师:同学们,今天我们一起来学习九年级物理第19章第一节安全用电。电与我们的生活息息相关,给我们带来便利,但不懂得安全用电知识,就容易造成触电身亡、电气火灾等意外事故。所以,安全用电性命攸关。那什么是触电?电通过人体会引起什么样的生理效应?我们如何才能安全用电?今天我们先学习有关人体触电的知识。什么是触电呢?严格意义上,接触电源就叫触电,比如用两个手指分别按住电池两端也算触电。但日常生活中,触电通常指人体触电事故。大家都知道人体和大地都是导体,如果人的身体碰到带电物体,在一定电压下,电流就可能通过人体与大地构成通路,使通过人体的电流达到一定数值,导致人发生触电事故,对人体产生生理和病理伤害。电流对人体的伤害可分为两种类型,即电伤和电击。什么是电伤呢?电伤是指电流对人体外部造成局部伤害,由电流的热效应、化学效应、机械效应对人体外部组织或器官造成伤害,一般无生命危险。电伤可以分为以下几种情况:
一、电烧伤,这是最常见也是最严重的一种。电伤多由电流的热效应引起,具体症状是皮肤发红、起泡,甚至皮肉组织被破坏或烧焦。
二、电烙印,当载流导体较长时间接触人体时,因电流的化学效应和机械效应作用,接触部分的皮肤会变硬并形成圆形或椭圆形的肿块痕迹,如同烙印一般。
三、皮肤金属化,由于电流或电弧作用,熔化或蒸发产生的金属微粒渗入人体皮肤表层而引起,使皮肤变得粗糙、坚硬并呈青黑色或褐色。
四、机械性损伤,电流作用于人体时,由于中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用导致肌体组织断裂、骨折等伤害。
五、电光眼,发生弧光放电时,红外线、可见光、紫外线对眼睛会造成伤害。那什么是电击呢?电击是指电流流过人体内部,引起组织损伤和功能障碍,造成人体内部器官、神经系统的伤害。在触电引起的伤亡事故中,85%以上的死亡事故都是电击造成的。所以我们日常所说的触电事故基本上多指电击伤。
师:那电流通过人体会引起什么样的生理效应?今天我们以交流电来讲解。现在屏幕上左图是交流电通过人体引起的生理效应,右图是各区域所对应的人体生理效应。请同学们认真观察并思考一个问题:交流电通过人体是否一定会造成电击伤?
生:从您给出的图表中可以看出,在区域一和区域二都有电流通过人体,但这两个区域的生理效应是人体通常无反应或无有害的生理效应。
师:回答正确。我们继续观察这两个图表,接着思考以下问题:
一、当通过人体的电流大小为10毫安,电流持续时间为100毫秒,人体会出现什么生理效应?根据左图可知,这样大小的交流电和持续时间所引起的生理效应在区域二,区域二通常无有害的生理效应。
二、当通过人体的电流大小为1000毫安,电流持续时间为100毫秒,人体会出现什么生理效应?根据左图可知,这样大小的交流电和持续时间所引起的生理效应在区域4,就可能对人体产生致命性伤害。通过刚才的两个问题,我们可以分析出交流电通过人体所引起的生理效应与电流大小有关。人体和大地都是导体,当人接触到带电体时,就会对人体造成伤害。若人体通过的电流达到一定数值时,就会对人体造成不同程度的伤害。我们知道,当人体电阻一定时,加在人体两端的电压越高,流经人体的电流就越大,对人体造成的伤害就越大。接下来我们再进一步观察思考,如果当通过人体的电流大小为10毫安,电流持续时间为1万毫秒,人体会出现什么生理效应?
生:当通过人体的电流大小为10毫安,电流持续时间为1万毫秒时,人体的生理效应在第三区域,该区域的生理效应为可能发生可逆性心脏功能障碍、不自发的肌肉收缩、呼吸困难等。
师:这位同学回答得非常正确。通过刚才的问题,我们可以进一步得出,交流电通过人体所引起的生理效应不仅与电流大小有关,还跟电流持续时间有关。电流越大,持续时间越长,对人体造成的伤害就越大,更有可能发生伤亡事故。
生:电流通过人体引起的伤害,除了跟电流大小、电流持续时间有关外,还跟哪些因素有关呢?
师:电流通过人体引起的伤害,除了跟电流大小、电流持续时间有关外,还跟电流频率的大小、电流通过人体路径以及人体状况有关。请同学们查看以下几个表格:这是不同频率的电流对人体的伤害程度,由表格可知,当交流电的频率为五十赫兹时,对人体的伤害程度最大,有95%的死亡率;这是电流通过人体的途径对人体的伤害程度,由表格可以发现,电流流经途径为从左手通过胸前到脚是最危险的电流途径,此时电流通过心脏会引起心室颤动,甚至使心脏停止跳动而导致死亡;这是人体状况与触电对人体的伤害程度表。女性对电的敏感性比男性高,女性的感知电流和摆脱电流约比男性低1/3。在同等的触电电流下,女性比男性更难以摆脱。在遭受电击后,小孩的伤害程度要比成年人重。凡患有心脏病、神经系统疾病、肺病等严重疾病或体弱多病者,由于自身抵抗能力较差,故比健康人更易受电伤害。有无思想准备,对电的敏感程度是有差异的,酒醉、疲劳过度、心情欠佳等情况会增加触电伤害程度。因此,从表格我们可以得出:女性发生触电事故对人体的伤害程度比男性重,小孩发生触电事故对人体的伤害程度比成年人重,年老体弱者的触电后果比年轻人重。人在酒醉、疲劳过度、心情欠佳等情况时也会增加触电伤害程度。
生:我知道我国家庭电路使用的是电压为220伏、频率为五十赫兹的交流电,如果这样的交流电通过人体且持续时间为10秒,人体会出现什么生理效应呢?
