Körperwiderstand

In der Elektrotechnik wird unter dem Körperwiderstand der elektrische Widerstand eines menschlichen oder tierischen Körpers verstanden. Dieser Widerstand bestimmt zu einem wesentlichen Teil die Grenzwerte zur Verhütung von Stromunfällen. Weitere Anwendungsbereiche der Messung des Körperwiderstandes liegen im Bereich von Körperfettwaagen und Lügendetektoren.

Allgemeines

Der menschliche oder tierische Körper stellt einen Ionenleiter (Leiter 2. Art) dar. Der Körperwiderstand ist genau genommen ein komplexer Widerstand aus R und C und hängt von diversen Parametern wie unter anderem der Kontaktfläche, dem Feuchtigkeitsgrad der Haut und der Stoffverteilung im Körperinneren ab. Aus diesem Grund sind Messungen und Schlussfolgerungen, die auf dem Körperwiderstand beruhen, mit großen Unsicherheiten und Fehlern behaftet. Messungen an trockener Haut führen zu relativ hohen Widerstandswerten bis ca. 1 MΩ; diese relativ hohen Widerstandswerte ergeben sich daraus, dass die obere Hautschicht als Kondensator wirkt und somit einen hohen Widerstandswert verursacht. In der einschlägigen Literatur wird der Körperwiderstand mit 1 kΩ bis 2,4kΩ angegeben, da beim Kontakt mit hohen Spannungen die obere, gut isolierende Hautschicht durchschlagen wird und somit nicht mehr wirkt.

Des Weiteren hängt der Körperwiderstand wesentlich von den Stromein- und austrittpunkten am Körper ab, da sich dabei unterschiedlich lange Strompfade durch den Körper ergeben. Dazu kommt, dass der Körperwiderstand auch von Person zu Person, bei identischen äußeren Bedingungen, unterschiedlich ist und im Regelfall nur statistische Aussagen und Angaben von Mittelwerten möglich sind.

Betrachtet man das Ersatzschaltbild, so erkennt man eine Reihenschaltung aus Kapazität (obere Hautschicht) gefolgt von einem ohmschen Widerstand (Inneres des Körpers), dem wiederum eine Kapazität folgt (obere Hautschicht). Der Körperwiderstand wird dann als Körperimpedanz, eine Form von Wechselstromwiderstand, bezeichnet. Die Körperimpedanz wird beispielsweise im Anwendungsbereich der Körperfettwaagen ausgewertet.

Geschichte

Erste Messungen zur Ermittlung des Körperwiderstandes zum Zweck der Unfallverhütung gehen auf Heinrich Freiberger zurück, welcher 1939 systematisch Messungen bei unterschiedlichen Spannungen an lebenden Versuchspersonen bis zu 50 V und an Leichen mit und ohne Haut bei Spannungen bis zu 5 kV durchführte. Dabei stellte sich heraus, dass der Körperwiderstand von Leichen wesentlich vom Körperwiderstand bei lebenden Personen abwich ^[1]. Daraus ergab sich das Problem, dass die Modellbildung über viele Jahrzehnte nicht auf gesicherte Daten basierte und Grenzwerte konservativ eher nach unten festgelegt wurden. Erste verlässliche Daten zu ermittelten Körperimpedanzen finden sich in den 1990er Jahren im IEC-Report 60479-1 ^[2] .

Zahlenwerte

Umfangreiche Tabellen und Zahlenwerte zum Betrag der Körperimpedanz unter verschiedenen Bedingungen finden sich unter anderem in IEC-Report 60479-1 ^[2] und in Biegelmeier ^[3].

Zur Veranschaulichung, Zahlenwerte entnommen aus ^[3], wurden für die Gesamtkörperimpedanz, Stromweg zwischen Fingerspitze-Fingerspitze von einem Arm zum anderen, bei einem Anpressdruck von 22 N, einer Kontaktfläche von ca 250 mm², trockene Haut, Durchströmungsdauer 20 ms mit einer Wechselspannung mit 50 Hz und bei Einschaltzeitpunkt im Spannungsnulldurchgang folgende Betragswerte der Körperimpedanz als Funktion der effektiven Wechselspannung ermittelt:

Spannung in V	Betrag der Körperimpedanz in kΩ
25	67,3
50	44,9
75	24,8
100	10,9
125	8
150	5,2
175	4,3
200	3,8

Siehe auch

• Berührungsspannung

Literaturquellen

• Gottfried Biegelmeier, Dieter Kieback, Gerhard Kiefer, Karl-heinz Krefter: Schutz in elektrischen Anlagen, Band 1.: Gefahren durch den elektrischen Strom. 2. Auflage. VDE Verlag GmbH, 2003, ISBN 3-8007-2603-3.

Einzelnachweise

1. ↑ Heinrich Freiberger: Der elektrische Widerstand des menschlichen Körpers gegen technischen Gleich- und Wechselstrom". Springer, Berlin 1934.
2. ↑ ^{a b} IEC Report 60479-1 (Hrsg.): Effects of current on human beings and livestock. 3. Auflage. IEC, Genf 1994.
3. ↑ ^{a b} Gottfried Biegelmeier, Dieter Kieback, Gerhard Kiefer, Karl-heinz Krefter: Schutz in elektrischen Anlagen, Band 1.: Gefahren durch den elektrischen Strom. 2. Auflage. VDE Verlag GmbH, 2003, ISBN 3-8007-2603-3.