2.2 Електричний опір тіла людини
Тіло людини є провідником електричного струму. При цьому різні тканини тіла по-різному проводять струм: одні краще, інші гірше. Найбільший опір електричному струму чинить шкіра, питомий об’ємний опір якої досягає 3-20 тис. Ом-м. Інші тканини, в тому числі м'язова і жирова, спинний і головний мозок, а також кров мають у порівнянні зі шкірою дуже малий опір. У результаті опір тіла людини визначається в основному опором шкіри.
Будова шкіри дуже складна. Шкіра складається з двох основних шарів: зовнішнього - епідермісу і внутрішнього - дерми.
Зовнішній шар шкіри - епідерміс у свою чергу має кілька шарів, з яких верхній найтовщий називається роговим.
Роговий шар складається з багатьох шарів відмерлих ороговілих клітин; він позбавлений кровоносних судин і нервів і є тому шаром неживої тканини. На різних ділянках тіла роговий шар має товщину від 0,05 до 0,2 мм; на долонях і підошвах, потовщуючись, він може утворювати мозолі, тобто мати значну товщину.
Роговий шар володіє високою механічної міцністю, погано проводить тепло і електрику і служить ніби захисною оболонкою, що покриває все тіло людини. У сухому і незабрудненому стані роговий шар можна розглядати як діелектрик: його питомий об'ємний опір досягає 105 106 Ом-м, тобто в тисячі разів перевищує опір інших шарів шкіри і внутрішніх тканин організму.
Інші шари епідермісу, що лежать під роговим шаром і утворенні в основному з живих клітин, можна умовно об'єднати в один так званий ростовий шар.
Внутрішній шар шкір і дерма складається з міцних волокон, що переплітаються між собою і утворюють густу мережу, яка до служить основою всієї шкіри. Електричний опір дерми незначний: він у багато разів менший від опору рогового шару.
Опір тіла людинипри сухій, чистій і непошкодженій шкірі, виміряний при напрузі до 15-20 В, коливається в межах приблизно від 3000 до 100 000 Ом, а іноді і більше. Якщо на ділянках шкіри, де прикладаються електроди, зшкребти роговий шар, опір тіла впаде до 1000-5000 Ом, а при видаленні всього верхнього шару шкіри (епідермісу) - до 500-700 Ом.
Опір внутрішніх тканин тіла складе всього лише 300-500 Ом.
Опір тіла людини, тобто опір між двома електродами, накладеними па поверхню тіла, можна умовно вважати, що складається з трьох послідовно включених опорів: двох однакових опорів зовнішнього шару шкіри, тобто епідермісу (які в сукупності складають так званий зовнішній опір тіла людини), і одного так званого внутрішнього, який включає в себе два опори внутрішнього шару шкіри, тобто дерми, і опір внутрішніх тканин тіла.
Зовнішній
опір тіла складається з двох паралельно
включених опорів: активного RЗ
і ємнісного
,
який обумовлений тим, що у місці торкання
струмоведучих частин (електродів) до
тіла людини ніби утворюється конденсатор
з певною ємністю СЗ.
Обкладками кожного з цих конденсаторів є струмоведуча частина і добре проводячі струм тканини тіла людини, які лежать під зовнішнім шаром шкіри, а діелектриком, який розділяє обкладки, - цей шар (епідерміс).
Внутрішній опір тіла вважається чисто активним RВ. Його величина залежить від довжини і поперечного перерізу ділянки тіла, по якому проходить струм, і складає приблизно 500-700 Ом.
На практиці зазвичай нехтують ємністю СЗі вважають опір тіла людини чисто активним і рівним 1000 Ом.
У дійсних умовах опір тіла людини не є постійною величиною; він залежить від багатьох факторів, у тому числі від стану шкіри, параметрів електричного ланцюга, фізіологічних факторів, стану навколишнього середовища та ін..
Стан шкіри сильно впливає на величину опору тіла людини. Так, пошкодження рогового шару, в тому числі порізи, подряпини, садна та інші мікротравми, можуть знизити опір тіла до значення, близького до значення його внутрішнього опору, тобто до 500-700 Ом, що безумовно збільшує небезпеку ураження людини струмом.
Такий же вплив робить і зволоження шкіри водою або за рахунок поту. Волога, як правило, не проникає в глибину шкіри. Однак, заповнюючи поглиблення на шкірі і простір між лусочками епідермісу, які відшаровуються, волога створює струмопровідні містки на окремих ділянках шкіри і підвищує тим самим її провідність.
Забруднення шкіри різними речовинами і в особливо добрими провідниками електричного струму (металевий або вугільний пил, окалина і т. п.) супроводжується зниженням її опору.
На опір тіла впливає площа контактів, а також місце їх прикладання.
Значення струму і тривалість його проходження через тіло людини роблять безпосередній вплив на опір тіла: зі збільшенням струму і часу його проходження падає, оскільки при цьому посилюється місцевий нагрів шкіри, що призводить до розширення її судин, а отже, до посилення постачання цієї ділянки кров'ю і збільшення потовиділення.
Із зростанням напруги, прикладеної до тіла людини, відбувається зменшення в десятки разів опору шкіри, а отже, і опору тіла в цілому, яке наближається до опору внутрішніх ткана тіла.
Оскільки загальний опір тіла людини містить активний і реактивний опори, то, зрозуміло, він буде залежати і від виду струмі і його частоти.