1000 V, ist das gefährlich? Kurzreferat im Rahmen des 2. Innovationstags „naturwissenschaftlicher Unterricht“ 5. März 2011 Jürg Christener

Ziele des Kurzreferats die Frage nach der Gefahr von elektrischen Anordnungen einigermassen systematisch beantworten können zu diesem Zweck: einige Grundbegriffe der Elektrizitätslehre anschaulich verstehen sich über einige Mechanismen der Gefährdung des menschlichen Körpers durch Elektrizität bewusst werden

Autobatterie Spannung 12 Volt Gleichspannung

Viehhüter (elektr. Weidezaun) Spannung 5‘000 Volt pulsförmiger Verlauf

Defibrillator Spannung bis 3000 Volt pulsförmiger Verlauf

Steckdose 230 Volt Wechselspannung

Blitz > 10‘000‘000 V pulsförmiger Verlauf

Wirkung von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper Muskelstimulation (Kräuseln, Krämpfe, Herzrhythmusstörungen, Herzkammerflimmern) Verbrennungen Elektrolyse (Zersetzung des Gewebes, Vergiftungserscheinungen)

Faktoren für die Gefährlichkeit für den Menschen Spannung 1) Strom 2) Zeit (Dauer der Einwirkung) Weg des Stroms Häufig ist die Leerlaufspannung bekannt. Die effektiv anliegende Spannung ist durch die Charakteristik der Quelle bestimmt. Abhängig von der effektiv anliegenden Spannung und dem Widerstand entlang des Stromwegs (Isolation)

Viele verschiedene Begriffe im Zusammenhang mit Elektrizität Spannung Volt Strom Ampère Energie Joule Zeit Sekunden

Beispiel: Viehüter Relativ hohe „Leerlaufspannung“: 5‘000 V kleiner Strom: < 10 mA (Milliampère) kurze Zeit: wenige ms (Millisekunden)

Spannung (im „Leerlauf“) U, Spannung [V] t, Zeit [s] i, Strom [A]

Spannung, mit Berührung (bei „schwacher“ Quelle) U, Spannung [V] t, Zeit [s] i, Strom [A]

Strom, ausgelöst durch Berührung U, Spannung [V] t, Zeit [s] i, Strom [A]

Energie, Produkt von Spannung, Strom und Zeit U, Spannung [V] t, Zeit [s] Energie: Volumen des Gebildes i, Strom [A]

Beispiel: Viehüter Relativ hohe „Leerlaufspannung“: 5‘000 V kleiner Strom: < 10 mA (Milliampère) kurze Zeit: wenige ms (Millisekunden) sehr kleine Energie: < 5 J (Joule) unangenehm, aber nicht gefährlich

Faktoren für die Gefährlichkeit für den Menschen Energie bestimmt durch Spannung 1) Strom 2) Zeit (Dauer der Einwirkung) Weg des Stroms Häufig ist die Leerlaufspannung bekannt. Die effektiv anliegende Spannung ist durch die Charakteristik der Quelle bestimmt. Abhängig von der effektiv anliegenden Spannung und dem Widerstand entlang des Stromwegs (Isolation) Die Angabe der Spannung alleine ist nicht genügend für die Beurteilung der Gefährlichkeit!

Autobatterie Strom bis 1000 Ampère Zeit viele Minuten Spannung 12 Volt Gleichspannung Energie bis 5‘000‘000 Joule

Viehhüter (elektr. Weidezaun) Strom < 10 mAmpère Zeit einige mSekunden Spannung 5‘000 Volt Gleichspannung Energie < 5 Joule

Defibrillator Strom bis 50 Ampère Zeit ca. 10 mSekunden Spannung 1000-3000 Volt pulsförmiger Verlauf Energie typisch 150 J (E)

Strom z.B. 15 Ampère (je nach Sicherung) Steckdose Strom z.B. 15 Ampère (je nach Sicherung) Zeit beliebig lang 230 Volt Wechselspannung Energie beliebig viel

Blitz Strom bis 20‘000 Ampère Zeit ca. 4 mSekunden > 10‘000‘000 V pulsförmiger Verlauf Energie einige 100 MJoule