Abschnitt 2.1 - 2.1 Wirkung des elektrischen Stromes auf den Menschen (Körperdurchströmung)
Netzspannung von 230/400 V und eine Frequenz von 50 Hz können zu tödlichen Unfällen führen.
Bei genügend großem Stromfluss verkrampft ein Muskel. Handelt es sich dabei um die Muskeln in einer Hand, kann man einen erfassten Gegenstand nicht mehr loslassen. Ist der Brustkorb betroffen, tritt Atemstillstand ein. Es kann Herzstillstand ausgelöst werden oder der geregelte Ablauf der einzelnen Herzmuskelbewegungen wird durcheinandergebracht, sodass eine ungeordnete Bewegung ohne Pumpwirkung entsteht - das Herzkammerflimmern.
Die Wirkung des elektrischen Stromes hängt ab
von der Stromstärke,
vom Weg des Stromes im Körper,
von der Einwirkungsdauer und
von der Frequenz.
Bei Wechselstrom verkrampfen Muskeln schon bei geringen Stromstärken ab etwa 5/1.000 Ampere = 0,05 A = 5 mA.
2.1.1 Ermittlung der Stromstärke beim Stromfluss durch den Menschen
Ein Strom I kann nur fließen, wenn eine Spannung U ihn durch einen Widerstand R treibt. Die Verknüpfung dieser drei Größen drückt das Ohmsche Gesetz aus:
| I = | U ____ R |
|---|
Der elektrische Widerstand des Menschen (Impedanz) hängt ab
vom Stromweg,
vom Zustand der Haut, z. B. trocken oder feucht, unverletzt oder verletzt,
von der Größe der Spannung und
von der Frequenz
und setzt sich aus Körperinnenwiderstand und Hautwiderstand zusammen.
Bei einem Wechselstrom ab 230 V und 50/60 Hz ergibt sich eine Impedanz von etwa:
bei Längsdurchströmung
Hand - Fuß ca. 1.000 Ohm (Ω)
Hand - Füße ca. 750 Ω
Hände - Füße ca. 500 Ω
bei Querdurchströmung
Hand - Hand ca. 1.000 Ω
bei Teildurchströmung
Hand - Rumpf ca. 500 Ω
Hände - Rumpf ca. 250 Ω
Mit diesen Werten und mit der Berührungsspannung, die in der Mehrzahl der Fälle bekannt ist, kann die Stromstärke abgeschätzt werden, z. B.
für den Stromweg Hand - Hand mit einem Widerstand von 1.000 Ω ergibt sich bei einer Berührungsspannung von 230 Volt die Stromstärke zu
I= U
___
R= 230 V
_____________
1.000 Ω= 0,23 A = 230 mA
2.1.2 Physiologische Wirkungen des Stromflusses
Der Stromweg im menschlichen Körper hat durch seine Länge und seinen Querschnitt Einfluss auf den Widerstand und damit auf die fließende Stromstärke.
Vom Weg des Stromes im menschlichen Körper hängt auch der Anteil des Stromes entscheidend ab, der durch die Atemmuskulatur oder das Herz fließt.
Die Größe dieses Stromanteiles und die Stromeinwirkungsdauer sind ausschlaggebend für die Reaktion von Atmung und Herzfunktion.
Zwischen der Größe des für den menschlichen Körper noch ungefährlichen Stromes und der Dauer seiner Einwirkung besteht eine Beziehung, die nicht geradlinig verläuft: Bei kurzen Einwirkzeiten bleiben vergleichsweise größere Stromstärken ohne schädliche Auswirkung als bei längerer Einwirkdauer. Jedoch können Stromstärken über 500 mA auch bei kurzen Einwirkzeiten tödlich sein (Bild 2-1).
Schon bei Stromstärken unterhalb der Loslassgrenzen können Schreckreaktionen zu Sekundärunfällen, beispielsweise durch Sturz oder Fall führen. In diesem Bereich wäre theoretisch eine beliebig lange Einwirkdauer noch ungefährlich.
Bei Stromstärken oberhalb der Loslassgrenze stellt das Erreichen der Flimmerschwelle des Herzens den kritischen Wert dar. Es lassen sich Zeit-Stromstärke-Kurven erstellen, die auch die Schwelle für das Auftreten von Herzkammerflimmern angeben.
Die Zeit-Stromstärke-Abhängigkeit für das Herzkammerflimmern steht in engerem Zusammenhang mit den Erregungsabläufen im Herzen. Herzkammerflimmern ist dann auslösbar, wenn der Strom in die Phase der Erregungsrückbildung fällt. In dieser Phase ist ein größerer Verband von Herzmuskeln in einem ungleich arbeitenden Erregungszustand. Bei Einwirkung eines genügend großen Stromes ist dann die Entstehung des Herzkammerflimmerns möglich.
Bei Quer- und Teildurchströmungen ist zu berücksichtigen, dass das Herz mehr oder weniger im Nebenschluss liegt.
Gleichstrom ist keinesfalls ungefährlich. Jedoch ist die physiologische Wirkung auf den Menschen bei gleicher Stromstärke weniger stark als die von Wechselstrom. Das liegt daran, dass Muskelreizungen durch Stromänderungen hervorgerufen werden, die bei reinem Gleichstrom nur beim Schließen und Öffnen des Stromkreises stattfinden.
Bei Gleichstrom besteht die Gefährdung hauptsächlich durch den elektrischen Lichtbogen, bei Gleichstromschweißquellen zusätzlich durch die überlagerte Wechselspannung.