Auswirkungen des elektrischen Stroms auf den menschlichen Körper

Wenn ein elektrischer Strom den menschlichen Körper durchläuft, erleidet das Nervensystem einen elektrischen Schlag. Die Schwere dieses Schocks hängt in erster Linie von drei wesentlichen Faktoren ab: der Stärke des Stromes, dem Pfad, den der Strom durch den Körper nimmt, und der Dauer des Kontakts. In den schlimmsten Fällen kann der Schock die normale Funktion von Herz und Lungen stören, was möglicherweise zu Bewusstlosigkeit oder sogar Tod führen kann.

Allgemein wird angenommen, dass Ströme unter 5 Milliampere (mA) nur minimale Risiken darstellen. Jedoch gelten Ströme im Bereich von 10 bis 20 mA als gefährlich, da sie dazu führen können, dass das Opfer die Muskelkontrolle verliert. Der elektrische Widerstand des menschlichen Körpers, gemessen zwischen beiden Händen oder zwischen den Beinen, liegt in der Regel zwischen 500 Ohm und 50.000 Ohm. Zum Beispiel, wenn der Widerstand des menschlichen Körpers bei 20.000 Ohm angenommen wird, kann der Kontakt mit einer 230-Volt-Stromquelle gefährlich sein. Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes (I = V/R) ergäbe sich ein Strom von 230 / 20.000 = 11,5 mA, was innerhalb des gefährlichen Bereichs liegt.

Der Leckstrom wird mithilfe der Formel I = E / R berechnet, wobei E die Versorgungsspannung und R den Körperswiderstand bezeichnet. Der Widerstand eines trockenen Körpers beträgt in der Regel zwischen 70.000 und 100.000 Ohm pro Quadratzentimeter. Wenn der menschliche Körper jedoch nass ist, sinkt dieser Widerstand dramatisch auf 700 bis 1.000 Ohm pro Quadratzentimeter. Dies liegt daran, dass obwohl die Haut selbst einen relativ hohen Widerstand hat, äußere Feuchtigkeit den gesamten Widerstand signifikant reduziert.

Um den Einfluss eines nassen Körpers zu illustrieren, stellt eine 100-Volt-Stromquelle für einen nassen Körper genauso viel Gefahr dar wie eine 1.000-Volt-Stromquelle für einen trockenen.

Auswirkungen des Stromflusses von Hand zu Hand und von Fuß zu Fuß

Die folgende Beschreibung zeigt die Auswirkungen des elektrischen Stroms, der durch den Körper von Hand zu Hand oder von Fuß zu Fuß fließt:

• Wahrnehmungsschwelle: Das Gefühl eines elektrischen Schocks kann in der Regel bei einem Strom von etwa 1 Milliampere (mA) wahrgenommen werden. Bei dieser Intensität spürt eine Person beim Kontakt mit einem elektrischen Feld ein mildes Kribbeln oder ein reizendes Gefühl.

• Loslassstrom: Der maximale Strom, bei dem eine Person noch einen Leiter loslassen kann, indem sie die direkt vom Strom beeinflussten Muskeln benutzt, wird als "Loslassstrom" bezeichnet. Für Männer beträgt dieser in der Regel 9 mA, während er für Frauen 6 mA beträgt.

• Verlust der Muskelkontrolle: Wenn der Strom den Loslassstrom übersteigt und im Bereich von 20 mA bis 100 mA liegt, verliert eine Person die Fähigkeit, ihre Muskeln zu kontrollieren. Ströme in diesem Bereich sind extrem schwer zu ertragen und können körperliche Schäden verursachen, obwohl die Herz- und Atemfunktionen in der Regel relativ stabil bleiben.

• Tödliche Ströme: Ströme, die 100 mA überschreiten, können tödlich sein. Bei dieser Stärke setzt die Pumpleistung des Herzens aus, und der Puls verschwindet. Ohne die Fähigkeit des Herzens, mit Sauerstoff angereichertes Blut zu zirkulieren, sterben die Gehirnzellen rasch aufgrund von Sauerstoffmangel. Darüber hinaus besteht bei sehr hohen Strömen, beginnend bei etwa 6 Ampere und darüber, ein erhebliches Risiko von Atemlähmung und schweren Verbrennungen.

Die Auswirkungen eines elektrischen Schocks können je nachdem variieren, ob es sich um Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) handelt. AC bei gängigen Frequenzen (25 - 60 Zyklen pro Sekunde, oder Hertz) ist in der Regel gefährlicher als DC mit dem gleichen Effektivwert.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Hochfrequenz-Geräten stellen Hochfrequenzströme, die durch den Körper fließen, zusätzliche Risiken dar. Bei Frequenzen von etwa 100 Hertz beginnt das typische Gefühl eines elektrischen Schocks abzunehmen, aber das Potenzial für schwere interne Verbrennungen steigt, wodurch solche Ströme ebenso gefährlich sind. Es ist wichtig zu beachten, dass es der Strom und nicht allein die Spannung ist, der letztendlich Todesfälle verursacht.

Eine Wechselspannung von 50 Volt hat das Potenzial, einen gefährlichen 50-mA-Strom zu erzeugen. Allerdings haben einige Individuen den Kontakt mit viel höheren Spannungen aufgrund verschiedener mildender Faktoren überlebt. Zum Beispiel kann trockene Haut, saubere Kleidung und das Tragen von Stiefeln den Kontaktwiderstand signifikant erhöhen, wodurch das Risiko eines gefährlichen Stromflusses durch den Körper verringert wird.