Fizik

İnsan Vücudunun Elektrik Akımına Karşı Direnci Kaç Ohmdur

Bu yazımda insanın direnci konusuna değineceğim öncesinde temel bazı bilgilere değinelim. Ohm kanunu (Ω) fen bilgisi dersi görmüş her bireyin gördüğü temel fizik bilgilerinden biridir. Elektrikte akım, direnç ve gerilim arasındaki ilişkiyi matematiksel olarak açıklayan bu kanun sayesinde maddelerin direncini hesaplayabiliyoruz. Yaptığımız bu hesaplara bağlı olarak aynı zamanda sağlıklı bir yaşam sürüyoruz.

Her yanımız bizi dakikalar hatta saniyeler içinde öldürebilecek alternatif gerilim ile örülmüş durumda. Vücudumuz elektriğe karşı pek dayanıklı sayılmaz bu sebeple evlerimizde sigorta kullanarak kendimizi koruyoruz. Lakin sigorta olmadan da vücudumuz elektrik akımına karşı belli bir yere kadar kendini koruyabiliyor, çünkü bizim de elektrik akımına karşı gösterdiğimiz bir direnç var. Bu durumu biraz daha yakından inceleyelim.

Bir insanın hissedebileceği en düşük akım, etkilenmiş olduğu akımın türüne bağlıdır. Alternatif akım (AA ya da AC olarak kısaltılır) için 50 Hz (Hertz)’de 1 mA (miliamper) hissedilebilir iken doğru akım’da (DA ya da DC olarak kısaltılır) 5 mA kendisini hissettirecektir. 68 kilogramlık bir insanın kolundan geçen yaklaşık 10 mA alternatif akım güçlü kas kasılmalarına yol açar ve akıma kapılan kişinin çarpıldığı cisimden ayrılmasını engelleyebilir. [1] Bu durum “bırakma eşiği” olarak bilinir ve elektrik düzenlemelerinde şok tehlikesinin başlıca kritedir.

Akım eğer yeterince yüksek ise ve yeterli voltajda iletiliyorsa kalp ritminin tamamen bozulmasına, doku hasarına veya kalbin durmasına neden olabilir. Yüksek voltajda 50 hertz 30 miliamperden fazla AA[2] veya 300 ila 500 miliaperden fazla DA[3] fibrilasyona (kalp kaslarının çalışmasında bozunum, çırpınım, çarpıntı) neden olabilir.[4] Eğer insan kalbine elektrotlar aracılığıyla içerden bir akım uygulanırsa ölümcül olma ihtimali çok yükselir. Sadece 10 µA (mikroamper) akım bile fibrilasyona neden olmak için yeterli olacaktır. Bu duruma mikroşok adı verilir.[5]

Elektrik çarpması için gereken voltaj, gövdeden geçen akıma ve akımın süresine bağlıdır. Ohm kanunu , çekilen akımın vücudun direncine bağlı olduğunu belirtir. İnsan derisinin direnci kişiden kişiye değişir ve günün farklı zamanları arasında dalgalanır. Ulusal İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü’ne (NIOSH)[6] göre “kuru şartlar altında, insan vücudunun sunduğu direnç 100.000 ohm kadar yüksek olabilir. Islak veya kırılmış cilt, vücudun direncini 1000 ohm’a düşürebilir. Aynı zamanda yüksek gerilim deri üzerinde bozunuma yol açarak vücut direncini 500 ohm’a kadar indirebilir.”

Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), kuru cilt ve temas alanına bağlı olarak, 50 Hz AA için insanın iki eli arasında akan bir akıma karşı vücudumuzun içdirenci için aşağıdaki değerleri vermiştir. (sütunlar  gerilime bağlı oluşan içdirenci, yüzdelikler etkilediği insan sayısının oranını göstermektedir; örneğin 100 V gerilim için insan popülasyonunun % 50’sinin içdirenci-empedansı 1875 Ω veya daha düşüktür)[7]

 

  ÖZDİRENÇ
GERİLİM %5 %50 %95
25 V 1.750 Ω 3.250 Ω 6,100 Ω
100 V 1.200 Ω 1.875 Ω 3,200 Ω
220 V 1000 Ω 1,350 Ω 2,125 Ω
1000 V 700 Ω 1.050 Ω 1,500 Ω

 

İnsan derisinin voltaj ve akıma karşı özelliği doğrusal değildir ve elektriksel uyaranın yoğunluğu, süresi, geçmişi ve sıklığı gibi birçok unsura bağlıdır. Ter bezi çalışması, sıcaklık ve bireysel varyasyon da cildin voltaj ve akıma karşı özelliğini etkiler. Doğrusal olmamaya ek olarak, cilt içdirenci asimetrik ve zamanla değişen özellikler gösterir. Bu özellikler makul doğrulukta modellenebilir.[8]

Özetle elden ele, elden ayağa, baştan ayağa, kulaktan kulağa çeşitli uzuvlarımız arasındaki mesafeye ve dokunun yapısına bağlı olarak veya kişiye, günün saatine, psikolojik durumumuza, süresine bağlı olarak vücudumuzun direnci değişkenlik gösterir. Yalıtkan bir madde olmadığımız açık, kendinizi elektrikten korumanın yollarını mutlaka öğrenininiz.

 

Kaynaklar

[1] John Cadick et. al (ed.) Electrical Safety Handbook Third Edition, McGraw Hill,2005 ISBN 0-07-145772-0 page 1-4

[2] ucsb.edu – Electrical Safety Information – Physics Department, UCSB Archived 2013-10-23 at the Wayback Machine, 2012-01-09

[3] Clifford D. Ferris, Electric Shock, chapter 22.1 in Jerry C. Whitaker (ed.) The Electronics Handbook, CRC Press, 2005, ISBN 0-8493-1889-0, pp. 2317-2324

[4] Jack Hsu (2000). “Electric Current Needed to Kill a Human”. The Physics Factbook. Archived from the original on 2013-10-23. Retrieved January 14, 2018.

[5] Norbert Leitgeb (6 May 2010). Safety of Electromedical Devices: Law – Risks – Opportunities. Springer Science & Business Media. p. 122. ISBN 978-3-211-99683-6. Archived from the original on 1 April 2017.

[6] Publication No. 98-131: Worker Deaths by Electrocution”(PDF)National Institute for Occupational Safety and Health. Archived (PDF) from the original on 2008-10-11. Retrieved 2008-08-16.

[7] Principle of Electric Safety Reilly 1998 IEC p43

[8]  “The Voltage Current Characteristic of the Human Skin”(PDF). University of Pretoria. Archived (PDF) from the original on 2015-10-17.

 

ayrıca: insan vücudu hangi elementlerden oluşur?