يعتبر جسم الإنسان مجموعة من المقاومات، وتعتمد
المقاومة الكهربائية
لجسم الإنسان على عدة عوامل مثل المساحة المتلامسة منه، وحالة الجلد من حيث سمكه
و درجة رطوبته ( تبلله أو جفافه )، والسن و الوزن والحالة الجسدية والنفسية
للإنسان.
|
| مقاومة جسم الانسان للكهرباء |
مقاومة الجسم الانسان للتيار الكهربائي
مقاومة الجسم عامة تتكون من مقاومة الجلد والمقاومة الداخلية للجسم.
وتتراوح مقاومة الجلد بين ١٠٠٠ أوم / سم ² للجلد المبتل و3x105 أوم / سم ² للجلد
الجاف، وقد تكون أكثر من ذلك بالنسبة للأيدي الخشنة نتيجة للعمل اليدوي.
أما المقاومة الداخلية للجسم فهي في حدود 400-600 أوم بين الأطراف (يد إلى يد أو
يد الى قدم أو قدم لقدم ). رغم أن هناك تفاوتا كبيرا في قيمة المقاومة الكلية
للجسم إلا أنه بناء على التجارب العديدة والخبرة ترى جمعية IEEE الأمريكية أن
1000 أوم هي قيمة مناسبة لمقاومة الجسم الكلية بين الأطراف.
مع الأخذ في الاعتبار ان حاله الانسان نفسه له آثر حيث اثبتت التجارب ان
و تتوقف نتيجة الحوادث التي تقع بسبب التيار الكهربائي على شدة التيار ومساره في الجسم ( كأن يسري خلال القلب مثلا أو لا يسري فيه ) وزمن التعرض له.
حيث تتعلق مقاومة جلد الإنسان بزمن التأثير الكهربائي المار عليه، فهي عالية في البداية وتتناقص مع مرور الزمن، إذ يؤدي مرور التيار لارتفاع حرارة الجلد وتعرقه وتأينه، مما يؤدي لحرق الجلد وانخفاض مقاومته، وهذه الظواهر يمكن ملاحظتها في شبكات الجهد المنخفض، أما في شبكات الضغط العالي فإن معظم الحوادث تتم قبل لمس المصاب لموصلات التيار، حيث يقع المصاب تحت تأثير الجهد العالي نتيجة التفريغ وظهور القوس الكهربائي، ومع ذلك فإن ردود الفعل الانعكاسية لدى المصاب، تبعده فورا نتيجة تأثير المراكز العصبية، مما يؤدي لإطفاء القوس الكهربائي. ومع التيارات المارة يمكن أن تكون كبيرة ( تزيد عن ١٠ أمبير) ولكنها يمكن ألا تؤدي إلى الوفاة، نظرا لقصر زمن تأثيرها، مع أنها تؤدي لحروق خطيرة قد تؤدي للوفاة.
وتتوقف مقاومة جسم الإنسان للكهرباء أيضا على حالة جسم الإنسان وعلى المسافة المتلامسة مع الكهرباء وحالة الجلد وسمكه ودرجة جفافه أو رطوبته. فالجلد الرقيق الرطب مقاومته صغيرة والعكس صحيح. كما أن مقاومة جسم الإنسان تتناقص بازدياد الجهد الكهربائي المطبق عليه.
مع الأخذ في الاعتبار ان حاله الانسان نفسه له آثر حيث اثبتت التجارب ان
- الشخص المريض إصابته أخطر من إصابة الشخص السليم.
- الإنسان الجائع معرض لإصابة أخطر من الإنسان غير الجائع.
- الإنسان البدين إصابته أخطر من الآخر النحيف.
- إذا كان جلد الإنسان رقيقا مبتلا تقل مقاومته بشكل واضح مما يزيد شدة التيار ويزيد من ثم الضرر.
- الإنسان المرهق والمتعب خطر إصابته أكثر من الإنسان العادي.
- الشخص القلق والخائف معرض لإصابة أخطر من الإنسان غير الخائف وغير القلق.
و تتوقف نتيجة الحوادث التي تقع بسبب التيار الكهربائي على شدة التيار ومساره في الجسم ( كأن يسري خلال القلب مثلا أو لا يسري فيه ) وزمن التعرض له.
حيث تتعلق مقاومة جلد الإنسان بزمن التأثير الكهربائي المار عليه، فهي عالية في البداية وتتناقص مع مرور الزمن، إذ يؤدي مرور التيار لارتفاع حرارة الجلد وتعرقه وتأينه، مما يؤدي لحرق الجلد وانخفاض مقاومته، وهذه الظواهر يمكن ملاحظتها في شبكات الجهد المنخفض، أما في شبكات الضغط العالي فإن معظم الحوادث تتم قبل لمس المصاب لموصلات التيار، حيث يقع المصاب تحت تأثير الجهد العالي نتيجة التفريغ وظهور القوس الكهربائي، ومع ذلك فإن ردود الفعل الانعكاسية لدى المصاب، تبعده فورا نتيجة تأثير المراكز العصبية، مما يؤدي لإطفاء القوس الكهربائي. ومع التيارات المارة يمكن أن تكون كبيرة ( تزيد عن ١٠ أمبير) ولكنها يمكن ألا تؤدي إلى الوفاة، نظرا لقصر زمن تأثيرها، مع أنها تؤدي لحروق خطيرة قد تؤدي للوفاة.
وتتوقف مقاومة جسم الإنسان للكهرباء أيضا على حالة جسم الإنسان وعلى المسافة المتلامسة مع الكهرباء وحالة الجلد وسمكه ودرجة جفافه أو رطوبته. فالجلد الرقيق الرطب مقاومته صغيرة والعكس صحيح. كما أن مقاومة جسم الإنسان تتناقص بازدياد الجهد الكهربائي المطبق عليه.
كم أمبير يتحمل جسم الإنسان ؟
16 مللي أمبير ⬅ الحد الأقصى للتيار الذي يمكن للرجل العادي استيعابه و"تركه"
20 مللي أمبير ⬅ شلل عضلات الجهاز التنفسي
100 مللي أمبير ⬅ بداية الرجفان البطيني للقلب
2 أمبير ⬅ توقف القلب وتلف الأعضاء الداخلية وحروق وفقدان الوعي وصولا إلى الوفاة
قد يموت الإنسان بدء من تعرضه ل 20 مللي أمبير وذلك كما أوضحنا سابقا بناء على حالة الانسان نفسه.
الحماية الكهربائية
تعتبر الحماية الكهربائية من أهم أفرع الهندسة الكهربائية لما لها من مساس مباشر بحياة الإنسان الذي يعتبر هو الأساس الأول للحماية من تأثيرات الطاقة الكهربائية، وتأتي بعد ذلك الأجهزة والنظم والدوائر الكهربائية، فكما أن الكهرباء توفر للإنسان وسائل الراحة والمعيشة الأفضل فهي في ذات الوقت عدو لدود للإنسان عندما لا يحسن استخدامها، فيمكنها القضاء عليه خلال ثوان معدودة.ولمعرفة تأثير الطاقة الكهربائية على الإنسان لابد من معرفة فرق الجهد الذي وقع على جسم الإنسان وشدة التيار المار في جسمه بالإضافة إلى مسار التيار والذي بدوره يحدد قيمة المقاومة التي تحد من مرور التيار وهذا تطبيق مباشر لقانون أوم U = I X R
الحدود الآمنة لفرق الجهد وشدة التيار على جسم الإنسان
وجد بالتجارب أن جسم الأنسان يتحمل فرق جهد آمن لا يزيد عن 50V جهد متردد 120V جهد مستمر وشدة تيار لا تتجاوز 30 m A .كما وجد أن متوسط مقاومة جسم الإنسان في حدود Q 3000 لذلك فإن هذه هي الحدود القصوى الآمنة لتعرض جسم الإنسان لفرق الجهد وشدة التيار الكهربائي.
كما يجب اختيار الأسلاك والأدوات المناسبة لشدة التيار وفرق الجهد وذلك بحسب التيار الكلي المار في الدائرة وكذلك فرق الجهد الواقع عليها حتى لا تحدث الحرائق أو تلف العازل أو التعرض للمخاطر.
مصادر المقال
كتاب السلامة الصناعية (من المناهج التعليمية بالمملكة العربية السعودية ) ص7 طبعه 1429هجريا.
كتاب مختبر الحماية الكهربائية (من المناهج التعليمية بالمملكة العربية السعودية ) ص11.
Conduction of Electrical Current to and Through the Human Body: A Review