОм. Это свидетельствует об обратной зависимости сопротивления от площади контакта.

3. Пороговые напряжения: для расчета пороговых напряжений использовались стандартные значения пороговых токов:

• Переменный ток (50 Гц) опаснее постоянного: для достижения неотпускающего эффекта требуется напряжение в несколько раз ниже (0.01 А

против 0.05 А). Например, для Девушки 4 при площади контакта 2500 мм² пороговое напряжение для переменного тока составило 82.20 В, а для постоянного – 411.00 В.

• Влияние площади контакта на безопасность: при увеличении площади контакта пороговые напряжения снижаются в 2–5 раз. Например, для Девушки 1 неотпускающее напряжение (переменный ток, 50 Гц) упало с

545.45 В до 240.00 В. Это означает, что риск поражения при контакте с одним

и тем же напряжением значительно возрастает с увеличением площади

5

без исключения при увеличении площади электрода с 1250 мм² до 2500 мм² наблюдалось значительное снижение сопротивления. Это полностью согласуется с физическим принципом, согласно которому с увеличением площади проводника (в данном случае – участка кожи) уменьшается его удельное сопротивление, что приводит к росту общего тока и, как следствие,

кснижению общего сопротивления тела.

5.Графический анализ зависимости порогового напряжения от площади контакта

пороговые не отпускающие напряжения для постоянного тока при разных площадях контакта. Данные для построения взяты из расчетов пороговых напряжений в Таблице 1 (столбцы «U, постоянный не отпускающий»).

Использованные данные: значения порогового не отпускающего напряжения для переменного тока (U, Переменный неотпускающий) для всех шести испытуемых при S=1250 мм² и S=2500 мм².

4000,00

График 2 – Зависимость порогового неотпускающего напряжения

постоянного тока от площади контакта

7

График наглядно демонстрирует, что площадь контакта оказывает сильное влияние и на опасность поражения постоянным током. У всех испытуемых наблюдается значительное снижение порогового неотпускающего напряжения с увеличением площади контакта с 1250 мм² до

2500 мм². Например, у Девушки 1 это напряжение снизилось с 2727.3 В до

1200 В, а у Девушки 4 – с 468.75 В до 411 В.

Сравнительный анализ с переменным током:

1.Абсолютные значения: Пороговые напряжения для постоянного тока (от ~400 В до ~3300 В) многократно превышают аналогичные значения для переменного тока 50 Гц (от ~80 В до ~670 В), что подтверждает вывод о значительно меньшей опасности постоянного тока в плане возникновения неотпускающего эффекта.

2.Степень влияния площади: несмотря на разницу в абсолютных значениях, зависимость от площади контакта остается ярко выраженной и для постоянного тока. Уменьшение сопротивления тела при увеличении площади приводит к пропорциональному снижению напряжения, необходимого для достижения опасного значения силы тока (0.05 А для постоянного тока).

Хотя постоянный ток и требует для достижения неотпускающего эффекта существенно более высоких напряжений, чем переменный,

выявленная зависимость указывает на общий принцип: увеличение площади контакта с проводником снижает безопасный порог напряжения для любого типа тока. Это подчеркивает универсальность правила электробезопасности:

необходимо минимизировать площадь контакта с токоведущими частями

(например, браться не всей ладонью, а кончиками пальцев) вне зависимости от того, постоянный это или переменный ток.

8

ВЫВОД

Проведенное исследование позволило экспериментально определить ключевые зависимости электрического сопротивления тела человека от частоты тока, площади контакта и индивидуальных физиологических особенностей испытуемых. На основе анализа полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Зависимость сопротивления от частоты тока: Сопротивление тела человека резко снижается с увеличением частоты. При низких частотах (20-50

Гц) сопротивление достигало сотен кОм, тогда как при 15 кГц оно падало до

1-1.5 кОм. Эта нелинейная зависимость согласуется с теорией поведения биологических тканей в переменном электрическом поле.

2. Влияние площади контакта: Увеличение площади контакта с 1250

мм² до 2500 мм² приводило к значительному снижению сопротивления

(График 1) и, как следствие, к снижению пороговых напряжений для опасных токов (График 2). Это подтверждает теоретическую зависимость: больше площадь – меньше сопротивление.

3. Сравнение постоянного и переменного тока: Переменный ток (50

Гц) оказался значительно опаснее постоянного: для достижения неотпускающего эффекта требовалось напряжение в 5 раз ниже (0.01 А против

0.05 А). Это объясняется воздействием переменного тока на нервную систему

имышцы.

4.Индивидуальные различия: Результаты показали значительный разброс значений между участниками, что подчеркивает важность индивидуального подхода при оценке рисков поражения электрическим током.

5.Практическая значимость: Полученные данные подчеркивают:

• Критическую опасность напряжений от 80-100 В при переменном

токе (50 Гц) даже при кратковременном контакте, особенно при большой

площади контакта.

9

•Необходимость учета площади контакта при проектировании электрозащиты (например, использование изолированных инструментов с малой площадью соприкосновения).

•Отсутствие универсальных «безопасных» параметров из-за значительных индивидуальных различий.

Исследование подтвердило, что сопротивление тела человека зависит от частоты тока, площади контакта и индивидуальных факторов. Наибольшую опасность представляет переменный ток промышленной частоты (50 Гц),

особенно при больших площадях контакта.

10