برق
برق یا الکتریسیته ،کلمه یونانی: (ήλεκτρον) مجموعهای از پدیدههای طبیعیست که به حضور جریان بار الکتریکی وابسته است. الکتریسیته آثار معروف متنوعی چون آذرخش ، الکتریسیته ساکن ، القای الکترومغناطیسی و جریان الکتریکی دارد. به علاوه، الکتریسیته اجازه تولید و دریافت تابشهای الکترومغناطیسی مانند موجهای رادیویی را فراهم میآورد.
حوادث ناشی از برق و ایمنی برق
برق گرفتگی یا شوک الکتریکی یک تحریک ناگهانی و اتفاقی سیستم عصبی بدن بر اثر عبور جریان الکتریکی است.
- وقتی اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه از بدن ایجاد بطوریکه جریان برق از یک نقطه از بدن وارد و از نقطه دیگری خارج شود، برق گرفتگی رخ میدهد.
- وقتی بدن انسان مدار الکتریکی را به بندد یا کامل کند.
- وقتی جریان الکتریکی از بدن به زمین تخلیه شود.
- هنگامی که سیستم الکتریکی سالم است و انسان بر اثر سهل انگاری با هادی برقدار (مانند فاز ها ، باس بارها ، بوشینگ ها و…) در یک یا دو نقطه مستقیماً تماس میگیرد، برق گرفتگی رخ میدهد.
راههای کلی حفاظت در مقابل تماس مستقیم و غیر مستقیم:
۱- جلوگیری از عبور جریان الکتریکی از بدن انسان
۲- محدود کردن جریان عبوری از بدن در حد مجاز (به میزان کمتر از جریان برق گرفتگی)
۳- قطع خودکار مدار تغذیه به محض بروز برق گرفتگی (فقط برای غیر مستقیم)
* (باید مانع ایجاد ولتاژ تماسی خطرناک یا برقراری ولتاژ برای زمان نسبتاً طولانی شود)
ایمنی در مقابل برق گرفتگی در شرایط عادی: (حفاطت در مقابل تماس مستقیم)
الف) ایمنی کامل در مقابل تماس مستقیم
۱- عایق بندی قسمت های برق دار (عایق کردن اساسی)
اجزای تجهیزات الکتریکی در ولتاژهای مختلف بایستی به طور مناسب از یکدیگر و از بدنه بوسیله عایق وظیفه ای (Functional Insulation) ایزوله گردند.
تمام قسمتهای فعال (اکتیو) دستگاه در داخل یک عایق کامل قرار میگیرد تا امکان دسترسی وجود نداشته باشد. این عایق باید تحمل ولتاژ ، جریان ، حرارت و فشارهای مکانیکی را داشته باشد.
(مانند عایق کابل ها ، عایق کردن سیم در جعبه تقسیم یا محل اتصالات با نوارهای عایق برق)
۲- پوشاندن و محفوظ کردن (محصور کردن)
تمام قسمت های فعال دستگاه باید زیر یک حفاظ یا داخل یک پوسته محافظتی قرار گیرد تا از تماس اتفاقی یا عمدی با قسمت های برقدار بدون کمک ابزاری جلوگیری شود.
مانند قسمت های برق دار داخل تابلو ، داخل کوبیکل ها (سوراخها و روزنه ها کوچکتر از ۱۲ میلیمتر باشد. نباید فاصله پوشش یا درپوش از قسمت های اکتیو داخل آن از ۸۰ میلیمتر کمتر باشد، باز کردن حصار فقط باید با ابزار خاص یا قطع برق امکانپذیر باشد)
ب ) ایمنی مشروط در مقابل تماس مستقیم
ج ) ایمنی مضاعف در تماس مستقیم
عوارض ناشی از شوک الکتریکی
– انقباض ماهیچه ها
– خفگی
– فیبریلاسیون قلب
– سوختگی
عوامل مؤثر بر برق گرفتگی
– ولتاژ
– شدت جریان
– مقاومت بدن انسان
– مسیر عبور جریان و سطح تماس
– نوع جریان
– مدت زمان عبور جریان برق
– فرکانس برق
– عوامل دیگر
حداکثر ولتاژ مجاز تماس در شرایط عادی
برای برق A.C با فرکانس ۵۰Hz
طبق استاندارد آلمان (VDE) ۶۵ volt
طبق استاندارد انگلیس (IEC) ۵۰ volt
برای جانوران در هر ۲ استاندارد فوق ۲۵ ولت میباشد.
برای برق D.C
طبق هر ۲ استاندارد ۱۲۰ volt
برای جانوران در هر ۲ استاندارد ۶۰ ولت میباشد
حداکثر شدت جریان الکتریکی
برای برق A.C با فرکانس ۵۰Hz
آستانه احساس شدت جریان الکتریکی ۱ میلی آمپر
شدت جریان بدون خطر ۸ تا ۱۰ میلی آمپر
شدت جریان خطرناک ۲۵ میلی آمپر
برای برق D.C
شدت جریان خطرناک ۵۰ میلی آمپر
برق و جهان طبیعی
اگر به بدن انسان ولتاژی اعمال کنیم باعث میشود که جریان الکتریکی از بافتهای آن عبور کند، با اینکه رابطهٔ بین اینها غیر خطی است ولی با افزایش ولتاژ جریان عبوری نیز زیاد میشود. آستانه درک انسان با توجه به فرکانس و مسیر عبوری جریان متغیر است ولی برای فرکانس اصلی (در آسیا ۶۰ هرتز) بین ۰٫۱ تا ۱ میلیآمپر متغیر است.
با این وجود یک جریان ضعیف در حد میکروآمپر در شرایط مشخصی به عنوان الکترولرزه توسط بدن تشخیص داده میشود. اگر جریان خیلی قوی باشد موجب انقباض ماهیچهها، تارلرزه قلب و سوختگی بافت میشود. هیچ مشخصه ظاهری برای یک جسم هادی حاوی الکتریسیته وجود ندارد در نتیجه برق یک خطر منحصربفرد است. دردی که توسط یک شوک الکتریکی ایجاد میشود میتواند شدید باشد، این دلیل منجر شدهاست که در زمانهای مختلف این کار به عنوان یک روش برای شکنجه استفاده شود.
به مرگی که ناشی از شوک الکتریکی باشد مرگ در اثر برق اطلاق میشود. در حال حاضر استفاده از این عبارت جز در بعضی حوزههای قضایی، که در آنها به معنی اعدام است، کاهش یافتهاست.
پدیده های الکتریکی در طبیعت
الکتریسیته توسط انسان اختراع نشدهاست و در طبیعت به شکلهای مختلف وجود دارد، یک نمود همیشگی آن آذرخش است. بسیاری از تعاملات آشنا در حد ماکروسکوپیک مانند حس لامسه، اصطکاک و پیوندهای شیمیایی ناشی از تعاملات بین میدانهای الکتریکی در مقیاس اتمی هستند.
تصور میشود که میدان مغناطیسی زمین توسط یک دینام طبیعی ناشی از جریانهای دوار در مرکز سیاره ایجاد شدهاست. کریستالهای مشخصی مانند کوارتز و شکر زمانی که تحت فشار قرار میگیرند بین دو طرف خود اختلاف پتانسیل ایجاد میکنند. این پدیده که اثر فشاربرقی نام دارد و از واژه یونانی piezein به معنی فشار گرفته شدهاست،
در سال ۱۸۸۰ توسط پیر کوری و ژاکس کوری کشف شدهاست. این اثر دوطرفه است یعنی اگر یک ماده پیزوالکتریک را در میدان الکتریکی قرار دهیم ابعاد آن به مقدار بسیار ناچیز تغییر میکند.
بعضی از موجودات زنده مانند کوسهها توانایی این را دارند که تغییرات میدان الکتریکی را حس کنند و به آن پاسخ دهند، این توانایی را دریافت الکتریسیته گویند، گونههای دیگری وجود دارند که قادرند برای شکار یا دفاع از خود ولتاژ ایجاد کنند به این توانایی پیدایش الکتروزیستی گویند. راسته برقماهیسانان، که معروفترین آنها مارماهی الکتریکی است،
قادرند با ایجاد یک ولتاژ قوی توسط سلولهای تغییریافتهٔ ماهیچه موسوم به الکتروسلول، طعمه خود را تشخیص یا بیحس کنند. همهٔ حیوانات اطلاعات را در امتداد غشای سلولی توسط تپشهای (پالسهای) ولتاژ انتقال میدهند که به آن پتانسیل عمل میگویند، که وظیفه آن شامل ایجاد ارتباط بین ماهیچهها و یاختههای عصبی توسط دستگاه عصبی است.
شوک الکتریکی این سیستم را تحریک میکند و موجب انقباض ماهیچهها میشود. پتانسیل عمل در بعضی گیاهان مسئول فعالیتهای هماهنگی است.