Главная страница
Навигация по странице:

  • Цель работы

  • Экспериментальная часть

  • Расчет параметров электрической схемы замещения тела человека

  • Контрольные вопросы

    		•

    Лабка. ЛР. Исследование электрического сопротивления тела человека


    Скачать 130.37 Kb.
    НазваниеИсследование электрического сопротивления тела человека
    АнкорЛабка
    Дата16.09.2022
    Размер130.37 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛР.docx
    ТипИсследование
    #680720

    Лабораторная работа

    Исследование электрического сопротивления тела человека

    Цель работы – изучение действия электрического тока на организм человека и определение параметров электрической схемы замещения тела человека.
    Эквивалентная схема замещения электрического сопротивления тела человека
    При определенных допущениях тело человека можно представить в виде электрической схемы замещения. Чаще всего используется для анализа явлений при протекании тока через человека по пути рука - рука и расчета электрических параметров сопротивления человека - две схемы замещения: эквивалентная (рис. 1, а) и упрощенная (рис. 1, б). Здесь Rh и Ch - активное сопротивление и емкость в зоне контакта ладони с электродом.

    На схеме рис.1а Rн и Cн активная и реактивная составляющая наружного сопротивления кожи Zн , rв – внутреннее сопротивление.

    Анализируя эквивалентную схему замещения, можно сделать несколько выводов:

    а) Наличие емкости в схеме и соответственно реактивной составляющей в выражении для zh обусловливает влияние рода и частоты тока на значение сопротивления тела человека.

    б) С увеличением частоты f емкостное сопротивление xC = 1/(2 πfCH ) уменьшается и шунтирует активное сопротивление rH. В пределе при ƒ→ ∞ полное сопротивление тела человека равно rв

    в) При уменьшении частоты емкостное сопротивление возрастает и в пределе при ƒ→0, т.е. при постоянном токе: zh = z0 = 2 rН+ rВ, откуда
    (1)



    а) б)

    Рис. 1. Электрическая схема замещения тела человека (рука-рука): а) эквивалентная; б) упрощённая.

    С некоторыми допущениями можно принять, что полное сопротивление тела человека на частотах 0 - 100 Гц находится в линейной зависимости от частоты тока и может быть определено методом экстраполяции. С этой целью в линейном масштабе строится график зависимости полного сопротивления от частоты, как показано на рис. 2.

    Значение z0 находится при пересечении прямой z1 - z4 с осью координат.


    Рис. 2. График экстраполяции при определении сопротивления постоянному току.

    г) Значение полного сопротивления наружного слоя кожи ZH при данной частоте может быть найдено из выражения

    ,

    где zf сопротивление человека zh на заданной частоте.
    (2)

    Полное сопротивление наружного слоя кожи zH связано с rHи 1/(ωcH) соотношением:

    1/zH2 = 1/rH2 + 1/(ω2 CH2)




    Отсюда можно получить емкость наружного слоя кожи СH из выражения:
    (3)

    Приведенные выражения позволяют при наличии экспериментальной зависимости zh(f) определить расчетным путем для заданной частоты f значения rB, z0, rH, zH, CH.

    Экспериментальная часть

    Таблица 1. Результаты измерений

    S=12,5см2
    S=25см2

    F, Гц
    U, В
    I, mA
    Zh, кОм
    F, Гц
    U, В
    I, mA
    Zh, кОм

    26
    7
    0
    -
    26
    7
    0
    -

    36
    7
    0
    -
    36
    7
    0,02
    350

    46
    7
    0
    -
    46
    7
    0,03
    233,3

    50
    7
    0
    -
    50
    7
    0,03
    233,3

    76
    7
    0,01
    700
    76
    7
    0,05
    140

    100
    7
    0,01
    700
    100
    7
    0,06
    116,7

    260
    4
    0,01
    400
    260
    4
    0,07
    57,14

    500
    4
    0,06
    66,7
    500
    4
    0,12
    33,3

    760
    4
    0,10
    40
    760
    4
    0,16
    25

    1000
    4
    0,12
    33,3
    1000
    4
    0,19
    21,05

    2600
    2
    0,09
    22,2
    2600
    2
    0,17
    11,77

    5000
    2
    0,16
    12,5
    5000
    2
    0,23
    8,7

    7600
    2
    0,19
    10,53
    7600
    2
    0,30
    6,7

    10000
    1
    0,14
    7,14
    10000
    1
    0,17
    5,88

    20000
    1
    0,30
    3,3
    20000
    1
    0,33
    3,03

    Расчет параметров электрической схемы замещения тела человека

    1. Рассчитайте сопротивление тела человека (кОм) и заполните таблицу

    2. Постройте по полученным данным частотные зависимости:

    а) Zh= φ(ƒ) при S1; б) Zh = φ(ƒ) при S’2;

    3. Определите внутреннее сопротивление RВ. Оно равно значению Zh

    при ƒ = 20 кГц.

    4. Методом экстраполяции (см. рис. 2) найдите значение сопротивления тела человека при постоянном токе R0, т. е. при ƒ→0.

    5. Рассчитайте активное сопротивление наружного слоя кожи RН по формуле (2).

    6. На частоте, указанной в задании, определите из выражения (3) полное сопротивление наружного слоя кожи ZH.

    7. Рассчитайте по формуле (4) величину емкости СН наружного слоя кожи для электродов S1 и S2.

    8. Рассчитайте емкостное сопротивление ХС по формуле

    ХС = 1/ωС = 1/2πƒС



    9. Результаты расчета основных параметров электрической схемы замещения тела человека для заданной частоты внесите в таблицу 2.

    10. Начертите электрическую схему замещения сопротивления тела человека для условий проведенного эксперимента и укажите на ней для максимальной площади электродов численные значения основных параметров: RН, RВ, ХС.

    11. По результатам опыта укажите факторы, которые влияют на условия поражения электрическим током. Перечислите, какие еще факторы определяют исход поражения током.

    Таблица 2. Параметры схемы замещения электрического сопротивления тела человека

    S=12,5см2
    S=25см2

    Zh, кОм
    Rв,

    кОм
    R0, кОм
    Rн, кОм
    Zн, кОм
    Cн, нФ
    Xc, кОм
    Zh, кОм
    Rв, кОм
    R0, кОм
    Rн, кОм
    Zн, кОм
    Cн, нФ
    Xc, кОм

    33,3
    3,3
    700
    348,35
    15
    10,6
    15,02
    21,05
    3,03
    490
    243,49
    9,01
    17,67
    9,01


    Вывод: в итоге этой лабораторной работы я изучил действие электрического тока на организм человека и определил параметры электрической схемы замещения тела человека, узнал какие факторы влияют на поражение тела электрическим током.

    Контрольные вопросы:

    1. Укажите значения пороговых ощутимых и неотпускающих токов.

    Ощутимые: для постоянных токов- I= 5-7 мА, для переменных токов- при F=50Гц I=0,5-1,5 мА.

    Неотпускающие: для постоянных токов I=50-80мА, для переменных токов- при F=50Гц I=10-15мА.

    1. Что такое фибрилляционный ток?

    Ток, который при прохождении через тело человека вызывает быстрое и хаотичное сокращений мышечных волокон сердца.

    1. В каком интервале значений возникают фибрилляционные токи при частоте 50 Гц?

    От 100мА до 5А.

    4. В чем опасность фибрилляционных токов?

    Сердце перестает эффективно и синхронно сокращаться, а пораженный участок более не нагнетает кровь, что ведет к сердечной недостаточности и инсульту.

    5. Какие факторы влияют на величину электрического сопротивления тела человека?

    Состояние кожи, наличие повреждений или токопроводящих элементов на коже, место приложения, плотность и площадь контакта.

    6. Укажите численные значения внутреннего сопротивления тела человека.

    500-700 Ом

    7. К чему стремится сопротивление тела человека (по эквивалентной схеме замещения) при частоте .

    К бесконечности

    8. К чему стремится сопротивление тела человека (по эквивалентной схеме замещения) при частоте .

    К нулю

    9. Каково значение сопротивления тела человека при нормальных климатических условиях и отсутствии приложенного напряжения?

    3-100 кОм.

    10. Приведите схему замещения сопротивления человека (путь протекания тока "рука-рука").



    11. От чего зависит степень тяжести электрической травмы?

    От площади пораженной током поверхности тела, условия внешней среды, путь протекания тока и схема подключения тока к электрической сети.

    12. Какое действие электрический ток оказывает на организм человека?

    Термическое, электрилитическое, биологическое и механическое.

    13. Приведите схему замещения сопротивления человека (путь протекания тока "рука-ноги").

    написать администратору сайта