Электрический ток польза и вред
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
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.
Откуда берётся это электричество? В конце 19-го века учёные узнали, что под действием радиоактивных элементов, которые в малых количествах находятся в любой почве, под действием ультрафиолетовых и космических лучей, при электрических разрядах грозы, разбрызгивании воды, трении частиц пыли появляются положительно и отрицательно заряженные молекулы — аэроионы.
Большое количество аэроионов образуется в почве и около неё. За одну секунду в каждом кубическом сантиметре припочвенного воздуха создаётся примерно 8−10 пар ионов. При этом они не накапливаются, так как противоположно заряженные молекулы при столкновении уничтожаются.
Ионы образуются парами, но в воздухе, который окружает нас, обычно преобладают ионы какого-то одного заряда. Чаще всего это положительные ионы, так как земля имеет отрицательный заряд и притягивает именно их. Отрицательные ионы поднимаются в верхние слои атмосферы.
Нужны ли нашему организму эти заряженные молекулы газа? Да, очень нужны, причём обеих полярностей. Русский учёный Александр Леонидович Чижевский ещё в 30-е годы прошлого века проводил опыты с белыми мышами. Сначала он их помещал в атмосферу, где ионов было очень мало — животные начинали тяжело болеть. Затем он заставлял их дышать воздухом без электрического заряда — мыши погибали через пять суток.
Для организма вредна как малая, так и очень высокая концентрация аэроионов. Иногда горный ветер приносит с собой большое количество положительных ионов и вызывает у людей подавленное настроение, головную боль, повышает кровяное давление, усугубляет течение некоторых болезней.
Смена заряда атмосферы тоже переносится людьми очень тяжело. А вот отрицательные аэроионы чаще всего оказывают положительное воздействие, улучшая состояние туберкулёзных больных, снижая кровяное давление, способствуя выздоровлению при различных заболеваниях.
С большим количеством отрицательных ионов связывают лечебный эффект многих курортов. Удивительную лёгкость и свежесть ощущаем мы в хвойном лесу и соляной пещере, вблизи мощных фонтанов, на побережье моря, в горах, особенно возле горных рек и водопадов. Аэроионов в этих местах в десятки и сотни раз больше, чем в городах.
Ткани нашего организма хорошо проводят электрический ток, поэтому полученные электрические заряды не скапливаются в теле, а постепенно уходят в землю. Как же воздействует электричество на человека? На этот счёт есть много версий, но внимания заслуживают две. Первая версия утверждает, что электрический заряд передаётся в кровь, а она переносит его к отдельным органам. Согласно второй версии, аэроионы оказывают сильное воздействие на нервные окончания лёгочной ткани и тем самым на нервную систему в целом.
Какая теория верна на самом деле, трудно сказать. В любом случае почаще бывайте в горах, лесу и на морском побережье. А если нет такой возможности, гуляйте на здоровье возле фонтанов!
Многие люди ответят на вопрос, заданный в названии, сказав: «Потому что он может убить тебя!», И они будут правы. Это правда, что электрический ток, если он достаточно мощный, может убить вас.
Но что именно делает электричество потенциально смертельным? И не только для людей, но и для животных, птиц и других живых существ. Почему испытывающий сильный электрический ток может получить тяжелые травмы или даже умереть?
Электричество внутри тела
Интересно, что электричество считается большой угрозой, но наши собственные тела функционируют только потому, что внутри них есть электричество или, по крайней мере, электрические сигналы.
Элементы, присутствующие в наших телах, такие как натрий, кальций, калий и магний, имеют удельный электрический заряд. Почти все клетки нашего тела используют эти заряженные элементы, называемые ионами, для генерации небольшого количества электричества.
Существует так много примеров того, как электрические токи, генерируемые внутри тела, помогают ему работать. Например, для того, чтобы сердце перекачивало кровь, клетки должны генерировать электрические токи, которые позволяют мышцам сердца сжиматься точно в нужное время. Мы можем даже измерить значение этих электрических токов с помощью устройства, называемого электрокардиограммой (ЭКГ).
Это отчет ЭКГ, т. е. чтение электрического тока, протекающего через сердце человека
Конечно, электрические сигналы текут через наши нервы все время. Они дают нам силу контроля над мышцами, которая помогает нам сидеть, наклоняться, вставать, ходить, брать вещи, бегать, играть в видеоигры. В общем, они позволяют нам делать вообще все.
В головном мозге существуют синапсы, которые соединяют два соседних нейрона и помогают передавать нервные импульсы с молниеносной скоростью. Вся нервная система работает только потому, что есть достаточное количество таких синапсов, через которые протекают электрические импульсы.
Итак, довольно ясно, что наши тела зависят от электричества, чтобы функционировать должным образом, поэтому оно генерируется внутри наших тел. Однако мощность этих электрических сигналов ничтожна мала по сравнению с токами, которые протекают через провода линий электропередач или находятся в электроприборах.
Как именно электрический ток наносит вред людям?
Электрические ожоги
Тело человека не является идеальным проводником электричества; когда оно сталкивается с электричеством из внешнего источника, оно оказывает сопротивление потоку электричества пропуская его через себя. И, как вы, возможно, знаете, сопротивление потоку тока вырабатывает тепло — и его может быть много (если электрический ток достаточно мощный). Таким образом, если кто-то соприкасается с линией электропередач, он рискует получить сильный электрический ожог.
Это не только вредно для внешней поверхности кожи; такие ожоги могут проникать глубоко и повреждать ткань, что может вызвать гангрену и некроз. К сожалению, поэтому конечности иногда приходится ампутировать, если кто-то становится жертвой удара тока с высоким напряжением.
Отказ сердца
Сердце — это электрически настроенная машина, а это означает, что она использует только нужное количество электрического тока для поддержания своей работы. Однако, когда человек подвергается действию электротока, все это равновесие и контроль сходят на нет.
Электрошок может потенциально прервать или даже полностью остановить эти небольшие электрические сигналы (которые говорят сердцу работать). Это может привести к тому, что сердце будет биться неправильно или вообще перестанет биться. Очевидно, мы все знаем, что это не та ситуация, в которой хочется оказаться, если мы планируем выжить.
Однако не все электрические удары заставляют сердце остановиться. Следует отметить, что степень и тип повреждений, вызванных электрошоком, сильно зависят от того, какая часть тела поражена, так как электричество всегда ищет самый быстрый путь для достижения земли.
Потеря контроля над мышцами
Воздействие тока также вызывает мышечные сокращения. Поскольку наша мышечная система опирается на малые электрические токи для правильной работы, она не «поймет» внезапный и большой приток электричества. Когда это случается, можно потерять контроль над своими мышцами или ощущать спазмы и мышечные сокращения. В худшем случае вы можете испытать полный паралич. Вот почему очень трудно убрать руку от электропровода.
Внезапная потеря мышечного контроля также может привести к падению человека, которое может быть фатальным, если он ударится при падении под неудобным углом. Многие жертвы поражения электрическим током страдают от тяжких телесных повреждений из-за таких падений и несчастных случаев, которые являются результатом потери мышечного контроля после поражения электрическим током.