1、3電流對人體的作用

思考題:某企業(yè)職工宿舍，20人住在一個70m2的房子里，每人的床頭均放著電飯煲，電熱杯等電器設(shè)備，電線插板到處亂拉，且電源保險絲為銅線、無漏電保護開關(guān)。請分析有何事故隱患，并利用電學知識分析原因，及應(yīng)采取的措施。1.3電流對人體的作用1.3電流對人體的作用電流通過人體，人有發(fā)麻、刺痛、壓迫、打擊等感覺，還會令人產(chǎn)生痙攣、血壓升高、昏迷、心率不齊、窒息、心室顫動等癥狀，嚴重時導(dǎo)致死亡。

人體工頻電流試驗的典型資料見下表。左手-右手電流途徑的實驗資料

mA

感覺情況初試者百分數(shù)5%50%95%手表面有感覺0.71.21.7手表面有麻痹似的連續(xù)針刺感1.02.03.0手關(guān)節(jié)有連續(xù)針刺感1.52.53.5手有輕微顫動,關(guān)節(jié)有受壓迫感2.03.24.4上肢有強力壓迫的輕度痊孿2.54.05.5上肢有輕度在孿3.25.27.2手硬直有瘟孿,但能伸開,已感到有輕度疼痛4.26.28.2上肢部、手有劇烈瘟孿,失去知覺,手的前表面有連續(xù)針刺感4.36.68.9手的肌肉直到肩部全面痊孿,還可能擺脫帶電體7.011.015.0單手-雙腳電流途徑的實驗資料

感覺情況初試者百分數(shù)5%50%95%手表面有感覺0.92.23.5手表面有麻痹似的針刺感1.83.45.0手關(guān)節(jié)有輕度壓迫感

,有強度的連續(xù)針刺感2.94.86.7前肢有壓迫感4.06.08.0前肢有壓迫感,足掌開始有連續(xù)針刺感5.37.610.0手關(guān)節(jié)有輕度瘟孿

,手動作困難5.58.511.5上肢有連續(xù)針刺感

,腕部、特別是手關(guān)節(jié)有強度痙孿6.59.512.5肩部以下有強度連續(xù)針刺感,肘部以下僵直

,還可以擺脫帶電體7.511.014.5手指關(guān)節(jié)、躁骨、足眼有壓迫感,手的大姆指

(全部

)痙孿8.812.315.8只有盡最大努力才可能擺脫帶電體10.01418.01、電流大小：1）感知電流：有感覺，不傷害。有麻酥、針刺感。2）擺脫電流：能自由擺脫。有麻酥、針刺感外，主要為疼痛，心律障礙感。3）致命電流：危及生命的電流，造成“心室纖維性顫動”。人體有三個主要電流效應(yīng)閾值：1）感覺閾值：0.5mA；2）擺脫閾值：10mA；3）心室纖維性顫動閾值：50mA。決定電流傷害程度的因素心室纖維性顫動

在正常情況下，心臟有節(jié)律的搏動，向全身供血。當心肌因種種原因不能同步收縮而代之以蠕動樣顫動時，心臟的泵血功能就完全喪失，心房肌肉的顫動稱為房顫，心室肌肉的顫動為室顫。若這種顫動不及時消除，很快會導(dǎo)致心臟停搏，造成死亡。當電流通過神經(jīng)纖維刺激到肌肉時，肌肉即要收縮。心臟本身具有工作過程所需的電動勢，形成心臟各個區(qū)域按正確順序有節(jié)奏運動的控制電信號。這個電信號的平均電壓為1～1.6mV，心臟的一個博動周期約為0.75s。當通過人體的觸電電流和通過時間超過某個限值時，心臟正常博動的電信號便受到干擾而被打亂。這樣，心臟便不能再進行強有力的收縮而出現(xiàn)心肌震動，這就是醫(yī)學上所稱的“心室纖維性顫動”。電流通過人體的效應(yīng)室顫電流擺脫電流感知電流①安全區(qū)：無感知區(qū)。感知閾值：直流電流2mA，交流電流0.5mA。②感知區(qū)：有感知，可自由擺脫。擺脫閾值：交流電為10mA；直流電為16mA。交流電③不易擺脫區(qū)：不易擺脫，人體有明顯電流效應(yīng)，但不損傷有機組織。④致顫區(qū)：發(fā)生心室纖維性顫動，致死。致顫閾值：交流電50mA

。

直流電安全區(qū)感知區(qū)不易擺脫區(qū)致顫區(qū)室顫電流與電流持續(xù)時間的關(guān)系電擊電流傷害閾值GB/T13870.1-2008(1)感知電流（感知閾值）：在一定概率下，通過人體引起人有任何感覺的最小電流。對于工頻電流有效值，概率為50%時，成年男子平均感知電流約為1．1mA，成年女子約為0．7mA；對于直流電流，成年男子平均感知電流約為5．2mA，成年女子約為3．5mA；對于10kHz高頻電流，成年男子平均感知電流約為12mA，成年女子約為8mA。感知電流一般不會對人體構(gòu)成傷害，但當電流增大時，感覺增強，反應(yīng)加劇，可能導(dǎo)致墜落等二次事故。(2)擺脫電流擺脫電流（擺脫閾值）是在一定概率下，人觸電后能自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流與個體生理特征、電極形狀、電極尺寸等因素有關(guān)。對于工頻電流有效值，擺脫概率為50％時，成年男子和成年女子的擺脫電流分別約為16mA和10．5mA；擺脫概率為99．5％時，成年男子和成年女子的擺脫電流約為9mA和16mA。擺脫電流是人體可以忍受但一般尚不致造成不良后果的電流。電流超過擺脫電流以后，人會感到異常痛苦、恐慌和難以忍受；如時間過長，則可能昏迷、窒息，甚至死亡。因此，可以認為擺脫電流是表明有較大危險的界限。

(3)室顫電流(心室顫動電流)室顫電流（致顫閾值）：是電流通過人體引起心室發(fā)生纖維性顫動的最小電流。在心室顫動狀態(tài)下，心臟每分鐘顫動800～1000次以上，但幅值很小，而且沒有規(guī)則，血液實際上終止循環(huán)。一旦發(fā)生心室顫動，數(shù)分鐘內(nèi)即可導(dǎo)致死亡。在不超過數(shù)百毫安的小電流作用下，心室顫動是電擊致命的主要原因。電流直接作用于心肌或通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的反射作用，均可能引起心室顫動。室顫電流除決定于電流持續(xù)時間、電流途徑、電流種類等電氣參數(shù)外，還決定于肌體組織、心臟功能等個體生理特征。室顫電流與時間的關(guān)系符合“Z”形曲線的規(guī)律。當電流持續(xù)時間超過心臟搏動周期時，人的室顫電流約為50mA；當電流持續(xù)時間短于心臟搏動周期時，人的室顫電流約為數(shù)百毫安。當電流持續(xù)時間在0．1s以下時，如電擊發(fā)生在心臟易損期，500mA以上乃至數(shù)安的電流可引起心室顫動；在同樣電流下，如果電流持續(xù)時間超過心臟跳動周期，可能導(dǎo)致心臟停止跳動。2、持續(xù)時間時間越長危害越大。原因：(1)人體電阻減小。通電時間愈長，人體電阻就會因為角質(zhì)層破壞、出汗或電解等原因降低，導(dǎo)致通過人體的電流更大，危險性也更大。(2)能量積累。電流持續(xù)時間愈長，能量積累愈多，心室顫動電流減小，使危險性增加，允許的觸電時間越短。據(jù)統(tǒng)計，觸電1－5min內(nèi)急救，90%有良好的效果，10分鐘內(nèi)60%救生率，超過15分鐘希望甚微。（有不同的數(shù)據(jù)）(2)與易損期重合的可能性增大。在心臟舒張、收縮周期中，相應(yīng)于心電圖上約0.2S的T波這一特定時間對電流最為敏感，被稱為易損期（電流作用于收、舒間隔時，即使電流很小，也造成心室顫動）。若通電時間短促，只有在心臟搏動周期特定的相位上才會引起室顫。電流持續(xù)時間愈長，與易損期重合的可能性就愈大，電擊的危險性就愈大。工頻交流電對人體的影響電流范圍mA通電時間人體生理反應(yīng)0～0.5連續(xù)通電沒有感覺0.5～5連續(xù)通電有感覺，手指手腕有刺痛感，可以擺脫電流5～30數(shù)分鐘以內(nèi)痙攣，不能擺脫帶電體，呼吸困難，血壓升高。30～50數(shù)秒到數(shù)分鐘心臟跳動不規(guī)則、昏迷、血壓升高、強烈痙攣、時間過長即可引起心室顫動。50～數(shù)百短于心臟搏動周期受強烈沖擊，但未發(fā)生心室顫動。長于心臟搏動周期昏迷、心室顫動，接觸部位留有電流通過的痕跡超過數(shù)百短于心臟搏動周期昏迷、心室顫動，接觸部位留有電流通過的痕跡長于心臟搏動周期心臟停止跳動、昏迷、死亡觸電電流與時間的綜合指標電流的大小乘以持續(xù)時間，以mA·s表示。我國規(guī)定50mA·s為安全值。超過這個數(shù)值，人就有生命危險。⊿⊿漏電保護器的一個主要指標就是額定斷開時間與電流乘積小于30mA·s。實際產(chǎn)品一般額定動作電流30mA，動作時間0.1s，故小于30mA·s可有效防止觸電事故。3、電壓高低：當人體電阻一定時，人體接觸的電壓越高，通過人體的電流越大。危險性就越大。危險場所人體通過10mA以上的電流就會有危險。因此，要使通過人體的電流小于10mA，若人體電阻按1200Ω算，根據(jù)歐姆定律：U=IR=0.01×1200=12V。則如果電壓小于12V，則觸電電壓小于12V，電流小于10mA，人體是安全的。4、電流頻率:常用的50～60HZ的工頻交流電對人體的傷害最嚴重，交流電的頻率偏離工頻越遠，對人體傷害的危險性就越低，即50～60HZ的電流最危險；小于或大于50～60HZ的電流，危險性降低。在直流和高頻情況下，人體可以耐受較大的電流值。工頻交流電的影響工頻交流電的危害性大于直流電，因為交流電主要是麻痹破壞神經(jīng)系統(tǒng)，往往難以自主擺脫。一般認為40~60Hz的交流電對人最危險。隨著頻率的增加，危險性將降低。當電源頻率大于2000Hz時，所產(chǎn)生的損害明顯減小，但高壓高頻電流對人體仍然是十分危險的。⊿⊿5、人體電阻

觸電對人體的傷害程度主要取決于觸電電流的大小。而人體電阻、接觸電壓等因素會引起觸電電流大小的變化，從而造成傷害程度變化。人體電阻越小，通過人體的電流就越大，也就越危險。人體電阻主要是皮膚電阻，表皮0.05～0.2mm厚的角質(zhì)層的電阻很大。皮膚干燥時，人體電阻約為6～10kΩ，甚至高達100kΩ；而一旦潮濕可降到1KΩ。但角質(zhì)層容易被破壞，去掉角質(zhì)層的皮膚電阻約為800～1200Ω；內(nèi)部組織的電阻約為500～800Ω。人體阻抗

皮膚阻抗ZP皮膚由外層的表皮和真皮組成。表皮最外層的角質(zhì)層，其電阻很大，在干燥和清潔的狀態(tài)下，其電阻率可達

1×105～1×106

Ω·m

。皮膚阻抗是指表皮阻抗，即皮膚上電極與真皮之間的阻抗，以皮膚電阻和皮膚電容并聯(lián)來表示。皮膚電容是指皮膚上電極與真皮之間的電容。皮膚阻抗值與接觸電壓、電流幅值和持續(xù)時間、頻率、皮膚潮濕程度、接觸面積和施加壓力等因素有關(guān)。當接觸電壓小于

50V時，皮膚阻抗隨接觸電壓、溫度、呼吸條件等因素影響有顯著的變化，但其值還是比較高的；當接觸電壓在

50～100V時，皮膚阻抗明顯下降，當皮膚擊穿后，其阻抗可忽略不計。

體內(nèi)阻抗

Zi

體內(nèi)阻抗是除去表皮之后的人體阻抗，其電容可以忽略不計，可以視為純電阻。體內(nèi)阻抗還決定于接觸面積和電流途徑，當接觸面積過小時，體內(nèi)阻抗將會增大。圖為不同電流途徑的體內(nèi)阻抗值，圖中數(shù)值是用與手一手體內(nèi)阻抗比值的百分數(shù)表示的。無括號的數(shù)值為單手至所示部位的數(shù)值；括號內(nèi)的數(shù)值為雙手至相應(yīng)部位的數(shù)值。人體總阻抗ZT

人體總阻抗是包括皮膚阻抗及體內(nèi)阻抗的全部阻抗。接觸電壓大致在

50V以下時，由于皮膚阻抗的變化，人體阻抗也在很大的范圍內(nèi)變化；而在接觸電壓較高時，人體阻抗與皮膚阻抗關(guān)系不大。在皮膚被擊穿后，近似等于體內(nèi)阻抗。另外，由于存在皮膚電容，人體的直流電阻高于交流阻抗。通電瞬間的人體電阻叫做人體初始電阻。這一瞬間，人體各部分電容尚未充電，相當于短路狀態(tài)。因此，人體初始電阻近似等于體內(nèi)阻抗，其影響因素也與體內(nèi)阻抗相同。根據(jù)試驗，在電流途徑從左手到右手或從單手到單腳、大接觸面積的條件下，5%的人體初始電阻為

500Ω。在皮膚干燥時，人體工頻總阻抗一般為1000～3000Ω。

人體電阻的變化規(guī)律人體電阻不是固定不變的，與下面幾個因素有關(guān)（1）接觸電壓：它的數(shù)值隨著接觸電壓的升高而下降，如表3－3所示；（2）接觸面積：隨著電極與皮膚的接觸面積加大而減小。（3）皮膚狀況：皮膚潮濕、多汗、有損傷、帶有導(dǎo)電性粉塵等情況下，人體電阻都會降低，如表3－4所示。不同類型的人，其人體電阻也不同，一般認為人體電阻為1000～2000Ω（不計皮膚角質(zhì)層電阻）。6、電流通過人體的途徑

電流通過人體的途徑不同，對人體的傷害程度也不同，一般認為：電流通過人體的心臟、肺部和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的危險性比較大，特別是電流通過心臟時，危險性最大。電流通過心臟會引起心室顫動，較大的電流還會使心臟停止跳動，這兩者都會因血液循環(huán)中斷而導(dǎo)致人死亡；電流通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)會引起中樞神經(jīng)強烈失調(diào)而導(dǎo)致死亡。

所以從手到腳的電流途徑最為危險。因為沿這條途徑有較多的電流通過心臟、肺部和脊髓等重要器官。