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Grundwissen

Gefahr durch Strom und Körperwiderstand

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Strom kann für den Menschen schon ab ca. \(30\,\rm{mA}\) tödlich sein.
  • Wechselstrom ist gefährlicher als Gleichstrom.
  • Der Körperwiderstand liegt mit Übergangswiderständen der Haut im Bereich von \(1\)-\(5\,\rm{k}\Omega\), je nach Weg durch den Körper.

Gefahr durch elektrischen Strom

Elektrischer Strom kann für den Menschen und andere Lebewesen sehr gefährlich sein. Dabei gilt grundsätzlich: Je größer der Strom ist, der durch den Körper fließt, und je länger der Strom durch den Körper fließt, desto gefährlicher und schädlicher ist der Strom. Weiter hat auch der Weg, der den Strom durch den Körper nimmt, Einfluss auf die schädigende Wirkung.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Gefahr durch Wechselstrom für den Menschen in Abhängigkeit von Stromstärke und Zeit beim Stromfluss von linker Hand zu beiden Füßen

Häufig unterscheidet man bei der Stromwirkung auf den menschlichen Körper vier Bereiche (vgl. Abb.1).

Bereich 1: In diesem Bereich wird der Strom vom Menschen nicht wahrgenommen und hat keine Auswirkungen und Schädigungen zur Folge, selbst bei langer Einwirkdauer.

Bereich 2: Hier nimmt der Mensch den Strom wahr, bei kleinen Stromstärken in Form eines Kribbelns, bei größeren Stromstärken auch durch Muskelverkrampfungen. Es besteht jedoch i.d.R. keine Gefahr von Schäden für den Menschen.

Bereich 3: Oberhalb der Loslassschwelle kommt es zu Muskelkrämpfen und die Stromquelle kann oft nicht mehr selbstständig losgelassen werden.

Bereich 4: Oberhalb der Flimmerschwelle treten meist schwere Schädigungen auf und kann es zu Herzkammerflimmern und Atemstillstand kommen. Hier kann der elektrische Strom 

Wechselstrom und Gleichstrom

Wechselstrom ist für den Menschen gefährlicher als Gleichstrom, da schon kleine Wechselströme den Rhythmus des Herzens stören können. Auch sorgt ein ausreichend hoher Wechselstrom dafür, dass Muskeln fortlaufend kontrahieren (sich anspannen), sodass man die Stromquelle nicht mehr loslassen kann, was die Einwirkzeit des Stromes verlängert.

Gleichstrom kann dagegen zu einer so starken Muskelkontraktion führen, dass das Opfer des Stromunfalls regelrecht von der Stromquelle weggeschleudert wird, was zu weiteren Schädigungen führen kann. 

Körperwiderstand

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Abb. 2 Teilwiderstände des menschlichen Körpers

Wie groß der Strom ist, der durch den Körper fließt, hängt neben der Spannung der Quelle vom Widerstand des Körpers ab. Der Körperwiderstand wird dabei maßgeblich davon bestimmt, welchen Weg der Strom durch den Körper nimmt (siehe Abb. 2). Arme und Beine haben jeweils Widerstände in einer Größenordnung von \(500\)-\(1000\,\Omega\). Der Widerstand des Torsos beträgt hingegen nur ca. \(100\,\Omega\)

Dazu kommen noch die Übergangsspannungen beim Ein- und Austritt des Stromes durch die Haut. Dieser Widerstand beträgt bei trockener Haut \(1\,\rm{k\Omega}\) oder mehr. Bei nasser Haut kann der Übergangswiderstand jedoch deutlich geringer sein und auf nahezu \(0\,\Omega\) sinken.

Um mögliche Gefahren von Spannungsquellen einzuschätzen, nimmst du immer an, dass die Widerstandswerte am unteren Ende ihres Schwankungsbereiches liegen. So errechnest du Werte für maximal zulässige Spannungen, die in jedem Fall ungefährlich sind und du bist auf der sicheren Seite.

 

Experimentieren mit elektrischem Strom

Mit Batterien als Quellen kannst du sicher und ohne Gefahr experimentieren. Im Physikunterricht kannst du auch mit sog. Kleinspannungsnetzgeräten experimentieren. Kleinspannungsnetzgeräte liefern maximal eine Wechselspannung von \(U_{\rm{max}}=24\,\rm{V}\) und führen daher auch im schlimmsten Fall nur zu ungefährlichen Strömen.

Experimentiere niemals mit dem Haushaltsnetz! Das ist lebensgefährlich!

Schutzeinrichtungen

Im Haushalt werden verschiedene Schutzeinrichtungen genutzt, um Unfälle mit elektrischem Strom zu verhindern oder zumindest ihre Auswirkungen möglichst gering zu halten. Eine besonders wichtige Rolle spielt dabei der sog. Fehlerstromschutzschalter. Dennoch sterben pro Jahr 30-50 Menschen in Deutschland bei Unfällen mit elektrischem Strom.