Efekty prądu elektrycznego na organizm człowieka

Gdy prąd elektryczny przepływa przez ciało człowieka, układ nerwowy doświadcza szoku elektrycznego. Ciężar tego szoku zależy głównie od trzech kluczowych czynników: wielkości prądu, ścieżki, którą prąd przebiega przez ciało, oraz czasu kontaktu. W najcięższych przypadkach szok zakłóca normalne działanie serca i płuc, co może prowadzić do utraty przytomności lub nawet śmierci.

Zwykle uznaje się, że prądy poniżej 5 miliamprów (mA) stanowią minimalne ryzyko. Jednak prądy w zakresie od 10 do 20 mA są uważane za niebezpieczne, ponieważ mogą spowodować utratę kontroli nad mięśniami. Opor ciała ludzkiego, mierzony między dwoma dłońmi lub między nogami, zwykle oscyluje od 500 omów do 50 000 omów. Na przykład, jeśli opór ciała ludzkiego wynosi 20 000 omów, kontakt z zasilaniem o napięciu 230 voltów może być niebezpieczny. Używając prawa Ohma (I = V/R), rezultujący prąd wyniesie 230 / 20 000 = 11,5 mA, co mieści się w niebezpiecznym zakresie.

Prąd przeciekający jest obliczany za pomocą wzoru I = E / R, gdzie E oznacza napięcie zasilania, a R opór ciała. Opór suchego ciała zazwyczaj oscyluje od 70 000 do 100 000 omów na centymetr kwadratowy. Jednak, gdy ciało jest mokre, ten opór drastycznie spada, spadając do 700-1000 omów na centymetr kwadratowy. Wynika to z faktu, że choć naturalny opór skóry jest stosunkowo wysoki, wilgoć zewnętrzna znacznie obniża całkowity opór.

Aby zilustrować wpływ mokrego ciała, należy zauważyć, że zasilanie o napięciu 100 voltów stanowi takie samo zagrożenie dla mokrego ciała, jak zasilanie 1000 voltów dla suchego ciała.

Skutki prądu przepływającego od ręki do ręki i od stopy do stopy

Poniżej opisano skutki prądu elektrycznego przepływającego przez ciało od ręki do ręki lub od stopy do stopy:

• Progu percepcji: Sensacja szoku elektrycznego może być wykryta przy poziomie prądu około 1 miliamprowa (mA). W tej intensywności osoba doświadczy łagodnego drżenia lub pobudzenia podczas kontaktu z polem elektrycznym.

• Prąd „odpuszczenia”: Maksymalny prąd, przy którym osoba jest jeszcze w stanie puścić przewodnik za pomocą mięśni bezpośrednio dotkniętych prądem, nazywany jest „prądem odpuszczenia”. Dla mężczyzn jest on ogólnie uznawany za 9 mA, a dla kobiet 6 mA.

• Utrata kontroli nad mięśniami: Gdy prąd przekracza prąd „odpuszczenia”, w zakresie od 20 mA do 100 mA, osoba traci zdolność kontrolowania mięśni. Prądy w tym zakresie są ekstremalnie trudne do zniesienia i mogą powodować uszkodzenia fizyczne, aczkolwiek funkcje serca i oddychania zazwyczaj pozostają względnie stabilne.

• Śmiercionośne prądy: Prądy przekraczające 100 mA mogą być śmiertelne. Na tym poziomie działanie pompujące serca ustaje, a puls zanika. Bez możliwości krążenia przez serce tlenowanej krwi komórki mózgowe zaczynają szybko umierać z powodu niedotlenienia. Ponadto, przy bardzo dużych prądach, począwszy od około 6 amperów, istnieje znaczne ryzyko paraliżu oddechowego i ciężkich poparzeń.

Efekty szoku elektrycznego mogą się różnić w zależności od tego, czy prąd jest przemienny (AC) czy stały (DC). Prąd AC o typowych częstotliwościach (25-60 cykli na sekundę, czyli herc) jest zazwyczaj bardziej niebezpieczny niż DC o tej samej wartości skutecznej (RMS).

Ze wzrostem popularności urządzeń elektrycznych o wysokich częstotliwościach, przepływ prądów o wysokich częstotliwościach przez ciało niesie ze sobą dodatkowe ryzyko. W częstotliwościach około 100 herców typowa sensacja szoku elektrycznego zaczyna słabnąć, ale potencjał poważnych poparzeń wewnętrznych rośnie, co sprawia, że takie prądy są równie niebezpieczne. Ważne jest, aby pamiętać, że to prąd, a nie tylko napięcie, powoduje śmiertelne przypadki.

Napędy przemiennego o napięciu 50 voltów mają potencjał generowania niebezpiecznego prądu 50 mA. Jednak niektóre osoby przeżyły narażenie na znacznie wyższe napięcia ze względu na różne czynniki łagodzące. Na przykład sucha skóra, czyste ubrania i noszenie butów mogą znacznie zwiększyć opór kontaktu, zmniejszając ryzyko przepływu niebezpiecznego prądu przez ciało.