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Elektrischer Strom ist die Bezeichnung für den
gerichteten Anteil einer Bewegung von Ladungsträgern –
zum Beispiel von Elektronen oder Ionen, in einem Festkörper,
einer Flüssigkeit, einem Gas oder im Vakuum (siehe auch
Elektrische Stromrichtung) – durch einen definierten Bereich –
zum Beispiel einen Punkt einer elektrischen Schaltung.
Ruhende Ladungsträger können durch unterschiedliche
Kräfte in Bewegung gesetzt werden:
Redoxreaktion in Batterien,
Coulombkraft in Kondensatoren,
Lorentzkräfte in Generatoren
oder
mechanischen Transport (Konvektionsstrom).
Einmal in Bewegung, können sich die Ladungsträger auch
in feldfreien Räumen weiterbewegen. Ein Beispiel dafür ist
die Elektronenbewegung in einer Elektronenröhre.
Umgangssprachlich wird elektrischer Strom auch „Strom“
genannt. Manchmal ist damit die Übertragung oder Bemessung von
elektrischer Energie gemeint, was jedoch physikalisch nicht korrekt
ist. Auch wird die physikalische Größe der Stromstärke,
also die pro Zeit fließende Ladung, umgangssprachlich als
Strom bezeichnet.
Das Formelzeichen für die
zeitlich konstante elektrische Stromstärke ist I. Die
zeitabhängige Stromstärke wird mit i oder auch als
i(t) bezeichnet. Gemessen wird die Stromstärke in
Ampere, benannt nach dem französischen Physiker und
Mathematiker André-Marie Ampère. Das Einheitenzeichen
ist das A. Das Ampere ist SI-Basiseinheit.
Geschichte
Die technische Nutzung des elektrischen Stromes begann in der
Mitte des 19. Jahrhunderts mit der Telegrafie und der Galvanik. Für
beide Anwendungen reichten zunächst die Leistung von Batterien
aus. Um 1866 fand Werner von Siemens das dynamoelektrische Prinzip
und nutzte es bei der Entwicklung des ersten elektrischen
Generators, den er als Zündmaschine für die Zündung
von Sprengladungen vermarkten konnte. Ab 1880 entwickelten sich
diese Generatoren immer mehr zu Großmaschinen, um den
Strombedarf der immer größer werdenden Stromnetze
befriedigen zu können. In erster Linie dienten diese Netze zur
Bereitstellung von elektrischem Strom für die Beleuchtung mit
Bogen- und Glühlampen in der Öffentlichkeit und den ersten
Privathaushalten. Eine weitere Anwendung des elektrischen Stromes
bestand in seinem Einsatz in Leuchttürmen, da die Bogenlampe
eine wesentlich höhere Lichtstärke besitzt als die zuvor
verwendeten Kerzen oder Petroleumlampen. Infolgedessen entstanden
die ersten Kraftwerke, die zunächst noch mit einfachen
Wasserturbinen und Dampfmaschinen angetrieben wurden. Seit Beginn
des 20. Jahrhunderts stehen leistungsfähige Dampfturbinen zur
Verfügung, die bis in die Gegenwart als Kraftmaschinen bei der
Stromerzeugung dominieren.
In den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts fiel nach dem
sogenannten Stromkrieg die Entscheidung zwischen Gleichstrom- und
Wechselstromsystem zugunsten des Wechselstroms. Ausschlaggebend für
die heutige Form der elektrischen Energieverteilung waren unter
anderem folgende Punkte:
Die verlustarme
Transformierbarkeit des Wechselstromes auf beliebige Werte von
beispielsweise 6 V für Ladegeräte bis 500.000 V
für Röntgengeräte.
Bei der Leistung eines typischen
Großkraftwerkes mit 1000 MW Leistung und einer bei
Kleinverbrauchern üblichen Niederspannung von 230 V würde
sich eine Stromstärke von etwa 4,5 MA ergeben. Dieser
hohe Strom lässt sich unmöglich in einem Verteilernetz
handhaben. Mit Netztransformatoren lassen sich diese Leistungen
mittels Hochspannung in den sogenannten Verbundnetzen verteilen.
Das erzwang aber Wechselstrom.
Die Drehstrommaschine ist robust und benötigt keinen
Kommutator, der sich abnutzen kann, funktioniert aber nur mit
Wechselstrom.
Nachteile sind die sich ständig ändernde Spannung, was
z. B. zur Folge hat, dass alle elektronischen Geräte über
Gleichrichter gespeist werden. Problematisch ist auch das Auftreten
von Blindleistung im Stromnetz, was seit Mitte des vergangenen
Jahrhunderts zum Einsatz der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung
(HGÜ) geführt hat.
Die Speicherung des Gleichstromes in Akkumulatoren versprach
zunächst Vorteile und mit den gleichzeitig gebauten
Straßenbahnnetzen war ein interessanter Markt für diese
Stromart vorhanden. Aus heutiger Sicht wären auch extrem große
Akkumulatoren erheblich zu klein, um nennenswerte Energiemengen zu
speichern. Durch die Entwicklung der Leistungselektronik lassen sich
beide Stromarten problemlos ineinander umwandeln, wie moderne
Mehrsystemfahrzeuge beweisen.
Physikalische
Zusammenhänge
Der elektrische Strom (bzw. genauer die elektrische Stromstärke)
kann in der Physik formal ausgehend von der elektrischen Ladung
durch folgende Gleichung definiert werden:
-
Der Strom I zu einem bestimmten Zeitpunkt gibt die pro
infinitesimalen Zeitabschnitt dt fließende
infinitesimale Ladung dQ an. Ist der Strom konstant, so kann
man auch schreiben:
-
Gleichwertig dazu kann der elektrische Strom auch über die
Stromdichte J in einem Strömungsfeld mittels folgender
vektoriellen Integralgleichung definiert werden:
-
Die Stromstärke I ist somit gleich dem Flächenintegral
der Stromdichte J in einem elektrischen Leiter. Diese
Definition ist dann sinnvoll anzuwenden, wenn man von der
Beschreibung eines Vektorfeldes ausgeht und nicht von der Ladung Q.
Durch diese Festlegungen wird nur der sogenannte Leiterstrom
beschrieben – das ist jener elektrische Strom, der in einem
elektrischen Leiter durch den Fluss von elektrischen Ladungsträgern
getragen wird. Darüber hinaus gibt es noch den elektrischen
Verschiebungsstrom, der durch die zeitliche Änderungsrate des
elektrischen Flusses dominant in einem Isolator bzw. im Vakuum
vorhanden ist und beispielsweise den Strom durch einen Kondensator
darstellt. Erst diese beiden Stromkomponenten ergeben zusammen den
wahren elektrischen Strom (engl. true
current oder total current),
der in der Elektrodynamik eine wesentliche Rolle spielt. Dieser
Artikel handelt nur vom Leitungsstrom, weil innerhalb von
elektrischen Leitern der Verschiebungsstrom bis zu sehr hohen
Frequenzen im Röntgenbereich vernachlässigt werden kann.
Beispiel
Hier nun ein Beispiel zur Verwendung der ersten Definition:
Da in metallischen Leitern die Ladungsträger des
elektrischen Stroms, die Elektronen, alle exakt dieselbe
Elementarladung e transportieren, kann man aus I auch
die Anzahl n der fließenden Elektronen abschätzen.
n fließende Elektronen transportieren die Ladung
-
Fließt durch einen beliebigen Punkt einer elektrischen
Schaltung ein konstanter Strom von 1 Ampere, so strömen pro
Sekunde
-
also etwa 6 Trillionen Elektronen durch den Punkt der Schaltung.
Entstehung
des Stromflusses
Am Beispiel einer elektrischen Batterie lässt sich das
Prinzip des Stromflusses veranschaulichen. Elektrochemische Prozesse
(Redoxreaktion) in der Batterie bewirken eine Ladungstrennung; die
Elektronen werden auf einer Seite gesammelt (Elektronenüberschuss:
Minuspol), auf der anderen Seite abgezogen (Elektronenmangel:
Pluspol). Zwischen beiden entsteht eine Potentialdifferenz, eine
elektrische Spannung. Dieses Spannungsgefälle übt
mechanische Kräfte auf die Ladungsträger aus. Diesen
besonderen Zustand, in dem mechanische Kräfte auf Ladungsträger
ausgeübt werden, bezeichnet man als elektrisches Feld, und
dieses existiert immer dann, wenn zwischen beliebigen Raumpunkten
elektrische Spannungen bestehen.
Ladungsträger, die diesem elektrischen Feld ausgesetzt sind,
erfahren durch die mechanischen Kräfte im geschlossenen
Stromkreis über einen elektrischen Widerstand eine
Beschleunigung: Ein elektrischer Strom fließt. Die Trennung
der Ladungen erforderte (in diesem Beispiel chemische) Energie, die
wieder frei wird, wenn der Strom fließt.
Stromkreis mit Spannungsquelle:
Strom I = U0
/ (Ri + RV) = Ukl
/ RV
In vielen Leitermaterialien ist die elektrische Stromstärke
bei konstanter Temperatur proportional zur Spannung. Zur
Beschreibung der Abhängigkeit dient die materialabhängige
Stoffkonstante der elektrischen Leitfähigkeit. Diese
Erfahrungstatsache findet dann etwas vereinfacht als ohmsches Gesetz
Anwendung:
In einem Stromkreis mit einer Spannungsquelle bestimmt somit die
aufgebaute elektrische Spannung, abgekürzt U, und die
Größe des elektrischen Widerstandes R erst die
konkrete Stromstärke I. Hingegen wird bei Verwendung
einer Stromquelle die elektrische Spannung U am Widerstand R
festgelegt. In der Praxis kommen allerdings Spannungsquellen viel
häufiger als Stromquellen vor, wie beispielsweise in
Stromversorgungen, weshalb sich der konkrete Wert des elektrischen
Stromes nach dem elektrischen Widerstand (auch Verbraucher
genannt) richtet.
Messung
des elektrischen Stromes
→ Hauptartikel: Strommessgerät
Bei der Messung wird die Messgröße in eine Anzeige
ihres Vielfachen der Einheit Ampere umgeformt. Für Labor-,
Service- und Feldeinsatz gibt es umschaltbare Vielfachmessgeräte
mit mehreren Messbereichen, genannt Multimeter. Für
industrielle Anwendungen gibt es anzeigelose Messeinrichtungen.
Stromleitung
in Metallen
In Metallen, man spricht auch von Leitern erster Klasse, kommt
der Stromfluss dadurch zustande, dass im Atomverbund immer eine
bestimmte Anzahl freier Elektronen, die sogenannten freien
Leitungselektronen (Valenzelektronen) vorkommen. Kupfer ist ein sehr
guter elektrischer Leiter, jedes Atom stellt ungefähr ein
Leitungselektron dem Elektronengas des Metalls zur Verfügung.
Eisen ist ein deutlich schlechterer Leiter, hier kommt ein
ungebundenes Elektron auf etwa acht Atome.
Die Gesamtheit dieser Leitungselektronen in einem Metall wird
auch als Elektronengas bezeichnet – die Elektronen verhalten
sich ähnlich wie Gasmoleküle und führen ungeordnete
Bewegungen aus, welche aber kaum von der Temperatur des Metalls
abhängen. Ursache ist die Fermi-Verteilung: Die schnellsten
Elektronen bewegen sich mit so hohen Energien, als ob das
Elektronengas eine Temperatur über 10.000 K hätte.
(siehe auch Bezug zur Wärmeleitung und
Wiedemann-Franzsches Gesetz)
Die eigentliche Stromleitung im Metall kommt durch eine
überlagerte Driftbewegung dieser freien Elektronen zustande.
Diese Driftbewegung der Ladungsträger im Metall ist dabei
vergleichsweise langsam: Die Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger
beträgt beispielsweise bei Kupfer, welches ca. 1023
Leitungselektronen pro cm3 aufweist, und bei einer
typischen Stromdichte von 10 A/mm2 nur rund
0,735 mm/s.
Da die Stromleitung in Metallen durch die Elektronen erfolgt und
es dabei zu keiner stofflichen Änderung des elektrischen
Leiters kommt, spricht man auch von elektronischer Stromleitung.
Ionenleiter
Bei Ionenleitern, man spricht von Leitern zweiter Klasse, kommt
es im Gegensatz zu Metallen im Regelfall zu einer stofflichen
Veränderung des elektrischen Leiters, ein Effekt, der bei der
Elektrolyse ausgenutzt wird. Der Stromtransport ist dabei an einen
stofflichen Transport von beweglichen, elektrisch geladenen Atomen
(Ionen) gebunden. Da die geladenen Atome zum Stromtransport
beweglich sein müssen, kommen als Ionenleiter vor allem
ionisierte Gase und elektrisch leitfähige Flüssigkeiten in
Frage. Man nennt diese Ionenleiter Elektrolyte. Festkörper
können in speziellen Fällen auch Ionenleiter sein.
Die chemischen Vorgänge im Elektrolyten verändern dabei
die Beschaffenheit des Leiters und es kommt zu einer allmählichen
Erschöpfung der elektrischen Leitfähigkeit. Es liegt daher
keine elektronische Stromleitung vor.
Technische
Stromarten
Gleichstrom
Als Gleichstrom (engl. direct current,
abgekürzt DC) wird jener elektrische Strom bezeichnet,
der über die Zeit seine Richtung und Stärke nicht ändert,
also zeitlich konstant ist.
Praktisch alle elektronischen Geräte im Haushalt wie Radio-
und Fernsehempfänger, Computer oder auch die Steuerungen
heutiger Waschmaschinen benötigen für ihre Stromversorgung
Gleichstrom. Aber auch in der Energietechnik werden Gleichströme
eingesetzt, beispielsweise in der Schmelzflusselektrolyse zur
Aluminiumgewinnung, für gut drehzahlregelbare
Gleichstrommotoren (inzwischen zunehmend durch Stromrichter und
Asynchronmotoren ersetzt), als Zwischenkreis in Stromrichtern, in
Sendeanlagen und in Kraftfahrzeug-Bordnetzen.
Gleichstrom kann durch Gleichrichtung aus Wechselstrom gewonnen
werden. Gleichrichter werden daher überall dort eingesetzt, wo
Gleichstrom aus dem mit Wechselstrom betriebenen öffentlichen
Stromnetz gewonnen werden soll. Weiterhin gibt es auch direkte
Gleichstromquellen, wie z. B. galvanische Zellen und
photovoltaische Zellen. Darüber hinaus gibt es auch elektrische
Maschinen, die direkt ohne Gleichrichter mittels der
Unipolarinduktion Gleichstrom herstellen können. Ihre
technische Bedeutung ist heute jedoch gering.
Wechselstrom
Bei Wechselstrom (engl. alternating current,
abgekürzt AC) kommt es zu einer laufenden, meist
periodischen Änderung der Stromrichtung. Dabei gibt die
Frequenz die Zahl der vollständigen Perioden pro Sekunde an.
Jede Periode besteht aus einer positiven und einer negativen Phase.
Der technische Vorteil von Wechselstrom ist seine leichte
Umwandelbarkeit zwischen verschiedenen Spannungen mit Hilfe eines
Transformators. Daher findet Wechselstrom vor allem in öffentlichen
Stromversorgungsnetzen Anwendung. In Europa und vielen anderen
Ländern der Welt beträgt die Netzfrequenz der
Stromversorgung 50 Hz. In Nordamerika und Teilen von Japan
kommen dagegen Netzfrequenzen von 60 Hz zum Einsatz.
Eine besondere Form von Wechselstrom ist der
Dreiphasenwechselstrom (umgangssprachlich Stark-, Dreh- oder
Kraftstrom), wie er in öffentlichen Stromnetzen zur
elektrischen Energieverteilung großer Leistungen Verwendung
findet. Diese Stromart ermöglicht besonders einfach gebaute und
robuste Elektromotoren.
Mischstrom
oben: Gleichstrom gemäß Definition, teilweise als
„reiner Gleichstrom“ verdeutlicht;
darunter:
Mischstrom aus Gleichrichtung, teilweise als "pulsierender
Gleichstrom" bezeichnet
Eine Kombination aus Wechselstrom und Gleichstrom wird Mischstrom
genannt. Dabei kommt es nicht unbedingt zu einer Richtungsänderung
des Mischstromes, sondern der zeitlich konstante Gleichstromanteil
wird durch den zusätzlich aufgebrachten Wechselstrom in seiner
Stärke periodisch geändert (pulsierender Gleichstrom).
Dieser Mischstrom tritt beispielsweise bei Gleichrichtern auf und
wird mit Glättungskondensatoren oder Glättungsdrosseln in
Netzteilen geglättet. Der dabei übrigbleibende (meist
unerwünschte) Wechselanteil wird als Restwelligkeit bezeichnet,
die mit einer Brummspannung verkoppelt ist.
Eingeprägter
Strom
Sogenannte Labornetzteile verfügen sowohl über eine
einstellbare Ausgangsspannung als auch über eine einstellbare
Strombegrenzung und weisen so eine Rechteckkennlinie auf:
Wird der Maximalstrom nicht
erreicht, hat das Gerät einen geringen Ausgangswiderstand. Das
heißt, die Spannung ist fast unabhängig von der
Belastung. Man spricht von eingeprägter Spannung.
Erreicht der Ausgangsstrom den eingestellten Maximalwert,
wechselt das Gerät zu konstantem Ausgangsstrom, der auch bei
Kurzschluss nicht überschritten wird. Es hat dann sehr großen
Ausgangswiderstand und man spricht von eingeprägtem Strom.
Bei Gleichstrom sind Konstantstromquelle und Stromspiegel
geeignete Schaltungen, bei Wechselstrom verwendet man die
Reihenschaltung großer Blindwiderstände wie Kondensatoren
oder Drosseln, um einen eingeprägten Strom herzustellen. Für
geringe Ansprüche an die Gleichförmigkeit des Stromes
genügt ein ausreichend großer Reihenwiderstand.
Berechnungsbeispiele für Gleich- und Wechselstrom findet man im
Artikel Vorwiderstand.
Ein eingeprägter Strom muss nicht, er kann konstant
sein. Es kann sich auch um Wechselstrom beliebiger Frequenz und
Kurvenform handeln. Einziges Kriterium für eingeprägten
Strom ist, dass sein Wert in weiten Grenzen unabhängig ist vom
Belastungswiderstand. Schließt man zum Beispiel die
Reihenschaltung aus einem 0,1-µF-Kondensator und einem
1000-Ω-Widerstand an die Netzspannung, fließt ein
Wechselstrom von 7,2 mA. Wenn man den Widerstand verdoppelt
oder kurzschließt, ändert sich der Strom nicht, er wird
deshalb als eingeprägt bezeichnet.
Technische Nutzung des elektrischen Stroms
Elektrischer Strom ist eines der Verfahren des Energietransports.
So wird heute die gesamte Beleuchtung, die meisten Haushaltsgeräte
und die gesamte Elektronik und Rechnertechnik mit elektrischer
Energie betrieben. Autos mit elektrischem Antrieb werden als
umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen
benzinbetriebenen Gefährten propagiert. Auch medizinische
Geräte vom Röntgenapparat über den
Kernspintomographen bis hin zum Zahnarztbohrer werden mit
elektrischer Energie betrieben.
Elektrische Energie wird zumeist zentral in Kraftwerken aus
anderen Energiequellen umgewandelt (z. B. erneuerbare Energien)
und über das Stromnetz an die Haushalte verteilt bzw. als
Bahnstrom genutzt. Aus ökologischen Gründen wird aber auch
zunehmend dezentrale elektrische Energiewandlung, z. B. mittels
Photovoltaikanlagen auf privaten Dächern, gefördert.
Wichtige Einrichtungen (z. B. Krankenhäuser) sind mit
Notstromaggregaten ausgestattet, damit auch bei einem Stromausfall
elektrische Energie zur Verfügung steht. Ist eine permanente
Verbindung mit dem Stromnetz nicht möglich, z. B. bei
Autos oder mobilen Geräten, so muss die elektrische Energie
entweder zwischengespeichert oder direkt im Gerät erzeugt
werden (z. B. mittels kleiner Solarzellen für
Taschenrechner, oder mittels Brennstoffzellen). Eine Speicherung der
elektrischen Energie im großen Maßstab ist derzeit nur
durch Wandlung in eine andere Energieform möglich, z. B.
mittels Akkumulatoren oder in noch größerem Maßstab
z. B. bei Pumpspeicherkraftwerken. Für eher kleinere
Energiemengen werden Kondensatoren und Spulen verwendet.
Der umgangssprachliche Ausdruck „Strom verbrauchen“
ist technisch gesehen nicht richtig, da der Strom, der in ein Gerät
hineinfließt, auch wieder herausfließt
(Ladungserhaltungssatz). In der Tat ist es beim üblichen
Haushaltsstrom sogar so, dass die Elektronen nur im Leiter ein
kleines Stück hin- und her „wackeln“, ohne dass
tatsächlich eine nennenswerte Anzahl von Elektronen aus der
Leitung ins Gerät fließt. Was tatsächlich „fließt“,
ist elektrische Energie. Diese wird ebenfalls nicht verbraucht, wie
sich das umgangssprachlich eingebürgert hat, sondern wird
umgewandelt, z. B. in mechanische Energie (Motor), Wärme
(Haartrockner) und chemische Energie (z. B. beim Aufladen von
Akkus). Die dabei verrichtete Arbeit (bei ohmschen Beziehern das
Produkt aus Spannung, Stromstärke und Zeit) wird durch einen
sog. Stromzähler ermittelt. Deswegen wird der „Stromverbrauch“
auch in der Energieeinheit Kilowattstunde, und nicht in der
Stromeinheit Ampere gezählt.
Neben der Energieversorgung spielt der elektrische Strom auch für
die technische Kommunikation eine wesentliche Rolle. So basiert das
Telefonnetz zumindest am Teilnehmeranschluss bis heute auf
elektrischer Signalübertragung. Das gilt auch für moderne
Datenübertragungstechniken wie DSL. Allerdings wird das
eigentliche Telefonnetz heutzutage immer mehr auf Glasfaser
umgestellt. Ebenfalls auf elektrischen Signalen basiert das
Kabelfernsehen.
Die Kommunikation mittels elektromagnetischer Wellen basiert zwar
nicht direkt auf elektrischem Strom, aber das Aussenden und
Empfangen der Wellen ist prinzipiell nur über elektrische
Anlagen möglich.
Stromstärketabelle
Eingang-BIAS-Strom eines
FET-Operationsverstärkers: ca. 0,000.000.001 A =
1 nA
Reststrom bei einem
Kleinleistungs-Si-Transistor: ca. 0,000.02 A = 20 µA
Strom bei einer low current
LED: ca. 0,002 A = 2 mA
Strom bei einer normalen
Anzeige-LED: ca. 0,02 A = 20 mA
Strom bei einer Taschenlampe: ca.
0,2 A = 200 mA
Strom einer Zimmerbeleuchtung:
ca. 0,2 A bis 1 A (200 mA bis 1000 mA)
Strom in einem Heizlüfter:
ca. 6 A bis 10 A
Strom für Galvanikbäder:
ab ca. 50 A bis über 10.000 A
Strom zum Betrieb einer
Elektrolokomotive: über 300 A
Strom zum Betrieb
dieselelektrischer Schiffsantriebe: bis zu 10.000 A
Strom in einem Blitz: ca. 100.000 A bis 1.000.000 A
Auswirkungen des elektrischen Stroms auf den Menschen
→ Hauptartikel: Stromunfall
Elektrische Wechselströme
im Bereich der Netzfrequenz sind ab 0,5 mA für den
menschlichen Organismus spürbar und bei höheren
Stromstärken über 10 mA, welche länger als 2 s
einwirken, gefährlich. Gleichströme sind ab 2 mA
spürbar und ab 25 mA, welche länger als 2 s
einwirken, gefährlich. [1] Man spricht dann auch von einem
Stromschlag.
Die folgende Tabelle gibt die Gefährlichkeit von
Wechselstrom von 50–60 Hz nach IEC 60479-1 wieder:
|
Stromstärke
|
Dauer
|
physiologische Auswirkungen
|
|
unter 0,5 mA
|
beliebig lange
|
Wahrnehmbarkeitsschwelle: Unter diesem Wert sind elektrische
Wechselströme für den Menschen nicht wahrnehmbar.
|
|
unter 10 mA
|
über 2 s
|
Es treten im Allgemeinen keine pathophysiologischen Wirkungen
auf.
|
|
unter 200 mA
|
unter 10 ms
|
|
unter 100 mA
|
über 500 ms
|
Starke unwillkürliche Muskelreaktionen, welche zu
dauerhaften Schäden führen können.
|
|
unter 1 A
|
unter 200 ms
|
|
über 100 mA
|
über 500 ms
|
Zusätzlich zu starken unwillkürlichen
Muskelreaktionen, welche zu dauerhaften Schäden führen
können, tritt Herzkammerflimmern mit Wahrscheinlichkeit von
über 1 % auf.
|
|
über 1 A
|
unter 200 ms
|
Durch den elektrischen Strom kommt es dabei zu einer störenden
Beeinflussung der auch durch elektrische Signale an bestimmten
Nervenenden (Synapsen) übertragenen Steuerimpulse. Für
längere Durchströmungsdauern von 10 s und Ströme
über 1 A sinkt die Wahrscheinlichkeit von
Herzkammerflimmern, da der Herzmuskel infolge Atemstillstand nicht
mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden kann.
Bei elektrischen
Energieversorgungsnetzen und im Bereich von höheren Spannungen
kommen auch Stromunfälle infolge der Lichtbogenwirkung vor. Der
Stromunfall mit Lichtbogeneinwirkung ist fast ausnahmslos mit
Verbrennungen verbunden und es entstehen in der Brandwunde meist
toxische Verbrennungsprodukte. So kommt es bei Stromunfällen in
Hochspannungsanlagen und im Bereich der elektrischen Oberleitungen
bei der Bahn, und selten auch bei direkten Blitzschlägen, zu
Verbrennungen am menschlichen Körper bei dem Stromeintritts-
und Stromaustrittspunkt. Diese Punkte nennt man Strommarke. Ab ca.
15 % verbrannter Körperoberfläche nimmt die Letalität
infolge der Verbrennung stark zu.[2]
Literatur
Einzelnachweise
↑
IEC Report 60479-1 (Hrsg.): Effects of current on human beings
and livestock. 3. Auflage. IEC, Genf 1994.
↑
Gottfried Biegelmeier et al: Schutz in elektrischen Anlagen.
2. Auflage. 1, VDE-Verlag, Berlin 2003, ISBN 3-8007-2603-3,
S. 226-227.