Účinky elektrického proudu na lidské tělo

Když elektrický proud prochází lidským tělem, nervový systém vydrží elektrický šok. Závažnost tohoto šoku především závisí na třech klíčových faktorech: velikosti proudu, cestě, kterou proud sleduje tělem, a délce kontaktu. V nejtěžších případech šok narušuje normální fungování srdce a plic, což může vést k bezvědomí nebo dokonce k smrti.

Obecně se přijímá, že proudy nižší než 5 miliamper (mA) představují minimální riziko. Avšak proudy v rozmezí od 10 do 20 mA jsou považovány za nebezpečné, protože mohou způsobit, že oběť ztratí kontrolu nad svými svaly. Elektrický odpor lidského těla, změřený mezi dvěma rukama nebo mezi nohama, obvykle činí od 500 ohmů do 50 000 ohmů. Například, pokud je odpor lidského těla předpokládán jako 20 000 ohmů, styk s elektrickým napájením o napětí 230 voltů může být nebezpečný. Použitím Ohmovyho zákona (I = V/R), výsledný proud by byl 230 / 20 000 = 11,5 mA, což je uvnitř nebezpečného rozmezí.

Únikový proud se vypočítává pomocí vzorce I = E / R, kde E představuje napětí zdroje a R označuje odpor těla. Odpor suchého těla obvykle činí od 70 000 do 100 000 ohmů na čtvereční centimetr. Když je však lidské tělo mokré, tento odpor dramaticky klesne, klesne na hodnotu mezi 700 a 1 000 ohmy na čtvereční centimetr. To je proto, že i když kůže má relativně vysoký vlastní odpor, vnější vlhkost výrazně snižuje celkový odpor.

Pro ilustraci dopadu mokrého těla, 100-voltové elektrické napájení představuje stejnou hrozbu pro mokré tělo jako 1 000-voltové napájení pro suché tělo.

Účinky proudu procházejícího tělem od ruky k ruce a od nohy k noze

Následující popisuje účinky elektrického proudu procházejícího tělem od ruky k ruce nebo od nohy k noze:

• Prah vnímání: Pocity elektrického šoku lze obvykle detekovat při intenzitě proudu asi 1 miliamper (mA). Při této intenzitě jedinec zažije mírné bodnutí nebo stimulativní pocit po kontaktu s elektrickým polem.

• Uvolňovací proud: Maximální proud, při kterém osoba stále může uvolnit vodič pomocí svalů přímo ovlivněných proudem, se nazývá "uvolňovací proud". Pro muže je obvykle považován za 9 mA, zatímco pro ženy je 6 mA.

• Ztráta kontroly nad svaly: Když proud přesahuje uvolňovací proud, ve rozmezí od 20 mA do 100 mA, osoba ztrácí schopnost kontrolovat své svaly. Proudy v tomto rozmezí jsou extrémně těžko snesitelné a mohou způsobit fyzické zranění, ačkoli funkce srdce a dýchání obvykle zůstávají relativně stabilní.

• Smrtící proudy: Proudy přesahující 100 mA mohou být smrtící. Při této úrovni přestává srdeční pumpovací činnost a zmizí tep. Bez schopnosti srdce okysličovat krev začínají mozkové buňky rychle umírat kvůli nedostatku kyslíku. Kromě toho, při velmi vysokých proudech, začínajících asi od 6 amperů, existuje významné riziko paralýzy dýchání a těžkých popálenin.

Účinky elektrického šoku se mohou lišit podle toho, zda jde o střídavý proud (AC) nebo stejnosměrný proud (DC). AC běžných frekvencí (25 - 60 cyklů za sekundu, nebo herců) je obecně nebezpečnější než DC stejné efektivní hodnoty (RMS).

S rostoucí přítomností vysokofrekvenčního elektrického zařízení představuje procházení vysokofrekvenčních proudů tělem dodatečné rizika. Při frekvencích kolem 100 herců typické pocity elektrického šoku začínají slábnout, ale potenciál pro těžké vnitřní popáleniny roste, což takové proudy činí stejně nebezpečnými. Je důležité si pamatovat, že je to proud, a ne pouze napětí, který nakonec způsobuje úmrtí.

Střídavé napětí 50 voltů má potenciál vygenerovat nebezpečný proud 50 mA. Nicméně, někteří jedinci přežili expozici mnohem vyšším napětím díky různým mitigujícím faktorům. Například suchá kůže, čisté oblečení a nosení bot mohou výrazně zvýšit odpor kontaktu, což snižuje riziko procházení nebezpečným proudem tělem.