Aufgaben: Wirkungen von Strom auf den menschlichen Körper

Nenne drei mögliche Wirkungen eines elektrischen Stroms auf den menschlichen Körper. Ordne sie nach zunehmender Gefährlichkeit.

Ein Mensch hat bei trockener Haut einen Körperwiderstand von etwa $5.000\ \Omega$. Berechne die Stromstärke, wenn er versehentlich zwei Kontakte mit einer Spannung von $230\ \text{V}$ berührt.

Warum sind Steckdosen für Kinder mit Kindersicherungen versehen? Begründe mit Bezug auf die Gefahren des elektrischen Stroms.

Der Körperwiderstand eines Menschen beträgt bei nasser Haut etwa $1.000\ \Omega$, bei trockener Haut etwa $10.000\ \Omega$. Als lebensgefährlich gelten Ströme ab etwa $50\ \text{mA}$.

1. a) Berechne die Stromstärke bei $230\ \text{V}$ in beiden Fällen.

1. b) Beurteile, in welchem Fall Lebensgefahr besteht.

Lena steht im Badezimmer barfuß auf nassen Fliesen und will einen Föhn benutzen. Ihre Mutter sagt, das sei gefährlicher als im Wohnzimmer mit Hausschuhen.

1. a) Erkläre physikalisch, warum sich die Gefahr unterscheidet.

1. b) Nenne zwei Verhaltensregeln für den Umgang mit Elektrogeräten im Bad.

Ein Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) löst bei einem Differenzstrom von $30\ \text{mA}$ aus.

1. a) Erkläre, was ein Differenzstrom ist und wie er bei einem Defekt entsteht.

1. b) Berechne, bei welcher Berührungsspannung ein Mensch mit $2.000\ \Omega$ Körperwiderstand $30\ \text{mA}$ aufnimmt.

Ein Vogel sitzt auf einer Hochspannungsleitung und erleidet keinen Schlag, ein Mensch, der die Leitung berührt und geerdet ist, wäre in Lebensgefahr.

1. a) Erkläre den Unterschied mit Hilfe von Spannung und Stromstärke.

1. b) Der Abstand der Füße des Vogels beträgt $10\ \text{cm}$, der Leitungswiderstand $0{,}05\ \Omega$ pro Kilometer bei einem Strom von $500\ \text{A}$. Berechne die Spannung zwischen den Füßen des Vogels.

Ein defektes Gerät hat Kontakt zwischen Phase und Metallgehäuse. Vergleiche die Situation bei einer Steckdose mit Schutzkontakt (geerdet) und ohne Schutzleiter.

1. a) Beschreibe, was beim Berühren des Gehäuses jeweils passiert.

1. b) Erkläre die Rolle der Sicherung bzw. des FI-Schalters.

1. c) Begründe, warum die Schutzmaßnahmen zusammen die höchste Sicherheit bieten.

Die Gefahr eines Stromunfalls hängt von Stromstärke, Einwirkdauer, Stromweg und Stromart ab.

1. a) Erkläre, warum ein Stromweg von Hand zu Hand besonders gefährlich ist.

1. b) Ein Strom von $100\ \text{mA}$ fließt $0{,}2\ \text{s}$ lang, ein anderer von $30\ \text{mA}$ $5\ \text{s}$ lang. Berechne jeweils die transportierte Ladung und diskutiere, ob die Ladung allein die Gefahr beschreibt.