전기의 생리학적 효과

우리 대부분은 전기가 우리 몸에 고통이나 외상을 경험하게 하는 일종의 전기 "충격"을 경험했습니다. 우리가 운이 좋다면 그 경험의 범위는 우리 몸을 통해 방전되는 정전기 축적으로 인한 따끔거림이나 충격으로 제한됩니다.

부하에 고전력을 전달할 수 있는 전기 회로를 다룰 때 감전은 훨씬 더 심각한 문제가 되며 통증은 충격의 가장 덜 중요한 결과입니다.

전류가 물질을 통해 전도될 때 전류에 대한 반대(저항)는 일반적으로 열의 형태로 에너지 소산을 초래합니다. 이것은 살아있는 조직에 대한 전기의 가장 기본적이고 이해하기 쉬운 효과입니다. 즉, 전류가 조직을 가열합니다. 발열량이 충분하면 조직에 화상을 입을 수 있습니다.

그 효과는 전기가 희생자의 피부 아래 조직을 태우고 내장을 태울 수 있다는 점을 제외하고는 화염 또는 기타 고온 열원으로 인한 손상과 생리학적으로 동일합니다.

전류가 신경계에 미치는 영향

전류가 신체에 미치는 또 다른 영향은 아마도 위험 측면에서 가장 중요할 것이며 신경계와 관련이 있을 것입니다. "신경계"는 많은 신체 기능의 조절을 담당하는 다수의 신호를 처리하고 수행하는 신경 세포 또는 뉴런이라고 하는 신체의 특수 세포 네트워크를 의미합니다.

뇌, 척수 및 신체의 감각/운동 기관은 함께 기능하여 감지, 이동, 반응, 생각 및 기억을 허용합니다.

신경 세포는 신경전달물질이라는 특정 화합물의 입력에 대한 응답으로 전기 신호(매우 작은 전압 및 전류)를 생성하는 "변환기" 역할을 하여 서로 통신합니다. , 전기 신호에 의해 자극되면 이러한 신경 전달 물질을 방출합니다.

충분한 크기의 전류가 살아있는 생물(인간 또는 기타)을 통해 전도되면 그 효과는 뉴런에 의해 정상적으로 생성되는 작은 전기 충격을 무시하고 신경계에 과부하를 일으키고 반사 및 의지 신호가 모두 작동할 수 없도록 방지합니다. 근육. 외부(충격) 전류에 의해 촉발된 근육은 비자발적으로 수축하며 피해자가 이에 대해 할 수 있는 일은 없습니다.

이 문제는 피해자가 전기가 통하는 전도체를 손으로 만지면 특히 위험합니다. 손가락을 구부리는 역할을 하는 팔뚝 근육은 손가락을 펴는 역할을 하는 근육보다 더 발달하는 경향이 있으므로 사람의 팔을 통해 전도되는 전류 때문에 두 근육 세트가 모두 수축하려고 하면 "구부리는" 근육이 승리하여 움켜쥐게 됩니다. 주먹에 손가락을 넣습니다.

피해자에게 전류를 전달하는 도선이 손바닥을 향하게 하면 이 움켜쥐는 동작으로 인해 손이 전선을 단단히 잡게 되어 전선과의 우수한 접촉을 확보하여 상황을 악화시킨다. 피해자는 전선을 완전히 놓을 수 없습니다.

의학적으로는 이러한 비자발적 근육 수축 상태를 파상풍이라고 합니다. . 이러한 감전의 영향에 대해 잘 알고 있는 전기 기술자는 고정된 감전 피해자를 종종 "회로에서 얼어붙은" 상태로 언급합니다. 쇼크 유발 파상풍은 희생자를 통해 흐르는 전류를 차단해야만 중단될 수 있습니다.

전류가 멈춘 경우에도 신경 전달 물질의 화학 반응이 혼란에 빠지기 때문에 피해자는 한동안 근육에 대한 자발적인 통제력을 회복하지 못할 수 있습니다. 이 원리는 두 전극 사이에 전달되는 고전압 펄스로 피해자를 순간적으로 충격을 주는 테이저와 같은 "스턴 건" 장치에 적용되었습니다.

적절하게 배치된 충격은 피해자를 일시적으로(몇 분) 움직이지 못하게 하는 효과가 있습니다.

그러나 전류는 충격을 받은 사람의 골격근에만 영향을 미칠 수 있습니다. 폐를 제어하는 ​​횡격막 근육과 그 자체가 근육인 심장도 전류에 의해 파상풍 상태에서 "동결"될 수 있습니다.

파상풍을 유발하기에는 너무 낮은 전류도 종종 심장이 제대로 박동할 수 없을 정도로 신경 세포 신호를 뒤섞을 수 있어 심장을 세동이라고 하는 상태에 빠뜨릴 수 있습니다. . 세동성 심장은 박동보다 펄럭이며 신체의 중요한 기관에 혈액을 공급하는 데 효과가 없습니다.

어쨌든 질식 및/또는 심정지로 인한 사망은 신체에 흐르는 충분한 전류로 인해 발생합니다. 아이러니하게도 의료진은 세동이 일어나는 심장을 정상적인 박동 패턴으로 "점프 시작"하기 위해 희생자의 가슴에 가하는 강한 전류 충격을 사용합니다.

그 마지막 세부 사항은 우리를 감전의 또 다른 위험으로 이끕니다. 이것은 공공 전력 시스템에 고유한 것입니다. 전기 회로에 대한 우리의 초기 연구는 거의 전적으로 DC(직류 또는 회로에서 연속적인 방향으로 움직이는 전기)에 초점을 맞출 것이지만 현대 전력 시스템은 교류 또는 AC를 사용합니다.

전력 시스템에서 DC보다 AC를 선호하는 기술적인 이유는 이 논의와 관련이 없지만, 각 전력 유형의 특별한 위험은 안전 주제에 매우 중요합니다.

AC가 신체에 미치는 영향은 주로 주파수에 따라 다릅니다. 저주파(50~60Hz) AC는 미국(60Hz) 및 유럽(50Hz) 가정에서 사용됩니다. 그것은 고주파 AC보다 더 위험할 수 있으며 동일한 전압 및 암페어의 DC보다 3~5배 더 위험합니다. 저주파 AC는 확장된 근육 수축(테타니)을 생성하여 손을 전류 소스에 얼려 노출을 연장할 수 있습니다. DC는 단일 경련성 수축을 일으킬 가능성이 가장 높으며, 이는 종종 피해자를 전류의 근원에서 멀어지게 합니다.

AC의 교대 특성은 심장의 박동조율기 뉴런을 세동 상태로 만드는 경향이 더 큰 반면, DC는 심장을 정지 상태로 만드는 경향이 있습니다. 충격 전류가 중단되면 "얼어붙은" 심장이 세동성 심장보다 정상적인 박동 패턴을 회복할 가능성이 더 높습니다.

이것이 응급 의료진이 사용하는 "제세동" 장비가 작동하는 이유입니다. 제세동기 장치에서 공급되는 전류의 충격은 DC이며, 이는 세동을 멈추고 심장이 회복할 기회를 줍니다.

두 경우 모두 비자발적 근육 활동을 유발할 만큼 높은 전류는 위험하므로 어떤 대가를 치르더라도 피해야 합니다. 다음 섹션에서는 이러한 전류가 일반적으로 몸에 들어오고 나가는 방식을 살펴보고 이러한 현상에 대한 예방 조치를 살펴보겠습니다.

검토:

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전류는 신체의 전기 저항을 가로질러 전력 손실로 인해 신체에 깊고 심각한 화상을 일으킬 수 있습니다.

파상풍 외부 전류가 몸을 통과하여 근육이 비자발적으로 수축하는 상태입니다. 손가락을 제어하는 ​​근육의 비자발적 수축으로 인해 피해자가 전기가 통하는 전도체를 놓을 수 없는 경우 피해자를 "회로에서 얼어붙은" 상태라고 합니다.

횡격막(폐)과 심장 근육도 마찬가지로 전류의 영향을 받습니다. 파상풍을 유발하기에는 너무 작은 전류라도 심장의 박동 조율기 뉴런을 방해할 정도로 강하여 심장이 강하게 뛰는 대신 펄럭일 수 있습니다.

직류(DC)는 교류(AC)보다 파상풍을 유발할 가능성이 더 높기 때문에 DC는 쇼크 시나리오에서 피해자를 "동결"시킬 가능성이 더 높습니다. 그러나 AC는 피해자의 심장을 세동으로 만들 가능성이 더 높으며 이는 충격 전류가 멈춘 후 피해자에게 더 위험한 상태입니다.