Điện xoay chiều cơ thể nguy hiểm đến tính mạng con người là bao nhiêu?

Trước khi đi vào phân tích, chúng ta cùng tìm hiểu khái niệm cơ bản thể nào là dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều:

Nội dung chính Show

Phân biệt dòng điện xoay chiều AC và dòng điện một chiều DC
Nguyên nhân gây ra giật điện?
Tại sao cơ thể con người cảm thấy sốc điện?
So sánh dòng AC và DC
Ảnh hưởng của tần số dòng điện tới sức khỏe con người
Kết luận:

Phân biệt dòng điện xoay chiều AC và dòng điện một chiều DC

Dòng xoay chiều AC: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ biến thiên theo thời gian với một chu kỳ nhất định. Trong kỹ thuật điện, dòng xoay chiều được viết tắt là AC (Alternating current). Dòng điện xoay chiều biểu thị dưới dạng sóng hình Sin. Chu kỳ dòng điện lặp lại trong một giây gọi là tần số. Do đó, tần số 50 Hz có nghĩa là dòng điện hoàn thành 50 chu kỳ trong một giây.

Dòng điện một chiều DC: Dòng điện một chiều là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích trong môi trường dẫn điện. Điện một chiều có cường độ và chiều chuyển dịch không biến đổi theo thời gian. Vì giá trị của DC không đổi theo hình Sin nên không có tần số. Trong kỹ thuật điện, dòng một chiều kỳ hiệu là DC (Direct current).

Nguyên nhân gây ra giật điện?

Điều đầu tiên chúng ta cần hiểu: Giật điện là do dòng điện (I - Ampe), không phải do điện áp (U - Volt).

Tai nạn điện gây ra theo nguyên lý: Dòng điện di chuyển từ điểm có thế năng cao hơn đến điểm có thế năng thấp hơn. Các điện tích chạy qua cơ thể khi một người tiếp xúc với dòng điện. Trong quá trình di chuyển, dòng điện sinh ra điện áp và theo công thức của Định luật Ohm (I=U/R), cường độ dòng điện tỷ lệ thuận với độ lớn của điện áp và tỷ lệ nghịch với độ lớn của điện trở. Vì lý do nay, điện áp càng lớn càng tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Điện áp gây điện giật vì lý do đã có điện áp nghĩa là có dòng điện và dòng điện là nguyên nhân gây ra điện giật.

Tại sao cơ thể con người cảm thấy sốc điện?

Trước hết, ở trạng thái bình thường, cơ thể con người có khả năng chống lại tác động của dòng điện. Da có điện trở cao nhất là khoảng 100.000 Ohm, trong khi bên trong cơ thể có điện trở ít hơn, tương ứng với 300 - 500 Ohm.

Chúng ta cảm thấy bị giật điện là do dòng điện làm nóng và kích thích các dây thần kinh, dây cơ. Điện trở của cơ thể làm tiêu hao năng lượng điện dẫn đến sinh ra nhiệt lượng và tạo ra hiện tượng nóng và bỏng.

Do bị nóng và bỏng, mô và biểu bì da bị phân hủy. Khả năng trở kháng của da lúc này suy giảm dẫn đến tăng độ lớn cường độ dòng điện đi vào cơ thể. Lúc này, dưới tác động của dòng điện mà cơ tim và các ion trong cơ thể bị rối loạn. Theo tác động của dòng điện (cường độ và thời gian) mà cơ thể sẽ có những phản ứng nhất định.

Một số yếu tố quan trọng gia tăng trạng thái nguy hiểm:

- Tình trạng đổ mồ hôi hoặc ẩm ướt khiến da giảm đáng kể khả năng trở kháng, dẫn đến cường độ dòng điện tăng lên khi chạy qua cơ thể. Bảng biểu dưới đây sẽ chỉ rõ mức độ dòng điện tác động khi da khô hoặc ướt:

Vị trí cơ thể
Điện trở (Ohm)Tình trạng khôTình trạng ướtNgòn tay40.000 - 10.0004.000 - 15.000Tay cầm chứa dòng điện15.000 - 50.0003.000 - 6.000Chạm lòng bàn tay vào dòng điện3.000 - 8.0001.000 - 2.000Chạm cả bàn tay vào dòng điện200 - 500

- Dòng AC có thể gây kích thích các tuyến mồ hôi, do đó làm giảm điện trở của cơ thể và tăng cường độ dòng điện (I) tác động;

- Cơ thể người béo có sức đề kháng với dòng điện cao hơn người gầy. Đối với hai người có lượng chất béo khác nhau, người có lượng chất béo cao hơn sẽ ít bị sốc hơn so với người có lượng chất béo thấp hơn.

- Tương ứng với khoảng thời gian tác động của dòng điện lên cơ thể mà nó sẽ gây ra các tổn thương khác nhau. Thời gian tác động càng nhiều, dòng điện càng lớn, nguy cơ tử vong càng cao.

So sánh dòng AC và DC

Như đã nêu ở trên, dòng điện xoay chiều được biểu thị dưới dạng hình Sin. Nhìn hình Sin ta dễ dàng nhận thấy 2 điểm, một điểm cực đại và 1 điểm cực tiểu của dòng AC.

Thông qua công thức dưới đây, ta quy đổi giá trị dòng điện hiệu dụng để ngang bằng giá trị dòng điện một chiều và lăm căn cứ so sánh tác động của AC và DC tới cơ thể:

Uhd = Upeak/√2 hoặc 0,7 x Upeak

Upeak = √2 x Uhd và Ihd = Ipeak/√2

Ipeak = √2 x Ihd

Trong đó:

- Uhd: Giá trị điện áp hiệu dụng;

- Upeak: Giá trị điện áp cực đại (max);

- Ihd: Giá trị cường độ hiệu dụng của dòng điện;

- Ipeak: Giá trị cường độ cực đại của dòng điện.

Vì dòng DC không có dạng sóng hình Sin nên không có giá trị hiệu dụng. Giá trị của dòng DC là không đổi và được duy trì theo thời gian.

Đặt giả thiết: AC có Uhd = 220 Volt và DC có U = 220 Volt, bạn nghĩ dòng nào nguy hiểm hơn?

Đối với dòng AC, giá trị max của nó sẽ là 311 Volt (Upeak = 220 x √2), do đó tại một số thời điểm dòng điện AC sẽ có giá trị cao hơn DC.

Qua bảng dưới đây chúng ta cùng xem xét tác động của dòng AC và DC tới cơ thể con người:

AC 50/60 HzDCTác động0,4 mA1 mACảm giác nhẹ1 - 10 mA5,2 - 62 mAGay đau đớn10 - 16 mA76 mACơ cơ, mất cảm giác23 - 30 mA90 mATê liệt hô hấp, ngưng thở75 - 250 mA500 mATủ vong

Từ bảng trên, chúng ta thấy rằng cả hai dòng AC và DC đều có thể đe dọa đến tính mạng. Tuy nhiên, nếu so sánh kỹ, cùng giá trị cường độ, dòng AC sẽ tiềm ẩn nhiều nguy hiểm hơn so với DC vì giá trị cực đại của dòng AC bằng xấp xỉ 1,4 lần giá trị hiệu dụng.

Ảnh hưởng của tần số dòng điện tới sức khỏe con người

Như đã nói ở trên, dòng điện một chiều không biến thiên theo thời gian, do vậy nó không có tần số. Tần số dòng điện chỉ xuất hiện ở dòng điện xoay chiều AC.

Với cùng độ lớn dòng điện, dòng AC tần số 50 Hz ít nguy hiểm hơn dòng AC 2.000 Hz. Qua đó chúng ta thấy, tần số dòng điện tỷ lệ thuận với mức độ nguy hiểm đối với cơ thể con người.

Nếu so sánh với dòng một chiều, dòng AC có độ lớn 50 mA - tần số 50 Hz đủ để rung thất tim (tim đập không đều và ngừng bơm máu) trong khi với dòng DC, để tạo ra tác động tương tự, độ lớn dòng điện phải là 150 mA.

Kết luận:

- Cả hai dòng điện, xoay chiều AC và dòng một chiều DC đều nguy hiểm với sức khỏe và tính mạng con người, do vậy chúng ta không nên xem nhẹ bất cứ dòng nào;

- Với cường độ nhỏ hơn nhiều so với DC, các thuộc tính của AC gây ra nhiều hơn các cơn co thắt cơ, rung tâm thất và các tổn thương nghiêm trọng so với DC;

- Để đảm bảo an toàn, chúng ta nên tránh mọi sự tiếp xúc trực tiếp với dòng điện và ngăn những người khác làm điều tương tự. Điều quan trọng là phải nhận thức được các nguy cơ bị điện giật và các biện pháp phòng ngừa cần thiết để ngăn chặn tai nạn xảy ra;

- Muốn hạn chế và loại bỏ rủi ro tai nạn, trước khi thao tác trên thiết bị điện, hãy sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra mức điện áp và độ lớn dòng điện;

- Ngoài tai nạn do tiếp xúc trực tiếp với dòng điện, một nguy cơ khác là việc phóng hồ quang trong hệ thống điện;

- Để loại bỏ các nguyên nhân gây tai nạn điện, ngoài việc mạng điện cần được thi công hệ thống tiếp địa nhằm loại bỏ dòng điện dư thừa, hệ thống điện cần được đơn vị có chuyên môn tư vấn, thiết kế, thi công để đảm bảo hiệu quả cho quá trình sử dụng cũng như loại bỏ hoàn toàn các nguy cơ tai nạn do điện gây ra.