Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Московский государственный университет путей сообщения
Нижегородский филиал
Контрольная работа
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Выполнил студент 2 курса
Шифр: 1260-ц/ПСс-2037
Грачев А. В.
Проверила: Локтионова И. В.
Н.Новгород 2014 год
СОДЕРЖАНИЕ
1. Вопрос № 12. Электрическое сопротивление тела человека 3
2. Вопрос № 22. Травмобезопасность 9
3. Вопрос № 50. Устойчивость объектов экономики 15
4. Задача № 3 21
5. Задача № 9 23
Список использованной литературы 25
1. Вопрос № 12.
Электрическое сопротивление тела человека
Тело человека является проводником электрического тока. Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В результате сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.
Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг — малое сопротивление. Например, удельное объемное сопротивление сухой кожи составляет 3∙103 – 2∙104 Ом∙м, а крови 1 – 2 Ом∙м при частоте тока 50 Гц. Из этих данных следует, что кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, которое является главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом.
Кожный покров человека состоит из двух основных слоев:
1) Наружный слой (эпидермис) содержит в себе несколько более тонких прослоек. Самый верхний слой – роговой, он состоит из множества рядов старых ороговевших и омертвевших клеток. В относительно сухом и чистом состоянии данный слой можно рассматривать как неплохой диэлектрик (у него довольно высокое сопротивление). После рогового слоя идет ростковый слой. Он значительно тоньше предыдущего и обладает большей электрической проводимостью (малым электрическим сопротивлением).
2) Внутренний слой (дерма) – живая ткань. Обладает малым сопротивлением.
Сопротивление тела человека (рис. 1) можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений:
1) двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, которые в совокупности составляют так называемое наружное сопротивление тела человека;
2) внутреннего сопротивлением, которое включает в себя сопротивление внутренних слоев кожи и сопротивление внутренних тканей тела.
Рис. 1. Определение сопротивления тела человека
1 – электроды; 2 – наружный слой кожи (эпидермис); 3 – внутренние ткани тела (включая внутренний слой кожи – дерму)
Сопротивление наружного слоя кожи состоит из активного и емкостного сопротивлений, включенных параллельно. Емкостное сопротивление обусловлено тем, что в месте приложения электрода к телу образуется как бы конденсатор, обкладками которого является электрод и хорошо проводящие ткани человека, а диэлектриком, разделяющим обкладки, – эпидермис. Полное сопротивление наружного слоя кожи зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и при площади электродов в несколько квадратных сантиметров может достигать весьма больших значений (десятков и сотен тысяч Ом).
Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным, хотя также обладает емкостной составляющей. Внутреннее сопротивление практически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и равно примерно 500 – 700 Ом.
Эквивалентная схема сопротивления тела человека для рассмотренных условий показана на рис. 2.
Рис. 2. Эквивалентная схема замещения сопротивления тела человека
На основании этой схемы выражение для определения полного сопротивления тела человека ZП, Ом, имеет вид:
где ZН – сопротивление наружного слоя кожи в комплексной форме, Ом;
RН – активное сопротивление наружного слоя кожи, Ом;
СН – емкость наружного слоя кожи, Ф;
RВ – внутреннее сопротивление тела, Ом;
ω =2πf – угловая скорость, рад/с;
f – частота тока, Гц.
Значение полного сопротивления тела человека зависит от ряда факторов:
I. От параметров электрической цепи:
1. От силы тока, проходящего через тело человека. Увеличение тока сопровождается усилением местного нагрева кожи и раздражающего действия, что в свою очередь вызывает рефлекторную ответную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи, и следовательно усиление потоотделения, которое приводит к снижению электрического сопротивления кожи в этом месте.
Изменение сопротивления тела в зависимости от величины тока (до 6 мА) приближенно описывается следующими эмпирическими формулами:
где I – сила тока в мА, проходящего через тело человека;
K –коэффициент, учитывающий возраст испытуемого человека:
K = 6–8 при возрасте до 25 лет;
K = 10–12 при возрасте 25 ÷35 лет;
K = 15–20 при возрасте 35 ÷ 45 лет;
K = 25–30 при возрасте более 45 лет.
2. От величины приложенного к телу напряжения. Увеличение напряжения, как при постоянном, так и переменном токе вызывает уменьшение сопротивления тела, которое в пределе приближается к сопротивлению внутренних органов (тканей). Такое явление объясняется пробоем рогового слоя кожи (эпидермиса), наличием в ней влаги и ростом тока. Пробой рогового слоя наступает, как правило при напряжении более 50 В.
3. От рода тока(постоянный или переменный). Экспериментально установлено, что при небольших напряжениях сопротивление тела человека постоянному току выше, чем переменному любой частоты. С ростом приложенного напряжения разница в сопротивлении тела человека постоянному и переменному току уменьшается и начиная с 40-50 В практически исчезает, т.е. сопротивление тела человека становится одинаковым как постоянному, так и переменному току.
4. От частоты тока. С ростом частоты тока полное сопротивление тела человека уменьшается, приближаясь в пределе к значению его внутреннего сопротивления.
Характер изменения сопротивления тела от частоты тока приближенно описывается эмпирической зависимостью:
где f – частота тока, Гц.
5. От времени воздействия тока. С увеличением времени прохождения тока через тело человека, усиливается потовыделение через микрокапиляры живой ткани, повышается кровоснабжение участков кожи под электродами, расширяется зона пробоя рогового слоя кожи. Все это вызывает уменьшение сопротивления тела человека.
6. От площади контакта проводника. Чем больше площадь контакта, тем меньше сопротивление. С ростом частоты тока зависимость сопротивления от площади электродов уменьшается, а при 10-20 кГц исчезает полностью.
7. От места приложения электродов. Роговой слой кожи (эпидермис) имеет неодинаковую толщину на коже человека, потовые железы и кровеносные сосуды неравномерно распределены в теле человека. Например, наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук выше ладони.
II. От состояние поверхности кожи и внутренних органов. Повреждение кожи, особенно ее рогового слоя, наличие влаги и грязи на ее поверхности резко уменьшается сопротивление тела человека. Сопротивление резко снижается также при заболеваниях внутренних органов особенно язвенных болезней органов дыхания, пищеварения и т.д.
III. От психофизиологических факторов:
1. От пола – у женщин сопротивление меньше, чем у мужчин. Объясняется толщиной кожи.
2. От возраста – у детей сопротивление меньше, чем у взрослых и стариков. Объясняется толщиной и степенью огрубления кожи.
3. От индивидуальных особенностей человека. Даже у одного человека в разное время и в разных условиях сопротивление разное, в зависимости от физического и психического состояния. Алкогольное и наркотическое опьянение, чувство неуверенности и страха снижает сопротивление.
IV. От условий окружающей среды. Уменьшение кислорода в воздухе, увеличение температуры, атмосферного давления значительно снижают сопротивление тела человека.
Таким образом, сопротивление тела человека – нестабильно, не линейно. В расчетах для упрощения принимают сопротивление тела человека стабильным линейным и активным, равным 1000 Ом.