تأثيرات التيار الكهربائي على جسم الإنسان

عندما يمر تيار كهربائي عبر جسم الإنسان، يتعرض الجهاز العصبي لصدمة كهربائية. ويعتمد شدة هذه الصدمة بشكل أساسي على ثلاثة عوامل رئيسية: حجم التيار، المسار الذي يسلكه التيار عبر الجسم، ومدة الاتصال. في الحالات الأكثر خطورة، يمكن أن تتسبب الصدمة في تعطيل الوظائف الطبيعية للقلب والرئتين، مما قد يؤدي إلى فقدان الوعي أو حتى الموت.

يُعتبر بشكل عام أن التيار الكهربائي أقل من 5 ميلي أمبير (mA) لا يشكل خطرًا كبيرًا. ومع ذلك، يعتبر التيار بين 10 إلى 20 ميلي أمبير خطيرًا لأنه يمكن أن يسبب فقدان السيطرة على العضلات للضحية. مقاومة الجسم البشري، المقيسة بين اليدين أو بين القدمين، تبلغ عادة من 500 أوم إلى 50,000 أوم. على سبيل المثال، إذا افترضنا أن مقاومة الجسم البشري هي 20,000 أوم، فإن ملامسة مصدر كهربائي بقوة 230 فولت يمكن أن يكون خطيرًا. باستخدام قانون أوم (I = V/R)، سيكون التيار الناتج 230 / 20,000 = 11.5 ميلي أمبير، وهو ضمن نطاق الخطر.

يتم حساب التيار الفائض باستخدام المعادلة I = E / R، حيث تمثل E الجهد الكهربائي وتمثل R مقاومة الجسم. تبلغ مقاومة الجسم الجاف عادة ما بين 70,000 إلى 100,000 أوم لكل سنتيمتر مربع. ومع ذلك، عندما يكون الجسم رطبًا، تنخفض هذه المقاومة بشكل كبير لتصل إلى ما بين 700 إلى 1,000 أوم لكل سنتيمتر مربع. هذا لأن مقاومة الجلد الداخلية تكون مرتفعة نسبيًا، ولكن الرطوبة الخارجية تقلل بشكل كبير من المقاومة الكلية.

لمزيد من التوضيح لأثر الجسم الرطب، يمكن القول إن مصدر كهربائي بقوة 100 فولت يمكن أن يكون بنفس الخطورة على الجسم الرطب كما هو مصدر كهربائي بقوة 1,000 فولت على الجسم الجاف.

تأثيرات مرور التيار من اليد إلى اليد ومن القدم إلى القدم

يصف ما يلي تأثيرات مرور التيار الكهربائي عبر الجسم من اليد إلى اليد أو من القدم إلى القدم:

• عتبة الإدراك: يمكن عادةً اكتشاف شعور الصدمة الكهربائية عند مستوى تيار حوالي 1 ميلي أمبير (mA). عند هذا المستوى، سيشعر الشخص بخدر أو تهيج خفيف عند ملامسة المجال الكهربائي.

• تيار الانفلات: يعتبر أعلى تيار يمكن للشخص خلاله إفلات الموصل باستخدام العضلات المتضررة مباشرة هو "تيار الانفلات". بالنسبة للذكور، يُعتبر هذا التيار عادةً 9 ميلي أمبير، بينما بالنسبة للإناث، فهو 6 ميلي أمبير.

• فقدان السيطرة على العضلات: عندما يتجاوز التيار تيار الانفلات ويقع بين 20 ميلي أمبير إلى 100 ميلي أمبير، يفقد الشخص القدرة على السيطرة على عضلاته. تعتبر التيارات في هذا النطاق صعبة للغاية للتحمل ويمكن أن تسبب أضرارًا جسدية، رغم أن وظائف القلب والتنفس تظل نسبيًا مستقرة.

• التيارات القاتلة: يمكن أن تكون التيارات التي تتجاوز 100 ميلي أمبير قاتلة. عند هذا المستوى، يتوقف عمل ضخ القلب وتختفي النبضات. بدون قدرة القلب على توزيع الدم المؤكسج، تبدأ خلايا الدماغ في الموت بسرعة بسبب نقص الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، عند التيارات العالية جداً بدءًا من حوالي 6 أمبير وما فوق، هناك خطر كبير من شلل التنفس والحروق الشديدة.

يمكن أن تختلف آثار الصدمة الكهربائية بناءً على ما إذا كان التيار هو تيار متردد (AC) أو تيار مستمر (DC). يعتبر التيار المتردد عند الترددات الشائعة (25 - 60 دورة في الثانية، أو هرتز) أكثر خطورة من التيار المستمر بنفس القيمة الجذرية المتوسطة (RMS).

مع زيادة انتشار المعدات الكهربائية ذات التردد العالي، تقدم مرور التيارات ذات التردد العالي عبر الجسم مخاطر إضافية. عند الترددات حول 100 هرتز، يبدأ الشعور النموذجي بالصدمة الكهربائية في التقلص، ولكن يزداد خطر الحروق الداخلية الشديدة، مما يجعل هذه التيارات خطيرة بنفس الدرجة. من المهم تذكر أن التيار، وليس الجهد وحده، هو ما يتسبب في الوفيات.

يمكن لجهد متردد بـ 50 فولت أن ينتج تيارًا خطيرًا بـ 50 ميلي أمبير. ومع ذلك، نجا بعض الأشخاص من تعرضهم لمعدلات جهد أعلى بكثير بسبب عوامل مخففة مختلفة. على سبيل المثال، الجلد الجاف والملابس النظيفة وارتداء الأحذية يمكن أن يزيدوا بشكل كبير من مقاومة الاتصال، مما يقلل من خطر مرور تيار خطير عبر الجسم.