Nebezpečná elektřina
30. 6. 2010
Elektřina - dobrý sluha ale zlý pán. Michael jako pokusný králík pomocí EKG a EEG nejprve připomene, že aktivity orgánů lidského těla, stejně jako u jiných pozemských organismů, jsou spojeny s mikroproudy. Spolu s Filipem bude pátrat po hranici, za níž se elektrický proud stává pro naše tělo nebezpečný. Jak toto nebezpečí souvisí s růstem napětí a proudu? Jak souvisí s proudem stejnosměrným nebo střídavým? V hale vysokého napětí Elektrotechnické fakulty ČVUT v Praze se přesvědčíme, že ani zdánlivý odstup od vodiče pod vysokým napětím nemusí ochránit před zásahem elektrickým proudem.
Tereza: Slovo elektřina většina z nás spojuje automaticky s nejrůznějšími spotřebiči, které každodenně používáme a které elektrický proud uvádí do chodu.
Filip: Elektřinu nepotřebují jen přístroje, ale dokonce i já, můj pes … nebo moje kočka. Bez elektřiny se prostě neobejdeme.
Michael: Bez elektřiny byste se ani nemohli dívat na náš PORT! A to ne proto, že by vám nefungovala televize, ale bez elektřiny by nefungoval váš mozek!
Filip: Vše, co děláme, umožní a řídí elektrické signály probíhající našimi těly.
Michael: And when we’re talking about our nervous system sending "signals" to our brain, or our brain telling our hands what to do, what we're talking about, are electrical signals sending messages and information from a point A to a point B.
A když mluvíme o naší nervové soustavě, která vysílá signály do našeho mozku, anebo o našem mozku, který říká naším rukám, co mají dělat, hovoříme vlastně o elektrických signálech, které předávají zprávu, informaci z bodu A do bodu B.
Filip: Je to jako když kabelem probíhá digitální signál s informacemi v jedničkách a nulách.
Tereza: Uvnitř našich těl však elektrické náboje – ionty – neprobíhají po drátech, ale přeskakují z jedné buňky na druhou, dokud se nedostanou do místa určení.
Michael: Elektřina je klíčem k našemu přežití, protože přenos elektrických signálů je velmi rychlý! Umožňuje téměř okamžitou reakci na podněty a zprávy.
Filip: Elektřina také řídí srdeční tep. A jedině díky němu je možný krevní oběh.
Tereza: Elektrické mikroproudy v srdci můžeme snadno zjistit pomocí EKG, elektrokardiografu. Ten měří drobné rozdíly v napětí mezi elektrodami, umístěnými na hrudníku, kolem našeho srdce.
Filip: Zdravé srdce pulzuje pravidelně. Jedna srdeční perioda trvá průměrně osm desetin sekundy. Elektrický proud přivedený zvnějšku může činnost srdce vážně poškodit. Srdce je nejcitlivější na průchod elektrického proudu v okamžiku, kdy vypuzuje krev ze srdeční komory.
Tereza: Při prvním stahu snese srdce proud o velikosti jednoho ampéru. Při druhém už ale jen desetkrát menší – jednu desetinu ampéru a postupně hodnotu stále nižší.
Filip: Pokud prochází lidským tělem poměrně velký proud méně než sekundu, většinou tedy způsobí jen minimální poškození organismu. Hovoříme však o proudu z běžné sítě o napětí 230 voltů.
Tereza: Při úrazu elektrickým proudem záleží na druhu proudu. Horší než stejnosměrný proud je proud střídavý – právě takový je ale v běžné síti. Ten má jak známo 50 hertzů.
Filip: Nejnebezpečnější je střídavý proud s kmitočtem 500 Hz. Při kmitočtu nad 1000 hertzů už účinky nejsou tolik nebezpečné. A u vysokofrekvenčních proudů nad 10 000 hertzů se nebezpečí pronikavě snižuje. Elektrický výboj umí život nejenom vzít, ale může ho také zachránit.
Tereza: K tomu slouží defibrilátor. Tento je profesionální – patří jen do rukou lékaře nebo školeného personálu. Ale na mnoha místech jsou k dispozici defibrilátory pro laiky. Při jejich použití postupujete podle zvukové navigace.
Filip: Po zásahu proudem dojde k zástavě srdce. Srdeční sval se jen nepravidelně chvěje. Tuto fibrilaci odstraní impulz defibrilátoru, který srdeční pulz obnoví.
Tereza: Zatím jsme se pohybovali kolem obyčejných – i když nebezpečných – 230 voltů v běžné síti. Ale co vyšší napětí?
Filip: Není výboj jako výboj.
Michael: Our electrically sensitive nervous system can feel tiny currents and low voltages. This 9 Volts battery with a tiny current of just a few milliamps is enough for my tongue to feel it.
Naše nervová soustava, citlivá na elektřinu, dokáže ucítit nepatrný proud a nízké napětí. Devítivoltovou baterii s proudem jen několika miliampérů cítím na jazyku.
Filip: Ale abychom překonali bariéru, jako je moje kůže, pak bychom potřebovali – podle podmínek – něco mezi 50 až 200 volty.
Michael: Vnitřek našeho těla funguje jako velký odpor. Při velkém napětí prochází tělem velký proud, což způsobí přehřátí, spálení, přeruší srdeční tep a rytmus. Dokonce i zabíjí.
Filip: Proto jsme tady, na Českém vysokém učení technickém v Praze – Dejvicích, v laboratoři, která bude zdrojem našeho vysokého napětí.
Michael: Pozor…
Abyste měli představu, co s lidským tělem udělá vysoké napětí a velký proud, Filip se důstojně rozhodl obětovat na oltář vědy.
Filip: Ano, rozhodl jsem se na oltář vědy obětovat svůj oběť – oběd.
Tereza: Porce kuřecího masa bude názorně zastupovat lidskou tkáň. Jak bude reagovat, když ji vystavíme napětí několika tisíc voltů? Kromě tenké, drátové elektrody jsou připraveny měřicí přístroje.
Filip: Zvyšujeme napětí až na 20 000 voltů. Velký výboj. Proud – půl ampéru.
Tereza: Nejen toto kuřecí, ale i lidské tělo klade průchodu proudu odpor. Největší odpor představuje kůže, zvláště ztvrdlá, zrohovatělá.
Filip: Každý jedinec však na proud reaguje jinak. Ohroženější jsou lidé s jemnou pokožkou – ženy a děti. A také lidé se zvýšeným pocením.
Tereza: Na stožáry vysokého napětí lezou občas chlapci a mladí muži. Žene je tam obvykle buď sebevražedný úmysl – to především u studentů středních škol.
Filip: Nebo chtějí ukrást poměrně drahý měděný vodič.
Tereza: Anebo je to prostě touha po adrenalinovém zážitku. Ta je vede třeba na střechy železničních vagónů.
Michael: Above our heads je skutečné nebezpečí.
Nad našimi hlavami
We’re talking about a very high current and an extremely large voltage. Maybe 100 000 Volts. That’s very dangerous.
Mluvíme o velmi vysokém proudu a extrémně vysokém napětí. Dokonce až 100 000 voltů. Je to velice nebezpečné.
Filip: V takovýchto podmínkách se nemusíte ani dotknout, ale stačí se pouze přiblížit. A nemyslete si, že vzduch izoluje.
Tereza: Když se k vodiči blíží uzemněná plocha, což je v tomto případě vaše tělo, dochází k výboji obtížněji, než když k vodiči natáhnete ruku nebo dokonce kovovou tyč.
Filip: Na severním tahu našich železnic je stejnosměrný systém o napětí 3000 voltů, na jižním tahu pak 25 000 voltů a střídavý proud.
Filip: Když pro své dobrodružství zvolíte dokonce deštivé počasí, je to vyložený hazard.
Tereza: Elektřina je skvělý sluha, ale opravdu nebezpečný pán. Vysoké napětí u nás usmrtí každoročně několik lidí. Tak ať se u PORTu sejdeme zase i po prázdninách!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough