أيهما أخطر التيار المتردد أم التيار المستمر
مقالة طويله لكنها تستحق القراءة
إلى الإخوة الذين قالوا بأن التيار المتردد امن والتيار المستمر أكثر خطورة ........ حيث ان الإنسان يستطيع تحرير نفسه عند وصول قيمة التيار إلى صفر أقول: اللمبة العادية Incandescent lamp تطفئ 50 مرة في الثانية ، فهل يستطيع أحدكم أن يلحظ بأنها تطفئ؟ ،
- هنالك العديد من المصطلحات التي كثيرا ما نسمعها:
+التيار المستمر أو المباشر Direct Current (DC)
+التيار المتردد أو المتبدل أو المتذبذب أو المتناوب Alternating Current (AC)
+التيار المتغير Variable Current
+التيار الثابت أو المنتظم Constant Current
أما التيار المستمر أو المباشر Direct Current وهذا التيار يتحرك بإتجاه واحد، أما التيار المتغير فهذا التيار هو مستمر ولكن قيمته تتغير ولكن بدون المرور بالصفر أي أنه يتحرك بإتجاه واحد وليس إتجاهين ،أما التيار المتردد فهو تيار متغير ويتحرك بالإتجاهين وبالتالي يمر بالقيمة صفر، وما يختلف في هذا التيار هو قيمة التردد أو الذبذبة، وشكل الموجة.
- نريد أن نثبت للمقارنة بأن حديثنا حول التيار المتردد ذو الشكل الجيبي، وبالنسبة للتيار المستمر ذو القيمة الثابتة (ليست متغيرة) ، وهنا سوف نجري المقارنة.
- عندما نقول أن لدينا فولتية مترددة قيمتها 220 فولت ، فهذا يعني أن قيمة RMS هي 220 فولت وليس القيمة القصوى Peak أو قمة الموجة.
- بطارية السيارة 12 فولت ، وعندما نقوم بقصر القطبين فقد تعطي 70 أمبير أو أكثر ، ولكن عندما نقوم بمسك القطبين باليد المجردة فإن التيار المار في الجسم لا يتعدى جزء من الميلي أمبير ولا نشعر به إطلاقا ، عندا قمنا بقصر القطبين (short circuit) فإن المقاومة قريبة من الصفر بينما في حالة المسك باليد فإن مقاومة جسم الإنسان (مع الجلد) هي ما بين 5000 إلى 100000 أوم معتمدة على عوامل مختلفة ،(معدل مقاومة الجسم بدون الجلد هي 1000 أوم) الآن احسب التيار عن طريق قانون أوم .
- من النقطة السابقة نستنتج أنه لو كانت مقاومة جسم الإنسان مثل مقاومة السلك النحاسي لتفحم الإنسان تماما عند لمسه أقطاب بطارية 12 فولت.
- عندما نذكر أن تيار بطارية هو 70 أمبير فالمقصود هو سعة البطارية (70 AH) وليس أقصى تيار ممكن أن تعطيه البطارية ، ولكن عند قراءة مواصفات البطارية فيذكر عادة تيار القصر ، أي أقصى تيار تعطيه البطارية عند قصر أقطابها.
- عندما نلمس مشط يحمل شحنات كهربائية ، أو نلمس يد باب السيارة وهو مشحون، فإننا نشعر بلسعة، هذه اللسعة ناتجة عن فولتية تصل أحيانا إلى مئات الآلاف ، بل إلى الملايين ، ولكن إذا كانت الفولتية هي التي تصعق، فلماذا لم يحصل شئ عند لمس المشط ، الجواب هو أنه مع هذه الفولتية لم يخترق جسمنا تيار يذكر لان المصدر ليس قادر على إعطاء تيار، ولكن لو كان هذا المصدر هو على خط ضغط عالي فإن النتيجة مأساوية .
- من خلال النقطة السابقة يتضح أن التيار المار في الجسم هو الذي يسبب الخطورة وليس الفولتية ، ولكن ما الذي يتسبب بالتيار في الجسم ، المتسبب بالتيار هما عاملين فقط حسب قانون أوم ألا وهما مقاومة الجسم وقيمة الفولتية أو بتعبير أصح فرق الفولتية، لأن الفولتية بحد ذاتها غير خطيرة ولكن لو وضعنا الجسم بفرق جهد (بين السلك والأرض أو بين قطبين) فهنا تكمن الخطورة ، وهذا يفسر لماذا تقف الطيور على سلك الضغط العالي بدون ان تصاب بأذى.
- ولكن السؤال الذي يطرح نفسه: هل هنالك خطورة من نفس الجهد؟ ، الإجابة أن الخطورة الوحيدة هي في مسألة إنهيار العازلية Insulation Breakdown ، فجسم الإنسان له مقاومة، وجلد الإنسان له مقاومة أعلى من الأجزاء الأخرى، ولكن جهد بقيمة 300 فولت قادرة على كسر هذه المقاومة، وبمعنى آخر تتسبب بحروق وتدمير للأنسجة مكان ملامسة السلك المكهرب.
- هل مقاومة الجسم ثابتة؟ بالطبع لا فهي تعتمد على عوامل عديدة جدا، منها:-
- هل الشخص سمين أم نحيف
- هل يوجد في جسمه كمية من الشحوم (معروف أن الزيوت والشحوم ذات موصلية ضعيفة للتيار)
- يعتمد على نقاط التوصيل ، أي لمس الأقطاب (نعني بالأقطاب أي فاز-فاز ، أو فاز-نتر ، أو فاز إلى الأرض) ، فمن المعروف أن مقاومة الجلد مرتفعة وأعلى من مقاومة أنسجة العضلات ، فلو تم لمس الكهرباء مكان جرح في الجسم أو حصل الجرح نتيجة للحروق بعد الصعقة فإن مقاومة الجسم (المقاومة الكلية بين طرفي فرق الجهد) سوف تنخفض وبالتالي سبزداد التيار المار في الجسم.
- هل جلد الشخص رطب أم لا ، الرطوبة بسبب التعرق أو بسبب التعرض لوسط مائي، عندها ستكون مقاومة الجلد أقل وبالتالي سيكون التيار أعلى.
- سماكة طبقة الجلد.
- مكونات جسم الإنسان مثل الجلد ، الشحم ، الدم والسوائل ، الأنسجة العضلية ، العظم ، الأعصاب ، الأوتار ، كل هذه العناصر تلعب دورا في إختلاف مقاومة الجسم، هذه المكونات تختلف نسبها من شخص لآخر وبالتالي تختلف المقاومة.
- أود أن أنوه إلى نقطة معينة وهي أنه بعد فترة زمنية معينة وعند فولتية معينة فإنه يحصل ما يدعى Breakdown لطبقة الجلد، وبالتالي تنخفض المقاومة مباشرة ويرتفع التيار وتزداد الخطورة، (معروف أثر الفولتية في عملية Insulation breakdown (إنهيار العازلية)، ولذلك تستخدم عوازل ذات كفاءة عالية عند الفولتيات المرتفعة)، تذكر التجارب أن مقاومة الجلد تنهار Breakdown مباشرة على فولتية 300 فولت بغض النظر عن طبيعة الجلد وهل هو رطب أم جاف.
- تعتمد المقاومة على المسار في الجسم، مثلا قد تكون المقاومة بين يد واحدة وكلتا القدمين 1150 أوم ، وبين يدين إثنتين وكلتا القدمين 950 أوم.
- تعتمد مقاومة الجسم أيضا على فرق الجهد الذي يتعرض له الجسم، فمقاومة الجسم غير ثابتة، أي كلما عرضنا الجسم إلى فولتية أكبر فستنخفض المقاومة.
- عندما نتحدث عن الخطورة أو نذكر كلمة خطر فإننا نتحدث عن الصعقة الكهربائية، ولكن ماذا تعني الخطورة للإنسان وما هي الصعقة الكهربائية؟
- الصعقة الكهربائية هي عملية مرور تيار عالي نسبيا في جسم الإنسان، وشدة الصعقة الكهربائية هي نسبة الخطر الذي يتعرض له الإنسان كنتيجة مرور التيار في جسمه ، وهنا يوجد شقين للخطورة:
- الشق الأول هو خطورة عدم قدرة الشخص على تحرير نفسه من التيار الكهربائي، إذ يحصل تعطيل للنظام العصبي وتنشل إستجابة الشخص، وهنا مكمن الخطورة، وقد حدد العلماء أن كل تيار يسمح للإنسان بتحرير نفسه فهو تيار آمن.
- الشق الثاني هو مسألة الأضرار الناتجة من التيار وهي تعتمد على قيمة التيار ونوع التيار والفترة الزمنية، وأضرارها تتراوح من الحروق البسيطة إلى الموت.
- عندما نتحدث لاحقا عن التيار فعلينا أن لا نعيد ونكرر الحديث عن الفولتية أو مقاومة الجسم ، لأن التيار هو نتيجة لهذين العاملين.
- إذا وصلنا لنقطة التيار كما ذكرت فهنالك عدة أنواع من التيار :
- التيار المستمر DC
- التيار المتردد AC – والتيار المتردد بدوره يتميز بذبذات متفاوتة تتجاوز الصفر وتصل إلى ما لا نهاية .
- الآن النقطة التي نريد أن نصل إليها هي المقارنة بين التيار الثابت والتيار المتردد ، فإذا أردنا أن نقارن فعلينا أن نقارن بين متشابهين حتى تكون المقارنة عادلة – أي Apple to Apple ، وهنا يجب أن تكون قيمة التيار متساوية في الحالتين.
- ماذا عن RMS ؟ وكيف يكون التيار متشابه عندما يكون شكله جيبي في المتردد ويكون خطي في المستمر ؟ في الواقع أن RMS(Root Mean Square) هي قيمة التيار المتردد التي تعادل نفس القيمة من التيار المستمر والتي إن طبقت كلاهما على نفس المقاومة فإنهما ستعطيان نفس الكمية من الحرارة، وفي حالة التيار ذو الشكل الجيبي المنتظم فإن RMS هي القيمة العظمى للتيار Peak مقسومة على جذر 2 ، لذلك عندما نقول 220 فولت تيار متردد فإننا نقصد قيمتها RMS وهي بالتالي تعادل نفس القيمة من التيار المستمر من حيث قيمة الطاقة ، (أنوه أنه عندما نقوم بقياس التيار أو الفولتية بجهاز الفحص (Multimeter or AVO Meter) ، فإن القيمة التي نحصل عليها هي قيمة RMS وليس قيمة Peak ، أما بالنسبة لمعادلة حساب RMS من الموجة الجيبية فأعتقد أنها كانت من الأساسيات التي يعرفها الجميع.
- لقد فهمنا بأن المقارنة تكون بين التيار المستمر والمتردد ، وتكون للتيار المتردد بذبذبات مختلفة، ولكن أين هو عامل الزمن وما تأثيره، هل يتناسب بشكل طردي في الحالتين أم أن له علاقة معينة؟
- وبعد أن ثبتنا بعض المفاهيم وأصبح هنالك مجموعة من الثوابت فأوضح ماذا تعني خطورة التيار الكهربائي للإنسان وبالتالي نفهم معنى الصعقة الكهربائية:
- ممكن أن نقسم الجانب الظاهر في المسألة إلى قسمين :
= العوامل المؤدية إلى الصعقة الكهربائية
- فرق الجهد الذي يتعرض له الجسم الحي.
- طبيعة الجسم (التي تؤدي إلى المقاومة) .
- المسار الذي يسير فيه التيار (يد-يد أو يد-قدم أو غير ذلك)، والعبرة هنا هل يمر التيار من خلال القلب، أو هل يمر من خلال الحجاب الحاجز للرئة، أو هل يمر من خلال الدماغ.
- صحة الشخص – الوضع الصحي خصوصا فيما يتعلق بالقلب.
- سرعة إستجابة الشخص للتنبيه العصبي، سرعة رد الفعل.
- الرطوبة والعرق
- سماكة الجلد
- مكان لمس السلك.
- طبيعة الجسم في سرعة الإستجابة للمؤثرات.
- هل الكائن الحي حيوان أم إنسان، وهل هو رجل أم إمرأة وهل هو صغير أم كبير.
= النتائج الظاهرة التي تنتج عنها الصعقة الكهربائية
- الحروق الشديدة
- إصابة القلب بظاهرة الإختلاج وهي إضطراب إنتظام ضربات القلب.
- توقف القلب وبالتالي توقف الدورة الدموية
- توقف عمل الحجاب الحاجز وبالتالي إنقطاع الأكسجين.
- موت خلايا أخرى في الجسم والدماغ بسبب إنقطاع الأكسجين.
- تلف في بعض الأنظمة الحيوية مثل خلايا النظر أو نظام السمع أو النظام العصبي أو غيرها من الأنظمة .
- حصول إنفجار وتمزق لبعض الأوعية الدموية.
- الآثار النفسية حيث ينتج عملية إضطراب نفسي ناتج عن إصابة الأعصاب أو خلل عمل الأعصاب .
- الشلل المؤقت
- أما بالنسبة إلى الجانب الفيزيائي البيولوجي في عملية الصعقة الكهربائية فهو ما يلي:
= العوامل الحقيقية المباشرة التي تتسبب بالصعقة الكهربائية.
- قيمة التيار الكهربائي المار بالجسم
- طبيعة التيار هل هو مستمر أم متردد وكم هي الذبذبة
- الزمن الذي يتعرض له الجسم للتيار.
= النتائج البيولوجية للصعقة الكهربائية.
ت
أثير التيار المستمر على الجسم الحي يختلف عن تأثير التيار المتردد، بمعرفة ظاهرة Electrolysis التي تحصل في السوائل نستطيع فهم تأثير التيار على الخلايا الحيوية، من المعروف أن هذه الظاهرة تحصل عند مرور التيار بإتجاه واحد من خلال السائل الموصل للتيار والذي يدعى إلكترولايت ، جميع الخلايا المكونة للجسم البشري تحتوي سائل موصل للتيار، (وجعلنا من الماء كل شيء حي) ، إذا قمنا بتمرير تيار مستمر من خلال الجسم البشري فسوف يؤدي ذلك إزاحة الجزيئات المشحونة والتي تدعى أيونات، تكون هذه الإزاحة أكبر كلما كان فترة سريان التيار أكبر، هذا الأمر يؤدي إلى تغيير تركيز الأيونات في الأجزاء المختلفة للخلية وفي الفراغ بين الخلايا، وحيث أن فعالية غالبية خلايا الجسم، مثل خلايا الأنسجة وخلايا الأعصاب تعتمد بشكل كبير على تركيز الأيونات فيها ، فإن إزاحة هذه الأيونات وتغيير تركيزها سيؤدي إلى إضطراب عمل الخلايا. التيار المتردد ذو التردد العالي ليس قادرا على إحداث هذا الأثر، فلا تتسبب بإزاحة الأيونات بإتجاه واحد بسبب إستمرارية تغيير إتجاه التيار، لاحظ أننا قلنا أنه مطلوب لإحداث ظاهرة التأيين هذه أن نسلط تيار مستمر (ذو اتجاه واحد وليس اتجاهين) ولفترة زمنية كافية (قد يكون جزء من الثانية)، لذلك فإن التيار المتردد ذو تردد عالي بغير إتجاهه بزمن قصير جدا فلا يحصل التأيين، ناهيك عن ذلك فإن التيار ذو التردد العالي له قدرة محدودة على إختراق الأنسجة وبالتالي فإن تأثيره سطحي جدا، وبالتالي يقل تأثير التأيين والوصول إلى جميع الخلايا كلما ازداد التردد وبالتالي تقل الخطورة، وتبدأ الخطورة عند التردد تحت 500 هيرتز، حيث تبدأ ظاهرة إزاحة الأيونات حتى لو كان تيارا مترددا إذا أن الزمن يكون كافيا للإزاحة في إتجاه وبعد ذلك في الإتجاه الآخر.
* أثبتت التجارب العملية أن الأشد خطورة على الإنسان هو التيار المتردد ذو التردد 50-60 وهو للأسف التردد المستخدم في في البيوت والمصانع،
* أثبتت التجارب العملية أن التيار المتردد أشد خطورة من التيار الثابت، إلا أن هذا الأمر صحيح فقط للتيار المنخفض والذي يقل عن 20 ميلي أمبير.
* التيار المتردد يؤدي إلى إنقباض العضلات وعدم قدرة الشخص على تحرير نفسه بنفسه، التجارب العملية أثبتت بأن التيار الآمن (التيار الذي يستطيع الإنسان عنده بتحرير نفسه) عند تردد 50-60 هيرتز هو للرجال أقل من 16 ميلي أمبير، وللنساء أقل من 10.5 ميلي أمبير.
* إن العامل المشترك الأهم والذي يقرر تأثير تيار التيار المتردد والتيار أيهما أخطر التيار المتردد أم التيار المستمر
مقالة طويله لكنها تستحق القراءة
إلى الإخوة الذين قالوا بأن التيار المتردد امن والتيار المستمر أكثر خطورة ........ حيث ان الإنسان يستطيع تحرير نفسه عند وصول قيمة التيار إلى صفر أقول: اللمبة العادية Incandescent lamp تطفئ 50 مرة في الثانية ، فهل يستطيع أحدكم أن يلحظ بأنها تطفئ؟ ،
- هنالك العديد من المصطلحات التي كثيرا ما نسمعها:
+التيار المستمر أو المباشر Direct Current (DC)
+التيار المتردد أو المتبدل أو المتذبذب أو المتناوب Alternating Current (AC)
+التيار المتغير Variable Current
+التيار الثابت أو المنتظم Constant Current
أما التيار المستمر أو المباشر Direct Current وهذا التيار يتحرك بإتجاه واحد، أما التيار المتغير فهذا التيار هو مستمر ولكن قيمته تتغير ولكن بدون المرور بالصفر أي أنه يتحرك بإتجاه واحد وليس إتجاهين ،أما التيار المتردد فهو تيار متغير ويتحرك بالإتجاهين وبالتالي يمر بالقيمة صفر، وما يختلف في هذا التيار هو قيمة التردد أو الذبذبة، وشكل الموجة.
- نريد أن نثبت للمقارنة بأن حديثنا حول التيار المتردد ذو الشكل الجيبي، وبالنسبة للتيار المستمر ذو القيمة الثابتة (ليست متغيرة) ، وهنا سوف نجري المقارنة.
- عندما نقول أن لدينا فولتية مترددة قيمتها 220 فولت ، فهذا يعني أن قيمة RMS هي 220 فولت وليس القيمة القصوى Peak أو قمة الموجة.
- بطارية السيارة 12 فولت ، وعندما نقوم بقصر القطبين فقد تعطي 70 أمبير أو أكثر ، ولكن عندما نقوم بمسك القطبين باليد المجردة فإن التيار المار في الجسم لا يتعدى جزء من الميلي أمبير ولا نشعر به إطلاقا ، عندا قمنا بقصر القطبين (short circuit) فإن المقاومة قريبة من الصفر بينما في حالة المسك باليد فإن مقاومة جسم الإنسان (مع الجلد) هي ما بين 5000 إلى 100000 أوم معتمدة على عوامل مختلفة ،(معدل مقاومة الجسم بدون الجلد هي 1000 أوم) الآن احسب التيار عن طريق قانون أوم .
- من النقطة السابقة نستنتج أنه لو كانت مقاومة جسم الإنسان مثل مقاومة السلك النحاسي لتفحم الإنسان تماما عند لمسه أقطاب بطارية 12 فولت.
- عندما نذكر أن تيار بطارية هو 70 أمبير فالمقصود هو سعة البطارية (70 AH) وليس أقصى تيار ممكن أن تعطيه البطارية ، ولكن عند قراءة مواصفات البطارية فيذكر عادة تيار القصر ، أي أقصى تيار تعطيه البطارية عند قصر أقطابها.
- عندما نلمس مشط يحمل شحنات كهربائية ، أو نلمس يد باب السيارة وهو مشحون، فإننا نشعر بلسعة، هذه اللسعة ناتجة عن فولتية تصل أحيانا إلى مئات الآلاف ، بل إلى الملايين ، ولكن إذا كانت الفولتية هي التي تصعق، فلماذا لم يحصل شئ عند لمس المشط ، الجواب هو أنه مع هذه الفولتية لم يخترق جسمنا تيار يذكر لان المصدر ليس قادر على إعطاء تيار، ولكن لو كان هذا المصدر هو على خط ضغط عالي فإن النتيجة مأساوية .
- من خلال النقطة السابقة يتضح أن التيار المار في الجسم هو الذي يسبب الخطورة وليس الفولتية ، ولكن ما الذي يتسبب بالتيار في الجسم ، المتسبب بالتيار هما عاملين فقط حسب قانون أوم ألا وهما مقاومة الجسم وقيمة الفولتية أو بتعبير أصح فرق الفولتية، لأن الفولتية بحد ذاتها غير خطيرة ولكن لو وضعنا الجسم بفرق جهد (بين السلك والأرض أو بين قطبين) فهنا تكمن الخطورة ، وهذا يفسر لماذا تقف الطيور على سلك الضغط العالي بدون ان تصاب بأذى.
- ولكن السؤال الذي يطرح نفسه: هل هنالك خطورة من نفس الجهد؟ ، الإجابة أن الخطورة الوحيدة هي في مسألة إنهيار العازلية Insulation Breakdown ، فجسم الإنسان له مقاومة، وجلد الإنسان له مقاومة أعلى من الأجزاء الأخرى، ولكن جهد بقيمة 300 فولت قادرة على كسر هذه المقاومة، وبمعنى آخر تتسبب بحروق وتدمير للأنسجة مكان ملامسة السلك المكهرب.
- هل مقاومة الجسم ثابتة؟ بالطبع لا فهي تعتمد على عوامل عديدة جدا، منها:-
- هل الشخص سمين أم نحيف
- هل يوجد في جسمه كمية من الشحوم (معروف أن الزيوت والشحوم ذات موصلية ضعيفة للتيار)
- يعتمد على نقاط التوصيل ، أي لمس الأقطاب (نعني بالأقطاب أي فاز-فاز ، أو فاز-نتر ، أو فاز إلى الأرض) ، فمن المعروف أن مقاومة الجلد مرتفعة وأعلى من مقاومة أنسجة العضلات ، فلو تم لمس الكهرباء مكان جرح في الجسم أو حصل الجرح نتيجة للحروق بعد الصعقة فإن مقاومة الجسم (المقاومة الكلية بين طرفي فرق الجهد) سوف تنخفض وبالتالي سبزداد التيار المار في الجسم.
- هل جلد الشخص رطب أم لا ، الرطوبة بسبب التعرق أو بسبب التعرض لوسط مائي، عندها ستكون مقاومة الجلد أقل وبالتالي سيكون التيار أعلى.
- سماكة طبقة الجلد.
- مكونات جسم الإنسان مثل الجلد ، الشحم ، الدم والسوائل ، الأنسجة العضلية ، العظم ، الأعصاب ، الأوتار ، كل هذه العناصر تلعب دورا في إختلاف مقاومة الجسم، هذه المكونات تختلف نسبها من شخص لآخر وبالتالي تختلف المقاومة.
- أود أن أنوه إلى نقطة معينة وهي أنه بعد فترة زمنية معينة وعند فولتية معينة فإنه يحصل ما يدعى Breakdown لطبقة الجلد، وبالتالي تنخفض المقاومة مباشرة ويرتفع التيار وتزداد الخطورة، (معروف أثر الفولتية في عملية Insulation breakdown (إنهيار العازلية)، ولذلك تستخدم عوازل ذات كفاءة عالية عند الفولتيات المرتفعة)، تذكر التجارب أن مقاومة الجلد تنهار Breakdown مباشرة على فولتية 300 فولت بغض النظر عن طبيعة الجلد وهل هو رطب أم جاف.
- تعتمد المقاومة على المسار في الجسم، مثلا قد تكون المقاومة بين يد واحدة وكلتا القدمين 1150 أوم ، وبين يدين إثنتين وكلتا القدمين 950 أوم.
- تعتمد مقاومة الجسم أيضا على فرق الجهد الذي يتعرض له الجسم، فمقاومة الجسم غير ثابتة، أي كلما عرضنا الجسم إلى فولتية أكبر فستنخفض المقاومة.
- عندما نتحدث عن الخطورة أو نذكر كلمة خطر فإننا نتحدث عن الصعقة الكهربائية، ولكن ماذا تعني الخطورة للإنسان وما هي الصعقة الكهربائية؟
- الصعقة الكهربائية هي عملية مرور تيار عالي نسبيا في جسم الإنسان، وشدة الصعقة الكهربائية هي نسبة الخطر الذي يتعرض له الإنسان كنتيجة مرور التيار في جسمه ، وهنا يوجد شقين للخطورة:
- الشق الأول هو خطورة عدم قدرة الشخص على تحرير نفسه من التيار الكهربائي، إذ يحصل تعطيل للنظام العصبي وتنشل إستجابة الشخص، وهنا مكمن الخطورة، وقد حدد العلماء أن كل تيار يسمح للإنسان بتحرير نفسه فهو تيار آمن.
- الشق الثاني هو مسألة الأضرار الناتجة من التيار وهي تعتمد على قيمة التيار ونوع التيار والفترة الزمنية، وأضرارها تتراوح من الحروق البسيطة إلى الموت.
- عندما نتحدث لاحقا عن التيار فعلينا أن لا نعيد ونكرر الحديث عن الفولتية أو مقاومة الجسم ، لأن التيار هو نتيجة لهذين العاملين.
- إذا وصلنا لنقطة التيار كما ذكرت فهنالك عدة أنواع من التيار :
- التيار المستمر DC
- التيار المتردد AC – والتيار المتردد بدوره يتميز بذبذات متفاوتة تتجاوز الصفر وتصل إلى ما لا نهاية .
- الآن النقطة التي نريد أن نصل إليها هي المقارنة بين التيار الثابت والتيار المتردد ، فإذا أردنا أن نقارن فعلينا أن نقارن بين متشابهين حتى تكون المقارنة عادلة – أي Apple to Apple ، وهنا يجب أن تكون قيمة التيار متساوية في الحالتين.
- ماذا عن RMS ؟ وكيف يكون التيار متشابه عندما يكون شكله جيبي في المتردد ويكون خطي في المستمر ؟ في الواقع أن RMS(Root Mean Square) هي قيمة التيار المتردد التي تعادل نفس القيمة من التيار المستمر والتي إن طبقت كلاهما على نفس المقاومة فإنهما ستعطيان نفس الكمية من الحرارة، وفي حالة التيار ذو الشكل الجيبي المنتظم فإن RMS هي القيمة العظمى للتيار Peak مقسومة على جذر 2 ، لذلك عندما نقول 220 فولت تيار متردد فإننا نقصد قيمتها RMS وهي بالتالي تعادل نفس القيمة من التيار المستمر من حيث قيمة الطاقة ، (أنوه أنه عندما نقوم بقياس التيار أو الفولتية بجهاز الفحص (Multimeter or AVO Meter) ، فإن القيمة التي نحصل عليها هي قيمة RMS وليس قيمة Peak ، أما بالنسبة لمعادلة حساب RMS من الموجة الجيبية فأعتقد أنها كانت من الأساسيات التي يعرفها الجميع.
- لقد فهمنا بأن المقارنة تكون بين التيار المستمر والمتردد ، وتكون للتيار المتردد بذبذبات مختلفة، ولكن أين هو عامل الزمن وما تأثيره، هل يتناسب بشكل طردي في الحالتين أم أن له علاقة معينة؟
- وبعد أن ثبتنا بعض المفاهيم وأصبح هنالك مجموعة من الثوابت فأوضح ماذا تعني خطورة التيار الكهربائي للإنسان وبالتالي نفهم معنى الصعقة الكهربائية:
- ممكن أن نقسم الجانب الظاهر في المسألة إلى قسمين :
= العوامل المؤدية إلى الصعقة الكهربائية
- فرق الجهد الذي يتعرض له الجسم الحي.
- طبيعة الجسم (التي تؤدي إلى المقاومة) .
- المسار الذي يسير فيه التيار (يد-يد أو يد-قدم أو غير ذلك)، والعبرة هنا هل يمر التيار من خلال القلب، أو هل يمر من خلال الحجاب الحاجز للرئة، أو هل يمر من خلال الدماغ.
- صحة الشخص – الوضع الصحي خصوصا فيما يتعلق بالقلب.
- سرعة إستجابة الشخص للتنبيه العصبي، سرعة رد الفعل.
- الرطوبة والعرق
- سماكة الجلد
- مكان لمس السلك.
- طبيعة الجسم في سرعة الإستجابة للمؤثرات.
- هل الكائن الحي حيوان أم إنسان، وهل هو رجل أم إمرأة وهل هو صغير أم كبير.
= النتائج الظاهرة التي تنتج عنها الصعقة الكهربائية
- الحروق الشديدة
- إصابة القلب بظاهرة الإختلاج وهي إضطراب إنتظام ضربات القلب.
- توقف القلب وبالتالي توقف الدورة الدموية
- توقف عمل الحجاب الحاجز وبالتالي إنقطاع الأكسجين.
- موت خلايا أخرى في الجسم والدماغ بسبب إنقطاع الأكسجين.
- تلف في بعض الأنظمة الحيوية مثل خلايا النظر أو نظام السمع أو النظام العصبي أو غيرها من الأنظمة .
- حصول إنفجار وتمزق لبعض الأوعية الدموية.
- الآثار النفسية حيث ينتج عملية إضطراب نفسي ناتج عن إصابة الأعصاب أو خلل عمل الأعصاب .
- الشلل المؤقت
- أما بالنسبة إلى الجانب الفيزيائي البيولوجي في عملية الصعقة الكهربائية فهو ما يلي:
= العوامل الحقيقية المباشرة التي تتسبب بالصعقة الكهربائية.
- قيمة التيار الكهربائي المار بالجسم
- طبيعة التيار هل هو مستمر أم متردد وكم هي الذبذبة
- الزمن الذي يتعرض له الجسم للتيار.
= النتائج البيولوجية للصعقة الكهربائية.
ت
أثير التيار المستمر على الجسم الحي يختلف عن تأثير التيار المتردد، بمعرفة ظاهرة Electrolysis التي تحصل في السوائل نستطيع فهم تأثير التيار على الخلايا الحيوية، من المعروف أن هذه الظاهرة تحصل عند مرور التيار بإتجاه واحد من خلال السائل الموصل للتيار والذي يدعى إلكترولايت ، جميع الخلايا المكونة للجسم البشري تحتوي سائل موصل للتيار، (وجعلنا من الماء كل شيء حي) ، إذا قمنا بتمرير تيار مستمر من خلال الجسم البشري فسوف يؤدي ذلك إزاحة الجزيئات المشحونة والتي تدعى أيونات، تكون هذه الإزاحة أكبر كلما كان فترة سريان التيار أكبر، هذا الأمر يؤدي إلى تغيير تركيز الأيونات في الأجزاء المختلفة للخلية وفي الفراغ بين الخلايا، وحيث أن فعالية غالبية خلايا الجسم، مثل خلايا الأنسجة وخلايا الأعصاب تعتمد بشكل كبير على تركيز الأيونات فيها ، فإن إزاحة هذه الأيونات وتغيير تركيزها سيؤدي إلى إضطراب عمل الخلايا. التيار المتردد ذو التردد العالي ليس قادرا على إحداث هذا الأثر، فلا تتسبب بإزاحة الأيونات بإتجاه واحد بسبب إستمرارية تغيير إتجاه التيار، لاحظ أننا قلنا أنه مطلوب لإحداث ظاهرة التأيين هذه أن نسلط تيار مستمر (ذو اتجاه واحد وليس اتجاهين) ولفترة زمنية كافية (قد يكون جزء من الثانية)، لذلك فإن التيار المتردد ذو تردد عالي بغير إتجاهه بزمن قصير جدا فلا يحصل التأيين، ناهيك عن ذلك فإن التيار ذو التردد العالي له قدرة محدودة على إختراق الأنسجة وبالتالي فإن تأثيره سطحي جدا، وبالتالي يقل تأثير التأيين والوصول إلى جميع الخلايا كلما ازداد التردد وبالتالي تقل الخطورة، وتبدأ الخطورة عند التردد تحت 500 هيرتز، حيث تبدأ ظاهرة إزاحة الأيونات حتى لو كان تيارا مترددا إذا أن الزمن يكون كافيا للإزاحة في إتجاه وبعد ذلك في الإتجاه الآخر.
* أثبتت التجارب العملية أن الأشد خطورة على الإنسان هو التيار المتردد ذو التردد 50-60 وهو للأسف التردد المستخدم في في البيوت والمصانع،
* أثبتت التجارب العملية أن التيار المتردد أشد خطورة من التيار الثابت، إلا أن هذا الأمر صحيح فقط للتيار المنخفض والذي يقل عن 20 ميلي أمبير.
* التيار المتردد يؤدي إلى إنقباض العضلات وعدم قدرة الشخص على تحرير نفسه بنفسه، التجارب العملية أثبتت بأن التيار الآمن (التيار الذي يستطيع الإنسان عنده بتحرير نفسه) عند تردد 50-60 هيرتز هو للرجال أقل من 16 ميلي أمبير، وللنساء أقل من 10.5 ميلي أمبير.
* إن العامل المشترك الأهم والذي يقرر تأثير تيار التيار المتردد والتيار المستمر هو المسار الذي يمر به التيار عبر الجسم. فإذا كان من اليد إلى القدم، فإنه لا يمر من خلال القلب، ومن ثم فإن تأثير تلك الصدمة الكهربائية ليس مميت.
* إن التيار الكهربائي المستمر DC يؤدي إلى انقباض مستمر في العضلات مقارنةً بالتيار المتناوب AC والذي بدوره يؤدي إلى حدوث سلسلة من الانقباضات العضلية بناءً على التردد الذي يعمل عليه. من حيث مفهوم الوفيات، كل من التيار المباشر والمتردد يقتل، ولكن يتطلب الأمر ميللي أمبيرات أكثر للتيار المستمر من التيار المتردد في حال نفس الجهد.
* إذا كان التيار يأخذ المسار من اليد إلى اليد، بالتالي سيمر مروراً بالقلب، وذلك قد يؤدي إلى ارتجاف القلب Fibrillation. الرجفان Fibrillation هي الحالة التي عندها تبدأ جميع عضلات القلب بالتحرك بشكل مستقل وبطريقة غير منظمة، بعيدة عن حالة من التنسيق، مما يؤثر ذلك على قدرة القلب على ضخ الدم، ويؤدي إلى تلف في الدماغ والسكتة القلبية Cardiac Arrest في نهاية المطاف.
تنويه لتعمق أكثرفي الموضوع يوجد ملف بي دي اف
في قناتنا في تلجرام
https://t.me/C_S_and_E
منقول
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=pfbid0ANuapuacQjZuEm9EQwW8NU94QEKc85bKGpm6bCiCL1Dt1z6havEtrZ2jt1B12Fg7l&id=907190939669153&mibextid=Nif5oz