1000 V ist das gefhrlich Kurzreferat im Rahmen

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 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. 2) Abhängig von der effektiv anliegenden Spannung und dem Widerstand entlang des Stromwegs (Isolation) 1)

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

Beispiel: Viehüter • Relativ hohe „Leerlaufspannung“: 5‘ 000 V • kleiner Strom: < 10 m. A (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 m. A (Milliampère) • kurze Zeit: wenige ms (Millisekunden) Ø sehr kleine Energie: < 5 J (Joule) Ø 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 Die Angabe der Spannung alleine ist nicht genügend für die Beurteilung der Gefährlichkeit! Häufig ist die Leerlaufspannung bekannt. Die effektiv anliegende Spannung ist durch die Charakteristik der Quelle bestimmt. 2) Abhängig von der effektiv anliegenden Spannung und dem Widerstand entlang des Stromwegs (Isolation) 1)

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

Viehhüter (elektr. Weidezaun) Strom < 10 m. Ampère Spannung 5‘ 000 Volt Gleichspannung Zeit einige m. Sekunden Energie < 5 Joule

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

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

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