Wie können 2 Ampere nicht gefährlich sein?
Es wird ja immer gesagt, dass Strom ab einer Stärke von 30mA tödlich sein kann. Allerdings steht auf dem Netzteil von meinem Handy beim Output 5V 2A. Aber wenn ich jetzt ein USB-Kabel da rein stecken und die Enden anfasse, spüre ich den Strom ja nicht Mal, obwohl ich bei 2A theoretisch schon nach hinten fliegen müsste. Ich glaube, ich hab grundlegend einen Denkfehler zum Thema Stromstärke/Spannung. Könnt ihr mich bitte aufklären?
LG
9 Antworten
Der Strom ist nur gefährlich, wenn er durch deinen Körper fliesst! Strom in einem Draht ist dann nicht gefährlich, wenn er den direkteren Weg durch den Draht nimmt und keinen Weg durch deinen Körper sucht.
Um einen gefährlichen Strom in deinem Körper zu erzeugen, braucht es eine Mindestspannung, abhängig von deinem Körperwiderstand. Die Spannungen von Akkus oder einfachen elektronischen Schaltungen sind viel zu klein, um gefährliche Ströme zwischen zwei Punkten deines Körpers zu erzeugen.
Was ist Strom?
Strom ist nichts anderes als die Anzahl an Ladung im Verhältnis zur Zeit I=∆Q/∆t
Mit anderen Worten: Du kannst genauso gut einen Affen an die Leitung stellen, der eins nach dem anderen die Ladungen zählt und du ihm z.b. dafür einen Zeitintervall von ∆t=1s gibst.
Nur weil eine Ladung irgendwo lang huscht heißt gibt es noch keine Auskunft darüber wie viel Arbeit sie verrichtet. Die Physikalische Arbeit ist das A und O. denn die verrichtete Arbeit besagt wie viel Energie umgesetzt wird also:
∆E=W=1Nm=1J=1Ws
Die Spannung hingegen ist die Fähigkeit von Ladungen Arbeit zu leisten U=W/Q
Erst die Multiplikation aus Spannung und Strom gibt Auskunft darüber wie viel geleistet wird also Arbeit pro Zeit verrichtet wird:
P=U*I=(W/Q)*(Q/t)
Q/Q kürzt sich weg und es bleibt:
P=W/t also Arbeit pro Zeit und das ist genau die Definition für die Leistung. Also die Energieänderung eines Systems im Verhältnis zur Zeit.
Wenn wir nun mit einer Zeit Multiplizieren bekommen wir die Verrichtete Arbeit in Ws (Wattsekunde) oder Nm (Newtonmeter).
Das ohmsche Gesetz ist hier jetzt unser entscheidende Faktor, denn er gibt die Beziehung zwischen Strom, Spannung und Widerstand an.
Damit ein Strom also eine Ladung auf seinem Weg den ihm in den Weg gestellten Widerstand überwinden kann muss diese Ladung Arbeit verrichten (das führt dazu, dass z.b. Leitungen Warm werden.) Aber das potential der Ladung diese Arbeit zu verrichten erhält sie doch überhaupt erst durch die Spannung.
im Niederspannungsbereich (230V/400V) rechnet man mit einem Widerstand von rund 1000Ω. Alleine hier liegen wir bei einem Strom von:
I=U/R=5V/1000Ω=0,005A=5mA
Das würde für einen kleinen Stromschlag reichen ABER! Dieser Widerstand gilt wenn überhaupt nur für Spannungen oberhalb der maximalen zulässigen Berührungsspannung 50V AC und 120V DC
Das liegt daran weil die Haut ein extrem guter Isolator ist. Du kannst es ja gerne mal mit einem Multimeter messen. Du wirst auf einen Widerstand im Megaohm Bereich kommen. Rechnen wir mal um eine Zahl zu haben mit 1MΩ.
I=U/R=5V/1MΩ=5V/1000000Ω=0,000005A=5µA
Also du siehst selbst. Da ist nichts zu spüren ;)
Erst wenn eine bestimmte Spannung erreicht wird, wird die Haut vom elektrischen Feld regelrecht durchschlagen. Dadurch singt der Widerstand auf die besagten 1000Ω ab.
Beim Wechselstrom ist es noch etwas gefährlicher, denn wenn man sich mal einen Menschen anschaut der gerade einen Stromschlag bekommt, dann erinnert der Aufbau dieser "Schaltung" elektrotechnisch an einen Kondensator. Wir haben ein die Leitung selbst als elektrisch leitfähiges Material, die Haut als Isolator und im Blut sind Salze gelöst und auch Eisen befindet sich dort, das heißt unser Blut kann den elektrischen Strom ebenfalls gut leiten.
Wir können das ganze also als Kondensator betrachten und ein Kondensator hat im Wechselstromkreis die Eigenschaft seinen Widerstand zu ändern. Wir erhalten einen sogenannten "kapazitiven Blindwiderstand" sein Widerstandswert ist von der Frequenz abhängig:
XC=C/2*π*f
heißt also, je größer die Frequenz ist, desto kleiner wird der kapazitive Widerstand. Deshalb ist Wechselstrom auch etwas kritischer zu betrachten.
Steigt jedoch die Frequenz weiter kommen wir in einem Bereich, an dem sich der Skin Effekt bemerkbar macht. Der Skin Effekt führt dazu, dass ein Strom durch einen elektrischen Leiter nicht mehr durch den gesamten Leiter fließt sondern nur noch am äußeren Rand des Leiters. In der Signaltechnik werden daher auch häufig sogenannte Holleiter verwendet.
Durch den Skin Effekt hat der Strom viel mehr Haut zu überwinden und das führt dazu, dass selbst hohe Spannungen von 1000V ungefährlich sein können eben aufgrund der hohen Frequenz.
zum Netzteil:
Nur weil auf dem Netzteil 2A draufsteht, heißt es nicht, dass 2A im angeschlossenen Zustand fließen. 2A steht für den maximalen Strom den das Teil rausgeben kann. wie groß der Strom tatsächlich ist hängt aber von der Belastung ab also sozusagen wie klein der Widerstand ist, den du an die Spannungsquelle anschließt.
Bei derart kleienr Spannung wird die obere Hautschicht nicht direkt durchschlagen und wirkt als Isolator. Widestandswerte bei trockener Haut von 1MOhm sind hier möglich.
Aber selbst in ungünstigem Fall, wenn die Isolationswirkung der oberen Hautschicht entfiele, lägen wir bei mehreren hundert Ohm, was bei 5V immernoch zu <30mA führt.
die 30mA müssen durch deinen Körper fließen. Der hat aber einen relativ großen Widerstand und um 30mA fließen zu lassen ist eine Spannung von mindestens 48V notwendig.
Dein Netzteil hat am Ausgang aber nur 5V. Damit würden nur µA durch deinen Körper fließen. das ist völlig ungefährlich.
Du weißt nicht was Spannung, Strom und Widerstand bedeuten. Wenn eine Stromquelle 2A kann bedeutet das noch lange nicht das auch 2A fließen. Das ist abhängig von der Spannung und dem Widerstand. Das spiegelt sich wieder im Ohmschen Gesetz.
Bei Messungen mit einem DVM hast du sicherlich Messnungen von 1MOhm. Wer misst misst mist! Oder, auch beim Messen sollte man die elektronischen Grundregeln des Messens kennen. Ich werde auf die Grundregeln hier nicht eingehen; mach lieber eine Ausbildung zum Elektroniker.
Wissenschaftlich wird der Körper allerdings anders gesehen. Da gelten 500 Ohm vom Zentrum zu Ende einer jeden Extremität. Also 500 Ohm vom Bauch zur Hand, Fuss, Kopf. Oder auch 1000 Ohm von Kopf bis Fuss, von Hand zu Hand.
Gemäß dem Ohmischen Gesetz sind somit für 2A bei 1000 Ohm eine Spannung von 2000 Volt nötig. Da das Netzteil aber nur 5V hat, ist die Rechnung anders aufzubauen. 5V geteilt durch 1000 Ohm = 5 mA (0,005 A). Und somit unter 40 mA. Nach DIN gelten Ströme > 40 mA als gefährlich. Ein FI-Schalter löst jedoch schon bei 30 mA aus.
So, nun habe ich hoffendlich gleich mehrere Fehler richtig gestellt.