ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ / Электрическое сопротивление тела человека

Электрическое сопротивление тела человека

Тело человека является проводником электрического тока, при этом разные ткани тела оказывают току разное сопротивление. Наибольшим сопротивлением обладает коже: её уникальное объемное сопротивление достигает 3*10⁵…2*10⁶ Ом*см. Другие ткани, в том числе мышечная ткань, кровь и особенно спинной и головной мозг имеют малое сопротивление. Следовательно, сопротивление тела человека определеятся главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы.

Наружный слой (эпидермис) имеет несколько слоев, из которых самый верхний называют роговым. Роговый слой состоит из многих рядов омертвевших ороговевших клеток; он лишен кровеносных сосудов и нервов и является слоем неживой ткани, покрывающей тело человека.

Роговый слой имеет толщину на разных участках тела от 0,05 до 0,2 мм; на ладонях и подошвах, утолщаясь, он может образовывать мозоли, т.е. иметь значительную толщину.

Роговый слой плохо проводит тепло и электричество. В сухом и незагрязненном состоянии роговый слой можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление составляет 10⁷…10⁸ Ом*см.

Другие слои эпидермиса, лежащие под роговым слоем и образованные в основном из живых клеток, можно условно объединить в один так называемый ростковый слой. Обычно он в несколько раз тоньше рогового слоя и обладает значительно меньшим сопротивлением.

Внутренний слой (дерма) является живой тканью. В нем находятся кровеносные сосуды, нервы, корни волос, потовый и сальные железы, выводные протоки которых выходят на поверхность кожи, пронизывая эпидермис. Электрическое сопротивление дермы не велико.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже, измеренное при напряжении 15…20В, колеблется в пределах от 3 до 100 кОм. Если на участках кожи, где прикладываются электроды, соскоблить роговый слой, сопротивление тела упадет до 1…5 кОм, а при удалении всего верхнего слоя (эпидермиса) – до 0,5…0,7 кОм. Если же под электродами полностью удалить кожу, то сопротивление составить 0,3…0,5 кОм. Рисунок 1. Схема измерения сопротивления тела человека

Сопротивление тела человека (рисунок 1.), т.е. сопротивление между электродами 1, можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений эпидермиса Rн (сопротивления между электродом 1, роговым слоем 2, ростковым слоем 3 и дермой 4) и внутреннего сопротивления Rв, которое включает в себя два сопротивления дермы 4 и сопротивление внутренних тканей тела 5.

Рисунок 2. Эквивалентная схема сопротивления тела человека

Наружное сопротивление тела обладает не только активной Rн, но и емкостной Сн составляющей (рисунок 2). Одной обкладкой конденсатора Сн являются токоведущие части 1, второй – дерма 4, а диэлектриком эпидермис 2.

Согласно приведенной эквивалентной схеме полное сопротивление тела человека будет равно

Так как значение емкости Сн мало, то для токов промышленной частоты сопротивление тела человека будет равно

Rz=Rв+2*Rн

Сопротивление тела человека зависит от приложенного напряжения, значения и частоты тока, времени прохождения и состояния кожи.

С увеличением приложенного напряжения сопротивление тела человека Rz уменьшается, что объясняется электрическим пробоем рогового слоя.

С увеличением тока и времени его прохождения через тело человека Rz уменьшается, так как усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов и увеличению потовыделения.

Так как сопротивление кожи на различных участках тела неодинаково, то сопротивление зависит от площади и плотности контактов и места их приложения.

Переменный ток представляет большую опасность, чем постоянный ток такого же значения. С увеличением частоты тока сопротивление тела человека за счет емкостной составляющей уменьшается и при f=(10…20) кГц можно считать, что наружный слой кожи не имеет сопротивления электрическому току.

Сопротивление тела человека в сильной степени зависит от состояния кожи. Порезы, царапины, ссадины, увлажнения и потовыделение, загрязнение токопроводящими веществами могут уменьшать сопротивление кожи Rн.

Поэтому при расчетах сопротивление тела человека Rч току промышленной частоты считают неизменным и равным 1000 Ом.