Электрические провода нередко входили в соприкосновение с телеграфными и телефонными проводами, вызывая неприятные последствия. Телефонные аппараты загорались, а также телеграфные щиты и столы, и в определенных случаях таким образом возникали возгорания, которые могли бы стать серьезными пожарами. С помощью надлежащих устройств на телеграфных и телефонных линиях эти опасности можно по меньшей мере частично предотвратить, но всегда существует риск того, что автоматические сигнализаторы и другие приспособления не сработают, и еще больший риск того, что люди или предметы могут вступить в контакт с этими находящимися под напряжением проводами и получить опасные или серьезные травмы.
Электрические трамваи. — Опасность от воздушных проводов в троллейбусной системе электрических трамваев была бы невелика, если бы эти провода имели надлежащую опору, надлежащую изоляцию и надлежащую защиту. Каждый из этих терминов подлежит объяснению. Провода, которые падают по какой бы то ни было причине, кроме намеренного их демонтажа, не могут считаться имеющими надлежащую опору в том смысле, в каком мы используем этот термин. Любой из таких упавших электрических провода способен причинить серьезный вред людям или животным (множество лошадей было убито ими) либо поджечь предметы, с которыми он вступает в непосредственный или косвенный контакт, причем степень вреда частично зависит от природы и состояния (влажного или сухого) объекта и его положения по отношению к другим проводникам. Столь опасные провода, как эти трамвайные провода, должны иметь такие опоры, при которых ни один заурядный несчастный случай, ни одно состояние погоды, сильные ветры или обильные снегопады не были бы способны сорвать их с опор, и они должны располагаться в таких местах и с такой защитой, чтобы не подвергаться ударам со стороны проходящих или падающих предметов.
Во-вторых, эти провода должны быть надлежащим образом изолированы. Под этим следует понимать, что все провода, которые несут электрический ток или могут его нести, должны быть прикреплены к своим столбам или иным опорам таким образом, чтобы ни при каких обстоятельствах не возникала вероятность отведения сколько-нибудь значительного количества электричества на столбы или опоры и причинения тем самым разрушений или вреда. В дополнение к этому боковые провода должны быть покрыты таким образом, чтобы в случае какого-либо несчастного случая ток с трудом или вовсе не мог переходить с них на другие объекты. Средний провод, по которому движется троллей, не может быть покрыт таким образом и должен оставаться обнаженным, а следовательно, в случае обрыва или соприкосновения с хорошо проводящими объектами он должен быть наиболее опасным; но, с другой стороны, в силу своего положения он менее подвержен несчастным случаям.
Когда мы говорим, что эти провода должны быть надлежащим образом защищены, мы имеем в виду, что должны применяться такие устройства и приспособления, которые будут препятствовать их соприкосновению во время нахождения в обычном положении с опасными объектами, в особенности с другими проводами. Это может быть достигнуто с помощью защитных проводов или иными способами. Очевидно, что этому вопросу необходимо уделять особое внимание, в особенности в городе, где имеется много воздушных проводов и, возможно, значительное число недействующих или неиспользуемых проводов. Если электричество вступает в контакт с одним из них, никто не может предсказать, куда оно будет передано и какой вред оно может причинить.
Принципы, применимые к этим воздушным проводам, разумеется, применимы ceteris paribus ко всем другим электрическим воздушным проводам, и аналогичным образом утверждения, сделанные в отношении диффузии или распространения токов в подземных проводах, применимы ко всем способам механической передачи электричества через землю в той мере, в какой условия схожи. Электрический ток всегда следует по пути наилучшей проводимости, и там, где открыто несколько путей, он следует по ним пропорционально качеству их проводимости или обратно пропорционально величине их электрического сопротивления.
Мы не будем вдаваться здесь в какие-либо вопросы, касающиеся диффузии электричества, его передачи через жидкости, воду, воздух или другие газы, равно как мы не станем обсуждать отношения хороших или плохих проводников к электричеству, за исключением случаев, когда это относится к определенным частям человеческого тела. Подразумевается наличие элементарных знаний по физике и электричеству.
Теперь мы можем более непосредственно перейти к непосредственной теме настоящей статьи, а именно к воздействию на человеческий тело сильных или умеренно сильных электрических токов, получаемых из искусственных источников. Несчастные случаи, вызываемые этими токами, можно разделить на два класса: прямые и непрямые. Под прямыми мы понимаем все те состояния, которые очевидным образом производятся действием самого электричества, такие как общий шок, потеря сознания, ожоги и т. д. С другой стороны, непрямыми следует считать все те несчастные случаи, которые обусловлены не первичным действием электрического тока, а являются лишь его вторичными результатами. Они в значительной степени определяются непосредственным окружением и условиями в данный момент. Таковы, например, хирургические травмы вследствие падений, вызванных потерей сознания, порожденной электрическим шоком.
Непрямые несчастные случаи.
Они будут рассмотрены первыми, поскольку не требуют столь детального описания, как прямые. Они имеют травматический характер и являются результатом либо потери сознания, кратковременной или продолжительной, либо непроизвольного мышечного сокращения, которое может быть спровоцировано электрическим шоком. Они относятся к числу наиболее частых последствий тяжелых электрических шоков. Эти несчастные случаи заключаются в ушибах, переломах, вывихах, ранах и любых других травмах, которые могут быть получены в результате внезапной потери сознания при нахождении в опасном положении. Смерть может легко наступить либо немедленно, либо в качестве более или менее отсроченного результата таких травм. Если пострадавший от шока падает в воду, он может утонуть, а если в огонь — будет обгоревшим. Разновидности подобных несчастных случаев, зависящие от внезапной потери сознания, вызванной электричеством, разумеется, бесчисленны, и их возникновение в значительной степени должно зависеть от положения жертвы в момент шока. Мы наблюдаем большинство таких несчастных случаев, пожалуй, у монтеров на вершинах столбов или крыш либо в иных открытых местах, однако лица, получающие шок при простом стоянии на земле или сидя, также не избавлены от тяжелых хирургических травм, помимо ожогов. Их часто с большой силой отбрасывает на землю, и нередко они отлетают на расстояние нескольких футов. Это вызывается бурным мышечным сокращением, порожденным электрическим шоком, и может послужить причиной, подобно любому сильному толчку или падению, тяжелых травм от соприкосновения с различными предметами, на которые они могут быть отброшены. Хотя это встречается гораздо реже, также возможно, что сила этих мышечных сокращений оказывается такова, что сама по себе вызывает травму, например разрыв мышцы или сухожилия. Поскольку практически все эти непрямые несчастные случаи носят травматический и хирургический характер, они ничем не отличаются от иных несчастных случаев аналогичного рода, но вызванных иначе, и должны лечиться по тем же общим принципам, что и последние.
Прямые несчастные случаи.
Совсем отличны от непрямых прямые несчастные случаи — те, которые производятся непосредственным (прямым) действием электричества. Они бывают различного рода, и мы рассмотрим их по отдельности. Их можно разделить на немедленные и поздние симптомы, и они весьма сильно варьируют в зависимости от тяжести шока, конституции пациента и той части тела, через которую проходит электричество. Характер тока, вызывающего шок, будь то постоянный или прерывистый, также естественным образом оказывает влияние на эффект.
Общие принципы. — Шок может быть нанесен тремя способами с помощью обычной гальванической батареи. Если ток достаточно силен, отчетливый шок будет произведен при замыкании цепи и снова при ее размыкании, в то время как при токе обычной силы для медицинских целей ощущение во время устойчивого прохождения тока через тело гораздо слабее и часто ограничивается ощущением жжения в месте расположения электрода. Шок также может (в-третьих) производиться изменением направления тока на противоположное (реверсом), и шок, вызванный таким образом, для того же тока сильнее, чем произведенный любым из других способов.
Сила этих шоков проявляется как в производимом ощущении, так и в степени вызванного мышечного сокращения. Когда же шок вызывается непрерывным или постоянным током, исходящим от обычной динамо-машины или другого электрического генератора либо накопителя, он практически всегда вызывается размыканием или замыканием цепи, или — что по сути то же самое — отведением части тока или всего тока с его надлежащего пути к какой-либо части человеческого тела и через нее, что вызывает шок во время вхождения тела в цепь и еще один во время его выхода из нее. Шроки от реверса тока, когда такой ток исходит от машины постоянного тока, могут происходить, но лишь в результате какого-либо особого несчастного случая. Следовательно, шоки (отличаемые от любых других эффектов электричества), которые получает лицо, вступающее в контакт с постоянным током, ощущаются только в момент вхождения в цепь (замыкания) и покидания ее (размыкания). Если человек помещает себя между двумя проводами электрической цепи, в которой используется постоянный ток, таким образом, чтобы заставить ток пройти через его тело, он почувствует шок только в момент, когда коснется второго провода и замкнет цепь, а также в момент, когда он отпустит один из проводов и разомкнет цепь (если только ток не настолько силен или не расположен так, что он может отвести на себя достаточное количество электричества для вызова шока, или, иными словами, замкнуть вторичную цепь каким-либо иным способом). В то время как ток проходит через тело, хотя он может вызывать жжение, покалывание и другие неприятные симптомы, правильного шока не происходит. Иными словами, электрический шок вызывается только изменением количества электричества, проходящего через тело или его часть.
Если мы теперь рассмотрим эффекты переменного тока, то обнаружим, что имеем дело с еще одним фактором. Общие принципы абсолютно те же самые, но поскольку реверсивный шок сильнее шоков при замыкании или размыкании при прочих равных условиях, мы с большей вероятностью получим более сильный шок от тока той же силы, и в дополнение к этому, поскольку в генераторах переменного тока реверсы происходят с немалой быстротой, лицо, оказавшееся связанным с этой цепью, получает ряд сильных шоков за короткий промежуток времени. Это гораздо более серьезный вопрос, чем позволить току равной силы течь через тело без изменения.
— Эффект этой формы электричества на человеческое тело заключается сначала в стимулирующем, а затем в тетанизирующем воздействии на мышцы. Он представляет собой очень быстро прерывающийся ток, причем шоки порой столь часты, что они не воспринимаются по отдельности. Вероятно, существует также четкое различие в действии этого тока по сравнению с гальваническим током, помимо его быстрого прерывания. Однако оно не носит столь определенного характера, чтобы позволить нам в настоящее время отличить у человека результаты тяжелых травм и смертей, вызванных этой формой, от таковых, вызванных другими сильными токами. На практике эта форма тока мало используется, за исключением медицинских батарей и целей экспериментирования в лабораториях.
Статическое электричество, насколько нам известно, редко или никогда не вызывало серьезных травм или смерти. Искры, производимые таким образом, иногда вызывали ожоги, и можно представить себе, что сильный электрический ток, произведенный таким образом, может быть опасным. Симптомы не могли бы отличаться от тех, которые вызываются другими формами электричества.
Резюме. — Наибольшим источником опасности от электрических токов является производимый ими шок. В обычных постоянных или непрерывных токах он производится только в момент размыкания и замыкания цепи. В переменных токах шок также производится при каждом реверсе машины. Фарадические и статические токи редко или никогда не используются механически или в искусстве.
Сопротивление. — Сопротивление человеческого тела электрическим токам оценивалось весьма разнообразно.
Причинами этих вариаций являются: (1) то, что различные ткани оказывают разное сопротивление; (2) то, что сопротивление в одной и той же ткани сильно варьирует при различных обстоятельствах.
Тканью, которая оказывает наибольшее сопротивление, а также практически наибольшую вариативность, является кожа, или, точнее говоря, эпидермис. Сопротивление последней во много раз больше сопротивления остального тела, и в совершенно сухом состоянии она непроницаема для токов большой силы. Витц утверждает, что при использовании катушки Румкорфа с расчетной силой в 250 000 вольт у морских свинок и кроликов целесообразно разрезать кожу, чтобы приложить электроды непосредственно к плоти, или, по крайней мере, тщательно смочить кожу, в противном случае шок, вызванный полной силой батареи (шесть банок, заряженных от катушки), не вызвал бы смерти. Различные животные обладают показателями сопротивления, которые несколько варьируют, по-видимому, в зависимости от природы животного, но, вероятно, в значительной степени зависят от проводящей способности его тканей, то есть его кожи. Вариации между сопротивлением сходных животных в зависимости от состояния кожи во время эксперимента гораздо больше тех, которые обнаруживаются между животными разных видов при сходных условиях или которые относятся к видовой чувствительности. Г-н Гарольд П. Браун показал в деле Кеммлера (Апелляционный суд штата Нью-Йорк — Штат Нью-Йорк по иску Уильяма Кеммлера против Чарльза Ф. Дарстона, агента и начальника тюрьмы), что в ходе своих экспериментов он видел лошадь весом 1320 фунтов с сопротивлением 11 000 ом, убитую переменным током при 700 вольтах.
Сопротивление различных кожных покровов человеческого тела, измеренное Билли (Jolly) в единицах Сименса, составляло от 400 000 до 15 000 у мужчин и до 8000 у женщин (единица Сименса относится к ому как 1,06 к 1,00).
Tschirfew and Watteville made the resistance from 80,000 to 3,000 ohms.
Эксперименты, проведенные на фабрике фонографов Эдисона и в лаборатории Эдисона в июле 1889 года на 259 мужчинах в возрасте от одиннадцати до пятидесяти одного года, показали сопротивление, измеренное между кистями рук, погруженными до запястий в раствор едкого кали независимо от поляризации, в среднем 986 ом и варьирующее от 1970 до 550 ом.
Сопротивление 236 мужчин, работавших на электротехническом заводе Messrs. Bergmann & Co. в Нью-Йорке, по-видимому, в среднем составляло 1184 ома и варьировало от 1870 до 610 ом. Эти измерения также производились между кистями рук, которые мыли с мылом и водой, а затем погружали в сосуды, содержавшие раствор едкого кали. Батарея состояла из четырех элементов с хромовой кислотой, каждый из которых имел электродвижущую силу (Э. Д. С.) в 2 вольта.
Как показывают все эксперименты на животных и более того — случаи электрокуции, непрерывность или продолжительность тока оказывают большое влияние на сопротивление. По мере продолжения тока сопротивление уменьшается. Так, в случае Мак-Элвейна сопротивление между погруженными кистями рук в начале составляло 800 ом, а к концу контакта длительностью в пятьдесят секунд уменьшилось до 516 ом. В этом случае, когда ток в 1500 вольт был приложен от лба к ноге, сопротивление было практически стабильным на уровне всего 214 ом. Разумеется, малое сопротивление в этих случаях (электрокуциях) в значительной степени зависит от обеспеченного идеального контакта.
В зависимости от величины оказываемого сопротивления различаются и эффекты сильных электрических шоков. Это особенно хорошо видно на примере действия молнии, но справедливо и для мощных токов, произведенных механическим путем. Если сопротивление кожи незначительно в момент вхождения в цепь сильного тока, ток пройдет через нее с относительной легкостью и без причинения больших повреждений; если же, с другой стороны, сопротивление велико, ток будет, так сказать, на мгновение задержан или накоплен, выделится тепло и последует особое по своему роду горение и обугливание ткани. Эти ожоги происходят главным образом в тех местах, где току оказывается особое сопротивление, то есть в точке входа тока в тело и в точке его выхода. Это является причиной частых ожогов в области пятки или подошвы стопы у тех, в кого ударила молния во время стояния, поскольку электричество уходит из тела в землю и встречает сильное сопротивление в точке покидания тела. Это также является причиной ожогов там, где ток покидает тело по любой другой причине, например от контакта или близости металлического предмета. Чем больше сопротивление до тех пор, пока проходит ток, при прочих равных условиях, тем тяжелее ожог. Именно по этой причине в медицинской электризации мы обычно используем влажные губки на коже или электроды, смоченные солью и водой или другими жидкостями, которые помогут сделать прохождение электричества через кожу более легким. Растворы хлорида натрия и некоторых других солей делают это.
Механические эффекты токов таким образом варьируют в зависимости от встречаемого сопротивления. Они также варьируют в зависимости от интенсивности или концентрации тока. Если ток умеренной силы приложен через маленькую металлическую точку, он вызовет ожог, боль и активные раздражающие симптомы, в то время как если то же количество приложено по большой поверхности одновременно, он может иметь слабый раздражающий эффект или не иметь его вовсе. У нас есть, следовательно, три фактора в определении механического эффекта любого электрического тока на тело: (1) состояние тела, то есть величина сопротивления, с которым ток столкнется при своем входе и выходе; (2) величина и интенсивность тока; и (3) характер тока. Для практических целей более сильных токов нам приходится иметь дело только с постоянным и переменным.