6-2. Elektryczność statyczna i energia elektryczna

Przewodnictwo elektryczne żywych tkanek ciała ludzkiego ma głównie charakter jonowy oraz, w mniejszym stopniu, elektronowy. Poszczególne tkanki ciała ludzkiego różnią się znacznie zdolnością przewodzenia prądu elektrycznego. Płyn wewnątrzkomórkowy jest dobrym przewodnikiem, ponieważ jego skład chemiczny jest podobny jak wody morskiej.

Zasadniczy wpływ na impedancję ciała ludzkiego ma skóra człowieka. Składa się ona z dwóch głównych warstw: naskórka i skóry właściwej. Naskórek w stanie suchym charakteryzuje się bardzo dużą rezystywnością. Zrogowaciała część tego naskórka ma z kolei właściwości dielektryka (tworzy się więc na niej kondensator). Przez naskórek przechodzą gruczoły potowe, które z kolei charakteryzują się dobrym przewodnictwem.

Opór elektryczny tkanki żywej, szczególnie skóry, maleje wskutek podrażnienia systemu nerwowego, także pod wpływem przepływu prądu rażeniowego.

Wartość rezystancji przejścia prądu elektrycznego przez skórę zależy od bardzo wielu czynników. Do najistotniejszych należą: wartość napięcia rażeniowego i czas jego trwania, powierzchnia, kształt i siła nacisku elektrody oraz miejsce jej przyłożenia na ciele człowieka, a także stan zawilgocenia, zabrudzenia i uszkodzenia naskórka. Przy małych wartościach napięcia rażeniowego (do około 50 V) i suchym naskórku osiąga ona znaczne wartości - od kilku kiloomów dla powierzchni elektrody S = 82 cm² do około stu kiloomów przy S = 1 cm². Wartość tej rezystancji praktycznie staje się nieznacząca przy napięciu rażeniowym rzędu 1000 V (6-2. slajd 10), niezależnie od wielkości powierzchni elektrody. Jeśli naskórek jest uszkodzony lub mokry, to wartość rezystancji przejścia przez skórę jest też bardzo mała, niezależnie od tego, czy występują lub nie inne czynniki wpływające na jej wartość.

Wartość rezystancji wewnętrznej ciała ludzkiego jest dla określonego osobnika stabilna i zależy tylko od długości drogi przepływ prądu oraz przekrojów poprzecznych poszczególnych odcinków tej drogi. Opór elektryczny wewnętrznych tkanek ludzkich zawiera również nieznaczną składową pojemnościową.

W technice ochrony przeciwporażeniowej rozpatruje się zazwyczaj impedancję ciała ludzkiego dla kilku najpowszechniej występujących dróg rażenia (ręka - ręka, ręka - nogi, ręce - nogi, ręka - noga, noga - noga oraz trzech stanów naskórka (suchego, wilgotnego i mokrego).

Wartość impedancji ciała ludzkiego ma charakter losowy (inna dla różnych ludzi). Na 6-2. slajd 10 przedstawiono zależność wybranych kwantyli tej impedancji od napięcia rażeniowego dla określonych warunków rażeniowych (suchy naskórek, droga rażenia ręka - ręka lub stopa - stopa, powierzchnia styku każdej z elektrod 80 cm², 50 Hz).

Często w praktyce przyjmuje się, że wartość impedancji ciała ludzkiego w normalnych warunkach środowiskowych (suchy naskórek) dla napięcia przemiennego o wartości 230 V i częstotliwości 50 Hz jest równa 1000 W. Zakładając, że wartość tej impedancji składa się tylko z impedancji kończyn, każdej równej 500 W, można łatwo obliczyć orientacyjne wartości impedancji dla różnych dróg rażenia. Są one w przybliżeniu równe: 1000 W dla dróg rażenia ręka - ręka i ręka - noga; 750 W dla ręka - obie nogi; 500 W obie ręce - obie nogi oraz 250 W obie ręce - plecy lub pierś.

6-2. slajd 10