Поражение электрическим током и молнией

1. Введение

 Электричество – на  последние 50-60 лет и неизвестно на какой срок в будущем, - единственный относительно дешевый и безопасный в производстве(по крайней мере, в случае не загрязняющих окружающую среду технологий – ГЭС, ветряки, приливные станции и т.п.) вид энергии. Но важнее всего то , что эта энергия повсеместна. Человечество окружено электричеством – производство, быт ,транспорт. Кроме того, природное электричество – грозовые разряды, электричество в биологических системах и т.д. Природное электричество было бы правильнее поставить на первое место, ведь природа всегда наталкивает человека на изучение своих «подарков», которые ему удается поставить в дальнейшем себе на службу. В большей степени, чем от электричества, мы зависим только от Солнца и воздуха с водой.

Согласно современным  представлениям, электричество  — понятие, выражающее свойства и явления, обусловленные структурой физических тел и процессов, сущностью которой является движение и взаимодействие микроскопических заряженных частиц вещества (электронов, ионов, молекул, их комплексов и т. п.),а электрический ток - упорядоченное и направленное движение электронов, ионов. Соответственно, электрический ток нельзя  увидеть, но можно увидеть, почувствовать результаты преобразования электроэнергии в другие виды энергии: свет, тепло, механическую энергию и др. ; которая может приносить не только пользу, но и нанести непоправимый урон в силу нарушения правил использования этого вида энергии и в случаях неизбежных форс-мажоров природного, техногенного или антропогенного характера.

В контрольной работе мною будут рассмотрены виды действий, которые оказывает электричество на живой организм, опасности, подстерегающие  человека при неправильном использовании электрического тока и поражениях атмосферными разрядами (молниями), меры предосторожности и способы оказания первой помощи пострадавшим.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Действие электрического тока на организм человека

О том, что электрический  разряд действует на человека, стало  очевидным в  последней четверти XVIII века. Первым его описал Ж. Марат в докладе французскому правительству при расследовании дел по применению электростатического электричества в лечебных целях. Англичанин А. Уориш, итальянцы Л. Гальвани, А. Вольта и ряд других ученых установили, что на человека действует разряд, полученный не только от источника статического электричества, но и от электрохимического элемента. Однако никто из исследователей не указал на опасность этого действия на человека. Впервые установил эту опасность профессор Петербургской медико – хирургической академии В.В. Петров: при сборке в физической лаборатории высоковольтной гальванической батареи (по современным представлениям V ≈ 1700 В) получил электрический удар с потерей сознания. Этот случай профессор В.В. Петров описал и опубликовал в журнале академии в 1803 г. После этого случая как сам профессор В.В. Петров, так и ученые других стран приступили к  систематическому изучению действия электрического тока на организм  животного и человека.

Изучение механизма электропоражения показало, что электрический ток  вызывает в организме общую рефлекторную реакцию со стороны центральной  и периферической нервной системы, а также со стороны сердечно –  сосудистой и дыхательной систем. Это приводит к нарушению нормальной работы сердца или к остановке  дыхания. Другими словами, при воздействии  тока нарушаются функции жизненно важных органов. Ответная реакция организма на действие электрического тока закономерна и зависит от рода и величины тока, протекающего через тело человека, длительности воздействия, пути тока и т.п.

Различный характер реакций  отдельных органов зависит не только от параметров тока, но главным  образом – от электрического возбуждения, свойственного тканям организма. Реакция нервно – мышечного аппарата и отдельных нервов на электрическое раздражение подчиняется определенной закономерности, которая выражается в последовательном сокращении мышц и раздражениями отдельных нервов. Соответственно физиологическому закону электрического возбуждения биологической ткани возбужденная ткань реагирует на электрическое раздражение, т.е. на воздействие электрического тока, только в момент возрастания тока или его убывания, а также изменения его направления. Соответственно этому наиболее опасным является переменный ток, который во времени изменяется по величине и направлению.

Частота переменного тока 50 Гц воспринимается отдельными тканями  и органами раздельно. Скелетные  мышцы способны воспроизводить такую  же частоту раздражения и отвечать на нее нормальным сокращением. Для мышц сердца ( предел частоты раздражения не превышает 5-6 раз в 1 с) раздражение током частотой 50 Гц является чрезмерным и нарушается нормальное функционирование этого органа.

Постоянный ток, как не изменяющийся во времени по величине и направлению, ощущается в моменты  включения и отключения от источника  тока. Обычно действие его тепловое, а при значительной величине –  в организме происходит химическое разложение крови и клеток ткани.

Электрический ток, проходя  через живой организм, производит:

• термическое (тепловое) действие;
• электролитическое (биохимическое) действие;
• биологическое (механическое) действие ;
• механическое действие.

Термическое действие проявляется  в нагреве ткани (в соответствии с законом Джоуля – Ленца: Q ≈ I² ∙ R_ор ∙ t, где I – величина тока, R_ор – сопротивление организма, t – время прохождения тока) вплоть до ожогов отдельных участков тела, перегреве кровеносных сосудов, крови и т.п.

Электролитическое действие (в основном  постоянный ток) вызывает разложение крови и плазмы, значительно нарушает их физико–химический состав, а также состав клеток ткани.

Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении  нервной и мышечной ткани организма, что может сопровождаться непроизвольным судорожным сокращением мышц, в том  числе мышц сердца и легких. Такое  воздействие может привести к  фибрилляции сердечной мышцы  и остановке сердца или остановке  дыхательной системы. Биологическое  действие (электрический удар) вызывает переменный ток, а также постоянный ток в момент включения и выключения человека из электрической цепи, находящейся  под напряжением.

Механическое действие тока 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.

Электрический ток, проходя  через организм, раздражает живые  ткани, вызывая в них ответную реакцию, - возбуждение, являющееся одним  из основных физиологических процессов  и характеризующееся тем, что  живые образования переходят  из состояния относительного физиологического покоя в состояние специфической  для них деятельности. Так, если электрический ток проходит  непосредственно через мышечную ткань, то возбуждение, обусловленное раздражающим действием тока, проявляется в виде непроизвольного сокращения мышц.  Это так называемое прямое, или непосредственное, раздражающее действие тока на ткани, по которым он проходит.

Однако действие тока может  быть не только прямым, но и рефлекторным, т.е. через центральную нервную  систему.

Прохождение электрического тока вызывает раздражение рецепторов – особых клеток, имеющихся в большом количестве во всех тканях организма и обладающих высокой чувствительностью к воздействию факторов внешней и внутренней среды. Раздражение рецепторов вызывает возбуждение находящихся возле них чувствительных нервных окончаний, от которых волна возбуждения в виде нервного импульса передается по нервным путям в центральную нервную систему.     В случае же чрезмерного или необычного для организма раздражающего, например электрического тока, центральная нервная система может подать нецелесообразную исполнительную команду, что может привести к серьезным нарушениям деятельности жизненно важных органов, в том числе сердца, легких, даже если эти органы не лежат на пути тока. Как известно, в живой ткани, и в первую очередь в мышцах, в том числе и сердечной мышце, а также в центральной и периферической нервной системе постоянно возникают электрические потенциалы- биопотенциалы, которые связаны с возникновением  и распространением процесса возбуждения, т.е. переходом живой ткани в состояние активной деятельности.  Внешний ток, воздействуя с биотоками, значения которых весьма малы, может нарушить нормальный характер их воздействия на ткани и органы человека, подавать биотоки и тем самым вызвать специфические расстройства в организме вплоть до его гибели.

3. Виды поражения электрическим током

Описанные в предыдущем параграфе  действия электрического тока на организм человека  приводят к различным  электротравмам (электротравма – результат воздействия на человека электрического тока и электрической дуги) , которые условно можно свести к двум видам: местным, когда возникает местное (локальное) повреждение организма, и общим, так называемым   электрическим ударам и электрическому шоку, когда поражается (или создается угроза поражения) всего организма из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем(рис.1).  

Рисунок 1. Классификация  видов поражения электрическим  током.

3.1. Местные электротравмы

   Местные электротравмы  - ярко выраженное локальное нарушение целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вызванное воздействием электрического тока или электрической дуги. Чаще всего это поверхностные повреждения, т.е. поражения кожи, иногда других мягких тканей, а так же связок и костей.

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

Электрический ожог -  самая распространенная электротравма. Ожоги возникают у большей части (63%) пострадавших от электрического тока, причем треть их (23%) сопровождается другими травмами. Местные электрические ожоги подразделяют на 4 степени:

I – покраснение кожи;

II – образование пузырей;

III – омертвление всей толщи кожи;

IV – обугливание тканей .

Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека, подвергающегося действию тока. Пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. Происходит как бы омертвление верхнего слоя кожи. Поверхность знака сухая, не воспалена.Обычно электрические знаки безболезненны и лечение заканчивается благополучно.

 Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Такое явление встречается при коротких замыканиях, отключениях разъединителей, замене предохранителей под нагрузкой и т.п. При этом мельчайшие брызги расплавленного металла под влиянием возникших динамических сил и теплового потока разлетаются во все стороны с большей скоростью. Каждая из этих  частичек имеет высокую температуру, малый запас теплоты и, как правило, не способна прожечь одежду.   Поэтому поражаются открытые части тела - руки и лицо.

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; могут иметь место вывихи суставов и даже переломы костей.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз – роговицы и конъюнктивы, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения.

3.2. Общие электротравмы

     При общих электротравмах (т.н. электрических ударах и электрическом шоке) нарушается нормальная работа жизненно важных систем организма человека.

Под электрическим ударом следует понимать возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, проявляющееся в непроизвольных судорожных сокращениях различных мышц. Проявляется рассеянность, ослабевают память и внимание. Если подобных ярко выраженных заболеваний не наступает. То и в этом случае считается, что эклектический удар резко ослабевает сопротивляемость организма к болезням, в первую очередь к сердечнососудистым и нервным, которые могут возникнуть у человека впоследствии по другим причинам. Электрический удар является следствием протекания тока через тело человека; при этом угрозой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных его органов и систем, в том числе сердца, легких, центральной нервной системы и пр.

В зависимости от последствий  электрические удары делятся  на четыре степени:

• судорожное сокращение мышц без потери сознания;
• судорожное сокращение мышц с потерей сознания;
• потеря сознания с нарушением дыхания или сердечной деятельности;
• состояние клинической смерти в результате фибрилляции сердца или      асфиксии (удушья).       

 

Электрический шок – своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающееся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. При шоке непосредственно после воздействия тока наступает кратковременная фаза возбуждения, когда пострадавший не реагирует на возникшие боли, у него повышается кровяное давление и т.п. В след за этим приходит фаза торможения и истощения нервной системы, когда резко снижается кровяное давление, падает и учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает депрессия. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить или гибель человека в результате полного угасания жизненно важных функций, или выздоровление как результат своевременно активного лечебного вмешательства.