दूरदर्शन संच, संगणक, विद्युत धुलाई यंत्र, घरगुती प्रेक्षागृह (Home theatre) इत्यादी विविध गृहोपयोगी उपकरणांना मानवाच्या दैनंदिन जीवनामध्ये महत्त्वाचे स्थान आहे. ही उपकरणे विद्युत उर्जेवर कार्यरत असतात. या विद्युत यंत्रणेची असुरक्षित हाताळणी केली किंवा उपकरणात काही बिघाड झाला असताना त्याची हाताळणी केली, तर प्रसंगी ते जीवावर बेतू शकते. तेव्हा योग्य ती सुरक्षा विषयक काळजी नेहमीच घ्यावी लागते. नित्य वापराच्या उपकरणांची संकल्पना (Design) आणि सुरक्षा संहिता (Safety code) तयार करणे तसेच विद्युत निर्मिती आणि उपकेंद्रातील भूसंपर्क पद्धती (Earthing system) आखणे इत्यादी कामांमध्ये विद्युत धारेच्या भिन्न भिन्न मात्रेचा मानवावर काय परिणाम होतो या माहितीचा उपयोग होतो. तसेच विद्युत धक्क्याने जखमी झालेल्या व्यक्तीवर उपचार करणे यासाठी देखील ही माहिती वैद्यकीय व्यावसायिकांना उपयुक्त होऊ शकते. अजाणतेपणाने वा जाणतेपणाने विद्युत धारा मानवी शरीरातून प्रवाहित झाल्यास त्याचा मानवी शरीरावर परिणाम होतो.
ओहमचा नियम : जर्मन शास्त्रज्ञ व गणिततज्ञ गेओर्क झिमोन ओहम (Georg Simon Ohm) यांनी विद्युत धारा (Electric current), विभवांतर (Potential difference) आणि विद्युत रोध (Resistance) यांचे संबंध दाखविणारा सिद्धांत मांडला, जो ओहमचा नियम म्हणून परिचित आहे. तो पुढीलप्रमाणे :
विद्युत धारा = विभवांतर / रोध …. (१)
या नियमाप्रमाणे कोणत्याही परिपथात (Circuit) धारा संक्रमित होण्यासाठी (येथे रोधाचा विचार बाजूस ठेवून) विभवांतर असणे आवश्यक आहे. मानवी शरीराच्या बाबतीत दोन्ही हात किंवा पाय यांदरम्यान किंवा एक हात व एक पाय यांदरम्यान विभवांतर असेल, तरच शरीरातून धारा संक्रमित होऊ शकते. साधारणत: जमिनीवरील विद्युत विभव हे नगण्य असते. अपघाताने हात सचेत (Live) तारेस लागला त्यावेळी पाय जमिनीवर असेल, तर अशावेळी हात आणि पाय यामध्ये विभवांतर असल्याने त्या व्यक्तीच्या शरीरातून धारा संक्रमित होईल. विद्युत तारेवर पक्षी बसलेला अनेकदा दिसतो. त्याचे दोन्ही पाय एकाच तारेवर जवळजवळ असतात, त्यांच्यामध्ये विभवांतर नगण्य असल्याने त्यास काही इजा होत नसते.
आ.१ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे क ही व्यक्ती काही दुरुस्ती करण्यासाठी विशिष्ट यारीच्या (Crane) साहाय्याने सचेत तारेवर सोडण्यात आली. त्या व्यक्तीचे हात तोरवर आहेत, मात्र पाय कोठेही टेकले नाहीत. त्यामुळे शरीरात विभवांतर नसल्याने सुरक्षित आहे. ख ही व्यक्ती जमिनीवरील धातूच्या टेबलवर उभी असून या व्यक्तीचा हात (चुकून का होईना) सचेत तारेस लागला. त्यामुळे शरीरात विभवांतर आले आणि विद्युत धक्का लागला.
मानवी शरीरावरील परिणाम : मानवी शरीरातून विद्युत धारा प्रवाहित झाल्यास त्याचे परिणाम पुढील बाबींवर अवलंबून असतात : (१) ज्या अवयवामार्फत विद्युत धारा संक्रमित झाली, तो अवयव, (२) विद्युत धारेची मात्रा, (३) संक्रमणाचा कालावधी आणि (४) विद्युत धारेची वारंवारता (Frequency).
शरीरातून धारा संक्रमित होत असलेल्या मार्गामध्ये हृदय असल्यास निलयी विकंपन (Ventricular fibrillation) सारखा प्राणघातक प्रकार होऊ शकतो. निलयी विकंपनात हृदयाचे स्नायूंचे जलद आणि अनियमित आकुंचन होते. भारतात व जगभरातील बऱ्याच देशांत निर्धारित वारंवारता ५० हर्ट्झ (चक्र प्रति सेकंद – Cycles per second) आहे. या वारंवारतेची १०० मिलिअँपिअर (मिअँ) धारासुद्धा मानवी शरीरास अपायकारक ठरू शकते. मात्र २५ हर्ट्झ किंवा ३,००० ते १०,००० हर्ट्झ या श्रेणीतील धारा मानवी शरीर अधिक प्रमाणांत सहज पेलवू शकते. तसेच प्रत्यावर्ती धारेपेक्षा (Alternating Current – AC) दिष्ट धारा (Direct Current- DC), शरीर सुमारे पाचपट पेलवू शकते. प्रा. डाल्झील (Prof. Dalziel) यांनी प्राणी आणि मानवांवर यांबाबतीत प्रयोग केले आहेत. तसेच संशोधनपर अनेक लेख प्रसिद्ध केले आहेत.
नेहमीचा विद्युत पुरवठा ५० हर्ट्झ वारंवारता असलेला असतो. या विद्युत धारेची मात्रा जसजशी वाढत जाईल तसे शरीरावर धारेची जाणीव, स्नायूंचे आकुंचन, शुद्ध हरपणे, निलयी विकंपन, श्वसनात अडथळा येणे आणि शरीरास भाजणे असे क्रमाने परिणाम दिसतात (आ. २.). धारा १ मिअँ. पेक्षा कमी असताना शरीरास त्याची सहसा जाणीव होत नाही. मात्र १ मिअँ.ला कमी प्रमाणात मुंग्या आल्याची जाणीव होते. १ ते ६ मिअँ. पर्यंतची धारा (Let-go – विनाधोका) काही अंशी अस्वस्थता निर्माण करते, परंतु संबंधित व्यक्तीच्या स्नायूंमधील क्षमतेवर परिणाम करत नाही.
प्रा. डाल्झील यांनी १३४ पुरुष आणि २८ स्त्रियांवर केलेल्या प्रयोगावरून असे दिसून आले आहे की, विना-धोका धारा ही पुरुषांकरिता १६ मिअँ. तर स्त्रियांकरिता १०.५ मिअँ. इतकी आहे. त्यावरून विना-धोका धारेची मर्यादा पुरुषांसाठी ९ मिअँ. आणि स्त्रियांसाठी ६ मिअँ. ठरविण्यात आली आहे. विद्युत धारा ९ ते २५ मिअँ. यादरम्यान असते, तेव्हा व्यक्तीस विद्युत भारित वस्तू सोडणे अवघड किंवा अशक्य होते. याहून अधिक मात्रेची धारा असल्यास स्नायू आकुंचित होऊन श्वासोच्छवासास अडथळा येऊ शकतो. हे परिणाम कायमस्वरूपी नसतात, तर अशा प्रसंगी विद्युत पुरवठा त्वरेने बंद केल्यास परिस्थिती मूळ पदावर येऊ शकते. ५० ते १५० मिअँ. या श्रेणीतील धारेमुळे प्रचंड वेदना, श्वसनास अटकाव असे गंभीर परिणाम होऊन प्रसंगी मृत्यू होऊ शकतो. १ अँपिअरपेक्षा अधिक धारा असल्यास हृदयाची नियमित हालचाल थांबून मृत्यू होऊ शकतो. १० अँपिअर वा अधिक धारेमुळे गंभीर स्वरूपाच्या भाजण्याच्या जखमा होऊन मृत्यू होण्याची शक्यता असते.
चेतासंस्थेवरील परिणाम : मानवी शरीरातील चेतासंस्था (Nervous system) अत्यंत विकसित असल्यामुळे शरीर धारेच्या प्रवाहाबाबत अतिशय जागृत असते. ऐच्छिक आणि अनैच्छिक कृतींमध्ये समन्वय साधणारी आणि शरीराच्या वेगवेगळ्या भागांना संदेशवहन करण्याचे काम चेतीसंस्थेमार्फत होत असते. इंद्रियांद्वारे पर्यावरणातील माहिती गोळा करणे, ही माहिती सांकेतिक स्वरूपात चेतासंस्थेकडे पाठविणे, माहितीवर प्रक्रिया करून त्यानुसार कोणता प्रतिसाद द्यावा, हे निश्चित करणे आणि स्नायूंना व ग्रंथींना या प्रतिसादानुसार कृतिशील होण्यासाठी संदेश पाठविणे अशा प्रकारे चेतासंस्थेचे कार्य घडते. चेतापेशींचे कार्य सूक्ष्म (काही मिलिव्होल्ट) विभवांतरावर चालते. अपघाताने शरीरातून मोठ्या प्रमाणात विद्युत धारा संक्रमित झाल्यास चेतासंस्थेच्या ऐच्छिक कार्यात अडथळा येतो. स्नायू अधिक आकुंचित होतात. परिणामी स्नायूंचे चलनवलन थांबते आणि संबंधित व्यक्ती तेथेच चिकटून बसली आहे असे पाहणाऱ्यास वाटते.
शारीरिक विद्युत रोध : समीकरण (१) नुसार ओहमच्या नियमामध्ये विद्युत रोध हा एक महत्त्वाचा घटक असतो. शरीराचा विद्युत रोध अनेक बाबींवर अवलंबून असतो. एकूण रोधापैकी ९० % पेक्षा अधिक रोध हा त्वचेचा असतो. त्वचा सोडून इतर शरीराचा रोध ३०० ओहमपेक्षा कमी असतो. धारेच्या शरीरातील मार्गावर (हात ते हात किंवा हात ते पाय) तसेच घाम येण्याची प्रवृत्ती, वयानुसार शारीरिक अवस्था, संबंधित व्होल्टता इ. बाबींवर रोध अवलंबून असतो. मानवी शरीराचा रोध त्वचा पूर्णपणे कोरडी व सलग (जखमेविना) असताना १,००,००० ओहम इतका असू शकतो, तर ती ओली वा सालटलेली असताना ५०० ओहमपर्यत खाली येऊ शकतो. विद्युत निर्मिती आणि उपकेंद्रातील भूसंपर्क पद्धतीचे (Earthing system) आरेखन करताना शरीराचा रोध हा मापदंड IEEE Std.80 या आंतरराष्ट्रीय मानकाप्रमाणे १,००० ओहम इतका धरला जातो.
रोध जितका जास्त, तितकी शरीरातून संक्रमित होणारी धारा कमी होते. यामुळेच विद्युत उपकरणे हाताळताना हातात योग्य क्षमतेचे कोरडे रबरी हातमोजे, पायात सुरक्षा बूट घातल्याने शरीराचा रोध वाढतो, जे सुरक्षेच्या दृष्टीने आवश्यक असते. कोणतेही विद्युत उपकरण भिजले वा त्यात पाणी गेले तर त्या उपकरणाची रोधकता कमी झाल्याने विजेचा धक्का (Electric shock) लागण्याची शक्यता असते. असे उपकरण वापरणे धोक्याचे असते. अशा बिघाड झालेल्या उपकरणाची तज्ञ व्यक्ती कडून तपासणी करून घ्यावी आणि नंतर वापर करावा.
मानवी शरीराची अल्पकालीन विद्युत धारा सहनक्षमता : प्रा. डाल्झील यांच्या संशोधनातून निलयी विकंपन न होता ९९.५ % व्यक्ती किती विद्युत धारा सहन करू शकतात, याबाबत ठोकताळा मांडला आहे. हा ठोकताळा ३० मिलिसेकंद ते ३ सेकंद या कालावधीसाठी ग्राह्य असतो.
IB = √ (SB / ts)
येथे, IB — शरीरातून संक्रमित झालेली धारा (अँपिअर),
ts— धारा संक्रमित झालेला काळ (सेकंद),
SB — अनुभवजन्य स्थिरांक.
अनुभवजन्य स्थिरांकाचे मूल्य संबंधित व्यक्तीच्या शारीरिक वजनावर अवलंबून असते. ५० किग्रॅ. वजनाच्या बाबतीत याचे मूल्य ०.०१३५ असते. हे मूल्य वरील सूत्रात टाकल्यास ती व्यक्ती ११६ मिअँ. धारा १ सेकंदाकरिता सहन करू शकते. त्याहून कमी काळ असल्यास ही क्षमता वाढते. विद्युतनिर्मिती आणि उपकेंद्रातील भूसंपर्क पद्धतीचे आरेखन करताना शरीरातून संक्रमित होणाऱ्या विद्युत धारेची कमाल मर्यादा ११६ मिअँ. इतकी असावी, हा मापदंड IEEE Std.80 या आंतरराष्ट्रीय मानकाप्रमाणे धरला जातो.
पहा : ओहम, गेओर्क झिमोन.
संदर्भ :
• Dalziel, C. F., Deleterious Effects of Electric Shock, International Labour Office, Geneva, October 1961.
• Bureau of Indian Standard, IS : 8437 – 1992, Guide on Effects of Current passing through the human body.
समीक्षक : व्ही. व्ही. जोशी
