تعتبر الكهرباء من أهم الأشياء الموجودة في حياتنا فبدونها لا يمكننا تشغيل هواتفنا أو أجهزتنا المنزلية وحتى إنهاء أعمالنا.
حتى جسم الإنسان يعتمد على الكهرباء فتنقل خلايانا العصبية ملايين الإشارات الكهربية من وإلى الدماغ عبر أجهزة وأعضاء الجسم المختلفة.
لكن ورغم أهمية الكهرباء في حياتنا فهي للأسف عنصر خطير يسبب الآف الإصابات ومئات الوفيات سنوياً في كل دولة. لذا يجب علينا معرفة كيف نحمي أنفسنا منها.
ما هي الكهرباء
أبسط تعريف للكهرباء يتلخص في انه تدفق / تحرك الشحنات الكهربائية (الإلكترونات) داخل مادة موصلة في دائرة مغلقة.
ولها العديد من الأشكال والأنواع الأخرى كالكهرباء الساكنة, والصواعق ولكن في موضوعنا سنتحدث عن كهرباء المنازل.
تقوم محولات محطة الكهرباء بإرسال الكهرباء للمستخدمين على شكل 4 أطراف.
طرف منهم يعتبر نقطه عودة الكهرباء لمصدرها ويسمى بالـ Neutral (N).
اما الأطراف الثلاثة الأخرى فهم مصادر للكهرباء ويسمى كل واحد منهم Phase ويرمز لثلاثتهم بالحروف (R, S, T).
 |
| كيف ترتبط أطراف الكهرباء الـ 4 عند نقطة عودة التيار N |
تستخدم الأماكن الصناعية جميع الأطراف لتشغيل الأجهزة فيها, أما الأماكن السكنية فتستخدم طرفين فقط, فنحصل على أحد أطراف الـ Phase بالإضافة الى الـ Neutral.
ورغم أن الكهرباء داخل منازلنا تتكون من طرفين فقط, فقد نرى بعض المقابس تحتوي على 3 فتحات وليس 2. فلماذا اذاً؟
توضح الصورة التالية مقبس له فتحتان أحدهما للـ Phase والاخرى للـ Neutral, كما توضح أيضاً مقبساً أخر بثلاث فتحات أحدهما للـ Phase والثانية للـ Neutral والأخيرة هي فتحة الـ Earth الموصولة بنظام التأريض الموجود في اللوحة.
وويعتبر وجود نظام التأريض (Earth) من أهم وسائل حماية الأشخاص من التعرض لصدمة كهربائية عند ملامستهم الكهرباء كما سنوضح في الفقرات القادمة.
 |
| أطراف المقابس المنزلية |
تتكون الكهرباء من 3 عناصر أساسية يتم التعامل معها بقانون العالم جورج أوم الذين يبين العلاقة بين عناصر الكهرباء الـ 3 وهم التيار وفرق الجهد والمقاومة في معادلة فيزيائية سميت بإسمه (Ohm's Law)
V= I * R.
1- التيار (I): وهو الشحنات / الإلكترونات التي تتحرك داخل الدائرة, كما انها العنصر الخطير الذي يسبب الضرر عند الإصابة بصعقة كهربائية.
يختلف الضرر الذي يسببه التيار حسب نوعه, وشدته, ومدة الإصابة به.
فللتيار نوعان: تيار متردد (AC) وهو الأكثر تأثيراً وخطورة, وتيار مستمر (DC).
أما شدة التيار فتعتمد على قيمة فرق الجهد الواقع على الجسم, ومقدار مقاومة الجسم المصاب للتيار.
2- فرق الجهد (V): وهو ما يدفع التيار ويحركه, حيث لا تتحرك الإلكترونات الا بوجود فرق في الجهد على الجسم الموصل, فيتحرك التيار من مصدر الجهد الأعلى (Phase) الى مصدر الجهد المنخفض (Neutral), وكلما إرتفع فرق الجهد كلما زادت كمية التيار المار في الجسم الموصل.
3- المقاومة (R): وهي قدرة المادة أو الجسم على منع مرور التيار فيه, فكلما تزيد مقاومة الجسم الموصل كلما قل التيار المار في هذا الجسم.
للأسف من المستحيل قياس مقاومة الجسد البشري بشكل ثابت وواضح حيث تختلف مقاومته حسب العديد من الاسباب.
فجسم الإنسان يحتوي على نسبة 70% من الماء الغني بالمعادن والأملاح مما يقلل مقاومة الجسد الداخلية للكهرباء.
ويعتبر سطح الجلد أهم عنصر مقاوم للكهرباء في أجسادنا, فكلما إزدادت سماكته وقلت رطوبته زادت مقاومته للكهرباء (تقل نسبة مقاومة الجلد بنسبة 90% تقريباً إذا كان مبللاً أو رطباً)
لهذا تتأثر النساء من الصعقات الكهربائية أكثر من تأثر الرجال بها, وهذا يرجع الى خشونة وسماكة الجلد عند الرجال.
كما يجب أن نعلم أن الأشخاص الذين يستهلكون كميات أملاح كبيرة تقل مقاومة أجسادهم عن من لا يستهلكونها.
متى تصبح الكهرباء خطيرة و كيف نحمي أنفسنا منها
لا تتحرك الكهرباء الا عند توافر شرطين أساسيين وهما:
1- وجود فرق جهد كافي على الجسم الموصل لدفع التيار على المرور من خلاله.
2- توفر مسار لمرور التيار في دائرة مغلقة حيث تخرج الكهرباء ثم تعود لمصدرها.
وتصبح الكهرباء خطيرة على البشر عندما يصبح جسد الأنسان هو مسار مرور التيار من مصدر الجهد الأعلى وهو الـ Phase الى مصدر الجهد المنخفض وهو الـ Neutral.
وهنا يجب علينا أيضاً معرفة أن الأرض تعتبر نقطة موصلة منخفضة الجهد مرتبطة بالـ Neutral بشكل غير مباشر (عند الشركة الموزعة للكهرباء).
كما أنها النقطة الأقل جهداً في عالمنا حيث سيختار التيار المرور في الارض الأقل جهداً للعودة إلى المصدر عن إختياره كابل الـ Neutral للعودة الى مصدر الجهد الأعلى.
ولهذا تتسبب الأرض في غلق الدائرة سامحةً بمرور التيار من الـ Phase إليها عبر أي جسم موصل.
وتعتبر هذه النقطة أهم سبب لحدوث حالات الصعق البشري, فبسبب مشاكل التسريب الكهربي من بعض الأجهزة الكهربائية أو عند العبث بالكهرباء قد يتلامس الشخص مع طرف الـ Phase أثناء وقوفه على الأرض بدون عازل مما يسبب إصابته بصعقة كهربائية.
مشاكل التسريب الكهربي تتلخص في وجود مشكلة تسبب تلامس سلك الـ Phase مع أي جسم موصل.
قد تكون المشكلة بسبب تصميم وجودة توصيلات وتمديدات الكهرباء في المنزل.
أو قد تكون بسبب قلة جودة الأجهزة الكهربائية, أو تلف المواد العازلة عليها بسبب مرور الزمن.
ولحماية أنفسنا وعائلتنا يجب علينا التأكد من تواجد بعض أجهزة الحماية الحديثة ووسائل الوقاية من الصعق, مع عدم العبث في الكهرباء وإستشارة المتخصصين فيها عند حدوث المشاكل بها.
1- يجب التأكد من وجود نظام تأريض (Earth) تم توزيعه داخل شبكة المنزل الكهربائية.
وهو عبارة عن سلك ملون باللون الأخضر والأصفر معاً.
هذا السلك موجود في لوحة الكهرباء الرئيسية تم توصيله بالأرض في نقطة بعيدة عن التلامس البشري.
حيث تتم معالجة تربة مكان التأريض بشكل كيميائي لتكون معدومة المقاومة.
سلك التأريض غالباً ما يكون متصلاً بجسم الجهاز المعدني ويمدد من داخل الجهاز الى القابس (الفيشة الكهربائية) فيصبح للقابس 3 أطراف.
أحدهم Phase والأخر Neutral والأخير Earth كما تم التوضيح مسبقاً.
يقوم سلك التأريض بتسريب أي شحنات موجودة على أجسام الأجهزة الى الأرض حامياً بذلك الأشخاص من الإصابة بالصعق.
وذلك لأن مقاومة الأرض (في مكان التأريض تحديداً) أقل بكثير من مقاومة الجسد البشري فيختار التيار المرور في الطريق الأسهل الى الارض عن المرور داخل اجسادنا.
2- التأكد من وجود قواطع الحماية من التسريب الكهربي.
تم تصميم هذه القواطع حيث تحمي الإنسان من الإصابة بصعقة كهربائية بسبب التسريب الكهربي وهي أكثر الصعقات شيوعاً داخل منازلنا.
فتعمل قواطع الحماية على فصل التيار تماماً في حالة إصابة أحد الأشخاص بصعقة كهربائية نتيجة ملامسة طرف الجهد العالي (Phase) أثناء وقوفه على الأرض بدون عازل.
أو عند ملامسة الجسد لجهاز متضرر (متلامس مع الـ Phase) يقوم بتسريب الكهرباء على جسمه المعدني أثناء الوقوف على الأرض بدون عازل.
أنواع قواطع التسريب الكهربي
هناك عدة أنواع من قواطع التسريب العادية بالإضافة الى انواع اخرى تقوم بنفس وظيفة الحماية من التسريب بالإضافة الى بعض الخصائص الأخر.
وكل ما عليك هو إستشارة أحد المتخصصين للنظر في إختيار الجهاز المناسب لمنزلك.
- جهاز التيار المتبقي (RCD) Residual-current device وهو ما تحدثنا عنه.
- قواطع تسريب كهربي تم تزويدها بقاطع تيار قصر وإرتفاع الأحمال (RCCB) Residual Current Circuit Breaker.
- قواطع تسريب كهربي تم تزويدها بقاطع تيار قصر وإرتفاع الأحمال بالاضافة الى حماية من إرتفاع التيار (RCBO) Residual Current Breaker with Overcurrent protection.
إقرأ أيضاً كيف تحمي حساباتك وأجهزتك من الإختراق
متى لا تعمل قواطع التسريب الكهربي على حمايتك ؟
يجب معرفة أن قواطع الحماية من التسريب الكهربي لن تعمل في حالة حدوث صعق نتيجة ملامسة طرفي الكهرباء ( الـ Phase و الـ Neutral) مع عدم ملامسة الأرض وهي أهم نقطة.
حيث سيمر التيار عبر جسدك بدون تسريب وسيتعامل القاطع مع جسدك على انه جهاز كهربائي مر به التيار ثم عاد الى القاطع.
يحدث هذا نظراً لأن هذه القواطع تستخدم الفرق في كمية التيار الخارج منها والعائد اليها لإستشعار أي تسريب للتيار خارج الدائرة.
كخروج التيار الى الأرض وعودته الى المصدر عبر مسار مختلف عن القاطع, ففي هذه الحالة سيعمل القاطع.
كيف تتأثر أجسادنا عند مرور الكهرباء بها
لخص الـ أ.د. محمود الجيلاني آثار وتوابع مرور التيار الكهربائي في جسم الإنسان من مرجع اللجنة الكهروتقنية الدولية.
International Electrotechnical Commission (IEC).
عن كتابهم IEC 60479-1 Effects of Current on Human Beings and Livestock - General aspects.
يسبب مرور التيار في جسم الإنسان آثار حرارية وتحليلية وبيولوجية ويتمثل الأثر الحراري في الإحتراق الذي يصيب الأجزاء الخارجية للجسم بسبب سخونة الأوعية الدموية, ويتمثل الأثر التحليلي في تحلل الدم والسوائل الحيوية الأخرى مما يؤدي الى إتلاف تركيبها الفيزيائي والكيميائي, ويتمثل الأثر البيولوجي في تهييج الأنسجة الحية الذي يمكن أن يترافق مع تقلصات تشنجية غير إرادية للعضلات بما فيها عضلات القلب والرئتين, مما يؤدي الى تمزق الأنسجة وإختلال عمليتي التنفس ودورة الدم. أ.د. محمود الجيلاني
تبين الجداول التالية مقدار تأثر الإنسان بالصعقات الكهربائية.
 |
| خطورة الصدمة حسب قيمة التيار |
 |
| خطورة الصدمة حسب زمن مرور التيار |
جداول ومعلومات هذه الفقرة مأخوذة من كتاب العالم المتواضع أ.د. محمود الجيلاني. عن كتابه (المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية صفحة (437 - 438 - 439)).
ويمكنكم الوصول إلى هذا الكتاب بالإضافة الى العديد من كتب الدكتور الاخرى عبر موقع الدكتور جيلاني بشكل كامل مجاناً.
أمثلة لتوضيح كيف ستمر الكهرباء في حالة ملامستها بأشكال مختلفة
1- في حالة ملامسة طرف الـ Phase أو جهاز يسرب الكهرباء أثناء الوقوف حافياً على الأرض ستتعرض لصعقة كهربائية بسبب مرور الكهرباء من منطقة التلامس حتى الأرض.
2- في حالة ملامسة طرف الـ Phase أو جهاز يسرب الكهرباء أثناء الوقوف معزولاً عن الأرض أو عبر إرتداء قفازات عازلة فلن تتعرض لصعقة كهربائية حيث أن الدائرة لم تغلق فلن يمر التيار عبر جسدك.
3- في حالة ملامسة طرف الـ Phase والـ Neutral أثناء الوقوف معزولاً أو غير معزول عن الأرض ستتعرض لصعقة كهربائية حيث أن الدائرة ستغلق وسيمر التيار عبر جسدك.
4- في حالة ملامسة طرف الـ Neutral فقط فلن تتعرض للإصابة بصعقة كهربائية الا في حالة وجود عدم توازن في الكهرباء لديك.
في الحالة 1 سيعمل قاطع التسريب على حمايتك من الصعق بفصل التيار تماماً.
أما في الحالة 3 و 4 فلن يعمل قاطع التسريب الا اذا كان جسدك ملامساً لسطح الأرض.
لماذا لا تصعق الطيور أثناء وقوفها على كابلات الجهد العالي بينما تصعق النسور و الخفافيش
إن سبب عدم حدوث صعقات كهربائية للطيور أثناء وقوفها على كابلات الجهد العالي هو عدم تسببها في إغلاق الدائرة الكهربائية.
فهي لا تتلامس الا مع طرف Phase واحد فقط وبهذا لن تتحقق شروط حركة التيار.
ويمكن للإنسان نظرياً الإمساك بكابلات الجهد العالي بيد واحدةً بدون ملامسة الأرض وعدم التعرض للصعق لأن الدئرة لم تغلق. ولكن عملياً سيسبب المجال المغناطيسي لكابلات الجهد العالي تأثيراً خطيراً قد يسبب الوفاة لا قدر الله عند الإقتراب منه.
يرتدي عمال الكهرباء ملابس خاصة عازلة تقيهم من الكهرباء والمجال المغناطيسي هذا بالإضافة الى الأخذ بإحتياطات السلامة اللازمة, كما يقوم مهندسين التوزيع على جعل كابلات الجهد العالي في إرتفاعات آمنة للبشر أسفلها.
يختلف الأمر بالنسبة للنسور والخفافيش والطيور الكبيرة حيث أن أجنحتها قد تلامس طرفين للـ Phase فتتسبب بإغلاق الدائرة ومرور التيار بين طرفين الـ Phase المختلفين مما يصيب الطائر بالصعق.
كما قد تلامس أجنحتها برج الكهرباء (الموصول بالأرض) مع ملامستها لأحد أطراف الـ Phase مسببةً بذلك مرور التيار وإصابتها أيضاً بالصعق
الملخص
الكهرباء عنصر خطيرلا يتحرك الا في حالة وجود مسار في دائرة مغلقة حيث يعود التيار الى المكان الذي خرج منه.
ومن أهم مسببات وجود مسار حركة للكهرباء قد نتلامس معه هو وجود تسريب كهربي على أجسام بعض الأجهزة المنزلية.
فيمكننا حماية أنفسنا من الإصابة بخطر الصعقات الكهربائية عبر توفير نظام تأريض للمنزل, بالإضافة الى إستخدام قواطع التسريب الكهربي (RCD) التي تحمي من الإصابة بصعقة كهربائية عبر فصل الكهرباء تماماً.
يجب علينا عدم العبث في الكهرباء وإستشارة المتخصصين عند حدوث الأعطال بها, وإن كان من الضروري التعامل معها فيجب إرتداء قفازات وأحذية عازلة للكهرباء.
إذا ساعدك هذا الموضوع على فهم كيف تؤذينا الكهرباء وكيف نحمي أنفسنا منها فيمكنك إفادة أفراد عائلتك وأصدقائك بمشاركة هذا الموضوع معهم.
Photos Credit
From Pixabay
Thumbnail Image by Mohamed Hassan
تعليقات
إرسال تعليق