To nie napięcie może zabić człowieka, to prąd zabija. Ludzie umierali już przy napięciu tak niskim jak 42 V. Czas jest również czynnikiem. Prąd o natężeniu 0,1 ampera przez zaledwie 2 sekundy może być śmiertelny. Ponieważ napięcie = natężenie x opór, natężenie prądu zależy od oporu ciała. Opór wewnętrzny między uszami wynosi tylko 100 omów, natomiast mierzony od palca do palca wynosi około 500 omów.
Wstrząsy elektryczne są często przedstawiane w komediach fizycznych. Akt przebiega jak zwykle: komiczny bohater nieumyślnie chwyta za przewód, nieświadomy wysokiego prądu płynącego przez niego. Otrzymuje śmiertelny wstrząs, który skutkuje stereotypowym shimmy, zwęgloną twarzą i włosami sterczącymi jak parasolka odwrócona do wewnątrz przez wiatr.
Pytanie, dlaczego ten śmiertelny wypadek jest postrzegany jako humorystyczny, jest niepokojące… interesujące, ale niepokojące. Wiarygodną odpowiedź można znaleźć tutaj. Jednak ten dyskurs jest na razie nieistotny. To, co nas martwi, to dlaczego nie jesteśmy odporni na elektryczność i ile z niej nas zabije.
Dlaczego wysokie napięcie jest uważane za niebezpieczne?
Jest to oczywiście kluczowa wiedza dla celów bezpieczeństwa. Na tablicach elektrycznych i generatorach znajdujemy ostrożne komunikaty z odciśniętym powszechnie rozpoznawalnym symbolem niebezpieczeństwa: ludzką czaszką unoszącą się nad dwiema skrzyżowanymi kośćmi. Symbolowi temu towarzyszy oznaczenie tej maszyny, podkreślające wysokie napięcie, przy którym pracuje, dając do zrozumienia, że kontakt z nią prawdopodobnie by nas zabił.
Użycie napięcia wyznaczyło w nas psychologiczną tendencję. Wierzymy, że 10 000 woltów będzie bardziej zabójcze niż 100 woltów. Jest to jednak tylko częściowa prawda. Porażenia prądem są często wykonywane przy użyciu napięcia domowego 110 woltów, lub w niektórych przypadkach, tak niskiego jak 42 wolty!
Oczywiście, większe napięcie pobiera więcej mocy, ale to nie kaliber nas zabija, ale pocisk, który strzela. Niezależnie od napięcia, prawdziwą przyczyną śmierci jest prąd, który jest wymuszany przez ciało.
To jest ten sam powód, dla którego ptaki spoczywające na drutach nie są porażane prądem. (Credits: palickam/)
Nie powinniśmy jednak całkowicie odrzucać napięcia. Bez napięcia, czyli różnicy potencjałów, nie byłoby w ogóle prądu. To jest powód, dla którego wisząc na drucie nie zostaniesz porażony prądem, jeśli nie dotkniesz ziemi. Wisząc na drucie tworzy się ekwipotencjał z drutem, natomiast dotykając ziemi od razu tworzy się różnica potencjałów, która ciągnie przez nas ogromny prąd.
Więc, ile prądu nas zabije?
Porażenie prądem: How much current will kill you?
Prąd o natężeniu 10 mA lub 0,01 A zapewnia silny wstrząs, ale nie będzie śmiertelny. Gdy zbliżamy się do 100 mA lub 0,1 A, zaczynają się skurcze mięśni. Należy sobie uświadomić, że z powodu niskiej oporności serca, prąd o natężeniu tak małym jak 10 mA przepływający przez nie wystarczy, aby nas zabić.
Prąd ten jednak nigdy nie dociera do serca, ponieważ oporność naszej skóry jest wyższa, co całkowicie pochłania ten prąd. Jeśli ten niewielki prąd miałby w jakikolwiek sposób dotrzeć do serca, prawie na pewno byłby śmiertelny.
Gdy natężenie prądu wzrasta powyżej 1000 mA lub 1 A, skurcze mięśni nasilają się do stopnia, który nie pozwala nam puścić drutu. Ta nieustępliwość jest, jak na ironię, konsekwencją porażenia mięśni. W tym momencie serce doświadcza migotania komór, nieskoordynowanego, przerywanego skurczu komór serca, który powoduje nieefektywne bicie serca, co może doprowadzić do śmierci, jeśli natychmiast nie zostanie wezwana pomoc.
Dalszy wzrost natężenia prądu w kierunku 2000 mA lub 2 A powoduje oparzenia i utratę przytomności. Skurcz mięśni wywołany przez wstrząs jest teraz tak silny, że serce pogrąża się w zatorach. Narażenie na tak duże natężenie prądu może doprowadzić do straszliwych oparzeń wewnętrznych, a zaciski mogą doprowadzić do zatrzymania akcji serca. Śmierć jest możliwa.
Jednakże mechanizm zaciskania jest opracowany w taki sposób, że jest zaskakująco dochodowy, ponieważ chroni serce przed migotaniem komór. Szanse na przeżycie są znikome, ale możliwe do odkupienia, jeśli ofiara otrzyma natychmiastową pomoc. Defibrylatory są urządzenia medyczne, które są wykorzystywane przez lekarzy, aby zapisać shock-impingped victims.
Reperkusje mogą być podsumowane w formie tabelarycznej jak to:
Dlaczego nie jesteśmy odporni na prąd?
Mimo że do przepływu prądu potrzebne jest pewne napięcie, ilość prądu przenikającego do naszego ciała zależy od tego, jak bardzo ciało jest przepuszczalne dla prądu, czyli po prostu od jego oporu. Opór dla prądu zmienia się w zależności od stanu skóry – czy jest ona sucha czy mokra. Szacuje się, że wynosi on 1000 omów dla skóry mokrej i więcej niż 5,00,000 omów dla skóry suchej.
Opór różni się również w zależności od punktów styku. Opór wewnętrzny między uszami wynosi zaledwie 100 omów, natomiast mierzony od palca do palca wynosi około 500 omów. To właśnie z powodu tego skończonego oporu nie jesteśmy odporni na prąd.
Innym ważnym czynnikiem jest czas. Zakres męki zależy od czasu, przez jaki ciało jest wystawione na działanie danego prądu. Na przykład, prąd o natężeniu jednej dziesiątej ampera przez zaledwie 2 sekundy może być śmiertelny.
.