Spannungsteiler und ohmscher Widerstand 15

Es kommt z.B. sehr darauf an, wo der Föhn in die Badewanne hineinfällt, wie der Patient in der Badewanne sitzt, und schliesslich wie sich der Patient, verhält, nachdem der Föhn ins Wasser gefallen ist.

Bekanntlich heisst es, dass 50 Milliampere Strom durch das menschliche Herz tödlich sind.

(Genaueres dazu befindet sich auf der letzten Seite dieser Abhandlung).

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass dies tatsächlich so ist.

Weitere Annahmen:

Der Mensch ist ein deutlich besserer Stromleiter als reines Wasser. Dies liegt vor allem am Aufbau des menschlichen Gewebes und dessen Salzgehalt.

Damit durch das menschliche Herz 50 mA fliessen, muss von aussen eine Spannung so anliegen, dass der Stromfluss auch tatsächlich durch die Herzgegend verläuft.

Im Folgenden werden einige denkbare Fälle durchgespielt und qualitativ beurteilt.

Dafür sind folgende Vorüberlegungen hilfreich:

Denkt man sich zwei Pole einer elektrischen Spannungsquelle in einem gewissen Abstand im Wasser der gefüllten Badewanne positioniert, dann hat -vereinfacht gesagt- der Strom viele Möglichkeiten, von Pol zu Pol zu fliessen. Auf direktem Wege wird der meiste Strom fliessen, nach aussen hin mit länger werdenden Wegen wird immer weniger Strom fliessen.

Das Bild verdeutlicht dies. Foehn Badewanne Spannung Jeder Widerstand (grünes Rechteck) symbolisiert ein Teilstück eines Strompfades im Wasser. Nach aussen hin werden die Pfade länger, was durch eine höhere Anzahl Teilstücke dargestellt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Verbindungen zwischen den Teilstücken verzichtet. Natürlich muss man sich das Ganze dreidimensional vorstellen.

Nun denkt man sich eine Probe, deren Abmessung grösser ist als einer der im Bild gezeichneten Widerstände.

Anhand des Bildes sieht man unmittelbar:

Damit durch die Probe möglichst viel Strom fliesst, muss man sie möglichst nahe an die beiden Pole heranbringen, am besten zwischen die Pole.

Der Probekörper wird im Folgenden der Patient, im speziellen sein Herz, sein.

Fälle:

Szenario 1

Kein Wasser in der Badewanne. Es passiert wahrscheinlich überhaupt nichts. Ungefährlich.

Szenario 2

Wasser hat keinen Kontakt zu Erdpotential ("nicht geerdet"). Dies ist der Fall bei Kunststoff-Badewannen und Kunststoffrohren. Der Föhn sei komplett unter Wasser.

In diesem Fall haben im Föhn beide Pole, also 0V und 230V~, direkten Kontakt zum Wasser. Der Abstand der beiden Pole zueinander ist sehr viel geringer als der Abstand irgendeines Pols zum Patienten. Der Weg des geringsten Widerstandes liegt also innerhalb des Föhns und geht direkt von Pol zu Pol. Die den Föhn umgebenden Wasserschichten sind diesem direkten Weg zwar irgendwie parallel geschaltet, allerdings sind die Wege länger und die damit verbundenen Widerstände entsprechend höher. Da hilft es auch nicht viel, wenn man auf einem Weg mit wesentlich höherem Widerstand ein Teilstück durch den besser leitenden Patienten ersetzt.

Damit der Patient eine gefährliche Spannung erfährt, muss der Föhn also möglichst nahe bei ihm unter Wasser sein, denn dann sind die dem kürzesten Weg innerhalb des Föhns parallel geschalteten Strompfade ausserhalb des Föhns möglicherweise noch kurz genug, um beim Patienten eine gefährliche Spannung zu verursachen.

Angenommen, der Patient sitzt aufrecht in der Wanne, mit Wasser bis zum Bauchnabel. Wenn der Föhn jetzt z.B. direkt neben einen Oberschenkel ins Wasser fällt, dann kann es sein, dass innerhalb des Oberschenkels eine hinreichende Spannung abfällt. Der Körper reagiert darauf typischerweise mit Verkrampfung der entsprechenden Muskeln.

Wenn der Patient nach dem Föhn greift kann er Pech haben, da sich möglicherweise ein hinreichend starker Strompfad ausbilden kann zwischen der Greifhand und dem ebenfalls im Wasser befindlichen Rumpf.

Besser wäre es, entweder den Föhn liegen zu lassen und sich mit Hilfe der Arme aus der Wanne zu begeben, oder den Föhn am Kabel anzufassen und ihn aus der Wanne zu heben; wichtig ist, dass man das Kabel an einer Stelle anfasst, die sich ausserhalb des Wassers befindet.

Wie müssten die Bedingungen verschärft werden, damit es für den Patienten möglichst gefährlich wird?

Er müsste mit dem Oberkörper unter Wasser sein und der Föhn müsste direkt auf die linke Brustseite fallen.

Dadurch käme die Herzgegend des Patienten in grösstmögliche Nähe zu den elektrischen Polen im Föhn.

Der Verfasser ist der Ansicht, dass selbst das nicht ausreicht um ernsthaft Schaden zu nehmen.

Szenario 3

Wasser hat Kontakt zu Erdpotential ("geerdet"). Dies ist der Fall bei geerdeten Metallwannen oder bei geerdetem Abflussrohr. Der Föhn sei komplett unter Wasser.

Auch jetzt haben im Föhn beide Pole, also 0V und 230V~, direkten Kontakt zum Wasser. Der Abstand der beiden Pole zueinander ist auch jetzt sehr viel geringer als der Abstand irgendeines Pols zum Patienten, ABER:

Jetzt gibt es einen direkten Weg vom 230V~ Pol des Föhns durch das Wasser zum Patienten, durch den Patienten hindurch in die Nähe des Abflussrohres, wieder ein Stück durch das Wasser hindurch bis zum Abflussrohr. Das Abflussrohr ist also als zusätzlicher 0V Pol hinzugekommen.

Auch dieser Strompfad wird nicht (allein aufgrund seiner Länge) der bevorzugte sein, aber der Patient wird dadurch wahrscheinlich einer erheblichen Spannung ausgesetzt, da der direkte Weg vom 230V~ Pol zum Abflussrohr im Allgemeinen kaum kürzer sein dürfte als der Weg über den Patienten. Der Patient befindet sich nämlich nun zwischen dem 230V~ Pol und einem 0V Pol.

Wenn der Patient wie im vorherigen Fall aufrecht sitzt mit Wasser nur bis zum Bauchnabel, dann gelten die selben Überlegungen wie unter 2. geschildert, allerdings dürfte die Verkrampfung - sofern sie überhaupt stattfindet- jetzt stärker sein.

Wenn der Patient mit dem Oberkörper unter Wasser ist und der Föhn entweder auf die linke Brustseite fällt, oder an einer anderen Stelle ins Wasser fällt, sodass sich das Herz zwischen Föhn und Abflussrohr befindet, wobei ein Grossteil des Strompfades zum Abflussrohr durch den Patienten verläuft (durch die Beine), dann sieht es für den Patienten ziemlich schlecht aus.

Szenario 4

Es gibt noch die Möglichkeit, dass der Patient den (geerdeten!) Wasserhahn berührt, ungünstigerweise mit der linken Hand.

Dann fliesst vom 230V~ Pol des Föhns möglicherweise ein hinreichend grosser Strom von egal wo aus dem Wasser durch den Patienten

hindurch. Aufgrund der Körpergeometrie liegt die Herzgegend direkt im Stromkreis.

Auch in diesem Fall sieht es für den Patienten ziemlich schlecht aus.

Wie ändert sich die Situation, wenn der betroffene Stromkreis an einem FI angeschlossen ist?

Heutige in Wohnhäusern standardmässig eingebaute FI lösen bei 30 mA aus.

Dies hat jedoch zur Voraussetzung, dass die 30 mA nicht vom einen Pol des Föhns durch Wasser und Patient zum anderen Pol des Föhns fliessen, sondern vom Föhn zur Erdung.

--> Im obigen Fall 2. würde sich durch den FI kaum etwas ändern.

--> In den Fällen 3 und 4 ist dagegen eine unter Umständen erhebliche Verbesserung für den Patienten zu erwarten.

Das Szenario "Föhn in der Badewanne" hat eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Blankdraht Durchlauferhitzer.

Das Szenario "Föhn in halbvollem Waschbecken" kann im Einzelfall sogar noch gefährlicher sein.

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