Сделай Сам Свою Работу на 5

Описание лабораторной установки

Теоретическая часть

 

Степень воздействия электрического тока на организм человека зависит в основном от следующих факторов:

– от величины электрического тока, А;

– длительности воздействия тока, с;

– пути протекания;

– рода и частоты тока, Гц.

Величина тока в электрической цепи определяется сопротивлением этой цепи и приложенным напряжением. Сопротивление тела человека является специфическим, так как различные ткани тела имеют различное электрическое сопротивление.

 

 

Удельное объемное электрическое сопротивление тканей

человеческого организма, Ом · м

 

Наименование ткани Удельное сопротивление, Ом·м
Кожа сухая 3·104 – 2·105
Кости (без надкостницы) 104 – 2·105
Жировая ткань 300 – 600
Мышечная ткань 15,0 – 30,0
Кровь 10,0 – 20,0
Спинномозговая жидкость 5,0 – 6,0

 

Как видно из таблицы, кожа обладает наибольшим сопротивлением, что является главным фактором определяющим сопротивление всего тела человека.

Наружный слой кожи, расположенный между электродом и хорошо проводящей внутренней областью кожи (рис. 1), можно представить в виде несовершенного конденсатора С. Величина удельной емкости этого конденсатора колеблется в пределах (0,0047 ... 0,0152)·10-4 мкФ/м2 в зависимости от толщины наружного слоя кожи (эпидермиса) и его относительной диэлектрической проницаемости.

Электрическую схему замещения наружного слоя кожи и всего тела человека по пути протекания тока «рука–рука» с учетом активного сопротивления слоя кожи rН и внутреннего сопротивлений живых тканей организма rВ можно представить в виде схемы (рис. 2).

Из схемы видно, что ток в наружном слое кожи протекает по путям: через активное сопротивление rН и емкость наружного слоя СН.

Тело человека в электрической цепи не может рассматриваться как простой физический проводник. При протекании электрического тока в теле человека проходят сложные биофизические процессы, которые значительно сложнее процессов при протекании тока в электролитах, металлах и полупроводниках. Однако при определенных допущениях емкость наружного слоя кожи и его активное сопротивление можно определить по следующим формулам



 

; , (1)

 

Где d – толщина наружного слоя, м;

S – поверхность сопротивления электрода, м2;

Е – относительная диэлектрическая проницаемость наружного слоя кожи;

р – удельное сопротивление этого слоя, Ом·м.

 

Активное сопротивление rН и емкость СН составляют полное сопротивление наружного слоя кожи zН. Внутреннее сопротивление зависит от пути протекания тока (рис. 3) и может колебаться в пределах 300….800 Ом. Исследования, проведенные в МИИТе, определили средние значения этих сопротивлений. Значения переведены в табл. 3.2.

Если поверхности электродов одинаковы и условия их наложения симметричны, то для случая прохождения тока по пути «рука-рука» сопротивления будут равны, и полное сопротивление тела человека может быть выражено:

 

. (2)

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема замещения

 

 

 

Рис. 2. Пути протекания тока через тело человека

 

Таблица 3.2

 

Средние значение внутренних сопротивлений тела человека

 

Путь тока rВ,Ом
Рука – рука
Рука ноги
Руки – ноги
Нога – нога

Модуль полного сопротивления тела человека в этом случае можно выразить формулой:

 

(3)

 

Из формулы (3) видно, что с возрастанием ω модуль сопротивления уменьшается, так как при ω = 2 πƒ → ∞, z → rB.

На частоте порядка 10 – 20 кГц полное сопротивление наружного слоя кожи мало и его можно принять с некоторыми допущениями равным 0, т. е. при f = 10 – 20 кГц полное сопротивление тела человека равно внутреннему сопротивлению, т. е. z = rB Ом.

Величина полного сопротивления наружного слоя кожи может быть определена

, (4)

 

 

Приведенные соотношения 1 – 4 справедливы при напряжениях ниже 50 В. При больших напряжениях проявляется несовершенство емкостного сопротивления, оно пробивается и при напряжениях 150 – 200 В, не оказывает влияния на полное сопротивление тела.

Описание лабораторной установки

 

Устройство для исследования сопротивления тела человека УИС1 (далее – устройство) предназначено для определения сопротивления тела человека методом амперметра и вольтметра при различных значениях приложенного напряжения и частоты последнего, а так же различной площади контактной поверхности. Устройство допускает работу при температурах от +10 до +35 °С и относительной влажности воздуха до 80 % при 25 °С.

 

 

Рисунок 4 Электрическая схема испытаний

 

Результаты измерения электрического сопротивления тела человека

 

Частота S1 = 1250 мм2 S2 = 2500 мм2
f, Гц lg f U, В I, мА Rh, кОм U, В I, мА Rh, кОм
1,30 0,10 0,24 29,2
1,48 0,12 58,3 0,26 26,9
1,60 0,13 53,8 0,28
1,70 0,16 43,75 0,30 23,3
1,85 0,18 38,9 0,31 22,6
2,00 0,21 33,3 0,33 21,2
2,48 0,47 14,9 0,75 9,3
2,70 0,75 9,3 1,01 6,9
2,84 0,93 7,5 1,47 4,8
3,00 1,30 5,4 1,72 4,07
3,48 2,87 2,4 2,7 2,6
3,70 3,70 1,9 4,7 1,5
3,85 4,50 1,6 5,2 1,35
4,00 5,20 1,35 6,0 1,17
4,30 6,50 1,08 7,0

 

 

По данным таблицы строим графики:

 

S1 = 1250 мм2


S2 = 2500 мм2

Вывод: Ознакомились с основными закономерностями изменения электрического сопротивления тела человека. Провели экспериментальное исследование по измерению электрического сопротивления тела человека. По графикам видно, что зависимость обратнопропорциональная.

 



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.