چهار نوع صدمه اصلی ناشی از جریان الکتریکی عبارتند از : برق گرفتگی (مرگ در اثر شوک الکتریکی)، شوک های الکتریکی، سوختگی و سقوط .

آثار فیزیولوژیک برق بر بدن انسان

مقدار جریانی که ممکن است بدون هیچ گونه خطری از بدن انسان عبور کند، به ویژگی های جسمی شخص، دامنه جریان، نوع جریان، مسیر و طول مدت عبور جریان بستگی دارد. مقاومت الکتریکی بدن در صورتی که پوست سالم و خشک باشد، 1300 تا 3000 اهم است. مقاومت الکتریکی بدن شامل مقاومت داخلی بدن (زیر پوست) و مقاومت پوست (نوع خشک و مرطوب) و نوع لباس و سطح تماس است. مقاومت بدن در نتیجه رطوبت کاهش می یابد و هنگامی حداکثر است که خشک باشد. خراش، زخم و سوختگی، آلودگی بدن یا دست با روغن یا مواد دیگر، تعریق و... می تواند باعت پایین آمدن مقاومت بدن شود.

مقاومت خارجی که همان مقاومت پوست بدن است بنا بر آن که تا چه حد قسمت خارجی بدن با جسم هادی برق در تماس باشد، به همان نسبت مقاومت بدن تغییر خواهد کرد و هر قدر سطح تماس دست با سیم حامل جریان زیاد تر باشد، مقاومت بدن کمتر و در نتیجه جریان زیاد تری از بدن انسان عبور خواهد کرد. مثلا اگر سر انگشت شخصی با سیم برق تماس پیدا کند، کمتر از کف دست شخصی که به برق تماس یافته، آسیب می بیند. باید سعی کرد همیشه با یک دست با برق کار شود و اگر با دست راست کار شود، آسیب کمتری وارد خواهد شد. جریان هایی که از قلب یا سیستم عصبی عبور کنند خطرناک تر هستند.

فرد در مقابل جریان یک میلی آمپر واکنش نشان می دهد، حتی جریان 12 میلی آمپر باعث خواهد شد که عضلات دست منقبض شود. البته آسیب این چنین شوکی بستگی به مدت تماس، وضع جسمی و به خصوص قلبی فرد دارد. به طور کلی جریان 50 میلی آمپر به بالا کشنده است. حد ولتاژ خطرناک برای این که جریان از 50 میلی آمپر بیشتر باشد 65 ولت است. UB=1300*0/05=65V  از نظر نوع جریان، جریان متناوب به ویژه فرکانس 50 هرتز از جریان مستقیم خطرناک تر است زیرا مقاومت بدن در برابر جریان مستقیم تقریبا 4200 اهم می باشد.

در جریان 50 تا 80 میلی آمپر نفس بند می آید و بطن های قلب دچار لرزش می شوند. در جریان 90 تا 100 میلی آمپر اگر قطع تنفس بیش از سه ثانیه طول بکشد، قلب فلج شده و حرکت بطن های قلب قطع می شود. این شرایط در چند دقیقه منجر به مرگ می شود مگر این که با وسیله مخصوصی به نام دفیبرلاتور به نجات قربانی شتافت. در جریان 4 آمپر قلب نمی تواند عمل پمپاژ را انجام دهد و بافت های بدن در جریان های بیش از 5 آمپر دچار سوختگی می شوند.

اولین اقدام در هنگام ایجاد این گونه حوادث عمل احیاء قلبی و تنفس دهان به دهان می باشد. آمارها نشان داده است اگر در دقیقه اول به مصدوم کمک شود90./.، پس از 6 دقیقه 10./.، و پس از 12 دقیقه احتمال کمی برای نجات مصدوم وجود خواهد داشت. آموزش کمک های اولیه به معلمان، دانش آموزان و آحاد جامعه وظیفه مهمی است که نباید به دست فراموشی سپرده شود.

سوختگی در اثر قوس الکتریکی

از دیگر خطرهای برق سوختگی در اثر قوس الکتریکی است. جرقه های الکتریکی به هنگام تخلیه جریان برق قوی ایجاد می شوند. قوس، تخلیه الکتریکی است که هنگام وجود ولتاژهای زیاد در فاصله بین رساناها و در اثر عبور جریان از هوا تولید می شود. این وضعیت ناشی از خرابی تجهیزات در نتیجه کاربرد نادرست یا خستگی می باشد.

قوس، تششعات گرمایی و نور شدید ساطع می کند که می تواند منجر به سوختگی گردد. همچنین قوس با ولتاژ بالا می تواند جرقه ای با فشار موج قابل توجه ایجاد کند. شخصی که دو متر دور تر از قوس 25000 آمپری قرار دارد، نیرویی حدود 480 پوند را در جلوی بدنش احساس می کند. به علاوه برخی انفجارها می توانند در اثر صدمه مغزی باعث آسیب های شدید شنوایی و از دست دادن حافظه شوند.

این قوس ها با ولتاژ زیاد می توانند باعث ذوب شدن بسیاری از ترکیبات آلومینیوم و مس موجود در تجهیزات برقی شوند. قطرات حاصل از فلزات ذوب شده می توانند از طریق فشار موج به فواصل دور تری پرتاب شوند و موجب سوختگی یا آتش گرفتن لباس افراد شوند.

 علل برق گرفتگی، عایق کردن سیم ها و اثرات:

علل برق گرفتگی چند دسته است:
1 – وجود ولتاژ٢٢٠ تا ٤٤٠ ولت درخانه یا دفتر کار.
2 – وجود ولتاژهای قوی تر در کارگاه.
3 – برخورد با صاعقه در بیابان ها یا اماکنی که ولتاژ آن به مگا ولت می رسد.

شدت برق گرفتگی بستگی دارد به :
1- مقاومت پوست بدن (این مقاومت در مردها 3 کیلو اهم و در زنها کمتر است )
2- رطوبت پوست بدن (مقاومت پوست بدن در صورت مرطوب بودن پوست کاهش می یابد .)
3- عبور جریان برق از بدن در صورتی که جریان برق از بین دو دست و یا از بین یکی از دست ها و پای چپ بگذرد و به علت قرار گرفتن قلب در مسیر جریان بیمار آسیب بیشتری خواهد دید.
4- ولتاژ برق (از نظر ایمنی ولتاژ های پایین تر از 32 ولت بی خطر وبیشتر از 50 ولت خطرناک است ).

علامت های برق گرفتگی :
1- انقباض ماهیچه ها : برق گرفته ممکن است در اثر انقباض ماهیچه های دست سیم برق را محکم گرفته و آن را رها نکند و یا بر عکس انقباض عضلات باعث پرتاب شدن او شود.
2- قطع تنفس : در اثر فلج شدن مرکز تنفس در بصل النخاع
3- لرزش بطنی قلب : برق گرفتگی موجب تند شدن ضربان قلب میشود یعنی ضربان قلب در دقیقه به جای 80 به 300 الی 600 بار میرسد .
4- سوختگی : در محل ورود و خروج جریان برق سوختگی ایجاد میشود .

خطر برق گرفتگی :
به دو صورت به وقوع می پیوندد:1- تماس مستقیم 2- تماس غیر مستقیم

تماس مستقیم:

هنگامی که سیستم کاملا سالم است و انسان به سهو یا بر اثر بی توجهی و بی مبالاتی با هادی برق دار در یک نقطه تماس حاصل کند ، به این گونه برق گرفتگی تماس مستقیم گویند .

تماس غیر مستقیم:

هنگامی که در اثر خراب شدن عایق بندی یا هر علت دیگر، یک هادی برق دار با سطوح فلزی در دسترس مربوط به سیستم با بدنه هادی مانند ،بدنه موتور ، تابلوی برق یا دستگاه دیگری تماس حاصل کند و در عین حال انسان با همان سطح فلزی در تماس باشد . به این گونه برق گرفتگی ، تماس غیر مستقیم گویند .

برق گرفتگی انسان بدین گونه ایجاد میشود :
1- تماس بدن با هر دو سیم فاز ونول.
2- تماس یک فاز و یک نقطه از دستگاه با بدن.
3- تماس بدن با دستگاهی که جریان فاز به آن متصل است.

قطع کننده های دیفرانسیلی راه حل جدید این موضوع است . در ماده ی 36 از قانون 14 نوامبر 1962 فرانسه آمده است که : ( وسایل قطع کننده باید بتوانند هنگامی که بین فاز و بدنه دستگاه اتصالی پیش میآید ، قبل از آن که بدنه وسایل به پتانسیل 24 ولت مثبت به زمین در محلهای خیلی هادی و 50 ولت در سایر حالات برسد ، جریان برق را فورا قطع کند و این شرایط در خصوصیات رله ی دیفرانسیلی نهفته است .)

علت برق گرفتگی:
ضربان قلب انسان با توجه به سن فرق میکند . این ضربان بین 70 تا 105 بار در دقیقه است . ضربان، یا به بیان دیگر فرکانس برق شهری در هر ثانیه 50 بار و در هر دقیقه 3000 بار است . وقتی شخصی با برق تماس پیدا میکند ، یا در اصطلاح برق او را میگیرد ، بدن انسان میخواهد تعداد ضربان قلب خود را با فرکانس برق شهر یکسان کند و قلب شروع به افزایش ضربان میکند ؛ اما چون قادر نیست در هر ثانیه 3000 بار طپش داشته باشد، از این رو در همان لحظات نخستین، با افزایش ضربان، شدت جریان خون را زیاد و با افزایش آن، قلب و شریان ها پاره میشود و دریچه های قلب به سبب پارگی از کار می افتد و متوقف میشود و مرگ عارض میگردد .

تقسیم بندی تاسیسات الکتریکی از نظر ولتاژ :
1- ولتاژهای خیلی ضعیف :

 تا 50 ولت در جریان مستقیم ، تا مقدار موثر 24 ولت بین هادی و زمین در جریان متناوب تا 24 ولت بین فازهایی که دارای جریان سه فاز بوده و سیم نول آن به زمین متصل باشد.

2- ولتاژهای ضعیف :

 50 تا 600 ولت در جریان مستقیم،24 تا 250 ولت بین فاز و زمین در جریان متناوب 42 تا 433 ولت بین فازها اگر جریان سه فاز باشد . با توجه به عوامل مختلف مانند: مقاومت زمین در محل - مقاومت بدن شخص – رطوبت زمین و...

3- ولتاژهای قوی:

 600 تا6000 ولت در جریان مستقیم، 250 تا 33000 ولت بین هادیها و زمین در جریان متناوب،433 تا 57000 ولت بین فازها در جریان سه فاز .

4- ولتاژهای خیلی قوی:

 ولتاژهای بیش از 6000 ولت در جریان مستقیم و بیش از 33000 ولت بین هادیها و زمین در جریان متناوب و بیش از 57000 ولت بین فازها در جریان سه فاز در ردیف ولتاژهای خیلی قوی قرار دارند.

* عایق بندی قسمت های برق دار، ایجاد حصار و موانع

برق مصرفی شهری ما ۲۲۰ ولت می باشد که این مقدار برای نابودی فرد کافی است. ما روزانه با وسایل برقی بسیاری سرو کار داریم و از آنها به صورت درست یا نادرست استفاده می کنیم که باید به ایمنی جانی خود در برخورد با این وسایل توجه کنیم. به طور کلی لوازم برقی ،سیم های رابط ، کلیدها ، پریزها و ...، در محل تولید به صورت کاملا ایمنی از نظر عایقی ساخته میشوند و بسته به مورد مصرفی از نظر عایقی با هم متفاوتند . عایق ها انواع گوناگون دارند که بسته به مورد استفاده در سیم ها با نام های گوناگون شناخته می شوند.

ولی با وجود عایق های پیش ساخته نیز باید به موارد ایمنی توجه کرد مثلا نمونه بارز آن سیم کشی ساختمان هاست که از داخل لوله های پلاستیکی و داخل دیوار کار گذاشته میشوند که در وحله اول ایمنی بعد زیبایی کار را بالا میبرد .

سیم ها در قسمت اتصال به وسایل، منبع ، کلید و ... لخت هستند که برای اتصال آن به پیچ می توانیم از کابل شو یا سوکت های مخصوص استفاده کنیم تا در صد ایمنی نیز بالا رود . البته این اتصالات زیر روپوش ، درب کلیدها و... قرار میگیرند . حال اگر اتصال ما اتصال سیم به سیم باشد یعنی زیر پیچ و ... قرار نگیرد در این صورت اتصال ما باید عایق کاری شود و عایق مورد استفاده نیز باید از همان مواد عایقی باشد که روی هادی قرار دارد .

به منظور نوار پیچی محل اتصالات معمولا از چسب های لاستیکی استفاده میشود که این کار باید با نرمی و کشش توام باشد تا هوایی بین لایه ها باقی نماند و بهتر است برای این کار از وسط کار شروع شود .

اتصالات در صنعت :
تابلوهای برق موارد استفاده زیادی دارد . تابلو برقهای شبکه های الکتریکی موجودند که از بیش از صد قسمت مانند کنتاکتور ، رله ها و ... تشکیل شده اند و با برق شهر و یا برق فشار قوی تغذیه میشوند. در هر صورت سر سیم ها را به صورت پیچی اتصال داده اند . پس با وجود این همه سیم کنار هم باید به عایق بندی آنها نیز توجه شود که با درست قرار دادن آنها زیر پیچ به ایمنی توجه میشود .

برق اصلی در تابلوهای بزرگ به وسیله شمش های مسی تامین میشود یعنی به جای سیم ، شمشهای مسی که هیچگونه عایقی ندارد را در تابلو قرار میدهند . نحوه عایق بندی این شمش های مسی با سیم فرق می کند یعنی از چسب های لاستیکی نمی توان استفاده کرد. این شمش ها را به طور کامل رنگ آمیزی (عایق رنگی ) و نقاط اتصال دو شمش را از رنگ پاک و دو شمش را با پیچ به یکدیگر محکم می کنند.

تابلوها را با وجود ایمنی های کلی که در آن رعایت می شود به صورت کمدی و درب دار می سازند تا قسمت های برق دار به طور کلی از دست رس انسان دور باشد. در شبکه های برق به دلیل وجود تلفات انرژی در مسیر های طولانی مجبور به استفاده از ترانس هستند.( طبق قانون توان) تا جریان را کاهش و ولتاژ را افزایش دهند و تلفات را کم کنند. که این ترانس ها یا در اتاقک های برق و یا روی تیر های چراغ برق نصب می شوند.

از اتاقک های برق برای کنترل قسمتی از برق شهر، کوچه و خیابان تعبیه شده اند که درون این اتاقک ها به دلیل وجود تابلو های برق و قسمت های برق دار از کف پوش های توری که به زمین ارت شده اند استفاده می شود تا از برق گرفتگی شخص نسبت به وسایل جلوگیری شود در ضمن این سایت های برق از دست رس افراد معمولی به دور است و حفاظت می شود.

* شرایط محیطی جریان ها و ولتاژهای مجاز برای بدن انسان

مقدار جریانی که ممکن است بدون هیچ گونه خطری از بدن انسان عبور کند به ویژگیهای جسمی شخص ، دامنه جریان ، نوع جریان ، مسیر و طول مدت جریان بستگی دارد . شرایط محیطی هم از جمله عواملی است که می تواند در تاثیر جریان برق بر روی بدن انسان موثر باشد و باعث می شود که مقاومت بدن در شرایط مختلف محیطی تغییر کند ، مثلا در جایی که رطوبت زیاد است یا اینکه زمین زیر پای فرد مرطوب است چون که رطوبت خود انتقال دهنده جریان برق است و ذرات آب میتوانند جریان برق را هدایت کنند باعث کاهش مقاومت بدن می شود و باعث میشود حد اقل ولتاژ و جریان مجاز برای بدن کاهش یابد و در مناطق خشک مقاومت بدن حد اکثر است .

بنابر این در محیط های مرطوب خطر برق گرفتگی و تاثیر جریان و ولتاژ برق برای بدن بیشتر از محیط ها و آب و هوای خشک است . خراش ، زخم و سوختگی می تواند باعث پایین آمدن مقاومت بدن شود . فرد در مقابل جریان یک میلی آمپر واکنش نشان می دهد حتی جریان کم در حد 12میلی آمپر نیز باعث خواهد شد که عضلات دست منقبض شود .

البته آسیب این چنین شوکی (shock) بستگی به : مدت تماس ، وضع جسمی و به خصوص وضع قلبی فرد دارد . به طور کلی جریان 50 میلی آمپر به بالا کشنده است . جریان های کمتر از این هم در صورتی که از مسیر قلب عبور کند خطر ناک هستند هنگامی که فردی به علت عبور جریان برق بی هوش شده باشد حدس زدن مقدار جریانی که باعث این بی هوشی شده است غیر ممکن است در صورتی که تنفس قطع شده باشد باید فورا تنفس مصنوعی را شروع کرد .

حد ولتاژ خطر ناک محاسبه شده است : حداقل مقاومت بدن 1.3 KΩ فرض میشود ، که طبق محاسبات حداقل ولتاژ خطرناک برای بدن زمانی که حداقل جریان خطرناک برای بدن 50 میلی آمپر است از رابطه زیر بدست می آید :

U = I * R = 1300 * 0.05 = 65 V

بنابراین حداقل ولتاژ تماس خطرناک برای بدن انسان 65 ولت است . از نظر نوع جریان ، جریان متناوب به ویژه فرکانس 50 هرتز از جریان مستقیم خطر ناک تر است.

 در جدول زیر عکس العمل فیزیولوژی بدن در مقابل افزایش جریان آمده است:
با توجه به جدول فوق :

** در شدت جریان 0.6 تا 1.5 میلی آمپر، آثار این مقدار جریان در جریان دایم (مستقیم) در بدن احساس نمی شود . اما در جریان متناوب با فرکانس 50 تا 60 هرتز احساس عبور جریان و لرزش کم انگشتان دست محسوس است و در شدت جریان 2 تا 3 میلی آمپر در جریان مستقیم عبور جریان از بدن محسوس نیست اما در جریان متناوب لرزش شدید انگشتان دست دیده میشود .

** جریان مستقیم به مراتب خطر کمتری نسبت به جریان متناوب با مقدار مساوی دارد . مثلا در جریان 5 تا 7 میلی آمپر در جریان مستقیم در بدن درد با خارش و احساس گرما وجود دارد و در جریان متناوب تشنج دست ها وجود دارد در جریانهای بالاتر از این مقدار هم جریان مستقیم تاثیر کمتری دارد .

** جریان 90 تا 100 میلی آمپر در هر دو جریان مستقیم و متناوب بسیار خطرناک است . به طوری که در جریان مستقیم باعث بند آمدن تنفس و در نهایت خفگی را باعث میشود و در جریان متناوب قطع تنفس که اگر بیش از 3 ثانیه طول بکشد قلب فلج شده و حرکات بطن های قلب قطع میشود و در نهایت باعث مرگ فرد میشود .