Wpływ prądu elektrycznego na organizm ludzki

Porażeniem elektrycznym nazywamy zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne wywołane przepływem prądu elektrycznego przez organizm żywy. Sam proces przepływu prądu przez organizm żywy nazywa się rażeniem elektrycznym . Oznacza to, że porażenie elektryczne jest skutkiem rażenia. Działanie prądu elektrycznego na człowieka może być:

• bezpośrednie, występuje wtedy, gdy przez ciało człowieka lub jego część przepływa prąd elektryczny,
• pośrednie, które polega na powstaniu uszkodzeń bez przepływu prądu przez ciało człowieka (np. obrażenia spowodowane upadkiem z wysokości pod wpływem reakcji człowieka na oparzenia łukiem elektrycznym)

Czytaj również: Osprzęt elektryczny wolny od zanieczyszczeń

Działanie prądu elektrycznego na organizm ludzki

Przepływający prąd elektryczny przez ciało ludzkie wywołuje wiele szkodliwych zmian fizycznych, chemicznych i biologicznych. Prąd powodujący te zmiany nazywa się prądem rażeniowym, a wywołane tym przepływem uszkodzenia, zmiany i zakłócenia w normalnej pracy organizmu człowieka nazywa się rażeniem prądem elektrycznym. Prąd rażeniowy przepływa przez ciało człowieka, gdy dotyka on jednocześnie dwóch punktów instalacji lub obwodu, między którymi występuje napięcie 

Skutki rażenia prądem elektrycznym o tej samej wartości mogą być różne w zależności od drogi, którą przepływa prąd rażeniowy przez ciało człowieka.

Sposób, w jaki organizm człowieka reaguje na prąd rażeniowy zależy od:

• wartości natężenia prądu przepływającego przez ciało człowieka,
• rodzaju prądu (stały, zmienny),
• czasu trwania tego przepływu,
• napięcia (wartość prądu [I] w przewodniku jest wprost proporcjonalna do przyłożonego do jego końców napięcia [U], a odwrotnie proporcjonalna do rezystancji przewodnika [R]– zgodnie z prawem Ohma ),
• drogi przepływu prądu przez ciało człowieka pokazane  (najbardziej niebezpieczne są drogi wiodące przez serce i ośrodki nerwowe człowieka, tzn. droga między jedną a drugą ręką oraz droga między ręką a stopami. Najgroźniejsze skutki powoduje przepływ prądu najbliższy serca ręka lewa – głowa)
• częstotliwości (najczęściej występuje prąd o częstotliwości f = 50 Hz, w USA f = 60 Hz),
• stanu psychofizycznego porażonego,
• warunków środowiskowych,
• oporu ciała człowieka zależnego np. od stanu zdrowia człowieka, wilgotności naskórka, spożywanych płynów itp.,
• powierzchni styku z przewodnikiem, siły docisku przewodnika do naskórka.

Czytaj również: Nowoczesne rozwiązania w instalacji budynkowej

Na człowieka może działać:

• prąd stały, który powoduje skutki elektrolityczne tzn. przemieszczanie się jonów, co zmienia ich stężenia po obu stronach błony komórkowej i prowadzi do zaburzeń czynności komórek,
• prąd przemienny, który powoduje ujemne skutki przez:

-   działanie na krążenie krwi i oddychanie,

-   działanie na układ nerwowy,

-   działanie cieplne,

-   uszkodzenie mięśni i kości 

Prąd stały jest mniej szkodliwy niż prąd przemienny o częstotliwości 40 – 60 Hz o tej samej wartości. Ze zwiększeniem częstotliwości zmniejsza się szkodliwość działania prądu. Natomiast przy wysokich napięciach i dużych mocach, np. w stacjach nadawczych, przypadkowe dotknięcie przewodów może spowodować silne oparzenia.

W praktyce interesują nas szczególnie skutki rażenia prądem przemiennym o częstotliwości f = 50 Hz, stosowane powszechnie w elektroenergetyce. 

            Czas przepływu prądu rażeniowego przez ciało człowieka ma istotny wpływ na skutki rażenia prądem elektrycznym. Rażenie uważa się za krótkotrwałe, jeżeli prąd rażeniowy płynie krócej niż 5 s. Czas rażenia powyżej 5 sekund uważa się za długotrwały. 

Przepływ prądu przemiennego o wartościach od kilku do kilkudziesięciu miliamperów jest różnie odczuwany przez poszczególnych ludzi. Ponieważ w zagadnieniach ochrony przeciwporażeniowej nie można kierować się indywidualnymi właściwościami różnych organizmów, ustalono – na podstawie licznych doświadczeń – wartości średnie prądu
i rezystancji ciała człowieka. Przy przepływie prądu przemiennego ok. 10 mA występują bolesne skurcze mięśni, porażony może się jeszcze samodzielnie uwolnić spod napięcia. Prąd o wartości 30 mA uważa się za niebezpieczny dla życia. Niebezpieczeństwo zwiększa się także z czasem przepływu prądu przez ciało człowieka.

Dlatego bardzo ważne jest jak najszybsze wyłączenie napięcia lub uwolnienie człowieka spod działania napięcia.

Zagrożenie dla życia

Serce powoduje w organizmie człowieka ciągłe krążenie krwi i zasilanie tlenem komórek mózgowych. Jest to niezbędny warunek życia. Zatrzymanie akcji serca i przerwanie dostawy tlenu do mózgu wywołuje – już po okresie 3 – 5 minut – takie zmiany w mózgu, że wznowienie po tym czasie normalnej pracy serca staje się prawie niemożliwe.

Normalne działanie serca polega na rytmicznych skurczach i rozkurczach komór, powodowanych przez bioprądy o bardzo małej wartości. Przepływ prądu większego jest przyczyną zaburzeń pracy serca. Takim zaburzeniem – najgroźniejszym dla życia – jest migotanie komór serca zwane także fibrylacją.

Podczas fibrylacji komór sercowych zamiast miarowych okresowych skurczów komór serca (60 – 70  na min.) pojawiają się niemiarowe nieokresowe skurcze o częstotliwości 6 – 10  Hz (400 – 600  na min.). Jednocześnie ciśnienie krwi gwałtownie maleje i przepływ krwi zostaje zatrzymany, co powoduje w pierwszej kolejności niedotlenienie mózgu, a po czasie około 10 s – utratę  przytomności. Jeżeli proces ten trwa dłużej, to po dalszych 20 s nastąpi zatrzymanie oddychania i początek śmierci klinicznej.

Rażonego człowieka można jeszcze uratować, jeżeli udzieli mu się skutecznej pomocy przed upływem 3 – 5  min., tzn. przed upływem czasu, jaki bez dopływu tlenu może przeżyć kora mózgowa, Fibrylacja komór sercowych może ustąpić pod wpływem bardzo silnego bodźca elektrycznego. Urządzenia służące do tego celu zwane są defibrylatorami.

Artykuł przygotowany wspólnie z
www.gvarant.pl