Дія електричного струму на організм людини: особливості та цікаві факти

Електричний струм дуже схожий із потоком води, тільки замість її молекул, що рухаються вниз по річці, заряджені частинки рухаються провідником.

Щоб електричний струм протікав через тіло, воно має стати частиною електричного ланцюга.

Постійний та змінний струм

Ступінь вражаючої дії електричного струму на організм людини залежатиме від його виду.

Якщо струм протікає лише в одному напрямку, він називається незмінним (DC).

Якщо струм змінює напрямок, він називається змінним (AC). Змінний струм – найкращий спосіб передачі електроенергії на великі відстані.

AC з такою ж напругою, як і DC, є більш небезпечним і викликає гірші наслідки. Дія електричного струму на організм людини в цьому випадку може спричинити ефект "заморожування м'яза руки". Тобто відбудеться настільки сильне скорочення м'язів (тетанія), яке людина не зможе подолати.

Шляхи отримання удару

Прямий контакт з електрикою відбудеться, коли хтось торкнеться струмопровідної частини, наприклад, неізольованого дроту. У приватних будинках це можливо в окремих випадках. Непрямий контакт виникає, коли відбувається взаємодія з якоюсь технікою або електроприладом, а через несправність або порушення правил зберігання та експлуатації корпус пристрою може вдарити струмом.

Цікавий факт: чому птахи ніколи не зазнають електричного удару від сидіння на кабелях?

Це тому, що між пернатою та кабелем електропередач не виникає різниці напруги. Адже землі вона не стосується, як іншого кабелю. Звідси збігається напруга птаха та кабелю. Але якщо раптом крило птаха торкнеться, припустимо, металевої обмотки на стовпі, удар струму не забариться.

Сила удару та його наслідки

Розглянемо дію електричного струму на організм людини:

Коли струм протікає через тіло, нервова система зазнає електричного шоку. Інтенсивність удару залежить головним чином від сили струму, його шляху, що проходить через тіло, та тривалості контакту. У крайніх випадках шок викликає перебої у звичайній роботі серця та легенів, що призводять до несвідомого стану або смерті. Види дії електричного струму на організм людини поділяються залежно від того, які ускладнення струм завдав організму.

Електроліз

Тут все просто: удар струмом сприятиме зміні хімічного складу крові та інших рідин в організмі. Що надалі позначиться на роботі всіх систем загалом. Якщо постійний струм проходить через тканини тіла протягом декількох хвилин, починається виразка. Такі виразки, хоча зазвичай не смертельні, можуть бути болючими та лікуватися довго.

Опіки

Термічна дія електричного струму на організм людини проявляється у вигляді опіків. Коли електричний струм проходить через будь-яку речовину, що має електричний опір, виділяється тепло. Кількість тепла залежить від потужності, що розсіюється.

Електричні опіки часто виявляються найбільш помітними поблизу ділянки входу струму в тіло, хоча часто виникають і внутрішні опіки, які, якщо вони не смертельні, можуть викликати довготривалу і хворобливу травму.

М'язові судоми

Дратуючи і збуджуючи живі тканини, електричний розряд надходить до м'яза, м'яз протиприродно і судорожно починає стискатися. Відбуваються різні порушення у роботі організму. Так проявляється біологічна дія електричного струму на організм людини. Тривале мимовільне скорочення м'язів, викликане зовнішнім електричним стимулом, має одне несприятливий наслідок, коли людина, який тримає електричний об'єкт, неспроможна його відпустити.

Зупинка дихання та серця

М'язи між ребрами (міжреберні м'язи) повинні багаторазово скорочуватися і розслаблятися, щоб людина дихала. Таким чином, тривале скорочення цих м'язів може перешкоджати диханню.

Серце - це м'язовий орган, який повинен постійно скорочуватися і розслаблятися, щоб виконувати свою функцію як насос для перекачування крові. Тривале скорочення серцевої мускулатури перешкоджатиме цьому процесу і призведе до його зупинки.

Фібриляція шлуночків

Шлуночки - це камери, відповідальні за перекачування крові із серця. При ударі струмом мускулатура шлуночків зазнаватиме нерегулярні, неузгоджені посмикування, в результаті перестане працювати "насосна" функція в серці. Цей фактор може бути фатальним, якщо не буде виправлено за дуже короткий проміжок часу.

Фібриляція шлуночків може бути викликана невеликими електричними подразниками. Достатньо струму 20 мкА, що проходить безпосередньо через серце. Саме тому більшість смертей зумовлено виникненням фібриляції шлуночків.

Чинники природного захисту

Тіло має власний опір діям, що надаються електричним струмом на організм людини у вигляді шкіри. Однак воно залежить від безлічі факторів: від частини тіла (товстіша або більш тонка шкіра), вологості шкіри і площі тіла, на яку виявляється шкідливий вплив. Суха і волога шкіра мають різні значення опору, але не є єдиним аспектом, який слід враховувати при ураженні електричним струмом. Порізи та глибокі садна сприяють значному зниженню опірності. Звичайно ж, опір шкіри залежатиме і від потужності струму, що надходить. Але все-таки існує чимало випадків, коли через високу опірність шкіри людина, крім неприємного удару струмом, не отримувала жодної електротравми. Дія електричного струму на організм людини не давала жодних небажаних наслідків.

Як запобігти ураженню електричним струмом

Запобігання ударам електричним струмом, особливо у повсякденному житті, є обов'язковою умовою для безпечного життя. Використовується ізоляція для будь-яких струмопровідних елементів. Наприклад, кабелі являють собою ізольовані електричні дроти, що дозволяє їх використання без ризику будь-яких електричних ударів, а вимикачі світла, укладені в коробки, запобігають доступу деталей, що знаходяться під напругою.

Існують спеціальні низьковольтні апарати, які забезпечують додатковий захист від отримання електричного удару.

Можуть забезпечувати додаткову безпеку. Дія електричного струму на організм людини в цьому випадку буде нульовою. У разі небажаного витоку цей пристрій за кілька секунд відключить пошкоджену ділянку електропроводки або несправний електроприлад, чим не тільки врятує людину від отримання струму, а й убереже від пожежі.

Дифавтомат, крім описаних вище можливостей, має захист від перевантажень та короткого замикання.

Важливо переконатися, що будь-яка електрична робота, що проводиться в будинку, здійснюється кваліфікованим спеціалістом-електриком, який має технічні знання та досвід, щоб забезпечити безпеку роботи.

Сила електрики у живих істотах

Електрохімічна енергія виробляється у кожній клітині кожного живого організму. Нервова система тварини чи людини посилає свої сигнали у вигляді електрохімічних реакцій.

Практично кожен електрохімічний процес та його технологічне застосування відіграють певну роль у сучасній медицині.

У фільмі про Франкенштейна використовується специфічна дія електричного струму на організм людини. Сила електрики перетворює мертвого чоловіка на живого монстра. Хоча використання електрики в такому контексті все ще неможливе, електрохімічні сили необхідні для того, щоб наші тіла функціонували. Розуміння цих сил дуже допомогло розвитку медицини.

Дія електричного струму: перші експерименти

З 1730, після дослідів Стівена Грея з передачі електричного струму на відстань, протягом наступних п'ятдесяти років інші дослідники виявили, що дотик електрично зарядженого стрижня може призвести до скорочення м'язів мертвих тварин. Типовим прикладом впливу електричного струму на біологічний об'єкт є низка експериментів італійського лікаря, фізика та біолога Луїджі Гальвані, який вважається одним із батьків-засновників електрохімії. У цих експериментах він посилав електричний струм через нерви в лапку жаби, і це викликало скорочення м'язів та рух кінцівки.

Наприкінці ХІХ століття деякі лікарі почали вивчати дію електричного струму на організм людини, але не мертвого, а живого! Це дозволило їм зробити докладніші карти м'язової системи, які раніше були недоступні.

Електротерапія та фокуси

Протягом вісімнадцятого та початку дев'ятнадцятого століть електричний струм використовувався повсюдно. Лікарі, вчені та шарлатани, які не завжди відрізняються один від одного, використовували електрохімічні удари, щоб лікувати будь-яку хворобу, особливо параліч і радикуліт.

Тоді ж з'явилися специфічні шоу, які одночасно жахливі і приводять у дикий захват. Суть таких полягала у тому, щоб пожвавити труп. Процвітав у цій справі Джованні Альдіні, який за допомогою електричного струму робив так, щоб мертвий "оживав": розплющував очі, ворушив кінцівками, підводився.

Струм у сучасній медицині

Дія електричного струму на організм людини, крім лікування (наприклад, фізіотерапія), також може бути використана для раннього виявлення проблем зі здоров'ям. Спеціальні пристрої запису тепер перетворюють природну електричну активність тіла на діаграми, які потім використовують лікарі для аналізу відхилень. Лікарі тепер діагностують серцеві аномалії за допомогою електрокардіограм (ЕКГ), порушення мозку за допомогою електроенцефалограм (ЕЕГ) та втрати нервової функції за допомогою електроміограм (ЕМГ).

Життя завдяки електричному струму

Одним із найбільш драматичних застосувань електрики є дефібриляція, яка у фільмах іноді показана як «запуск» серця, яке вже перестало працювати.

Справді, запуск короткочасного імпульсу значної величини може іноді (але дуже рідко) перезапускати серце. Однак частіше дефібрилятори використовуються для корекції аритмії та відновлення його нормального стану. Сучасні автоматизовані зовнішні дефібрилятори можуть реєструвати електричну активність серця, визначати фібриляцію шлуночків серця, а потім обчислювати силу струму, потрібну для пацієнта на основі цих факторів. Багато громадських місць тепер мають дефібрилятори, щоб електричний струм і його вплив на організм людини у разі запобіг смерті, викликані дисфункцією серця.

Слід також згадати штучні кардіостимулятори, які контролюють скорочення серця. Ці пристрої імплантуються під шкіру або під м'язи грудей пацієнта і передають імпульси електричного струму близько 3 В через електрод та серцевий м'яз. Це стимулює нормальний серцевий ритм. Сучасні кардіостимулятори можуть працювати протягом 14 років, перш ніж їх потрібно замінити.

Дія електричного струму на організм людини стала повсякденною не тільки в медицині, але і фізіотерапії.