Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Miksi sähkövirta eikä jännite ratkaisee sähköiskun vaarallisuuden?
Sähkövirran vaikutus kehoon syntyy siitä, että kudoksen läpi kulkeva varaus depolarisoi hermo- ja lihassoluja ja lämmittää kudosta, ja molemmat riippuvat virrasta. Virta taas riippuu Ohmin lain mukaan sekä jännitteestä että reitin resistanssista: I = U/R. Sama jännite voi siksi olla lähes vaaraton kuivalla iholla ja hengenvaarallinen märällä.
Ihon uloin kerros on kehon suurin resistanssi. Kuivan, ehjän ihon resistanssi voi olla satoja kilo-ohmeja, märän tai rikkoutuneen alle kilo-ohmin. Ihon alla kudosneste johtaa sähköä hyvin, koska siinä on ioneja.
Virran suuruusluokkia: noin 1 mA tuntuu, muutaman kymmenen milliampeerin virta voi aiheuttaa lihasten tahattoman supistuksen, jolloin otetta johtimesta ei saa irti, ja noin 100 mA:n virta sydämen läpi voi laukaista kammiovärinän. Rajat ovat suuntaa antavia ja riippuvat virran reitistä ja kestosta.
Sama periaate on defibrillaattorin taustalla. Lyhyt voimakas virtapulssi sydämen läpi depolarisoi kerralla suurimman osan sydänlihassoluista, jolloin sydämen oma tahdistin voi palauttaa normaalin rytmin.
Kaava
I = U / R
Esimerkki
Henkilö koskettaa 230 V:n jännitteistä johdinta. Arvioi kehon läpi kulkeva virta, kun kokonaisresistanssi on a) 100 kΩ kuivalla iholla ja b) 1,0 kΩ märällä iholla.
- a) I = 230 V / 100 000 Ω = 0,0023 A = 2,3 mA. Virta tuntuu, mutta on selvästi kammiovärinän vaaran alapuolella.
- b) I = 230 V / 1 000 Ω = 0,23 A = 230 mA. Virta on satakertainen ja hengenvaarallinen, jos se kulkee sydämen kautta.
- Jännite oli molemmissa sama, joten ero johtuu kokonaan resistanssista.
Tyypillinen virhe
Virhe on ajatella, että suuri jännite on aina vaarallinen ja pieni aina turvallinen. Staattisen sähkön purkauksessa jännite voi olla tuhansia voltteja, mutta varaus on niin pieni, että virta kestää vain hetken. Ratkaisevaa on virta, sen kesto ja reitti kehon läpi.
Valintakokeessa B
Sähkö ja Ohmin laki kuuluvat lukion fysiikkaan. Valintakokeen B fysiikan osio on vuoden 2026 tietojen mukaan lääketieteen, hammaslääketieteen ja eläinlääketieteen hakijoille, ja kehon sähköiset ilmiöt ovat sen lääketieteellisiä sovelluksia.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 22: Sähkö, aallot ja lääketieteellinen kuvantaminen. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Miksi märkä iho on vaarallisempi?
Vesi ja siihen liuenneet suolat johtavat sähköä ja täyttävät ihon pinnan epätasaisuudet, jolloin kosketuspinta kasvaa ja ihon resistanssi voi pudota jopa satakertaisesti. Samalla jännitteellä virta kasvaa samassa suhteessa. Siksi kosteissa tiloissa sähköturvallisuudelle on tiukemmat vaatimukset.
Miksi lintu voi istua sähkölinjalla?
Linnun molemmat jalat ovat samassa johtimessa lähes samassa potentiaalissa, joten sen kehon yli ei ole merkittävää jännitettä eikä virtaa kulje sen läpi. Vaara syntyy, jos lintu koskettaa samanaikaisesti kahta eri potentiaalissa olevaa kohtaa, kuten kahta johdinta tai johdinta ja maadoitettua pylvästä.