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Elektrischer Ohmscher Widerstand und Spannungsteiler einfach erklärt

   

Stromschlag, Stromunfall

   

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Zahlenbeispiele

Spannungsteiler, Grundlagen (1)

Spannungsteiler, Experiment 1 (1,5V--)

Spannungsteiler, Experiment 2 (230V~)

Spannungsteiler, Grundlagen (2)

Stromteiler, Grundlagen

Zusammenfassung + Beispiel

Beispiel 1: Innenwiderstand 1,5V Bat.

Beispiel 2: Innenwiderstand 12V Bat.

Beispiel 3: Vogel auf Leitung

Beispiel 4: Ältere Hauselektrik

Beispiel 5: Lichterkette

Beispiel 6: Transformator

Beispiel 7: Föhn in Badewanne

Beispiel 8: Baden im See bei Gewitter

Beispiel 9: Lügendetektor

Beispiel 10: Lampenkontrolle

Beispiel 11: Hochspannungsleitung

Beispiel 12: Vorglühanlage, Diagnose

Beispiel 13: Blankdraht Durchlauferhitzer
Beispiel 14: Waschbecken und Steckdose

Genaueres zu Stromschlägen

 

Im folgenden wird immer von Spannungen ausgegangen, die mindestens 230V betragen. Dies beinhaltet elektrische Anlagen und Blitzschlag. Die Folgen eines Stromschlages für den Menschen hängen aber noch von mehreren anderen Faktoren ab.

 

 

Die wichtigsten sind (wichtigste zuerst; warum gerade diese Reihenfolge, wird weiter unten erklärt):

 

1a. Die Qualität der Kontaktierung des Menschen,

1b. Der genaue Weg des Stroms durch den Körper,

1c. Der Gesundheitszustand, evtl. Vorschädigungen

2a. Dauer der Einwirkung,

2b. Frequenz,

3. Stromstärke. 


Zu 2b:

Gleichstrom ist weniger schlimm als Wechselstrom. Dies liegt daran, dass der menschliche Körper nicht nur einen ohmschen, sondern auch einen kapazitiven Widerstand hat. Beide kann man sich als parallel geschaltet vorstellen, sodass der Gesamtwiderstand (ohmsch und kapazitiv parallel) des menschlichen Körpers niedriger, und der resultierende Körperstrom bei gegebener Spannung höher ausfällt.

Im elektrischen Alltag hat man es immer mit 50Hz Wechselstrom zu tun.

 

Bei Blitzeinschlägen handelt es sich um eine "Gleichstrom-Lawine" mit sehr hohen Stromstärken bei extrem kurzen Einwirkungsdauern. Demgegenüber handelt es sich bei 230V~ Stromschlägen um vergleichsweise sehr lange Einwirkungsdauern (~ menschliche Reaktionszeit) bei relativ sehr viel geringeren Stromstärken, dafür aber mit einer Frequenz von 50 Hertz.

 

Die Wichtigkeitsreihenfolge kann man so interpretieren:

 

1a:

Wenn die Kontaktqualität schlecht ist, dann passiert in den meisten Fällen nichts schlimmes. Schlechte Kontaktierung (also gute Isolierung) liegt beispielsweise dann vor, wenn man zwar versehentlich mit *einer* Hand spannungsführende Teile berührt, dafür jedoch in gut isolierten Schuhen auf trockenem Boden steht. Weitere Faktoren sind Hautfeuchtigkeit und Kontaktierungsdruck (Berührungsdruck)

 

1b:

Wenn 1a ungünstig ausfällt (also gute Kontaktierung), dann kommt es als nächstes auf den Weg des Stromes durch den Körper an.

Wenn der Weg günstig ist, dann wirken sich die nachfolgenden Punkte weniger stark aus.

Günstig sind alle diejenigen Wege, die weit am Herzen vorbeiführen.

 

1c:

Guter Gesundheitszustand bei nicht vorhandenen Vorschädigungen ist immer gut. Mit Vorschädigungen sind frühere Stromschläge gemeint, die langzeitliche Schäden hinterlassen haben (empfindlicheres Herz, Nervensystem).

 

2a.

Je ungünstiger 1a und 1b ausfallen, desto mehr kommt es auf die Einwirkungsdauer an.

 

2b.

Je ungünstiger 1a und 1b  und 2a ausfallen, desto mehr kommt es auf die Frequenz an.

Bei Blitzschlag liegen naturgemäss extrem kurze Einwirkungsdauern  und "Gleichstrom" vor. In diesem Fall fällt Punkt 2b also weg.

Bei 230V~ Schlägen liegen sehr viel längere Einwirkungsdauern bei relativ geringen Stromstärken vor. Hier ist es gerade die Frequenz, (50Hz) der gefährliche Faktor.

 

3. Die Stromstärke spielt jetzt keine explizite Rolle mehr, denn wenn die vorangehenden Punkte ungünstig sind, dann ergibt sich automatisch eine tödliche Stromstärke. Diese kann je nach genauer Ausgestaltung der vorangehenden Punkte 50mA (230V~) oder mehrere zig Ampere (Blitzschlag) betragen. 

Sind die vorangehenden Punkte dagegen günstig, dann ist die sich ergebende Stromstärke harmlos.

 

Beispiel zu 2a. und 3.:

Eine resultierende Körperstromstärke von z.B. 100 mA für eine Zeitdauer von 100 ms führt zu schreckhaften Reaktionen, die keine Folgeschäden verursachen. Der Schreck ist typischerweise nicht so gross, dass man deshalb gleich von der Leiter fällt.

Falls der Kontakt mit der Hand hergestellt wurde: Die Chance dass man bei 100 mA nach spätestens 100ms loslässt, ist recht hoch.

Überhaupt ist der Loslassreflex des Menschen ein relativ guter Schutz gegen Schäden aufgrund Stromschlags.

Wenn man bei der selben Stromstärke jedoch erst nach 2 Sekunden los lässt (weil man aus irgendwelchen Gründen nicht loslassen kann), dann endet das zu 50% tödlich.

 

Das Gefährliche an *Wechsel*-Stromschlägen ist gerade die Frequenz von 50 Hz. Diese greift quasi als globales Störsignal in das Nervensystem ein und führt zum sogenannten Herzkammerflimmern. Dabei handelt es sich um unkontrollierte Muskelbewegungen des Herzens; es kommt buchstäblich aus dem Tritt und übt seine Pumpfunktion nicht mehr aus. Der Körper wird als Folge davon nicht mehr mit Sauerstoff versorgt und der Mensch ist nach einigen Minuten klinisch tot.


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