Co zasáhne a zabije: proud nebo napětí a proč se to děje?
Nebezpečí elektřiny není mýtus, co hůř, i přes všeobecné povědomí o této skutečnosti může téměř každý říct, že za určitých okolností na vlastní kůži zažil úraz elektrickým proudem. Důsledek takového zásahu nemusí být nutně katastrofální, nicméně nebezpečí smrtelného následku je nedílnou součástí neopatrného zacházení s elektřinou.
Proto se na elektrických instalacích instalují výstražné cedule, například „Vysoké napětí! Nebezpečí ohrožení života!“ nebo „Nevstupovat! Zabije!“ V souvislosti s tím si mnoho lidí láme hlavu nad tím, co zabíjí, zda proud nebo napětí, a čeho by se měli bát.
Jaký je rozdíl mezi proudem a napětím?
Pokud vezmeme v úvahu fyzikální proces, pak má elektrická energie mnoho různých charakteristik, mezi nimiž se nejčastěji uvažuje napětí a proud. Ihned si uvědomme, že se nejedná o totéž, ale o obojí, které je vzájemně propojeno.
Každá látka obsahuje nespočet drobných atomů, v nichž dochází k elektromagnetické interakci mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony rotujícími kolem jádra. V normálním stavu jsou elementární částice v rovnováze – náboj jádra je zcela kompenzován náboji elektronů. Ale vliv elektromagnetického pole na atomy uvede do pohybu i ty nejvzdálenější elektrony a atomy se dostanou z rovnováhy – získají určitý náboj.
Napětí by mělo být chápáno jako rozdíl mezi dvěma náboji – jeden bod má více energie a druhý méně. Lze provést analogii se spojovanými nádobami: pokud je v jedné trubici více vody a ve druhé méně, pak když jsou spojeny, voda z první poteče do druhé. Totéž platí pro napětí – každý bod má potenciálně určitý náboj energie vytvořený elektromagnetickým polem, ale dokud tyto body nebudou spojeny elektrickým obvodem, nabité částice se nezačnou směrovaně pohybovat.
Ale s výskytem spojovacího řetězce povede napětí mezi dvěma body k směrovanému pohybu nabitých částic. Tento jev se nazývá elektrický proud.
V závislosti na charakteristikách zdroje elektrické energie může být napětí a proud:
- trvalý charakter – bez ohledu na přítomnost nebo nepřítomnost zátěže se hodnota napětí nemění, týká se zdrojů neomezeného výkonu;
- liší se v závislosti na velikosti zatížení – označují zdroj s omezeným výkonem, kde hodnota napájecího napětí klesá při sepnutí obvodu;
- dočasný – při připojení zátěže ke zdroji napájení se náboj po krátké době zcela rozptýlí, jedná se o kondenzátory, v některých situacích indukované napětí.
Proud tedy nemůže protékat bez přítomnosti napětí v části obvodu, ale právě proud určuje intenzitu dopadu elektrické energie na člověka.
Vliv proudu a napětí na tělo
Pro určení stupně dopadu na člověka je třeba poznamenat, že tělo je vodičem elektrické energie, kterým může volně protékat elektrický proud. Podle Ohmova zákona je však síla proudu v jakékoli části elektrického obvodu přímo úměrná napětí aplikovanému na tuto část a nepřímo úměrná odporu:
- I – síla proudu;
- U – hodnota aplikovaného napětí;
- R – odpor lidského těla.
Jak lze usoudit z výše uvedeného výrazu, čím větší je ohmický odpor, tím menší proud protéká osobou. Napětí elektrické sítě je konstantní hodnota a málo závisí na tom, co je k ní připojeno.
Lidskou odolnost však ovlivňuje mnoho faktorů:
- stav kůže v místech kontaktu s živými částmi;
- hydratace pokožky;
- celkový fyziologický stav těla;
- složení krve.
Kromě toho bude průchod proudu záviset také na složení podlahové krytiny, pokud se obvod uzavře přes chodidla. V průměru se lidský odpor bere za 1000 ohmů, suchá kůže může mít odpor 100 000 ohmů, ale s takovým číslem byste se neměli spoléhat. Pokud vezmeme v úvahu situaci, kdy je na osobu s odporem 220 ohmů přivedeno 1000 voltů, pak elektrický šok dosáhne 0,22 A nebo 220 mA, což je nebezpečná hodnota.
Abyste získali celkový obraz, potřebujete vědět následující:
- při 1–10 mA elektrický šok se necítí, člověk může volně uvolnit prvek nesoucí proud bez jakéhokoli ohrožení vlastního života;
- od 15 do 50 mA účinky elektřiny způsobují svalové kontrakce a bolestivé pocity a pro člověka může být obtížné se osvobodit;
- od 50 do 100 mA účinek elektrického proudu ovlivňuje srdce, proto se stává život ohrožujícím;
- od 100 do 200 mA Úraz elektrickým proudem může způsobit smrtelné poškození těla.
Výše uvedené údaje platí pro střídavý proud o frekvenci 50 Hz, což je dáno přítomností amplitudových složek a špičkových hodnot, a to jak kladných, tak záporných. U stejnosměrného proudu se za život ohrožující hodnotu považuje hodnota od 300 mA a výše.
Více podrobností o vlivu elektrického proudu na lidské tělo bylo popsáno v našem článku: https://www.asutpp.ru/dejstvie-elektricheskogo-toka-na-organizm-cheloveka.html
Shrnutí
Jak vidíte, složka proudu působící na člověka určuje, které situace jsou považovány za nebezpečné a které ne. Zároveň však bez rozdílu potenciálů elektrický proud člověkem vůbec neprotéká. Přímým příkladem je vykonávání práce pod napětím, kdy se člověk volně dotýká vodičů a smrtící elektřina ho nezasáhne. Problém je řešen izolační vložkou mezi zemí a nohama osoby, která přeruší elektrický obvod.
Kromě toho existuje celá kategorie elektrických instalací, které jsou považovány za bezpečné z důvodu nízkého napětí. Za potenciálně bezpečné lze tedy nazvat úrovně nepřesahující 42 V AC a 100 V DC a všechny ostatní jsou považovány za nebezpečné nebo vysoké napětí. Nepokoušejte však osud, je lepší hrát na jistotu a používat osobní ochranné prostředky a v jakékoli nejasné situaci se zdržet interakce s elektrickou instalací, přetrženými dráty nebo tělem rozbitého domácího spotřebiče připojeného k síti.