Sähkövirtan vaikutukset ihmiskehoa

Kun sähkövirta kulkee ihmiskehon läpi, hermosto joutuu sähköiskun kohteeksi. Iskun vakavuus perustuu pääasiassa kolmeen keskeiseen tekijään: virran suuruuteen, virran kulkuun kehossa ja yhteyden kestoon. Kaikkein vakavimmilla tapauksilla isku voi häiritä sydämen ja keuhkojen normaalin toiminnan, mikä saattaa johtaa tietoisuuden menetykseen tai jopa kuolemaan.

Yleisesti hyväksytään, että 5 milliamperen (mA) alapuoliset virtat ovat vähävaarallisia. Kuitenkin 10-20 mA:n välillä olevat virtat pidetään vaarallisina, koska ne voivat aiheuttaa uhrien lihasvalikon menettämisen. Ihmiskehon sähköinen vastus, mitattuna kahden käden tai jalkojen välillä, on tyypillisesti 500-50 000 ohmia. Esimerkiksi, jos ihmisruumiin vastus oletetaan 20 000 ohmiin, 230-voltin sähköjännitteen kanssa tulee yhteyteen, se voi olla vaarallista. Ohmin lakiin (I = V/R) nojaten tuloksena oleva virta olisi 230 / 20 000 = 11.5 mA, joka on vaarallisen tason sisällä.

Levyvirta lasketaan kaavalla I = E / R, missä E tarkoittaa jännitettä ja R vastusta. Kuivan ruumiin vastus on yleensä 70 000-100 000 ohmia neliösenttimetrille. Kuitenkin kun ihmisruumis on kostea, tämä vastus laskee huomattavasti, jolloin se on 700-1 000 ohmia neliösenttimetrille. Tämä johtuu siitä, että vaikka ihoon liittyvä luonnollinen vastus on suhteellisen korkea, ulkopuolinen kosteus vähentää merkittävästi kokonaisvastusta.

Kostean ruumiin vaikutusta havainnollistamiseksi voidaan sanoa, että 100-voltin sähköjännite aiheuttaa yhtä paljon vaaraa kostealle ruumiille kuin 1 000-voltin sähköjännite kuivalle ruumiille.

Virtakulun vaikutukset kädestä käteen ja jalasta jalaa

Seuraavaksi kuvataan sähkövirtan kulkemisen vaikutukset ruumiissa kädestä käteen tai jalasta jalaa:

• Havaitseva raja-arvo: Sähköiskun tunnetta voidaan yleensä havaita noin 1 milliamperen (mA) virtatasolla. Tässä intensiteetissä henkilö kokee lievän pillilehdyksen tai ärsykkeen sähkökenttään yhteydessä.

• Puristumiskykyinen virta: Maksimi virta, jossa henkilö voi vielä vapauttaa johtimen suoraan virtaa kohdistuneilla lihaksilla, tunnetaan nimellä "puristumiskykyinen virta". Miesten osalta tämä on yleensä 9 mA, naisilla 6 mA.

• Lihasvalkon menettäminen: Kun virta ylittää puristumiskykyisen virtan, eli 20-100 mA:n välillä, henkilö menettää lihasvalkon. Tämä tasoisen virtan on erittäin vaikea kestää ja se voi aiheuttaa fyysisiä vammoja, vaikka sydämen ja hengityselinten toiminta yleensä pysyy suhteellisen vakaina.

• Kuolemantuomiva virta: Yli 100 mA:n virtat voivat olla kuolemantuomivia. Tässä tasossa sydämen pumpainti loppuu ja pulssi katoaa. Ilman sydämen kykyä kierrättää haperoitua verta aivojen solut alkavat kuolla nopeasti happituotannon puutteesta. Lisäksi hyvin korkeilla virtasuureilla, aloittaen noin 6 amperiä, on merkittävä riski hengityskeskuksen paralyysille ja vakaville paloiluille.

Sähköiskun vaikutukset voivat vaihdella riippuen siitä, onko kyseessä vaihtovirta (AC) vai suoravirta (DC). Yleisten taajuuksien (25-60 kierrosta sekunnissa, eli hertziä) vaihtovirta on yleensä vaarallisempaa kuin sama RMS-arvoinen suoravirta.

Korkean taajuuden sähkölaitteiden yleistyessä korkean taajuuden virtakulun kulkeminen ruumiissa tuo lisää riskejä. Noin 100 hertzin taajuudessa sähköiskun typinen tunne alkaa väistyä, mutta vakaiden sisäisten paloiden mahdollisuus kasvaa, mikä tekee näistä virtasista yhtä vaarallisia. On tärkeää muistaa, että lopullisesti kuolemia aiheuttava tekijä on virta, ei pelkkä jännite.

50 voltin vaihtojännite on kykenevä tuottamaan vaarallisen 50 mA:n virtan. Jotkut henkilöt ovat kuitenkin selviytyneet paljon korkeammilta jännitteiltä monenlaisen hillitsevän tekijän ansiosta. Esimerkiksi kuiva iho, puhdas vaatteisto ja kenkien käyttö voivat merkittävästi lisätä yhteyden vastusta, mikä vähentää vaarallisen virtakulun riskiä ruumiissa.