Электрический ток и его польза
Электричество или электрический ток — это направленно движущийся поток заряженных частиц. Также электричеством называют энергию, полученную в результате этого движения, и освещение, полученное при использовании этой энергии.
Одно из самых значительных достижений цивилизации — производство и использование электроэнергии. Научно-технологический прорыв, состоявшийся в середине 19 века, был невозможен без широкого использования электричества. Без него немыслимо существование современного мира. Оно применяется во всех областях техники и науки.
Использование электроэнергии имеет положительные и отрицательные стороны, как любое явление научно-технического прогресса.
Плюсы электричества
- Электроэнергия накапливается и сохраняется. Это позволяет обеспечивать бесперебойное электроснабжение населенных пунктов.
- Преобразуется в другие виды энергии. Механическую, тепловую, световую энергию можно получить из электрической.
- Передается на большие расстояния. Линии электропередач позволяют передавать энергию в места, далеко отстоящие от места ее производства.
- Широко применяется в различных областях деятельности, от простой лампочки в подъезде до космического корабля.
- Электродвигатели экологичны. При их работе не разрушается озоновый слой Земли. Нет вредных выбросов в атмосферу, отходов, загрязняющих окружающую среду.
- Приборы и механизмы, работающие на электричестве, легки в эксплуатации.
- Электричество дешевле других видов энергии.
- Возможно генерирование из возобновляемых источников, это вода, ветер, морские приливы.
Появляются новые способы производства электроэнергии. Солнечная, ветровая, энергия приливов — это возобновляемые, безграничные ресурсы.
Электроэнергию получают при утилизации и переработке мусора, что позволяет решить две глобальные проблемы сразу.
Существуют необычные проекты. Добыча электричества путем перерабатывания ореховой скорлупы планируется в Новой Зеландии. Американские ученые рассматривают возможность использования живых термитов. При поедании бумаги каждое насекомое выделяет небольшое количество энергии, которая легко преобразуется в электрическую. Поиск источников энергии продолжается.
Благодаря электричеству улучшается качество жизни. Она становится более комфортной, удобной. Еще 100 лет назад люди не могли себе представить реальности, которая нас окружает. Тяжелый физический труд постепенно уходит в прошлое.
Но есть отрицательные моменты, неизбежные при использовании электричества. Они достаточно многочисленны. О них надо знать.
Минусы
- Емкость источников питания недостаточная. Невозможно накопить энергию в промышленных объемах и сохранять ее длительное время. Если взять все аккумуляторы, которые есть на Земле, то для удовлетворения мировой потребности в электроэнергии их хватит только на 10 минут.
- Строительство и эксплуатация электростанций различного типа нарушают экологическое равновесие.
- Электромагнитные поля вокруг высоковольтных ЛЭП, теле-радио ретрансляторов, сотовых передающих антенн негативно воздействуют на человека, на окружающую среду.
- Опасность бытового травматизма возрастает.
- Из-за неисправной электропроводки происходят несчастные случаи, пожары, короткие замыкания.
- Доказано негативное влияние электромагнитного излучения от бытовых приборов на живые организмы.
- Вызывает тревогу уменьшение двигательной активности жителей городов, вызванное эксплуатацией машин, механизмов и приборов, работающих на электрической энергии. Это грозит серьезными заболеваниями для целых поколений землян.
- Электричество используют для умерщвления людей (казнь на электрическом стуле) и животных (скотобойни).
Загрязнение окружающей среды — наиболее негативное следствие производства электроэнергии. В котлах ТЭЦ сжигается органическое топливо. Это приводит к выбросу вредных веществ в воздух. Из-за свободного выделения неиспользуемой энергии возникает тепловое загрязнение. Кислотные дожди, накопление парниковых газов опасны для ближайших населенных пунктов.
ГЭС, гидроэлектростанции, самые безопасные. Они не загрязняют окружающую среду. Но при создании водохранилищ затапливаются огромные территории. Это сельхозугодья, леса, населенные пункты. Почва по берегам водохранилищ заболачивается. Рыба гибнет из-за нарушения привычного температурного режима.
Для радиоактивных отходов при работе АЭС требуются сложные процедуры переработки. Могильники захоронения отходов излучают радиацию. Это делает непригодными для использования территории вокруг них.
Строительство приливных станций разрушает береговую линию. Нарушается баланс пресной и соленой воды.
Но это тот вред и польза, которые получаются от производства и использования электричества в глобальном, всемирном масштабе. А как правильно пользоваться электроэнергией в повседневной жизни?
Повседневное использование электроэнергии
- Экологическая ответственность — не пустой звук. Бережно относиться к использованию электроэнергии — обязанность каждого современного человека.Треть потребляемой в быту электроэнергии расходуется напрасно оттого, что неработающие приборы остаются включенными в розетку. Значительной экономии можно добиться, просто полностью обесточив бытовые приборы.
- Электромагнитное излучение вредит здоровью. Не стоит находиться поблизости от работающих стиральных машин, холодильников и микроволновых печей. Излучение от мобильного телефона наиболее сильно в момент набора номера и соединения с абонентом. В это время трубку лучше держать от головы на расстоянии не менее 20 см.
- Излучение опасно также возле линий электропередач. Не стоит задерживаться поблизости от них.
- Большинство несчастных случаев, связанных с электричеством, происходит из-за неисправной проводки. Изоляция токопроводящих частей портится от механических повреждений, атмосферного воздействия, старения. Исправная проводка позволит избежать пожаров, коротких замыканий и несчастных случаев.
Опасные свойства электричества происходят оттого, что оно нагревает проводник, по которому проходит ток. При работе с электричеством нельзя забывать о технике безопасности.
- Заземление в доме должно быть обязательно. При определении напряжения в сети следует пользоваться специальными приборами.
- Необходимо следить за исправностью бытовых приборов, розеток. Обесточивать их при малейшем подозрении на неисправность.
Электричество. И друг, и враг
Зависимость человечества от электроэнергии из года в год возрастает. Даже незначительные отключения ее доставляют массу проблем. В случае масштабных перебоев альтернативных источников энергии не хватит для полноценного обеспечения городов и промышленных объектов.
Энергетика создает одну из основ современной цивилизации и все более активно загрязняет окружающую среду. Меняется климат Земли, что может привести к глобальной катастрофе. Пока ученые ищут выход из создавшейся ситуации, каждый человек может оказать помощь в безопасном и рациональном использовании электроэнергии.
Экономия и бережное расходование любых ресурсов, в том числе и электричества, необходимы. Любой потребитель, включающий в доме свет, знает, сколько усилий потрачено на то, чтобы сделать жизнь безопасней, удобней и легче. Культура потребления энергии означает грамотное ее использование. В первую очередь это соблюдение техники безопасности.
Невозможно существование современного мира без электричества. Это факт, не требующий подтверждения. Если вдруг оно исчезнет, цивилизация будет разрушена. Поэтому у человечества нет другого пути, кроме дальнейшего развития энергетической отрасли.
Что такое электрический ток знает каждый старшеклассник. Более того, современную жизнь просто невозможно представить без использования электрической энергии. Электрический ток дарит нам и свет (электрические лампы), и тепло (электронагревательные приборы). В своей жизни мы используем самые разные электротехнические устройства, которые делают ее комфортнее (телевизор, радиоприёмник, телефон, стиральная машина, пылесос и так далее). Промышленность просто перестала бы существовать, если бы не было электричества. Однако, при всей той пользе, которую несет в себе использование электрического тока, он вместе с тем содержит в себе и опасность. Давайте попробуем разобраться, что нужно учитывать, чтобы это использование было безопасным.
Сначала следует отметить, что электрический ток может оказать на человеческий организм негативное воздействие:
Механическое: электрический ток приводит к сильному и резкому сокращению мышц вплоть до их разрыва.
Термическое: температурный нагрев тканей организма (ожог) вызывает функциональное расстройство органов.
Электролитическое: физико-химические процессы электролиза, происходящие под действием электрического тока в живых тканях, приводят к нарушению баланса.
Световое: вспышки света и ультрафиолетовое излучение, созданное электрическим током приводят к негативному воздействию на глаза.
Биологическое: действие электрического тока может привести к раздражению и перевозбуждению нервной системы человека.
Электрический ток в проводнике описывается законом Ома для участка цепи:
где I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах (А), U – электрическое напряжение на концах проводника, измеряемое в вольтах (В), R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах (Ом).
Действие электрического тока на организм человека в первую очередь определяется силой тока. Переменный электрический ток частоты 50 Гц, используемый для работы бытовой техники, является смертельно опасным, если сила тока равна или больше, чем 0,1А. К потере сознания приводят токи силой 0,05–0,1 А. Токи силой менее 0,05 А считаются сравнительно неопасными и приводят лишь покалыванию и к неприятным ощущениям в организме. Однако, даже при небольших токах силой 0,005–0,02 А мышцы теряют способность самопроизвольно сокращаться, и человек может оказаться долгое время под воздействием электрического тока, что не безопасно.
Согласно закону Ома сила тока обратно пропорциональна электрическому сопротивлению, которое может быть различным. Если кожа человека сухая и огрубевшая сопротивление равно примерно 100000–200000 Ом. Если кожа влажная и тонкая, то – 30000–50000 Ом. Самая неблагоприятная ситуация будет, если человек стоит на хорошо проводящей поверхности, в этом случае сопротивление уменьшается до 10000–20000 Ом. В условиях повышенной влажности сопротивление может быть очень небольшим: 1000–2000 Ом.
Таким образом, если человеческий организм оказался под воздействием бытового напряжения 220 В, то в самом неблагоприятном случае при сопротивлении в 1000 Ом, согласно закону Ома, сила тока будет 0,22 А. Такая сила тока может привести к параличу дыхания. В самом лучшем случае при сопротивлении в 200000 Ом сила тока будет 0,0011 А. Действие такого тока приведет лишь к неприятным ощущениям.
Поэтому никогда не нужно касаться оголенных проводов или неисправных электроприборов, если нет абсолютной уверенности в том, что они не находятся под напряжением. Особенно опасно прикосновение двумя руками, так как в этом случае электрический ток пройдет через область сердца.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:
Определите, силу тока через резиновые перчатки толщиной 1мм, если площадь соприкосновения с электрическим проводом, находящимся под напряжением 220В, равна 1мм2.Удельное сопротивление резины 1013Омм.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г.Москвы
Электрическая энергия значительно облегчает всем нам жизнь. Сейчас человека окружает просто огромное количество приборов, работающих от электрической сети.
Однако данный источник энергии является опасным для человека, точнее опасен один из параметров его – сила тока.
Напряжение и частота тока, опасны или нет?
Напряжение и частота его в значительной мере безопаснее тока.
К примеру, автомобильная катушка зажигания на выходе формирует энергетический импульс напряжением 20-24 тыс. В, но из-за очень малой величины силы тока такой импульс не опасен для человека, максимум, что он вызывает – так это неприятное ощущение.
А вот если сила тока была в импульсе катушки значительно больше, этот импульс был бы смертелен для человека. Поэтому и говорится, что «убивает ток».
Воздействие его на организм человека зависит от многих параметров, и в первую очередь – это сила тока и его род (постоянный, переменный).
Также воздействие зависит от времени контакта человека с источником электроэнергии.
Влияет и восприимчивость человека к воздействию, его физическое и эмоциональное состояние.
Если один человек может практически не ощущать действие тока определенной силы, то второму это значение может уже быть ощутимо, причем сильно.
Немаловажным является и путь прохождения электрического разряда через организм.
Наиболее опасным является путь через центральную нервную систему, органы дыхания и сердце.
Воздействие тока разных величин на организм
Минимальное значение силы тока, которое становиться ощутимым человеком – 1 мА. Но опять же это значение зависит от восприимчивости.
При повышении этого параметра появляются неприятные болевые ощущения, мышцы начинают непроизвольно сокращаться.
До 12-15 мА силу тока называют отрываемой. Человек в состоянии самостоятельно разорвать контакт с источником, хотя при приближении параметра к указанным значениям разорвать контакт все сложнее.
Свыше 15 мА ток считается не отрываемым, человек не в состоянии сам разорвать контакт, требуется сторонняя помощь.
При повышении параметра до 25 мА, мышцы в точке контакта полностью парализуются, причем сопровождается это очень сильными болями, а также усложняется дыхание человека.
Ток силой до 50 мА помимо очень сильной боли и паралича мышц, сопровождается параличом дыхания и снижением деятельности сердца, человек теряет сознание.
Значение тока до 80 мА приводит к параличу дыхания за несколько секунд воздействия, при более длительном контакте возможна фибрилляция сердца.
100 мА очень быстро приводят к фибрилляции, а затем и к параличу сердца.
Ток силой 5А мгновенно приводит к параличу дыхания, сердце останавливается на время контакта человека с источником, в месте контакта образуются ожоги.
Виды воздействия
Видов воздействий, которые электрический ток может оказать на организм человека – несколько.
Термическое.
Первым видом является термическое воздействие. При таком воздействии на кожном покрове появляются ожоги, оно может затронуть ткани, кровеносные сосуды перегреваются, на пути прохождения тока нарушается работоспособность органов.
Химическое.
Вторым является химическое воздействие. Оно сопровождается возникновением электролиза жидкостей внутри человека, кровь и лимфа расщепляются, что приводит к изменению их физико-химического состава.
Механическое.
Третье воздействие – механическое. При нем происходит разрыв тканей человека, возможно появление трещин в костях.
Биологическое.
Последний вид воздействия – биологическое. Воздействие тока приводит к судорогам мышц и органов, нарушению деятельности органов вплоть до полного прекращения их функционирования.
Виды электрических травм
Электротравмы, которые способен нанести электрический ток на организм, делятся на внешние и внутренние.
Внешних электрических травм бывает несколько. Самой распространенной травной является ожог. Большинство травм от поражения током приводят к ожогам.
Однако еще имеются и другие виды электротравм:
- Знаки – имеют овальную форму и проявляются на коже в виде пятен бледно-желтого или серого цвета. Поскольку при воздействии кожа в месте контакта отмирает, знаки не являются болезненными, участок кожи несколько затвердевает и со временем сходит;
- Металлизация – перенос частиц металла провода на кожный покров в результате электрической дуги, появляющейся между проводом и кожей человека. Участок кожи, где произошла металлизация – болезненный, пораженный участок принимает металлический оттенок;
- Офтальмия – воздействие ультрафиолетовых лучей электрической дуги на оболочку глаза, из-за чего она воспаляется. Сопровождается появлением через время сильно рези в глазах, слезотечению. Через время неприятные ощущения проходят;
- Механические повреждения – при воздействии появляющиеся судороги мышц могут привести к разрыву тканей, сосудов, кожи.
Внутренние повреждения при поражении происходят из-за электрического удара.
При прохождении тока через внутренние органы, происходит возбуждение их тканей, что сопровождается нарушением функционирования.
Электрический удар является самым опасным видом поражения.
Степени воздействия тока на организм
Воздействие электрического тока на организм человека имеет определенную классификацию, которая поделена на 4 степени.
Первая степень – воздействие на человека источника электроэнергии с малой силой тока, при которой происходит непроизвольное сокращение мышц, но человек находится в сознании.
Вторая степень – источник электроэнергии обладает средней по величине силой тока, сопровождается сокращением мышц, человек теряет сознание, но дыхание и пульс присутствуют.
Третья степень – контакт человека с источником энергии с высокой силой тока, из-за которого происходит паралич органов дыхания, и оно отсутствует, а также у сердца нарушена работа.
Четвертая степень – воздействие на человека электроэнергии с очень большой силой тока, при которой дыхание и работа сердца отсутствует, наступает клиническая смерть.
Техника безопасности
Чтобы предупредить возможное поражение человека электрическим током, имеется ряд правил, прописанных в инструкциях по технике безопасности и охране труда.
Так, работы с электрическими приборами должны проводиться только инструментами с защищенными рукоятками, которые не пропускают ток.
Ремонт электроприборов должен производиться только после их обесточивания и вынимания вилки из розетки.
Ремонт электрических сетей должен выполняться после обесточивания. При этом на рубильники, которыми выполнилось обесточивание, вешаются соответствующие таблички.
При работе с мощными приборами дополнительно используются диэлектрические коврики, обувь, перчатки.
А для детей есть особые правила электробезопасности.
Оказание помощи при поражении
Если же человек попал под воздействие электрического тока, предпринимается ряд определенных мер.
Первое, что нужно сделать разорвать контакт человека с источником. Сделать это можно путем обесточивания сети или прибора, с которыми произошел контакт.
Если это не является возможным, нужно оттянуть человека от источника, при этом прикасаться к телу нельзя, оттягивать нужно за одежду.
Если в результате паралича мышц рука пострадавшего сжимает провод с источником, следует вначале перерубить провод острым предметом с токонепроводящей ручкой, к примеру, топором с сухой деревянной ручкой.
После разрыва контакта нужно оказать первую медицинскую помощь. Если человек находится в сознании, ему нужно обеспечить удобное положение для отдыха.
При потере сознания, но с сохранением дыхания, обеспечить ему удобное положение, расстегнуть ворот для обеспечения притока воздуха, воспользоваться нашатырным спиртом для приведения в чувства.
Читайте подробнее: Оказание помощи при ударе электрическим током.
При наступлении клинической смерти, когда отсутствует дыхание и сердцебиение, следует попытаться вывести его из этого состояния путем проведения искусственного дыхания и массажа сердца. И конечно же не забудьте вызвать скорую помощь.