電気はどのように人を殺すのですか?

ほとんどの場合、電気は心臓の心室細動を誘発し、体への血液の送り出しを停止させ、数分以内に死に至らしめます。

現代を推進した最も革新的な発明の 1 つは、電気の発見です。その影響と生活への関連性は、誇張することはできません。それでも、電気が雷雨と静電気ショックのみに関連付けられていた時期がありました.

19 世紀に電気の使用がより広く普及するにつれて、より多くの人々が通電ワイヤ、大型バッテリー、およびその他の電気が注入された材料に接触するようになり、負傷者や死亡者が発生しました。このように、電気の安全性に関する認識が急速に重要になってきました。これは、日常の電気部品の安全性、AC-DC の議論、電気システムの製造と操作に関する標準の策定などに関する激しい議論に至りました。

電流の流れの基本

電気は電荷の移動によって生じる現象です。電流は、特定の時間間隔でワイヤを流れる電荷の量です。 1秒間に1C（クーロン）の電荷が流れると、その電流の大きさは1（A）アンペアと言われています。 1 秒間に 1 C を超える電荷が流れる場合、電流も 1 A を超えます。

必要がある場合にのみ料金が発生します そうするために。この必要性は、電位差 (電圧) によって生み出されます。ポテンシャルは、電荷がエネルギー的に安定した状態からどれだけ離れているかを大まかに測定します。 電位が大きいほど、電荷は最も安定した状態から離れます .これにより、料金が措置を講じる 最も安定した状態に到達します。そのステップは、高いポテンシャルから低いポテンシャルへの移行で構成され、それによってエネルギーが失われ、より安定した状態に到達します。

電位は、単位正電荷を任意の点からテスト電荷によって作成されたフィールド (電源電圧によって作成されたフィールド) 内のポイントに移動するのに必要な仕事の量として定義されます。電位差が大きいほど、より低い電位に向かって移動する電荷によって行われる仕事が大きくなります。したがって、電位差 (または電圧) は、電子を移動させるために必要なプッシュと考えることができます。

すべての物質は、自身を通る電荷の流れに抵抗する能力を持っています。この性質を電気抵抗と呼びます。抵抗は、材料の形状 (外部要因) とその電子構造 (内部要因) に依存します。流れる電荷にはある程度のエネルギーがあり、それらの流れが反対になると、一部のエネルギーが熱の形で消散します。これは抵抗加熱/ジュール加熱と呼ばれます .

内部構造に対する抵抗の依存性は、抵抗率と呼ばれます。 素材の固有の反対についてのアイデアを提供します 現在の流れへ。

電圧は、電荷を移動させて電流を生成するために必要な「押し」を提供しますが、抵抗はこの動きに対抗します (写真提供:VectorMine/Shutterstock)

抵抗 (R)、電流 (I)、および電圧 (V) は、ほとんどの導体と絶縁体のオームの法則によって関連付けられます (半導体には例外があります)。

熱 (H) は、電流 (V) および電流 (I) に次のように関連しています:

ここで t は現在の流れの持続時間です。

電流が大きいほど、熱放散が大きくなります。 (注:抵抗加熱は、電荷が動き始め、材料がその動きに抵抗する場合にのみ発生します。電流の流れを引き起こすには、何らかの電圧が存在する必要があります。)

さまざまな生理現象の電流閾値

20 mA を超える電流は生命に危険です。したがって、電気安全装置は 30 mA のしきい値を使用して回路を自動的に遮断し、電流の流れを停止します (トリップ)。

人体の電気特性

電気が体を通過すると、体はこの電流に反応します。この反応は感電と呼ばれます。体がどのように反応するかは、主に電流との接触点、組織の種類、および接触時間に依存します。

皮膚は体の最も外側の層であり、電流との最初の接触点になる傾向があります。その耐性は1,000から変化します 100,000 以上 、主に水分と塩分に依存します。皮膚が乾燥して硬くなっている場合、死んだ細胞の厚い層が電流の流れに対する抵抗のほとんどを提供し、それによって身体に流れ込む電流の大きさが減少します.

皮膚が濡れている場合、抵抗は大幅に減少し、約 1,000 になります。 以下で、より多くの電流を流すことができます。このように、皮膚は、(ほとんどの場合) 接触点であることは別として、皮肉なことに、電流の流れに対する最も強力な防御線でもあります!

このレポートによると、ほとんどの組織の抵抗率は 150 の範囲です。 – 400 、これは乾燥肌の抵抗率よりもはるかに低い.

現在の効果

肌への影響

皮膚は、電流の大きさの 2 乗に比例して熱くなります。大電流、継続的に流れる電流、またはその両方は、皮膚温度を上昇させ、皮膚の外層を破壊します。印加電圧が増加すると、皮膚抵抗が急速に減少します。

外側の層は電流に対して最も抵抗力があるため、この層の破壊により全体的なボディ抵抗が低下し、電流がボディの奥深くまで浸透します。ピンの頭ほどの大きさの小さな傷は、身体の内部構造への電流の破壊とその後の侵入点を示しています。

電流による皮膚の火傷の原因 (写真提供 :2020)

心臓への影響

電気ショックによる即死のほとんどのケースは、電気が心臓に及ぼす危険な影響が原因です。

家庭用交流の周波数は、すべての国で 50/60 Hz です。 AC 電流が体内を流れると、経路内の組織が同じ周波数 (つまり、1 秒間に 50/60 回) で拡張および収縮します。

心臓には 4 つの部屋があります。上部の 2 つの部屋はアトリアと呼ばれます。 左心房は肺から酸素化された血液を受け取り、右心房は体から脱酸素化された血液を受け取ります。心房は収縮し、心室と呼ばれる 2 つの下部室に血液を送り込みます。 心室は、対応する心房から酸素化および脱酸素化された血液を受け取ります。次に、心室が収縮して酸素化された血液を体に送り出し、酸素化のために脱酸素化された血液を肺に戻します。健康な人では、右心房にある生来のペースメーカー (洞房結節) が、心房と心室を通過する電気インパルスを送り、収縮のための刺激を提供することで、この細かいリズムを制御します。

人間の心のイラスト。矢印は、1 回の拍動中の血流の方向を示します (写真提供者 :Wapcaplet/Wikimedia Commons)

健康な心臓は、安静時に 1 分間に 60 回から 100 回鼓動します。

AC 電流が流れると、通常は心臓の鼓動を維持する電流信号が大幅に操作されます。心臓は 毎秒 50/60 回 拍動するように強制されます .その結果、心筋は同調して鼓動を停止し、心室は急速に動揺/収縮し始めますが、体に送り出される血液はほとんどまたはまったくありません (少なくとも、生存には十分ではありません)。これは心室細動と呼ばれます

その結果、血圧が低下し、臓器に必要な酸素が供給されなくなります。これにより、数分以内に失神して死亡します。

細胞死

電流が細胞膜を通過すると、細胞膜の透過性が高まります。これをエレクトロポレーションと呼びます。透過性の不可逆的な増加を引き起こし、損傷した膜の修復を妨げるほど電流の大きさが十分に大きい場合、恒常性 (イオン濃度、pH、体温などの定常状態) が乱され、細胞死が発生します。細胞死の正確なメカニズムは、電流の大きさと接触時間によって異なります。

筋肉制御の喪失

筋肉に電流が流れると、20 mA を超える大きさの不随意収縮と伸張が発生します。たとえば、前腕に電流が流れると、収縮と伸展に関与する筋肉群が刺激されます。ただし、一般に、収縮を担当する筋肉は、伸展を担当する筋肉よりも強力です。したがって、腕は収縮した状態のままになり、拳は電流源にしっかりと握りしめられたままになり、皮膚や内部組織への損傷が大きくなります。これは電流誘発破傷風と呼ばれます .

最後の言葉

安全装備は交渉の余地がありません。 (写真提供:envato)

電気は、妨害されず、適切な安全対策が取られている限り、安全です。したがって、多数のワイヤ、金属端子、およびメーター ボックスを調査していることに気付いた場合は、認定された電気技師に連絡してください。

体の抵抗が変化し、電流が感電死するのに十分な場合があるため、低電圧は些細なことではありません。 ELCB や GFCI などの安全装置を使用する必要があります。漏電を検出してから数ミリ秒以内に電流の流れを停止し、感電死の可能性を防ぎます。