下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
电流流过人体会使人产生相应的生理效应，例如表现出惊吓、肌肉收缩、心脏纤维性颤动以及皮肤烧伤等，严重时将导致死亡，这与流过人体的电流大小、电流持续时间、电流的种类、电流途径、接触部位等因素相关；工业中为了限制相应用电设备对人体的伤害，要求50Hz交流电流过人体的安全电流阈值为小于2mA，直流电流过人体的安全电流阈值为小于10mA。同样，电动汽车中对此也做出了相应的规定，要求交流高压及交直流传导连接的高压电路绝缘电阻大于500Ω/V（＜2mA），直流高压电路绝缘电阻大于100Ω/V（＜10mA）。电流对人体的伤害中，以电流致伤及电击致命最为常见。
电流致伤主要有4大作用机理：离解、细胞激动、发热、破坏生物电。
1. 离解
离解是分子分离或分解成两个或两个以上部分（原子、分子、离子、基团）的过程。电流通过人体，会引起机体内液体物质发生离解而导致机体组织被破坏。
2. 细胞激动
电流作用于人体组织，可直接引起细胞激动，产生神经兴奋波，传递到中枢神经系统后，还会间接引起人体的其他部分发生异常反应，从而对人体造成伤害。
3. 发热
破坏体内热平衡，导致功能障碍，发热引起液体汽化，所产生的机械力导致机体组织发生剥离、断裂等严重破坏。
4. 破坏生物电
由于人体的整个神经系统是以电信号和电化学反应为基础，且上述电信号和电化学反应所产生的能量十分微弱，故当电流通过人体时，在必要能量以外电能的作用下，神经系统功能很容易被破坏。
电流对人体造成的心室纤维性颤动、窒息和电休克，是人体电击致命的主要原因。
1. 心室纤维性颤动
电流直接作用于心肌，可引起心室纤维性颤动，电流也可以作用于中枢神经系统，通过其反射作用引起心室颤动。50mA（有效值）以上的工频交流电流通过人体，一般既可引起心室颤动或心脏停止跳动，也可导致呼吸中止。由于此情况下前者出现的时间要远早于后者，故可知心室颤动是人体电击致命的主要原因。心室颤动是一种无规则的心脏高频率震颤，其幅值较小，每分钟震颤可达1000次以上，从血液动力学的角度来看，无异于心脏停搏，通常数秒钟至数分钟就会导致死亡。
2. 窒息
当通过人体的电流较小时，所导致的心室颤动或心脏停止跳动，主要是由呼吸中止导致机体缺氧引起的，并非电流直接引起。此情况的特点是致命时间较长（10～20min）。但当通过人体的电流超过数安时，也可能因强烈刺激，先使呼吸中止。
3. 电休克
人体受到电流的强烈刺激，导致神经系统抑制，从而因脉搏减弱、呼吸衰竭、神志不清乃至重要生命机能丧失而死亡。电休克状态可以延续数十分钟到数天。
电流对人体的伤害程度主要与电流大小、电流持续的时间、电流通过人体途径及电流种类等因素有关。
1. 电流大小
流过人体的电流越大，人体的生理反应越明显，感觉越强烈，引起心室颤动所需的时间越短，致命的危险就越大。根据电流通过人体所引起的感觉和反应不同可将电流分为如下三种。
（1）感知电流
通过人体且能引起人感觉的最小电流称为感知电流，人体接触此类电流会有轻微麻痹。根据相关实验表明，成年男性平均感知电流有效值为AC 1.1mA，成年女性约为AC 0.7mA。感知电流一般不会对人造成伤害，但随着接触时间加长，皮肤表皮被电解导致电流增大时，人的反应变大。
（2）摆脱电流
人能自行摆脱带电导体的最大电流称为摆脱电流，若通过人体的摆脱电流时间过长，会造成昏迷、窒息甚至死亡，人摆脱带电导体的能力随着触电时间的延长而降低。据相关资料研究表明，一般成年男性平均摆脱电流为AC 16mA，成年女性约为AC 10.5mA，儿童相对较小。
（3）室颤电流
引起心室纤维性颤动的最小电流称为室颤电流。由于心室颤动可能导致死亡，因此认为室颤电流是致命电流。电流达到AC 50mA以上，就会引起心室颤动，有生命危险。AC 100mA以上的电流，足以致人死亡。
2. 电流持续时间
随着电流通过人体时间的延长，其对人体组织的破坏程度更加严重，且极易引起心室颤动。如图2-4所示，在心脏跳动周期中，心室纤维性颤动始于T波的前半部，即心电图上约0.2s的T波。在这一特定时间内，心脏受电流影响最为敏感，是心脏易损期。根据GB/T 13870.1—2008可知，当电击时间长于一个心搏周期时，直流的纤维性颤动阈比交流的要高好几倍，当电击时间短于200ms时，其纤维性颤动阈值和交流（以均方根）的阈值大致相同。对于直流电流来说，通常纵向电流（纵向流过人体躯干的电流，例如从手到脚）才会有心室纤维颤动的危险，横向电流（横向流过人体躯干的电流，例如手到手）需要在更大的电流强度下才可能发生，从动物的实验及电气事故资料得知，向下电流（通过人体使脚处于负极性的直流接触电流）的纤维性颤动阈约为向上电流（通过人体使脚处于正极性的直流接触电流）的2倍。
图2-4 心室纤维性颤动时的心电图和血压图
3. 电流通过人体途径
电流通过人体的不同途径对人体伤害程度不一样。电流通过人体的头部会使人立即昏迷、休克甚至死亡；电流流过人体的脊髓，会使人半身瘫痪；电流流过中枢神经或相关部位，会引起中枢神经系统强烈失调而导致死亡；电流流过心脏会引起心室颤动，致使心脏停止跳动而造成死亡。因此电流通过心脏系统和中枢神经时，危险性最大。实践证明，从左手到脚是最危险的电流途径，因为在这种情况下，心脏直接处在电路内，电流流过心脏、肺部等重要器官；从右手到脚的途径其危险性相对较小，但仍易引起剧烈肌肉痉挛。
参考GB/T 13870.1—2008，根据心脏的电流系数可以粗略估计不同电流途径下心室颤动的危险性。心脏电流系数 F 可按式（2-1）计算：
式中， I 为人体某一电流路径的电流； I 0 为左手到双脚路径的电流。
例如假设从手到手的电流为225mA，查表2-1得到从手到手的电流系数为0.4，则按照式（2-1）可得，该路径电流与从左手到脚的90mA电流具有对心脏处产生相同程度伤害的可能性。
表2-1 不同电流路径的心脏电流系数F
4. 电流种类
常见的电流有50～60Hz的工频交流电流、直流电流及远离工频的交流电流。工频交流电流对人体的伤害最为严重，频率较高的交流电反而对人体伤害相对较轻。在直流和高频情况下，人体可以承受更大的电流值，但高压高频的电流对人体依然是十分危险的。电动汽车主要存在三种电流：工频50Hz/220V（AC）、高压直流电流及数千至数万赫兹的电控驱动电流。与工频交流电流对比，人摆脱高压直流电流相对容易。