چه مقدار برق کشنده است

بسیار عالی، برویم سراغ یکی از جدی‌ترین و در عین حال شگفت‌انگیزترین موضوعات فیزیک کاربردی و ایمنی:  برق و مرگبار بودن آن. در این توضیح موتور برق در فردیس و موتور برق در شهریار و موتور برق در محمدشهر و حدود ۲۰۰۰ کلمه‌ای، همه‌چیز را از مبانی فیزیکی گرفته تا تأثیر جریان بر بدن انسان، عوامل مؤثر در کشندگی برق، و حتی حوادث تاریخی بررسی می‌کنیم تا درک کاملی از اینکه «چه مقدار برق کشنده است» به دست آید.

مقدمه: چرا برق می‌کُشد؟

برق به خودی خود چیزی جز حرکت الکترون‌ها نیست، اما وقتی این حرکت از بدن انسان عبور می‌کند، می‌تواند با فرآیندهای حیاتی بدن تداخل ایجاد کند. بدن انسان با سیگنال‌های الکتریکی بسیار ظریف کار می‌کند — ضربان قلب، فعالیت مغزی و حتی انقباض عضلات همه نتیجه‌ی جریان‌های الکتریکی ضعیف طبیعی‌اند. وقتی جریان خارجی وارد بدن می‌شود، این سیگنال‌های طبیعی را مختل می‌کند، درست مثل این‌که یک موج خروشان وارد برکه‌ای آرام شود.

اما میزان کشندگی برق به عوامل زیادی وابسته است، از جمله مقدار جریان (آمپر)، ولتاژ (ولت)، مقاومت بدن (اهم)، مدت زمان عبور جریان و مسیر عبور آن.

بخش اول: فیزیک پایه — قانون اهم و قدرت کشندگی برق

سه کمیت اصلی در برق نقش دارند:

• ولتاژ (V): نیرویی که الکترون‌ها را به حرکت وامی‌دارد.
• جریان (I): مقدار الکترون‌هایی که در هر ثانیه از یک نقطه عبور می‌کنند.
• مقاومت (R): میزان مخالفت ماده با عبور جریان الکتریکی.

این سه کمیت با قانون اهم به هم مربوط‌اند:
[
V = I \\times R
]

از این معادله، می‌فهمیم که اگر ولتاژ زیاد و مقاومت کم باشد، جریان زیادی از بدن عبور می‌کند — و جریان زیاد همان عامل مرگ است.

بخش دوم: آستانه‌های خطر — چند میلی‌آمپر تا مرگ

بدن انسان در برابر ولتاژهای پایین هم آسیب‌پذیر است. جدول زیر نشان می‌دهد که شدت‌های مختلف جریان چه اثراتی بر بدن دارند:

دلیل کشنده بودن جریان‌های نسبتاً پایین مثل ۷۵ میلی‌آمپر این است که قلب انسان با سیگنال‌های الکتریکی در همین محدوده‌ی ولتاژ و جریان طبیعی کار می‌کند. اختلال کوچک در این ریتم می‌تواند ضربان را بی‌نظم کند و ظرف چند ثانیه باعث مرگ شود.

بخش سوم: مقاومت بدن انسان

بدن انسان مقاومت ثابتی ندارد؛ بلکه به شرایط بستگی دارد:

• پوست خشک: مقاومت حدود ۱۰۰٬۰۰۰ اهم.
• پوست مرطوب یا عرق‌کرده: مقاومت حدود ۱٬۰۰۰ اهم یا کمتر.
• در تماس مستقیم با فلز یا آب نمکی: حتی کمتر از ۵۰۰ اهم.

به همین دلیل است که تماس با برق در محیط‌های مرطوب (مثل حمام یا آشپزخانه) بسیار خطرناک‌تر است. در واقع، جریان برق ۲۲۰ ولت شهری در صورت عبور از بدن مرطوب می‌تواند به‌راحتی تا بیش از ۱۰۰ میلی‌آمپر جریان ایجاد کند — یعنی مرگ در کمتر از یک ثانیه.

بخش چهارم: مسیر عبور جریان در بدن

برق وقتی خطرناک است که از مسیر حیاتی عبور کند. عبور از دست به پا معمولاً مرگبارتر از عبور از انگشت به آرنج است، چون جریان از مسیر قلب می‌گذرد. مسیرهای معمول:

• دست راست به پا: خطرناک، چون از قلب عبور می‌کند.
• دست به دست: احتمال فیبریلاسیون بالا.
• پا به پا: نسبتاً کم‌خطرتر، چون از قلب عبور نمی‌کند.

در برق‌گرفتگی‌های خانگی، بیشتر موارد از مسیر دست به پا رخ می‌دهد، چون فرد با دستش سیم را لمس می‌کند و پایش روی زمین است.

بخش پنجم: نقش ولتاژ در مرگبار بودن برق

جریان مهم‌ترین عامل است، اما ولتاژ هم تعیین می‌کند که آیا جریان کافی می‌تواند عبور کند یا نه.
در شرایط عادی:

• ۱۲ تا ۲۴ ولت: معمولاً ایمن است.
• ۵۰ ولت به بالا: بالقوه خطرناک، مخصوصاً در محیط مرطوب.
• ۱۱۰ تا ۲۲۰ ولت (برق خانگی): بسیار خطرناک.
• بالاتر از ۱۰۰۰ ولت: تقریباً همیشه کشنده.

در ولتاژهای بالا، حتی تماس مستقیم لازم نیست؛ جرقه می‌تواند از فاصله‌ی چند میلی‌متری به بدن بجهد. به همین دلیل خطوط فشار قوی را با فاصله‌ی زیاد از ساختمان‌ها نصب می‌کنند.

بخش ششم: مدت زمان تماس

زمان هم نقش حیاتی دارد. حتی جریان نسبتاً پایین اگر مدت زیادی عبور کند، ممکن است کشنده باشد.
در تست‌های ایمنی مشخص شده است:

• جریان ۱۰۰ میلی‌آمپر برای ۰.۲ ثانیه می‌تواند فیبریلاسیون قلب ایجاد کند.
• همان جریان برای کمتر از ۰.۰۱ ثانیه معمولاً کشنده نیست.

همین مسئله اهمیت فیوزها و کلیدهای محافظ جان (RCD) را روشن می‌کند، چون می‌توانند در چند میلی‌ثانیه برق را قطع کنند.

بخش هفتم: برق مستقیم (DC) در برابر برق متناوب (AC)

در برق متناوب، جهت جریان ۵۰ یا ۶۰ بار در ثانیه تغییر می‌کند (در ایران ۵۰ هرتز). این نوسان باعث می‌شود عضلات بارها منقبض و منبسط شوند، و فرد نتواند منبع برق را رها کند.
اما در برق مستقیم، جریان ثابت است و معمولاً باعث یک شوک لحظه‌ای می‌شود که ممکن است فرد را عقب بیندازد. به همین دلیل برق AC خطرناک‌تر از DC است، حتی در ولتاژ مشابه.

بخش هشتم: تأثیرات فیزیولوژیکی برق بر بدن

وقتی برق وارد بدن می‌شود، چند اثر هم‌زمان اتفاق می‌افتد:

1. گرمایش بافت‌ها: جریان باعث تولید حرارت در مسیر عبور می‌شود (قانون ژول: ( P = I^2R )). این حرارت ممکن است بافت‌ها را بسوزاند.
2. اختلال در پیام‌های عصبی: اعصاب بدن با جریان‌های الکتریکی طبیعی کار می‌کنند. ورود جریان خارجی باعث قفل شدن عضلات می‌شود.
3. فیبریلاسیون قلب: مهم‌ترین علت مرگ در برق‌گرفتگی. قلب به جای تپش منظم، لرزش نامنظم پیدا می‌کند.
4. ایست تنفسی: جریان می‌تواند عضلات دیافراگم را فلج کند و نفس کشیدن را متوقف سازد.
5. سوختگی‌های داخلی: حتی اگر پوست سالم بماند، بافت‌های زیرین ممکن است پخته شوند، چون مقاومت داخلی بیشتر است.

بخش نهم: عوامل محیطی

محیط نقش تعیین‌کننده دارد:

• رطوبت بالا: کاهش مقاومت بدن.
• کف سیمانی یا خیس: هدایت بهتر جریان به زمین.
• پوشش نامناسب سیم‌ها: احتمال تماس زیادتر.
• ابزار فلزی یا جواهرات: مسیر رسانا برای جریان.

به همین دلیل برق‌کاران حرفه‌ای همیشه از کفش عایق و دستکش مخصوص استفاده می‌کنند، چون کوچک‌ترین خطا می‌تواند致命ی باشد.

بخش دهم: برق‌گرفتگی و مرگ بالینی

مرگ ناشی از برق معمولاً به دو شکل رخ می‌دهد:

1. مرگ فوری: در اثر فیبریلاسیون قلب یا ایست تنفسی.
2. مرگ ثانویه: چند ساعت یا روز بعد به علت آسیب‌های داخلی، نکروز بافت یا نارسایی کلیه.

در برخی موارد، افراد دچار برق‌گرفتگی نجات پیدا کرده‌اند اما دچار مشکلات دائمی عصبی یا عضلانی شده‌اند. بدن پس از عبور جریان شدید، ممکن است در بخشی از بافت‌ها دچار تخریب کامل سلولی شود که به سختی ترمیم می‌شود.

بخش یازدهم: تفاوت جریان‌های صنعتی و خانگی

برق خانگی (۲۲۰ ولت، ۱۰–۱۶ آمپر) در ظاهر نسبتاً بی‌خطر به نظر می‌رسد، اما همین مقدار برای کشتن انسان کافی است.
در صنایع، ولتاژها به ۳۸۰ یا ۴۰۰ ولت می‌رسد، و در خطوط انتقال، هزاران ولت در جریان است. در چنین ولتاژهایی، جرقه‌ی الکتریکی می‌تواند از چند سانتی‌متر فاصله جهش کند و بدن را دچار سوختگی و مرگ فوری سازد.

بخش دوازدهم: نمونه‌های واقعی و تاریخی

در طول تاریخ، برق‌گرفتگی‌های مشهوری ثبت شده‌اند. یکی از آن‌ها مربوط به توماس ادیسون و ابداع «صندلی الکتریکی» در اواخر قرن نوزدهم است. ادیسون برای اثبات خطرناک‌تر بودن برق متناوب (که رقیبش نیکولا تسلا ترویج می‌کرد)، تلاش کرد با نشان دادن مرگ حیوانات به‌وسیله‌ی AC، مردم را بترساند. بعدها همین فناوری به صندلی الکتریکی تبدیل شد — روش اعدام با عبور جریان حدود ۲۰۰۰ ولت از بدن.

بخش سیزدهم: چگونه از برق‌گرفتگی جلوگیری کنیم

پیشگیری همیشه بهترین دفاع است:

• استفاده از کلید محافظ جان (RCD) که در کمتر از ۳۰ میلی‌ثانیه جریان را قطع می‌کند.
• عایق‌کاری سیم‌ها و بررسی منظم تجهیزات.
• خودداری از استفاده از وسایل برقی در محیط‌های مرطوب.
• پوشیدن دستکش و کفش عایق هنگام کار با برق.
• آموزش اصول برق ایمن از دوران مدرسه تا محیط کار.

بخش چهاردهم: نجات فرد دچار برق‌گرفتگی

نجات در برق‌گرفتگی حساس است، چون نجات‌دهنده ممکن است خودش برق‌گرفته شود. اصول اولیه:

1. قطع برق قبل از تماس با فرد.
2. اگر ممکن نیست، از جسم خشک و نارسانا (چوب، پلاستیک) برای جدا کردن فرد استفاده کنید.
3. پس از جدا کردن، وضعیت تنفس و ضربان قلب بررسی شود. در صورت توقف، احیای قلبی-ریوی (CPR) انجام شود.
4. حتی در ظاهر سلامت، فرد باید به بیمارستان منتقل شود، چون آسیب‌های داخلی ممکن است بعداً بروز کند.

بخش پانزدهم: جریان الکتریکی در بدن از دید فیزیولوژی دقیق‌تر

بدن از نظر الکتریکی پیچیده است. سلول‌ها دارای غشای نیمه‌تراوا هستند که بارهای مثبت و منفی را جدا نگه می‌دارد. پتانسیل استراحت سلول حدود -۷۰ میلی‌ولت است. جریان خارجی این تعادل را برهم می‌زند.
اگر میدان الکتریکی خارجی بیش از ۱۰۰ ولت بر سانتی‌متر باشد، غشا پاره می‌شود (فرآیند electroporation). در آزمایشگاه‌ها همین پدیده را برای وارد کردن DNA به سلول‌ها استفاده می‌کنند — اما در بدن انسان، این به معنی مرگ سلول‌هاست.

بخش شانزدهم: چرا برخی زنده می‌مانند؟

گاهی افراد از برق‌گرفتگی با ولتاژ بالا زنده می‌مانند. علت معمول این است که مسیر جریان از بیرون بدن می‌گذرد یا مدت تماس کوتاه بوده. مثلاً اگر فرد در لحظه‌ی برخورد در حالت پرش یا افتادن باشد، مسیر جریان ناقص می‌شود.
همچنین مقاومت پوست خشک ممکن است آنقدر زیاد باشد که از عبور جریان مؤثر جلوگیری کند. ولی این موارد استثنا هستند و هرگز نباید روی «شانس» حساب کرد.

بخش هفدهم: نقش فرکانس در کشندگی

در برق متناوب ۵۰ هرتز (فرکانس رایج در ایران و اروپا) احتمال فیبریلاسیون قلب بیشتر از فرکانس‌های بالاتر است. در فرکانس‌های خیلی بالا (مثلاً ۱۰ هزار هرتز)، جریان دیگر در عضلات نفوذ نمی‌کند و بیشتر روی سطح پوست حرکت می‌کند — پدیده‌ای به نام اثر پوستی (Skin Effect).
به همین دلیل برق صنعتی با فرکانس‌های بالا گاهی کمتر کشنده است، هرچند می‌تواند باعث سوختگی شدید شود.

بخش هجدهم: برق و مرگ در طبیعت — صاعقه

صاعقه نوعی تخلیه الکتریکی طبیعی است که تا یک میلیارد ولت و ۳۰٬۰۰۰ آمپر جریان دارد. با این حال، بسیاری از کسانی که مورد اصابت صاعقه قرار می‌گیرند زنده می‌مانند، چون بیشتر جریان از سطح بدن عبور می‌کند (اثر سطحی). اما شوک الکتریکی آن به‌قدری شدید است که می‌تواند باعث ایست قلبی، سوختگی، یا آسیب مغزی شود.

بخش نوزدهم: برق و ایمنی در پزشکی

در پزشکی، از برق در حد میلی‌آمپر برای درمان یا تشخیص استفاده می‌شود — مثلاً در الکتروشوک درمانی (ECT) یا الکتروکاردیوگرام (ECG).
اما همان انرژی اگر به‌درستی کنترل نشود، کشنده می‌شود. دستگاه‌های پزشکی طوری طراحی می‌شوند که حداکثر جریان عبوری از بدن بیمار از چند میلی‌آمپر تجاوز نکند.

بخش بیستم: جمع‌بندی — مرز میان زندگی و مرگ در چند میلی‌آمپر

برق پدیده‌ای دوچهره است: نجات‌بخش و ویرانگر. همین انرژی که شهرها را روشن می‌کند و دستگاه‌های پزشکی را به کار می‌اندازد، می‌تواند در کسری از ثانیه حیات را خاموش کند.
آستانه‌ی مرگ برای انسان حدود ۱۰۰ میلی‌آمپر جریان در کمتر از یک ثانیه است — مقداری که به‌سادگی از برق خانگی به‌دست می‌آید.
در نهایت، آنچه برق را خطرناک می‌سازد، بی‌احتیاطی انسان است، نه خود الکترون‌ها.

دانش ما از برق نتیجه‌ی قرن‌ها پژوهش است، از بنجامین فرانکلین تا ادیسون و تسلا. اما احترام به این نیرو هنوز واجب است، چون همان انرژی که تمدن را ممکن کرده، می‌تواند در چشم برهم‌زدنی به مرگ تبدیل شود.
قدرت واقعی در فهم و مهار آن نهفته است — نه در نزدیک شدن بی‌احتیاط به سیمی که بی‌صدا، اما مرگبار می‌درخشد.