14.9 Stromsicherheit

Quelle: Mitschrift §5.1.11

Gefährlich ist nicht direkt die Spannung, sondern die Stromstärke durch den Körper.

✎ Warum der Strom und nicht die Spannung? Schaden richtet der fließende Strom an (er reizt Nerven/Muskeln und erhitzt Gewebe). Wie groß er bei gegebener Spannung wird, sagt das Ohm'sche Gesetz $I=U/R_{\text{Körper}}$. Der Körperwiderstand ist nicht fest: trockene Haut hat hohen Widerstand (→ kleiner Strom), nasse/schwitzige Haut viel kleineren (→ größerer Strom — deshalb ist Strom im Bad/nass besonders gefährlich). Dieselbe Spannung kann also harmlos oder tödlich sein, je nach $R$.

Als grober Richtwert gilt ein Körperwiderstand $R_{\text{Körper}}\approx 1000\mathrm{\Omega }$ (1 kΩ). Damit treibt schon die Netzspannung einen lebensgefährlichen Strom: $I=U/R_{\text{Körper}}=230\text{V}/1000\mathrm{\Omega }=230\text{mA}$ — weit über der Lebensgefahrschwelle (siehe Tabelle).

✎ Warum gerade ≈ 1000 Ω — und warum ist das nur ein Richtwert? Der Körperinnenwiderstand (Hand zu Hand, ohne Haut) liegt grob bei 1 kΩ; den Hauptanteil und die große Streuung liefert die Haut: trocken einige kΩ bis viele 10 kΩ, nass/durchgeschwitzt nur noch wenige 100 Ω. Deshalb rechnet man für den ungünstigen (gefährlichen) Fall mit dem kleinen Wert $\approx 1000\mathrm{\Omega }$ — dann fällt der Strom am größten aus. ✎ Wechselstrom ist gefährlicher als Gleichstrom: Der 50-Hz-Netzwechselstrom erregt Nerven und Muskeln besonders leicht und trifft das Herz fast sicher in seiner empfindlichen Phase (→ Kammerflimmern, vgl. §14.10); die Schwellenwerte unten gelten für diesen Wechselstrom — für Gleichstrom liegen sie etwa 2–4-mal höher.

✎ Rätsel aus dem Unterricht: Ein Luftballon trägt 10 000 V — warum passiert beim Anfassen nichts, während die 230-V-Steckdose tödlich sein kann? Aus $U=E/Q$ folgt $E=U\cdot Q$. Geriebener Ballon: hohe Spannung (${10}^4$ V), aber winzige Ladung ($\sim {10}^{-9}$ C) → Energie nur $E={10}^4\cdot {10}^{-9}={10}^{-5}$ J — in einem Augenblick entladen, man spürt höchstens ein Zwicken. Batterie (Unterrichtsbeispiel: $100$ V, ${10}^{-3}$ C) → $E=0,1$ J, schon das Zehntausendfache; das Stromnetz kann darüber hinaus dauerhaft zig Milliampere sekundenlang durch den Körper treiben — laut Tabelle genau der lebensgefährliche Bereich. „Hohe Spannung" bei statischer Ladung heißt nicht „gefährlich": Entscheidend ist, wie viel Strom wie lange fließen kann.

Stromstärke	Wirkung	✎ warum / was passiert
1 mA	Wahrnehmungsschwelle	man spürt ein Kribbeln (Nerven reagieren)
10 mA	Loslassschwelle	die Muskeln verkrampfen — man kann den Leiter nicht mehr loslassen (gefährlich, weil der Kontakt bestehen bleibt)
ab ≈ 50 mA	Lebensgefahrschwelle	der Strom kann das Herz aus dem Takt bringen (Herzkammerflimmern) → lebensbedrohlich

✎ Welcher Wert ist „die" tödliche Schwelle? Die Quellen geben leicht unterschiedliche Zahlen an — die Mitschrift nennt 80 mA, viele Lehrbücher 50 mA. Beides meint denselben Bereich: Schon ab etwa 50 mA (Wechselstrom, 50 Hz) durch den Brustkorb droht Kammerflimmern; sicher lebensgefährlich ist der Bereich ~50–100 mA. Es gibt keine scharfe Grenze, weil Wirkung auch von Stromweg (über das Herz?), Einwirkdauer und Frequenz abhängt. Für die Prüfung: „ab ca. 50 mA lebensgefährlich" ist die übliche Standardangabe.