Efek Fisiologis Listrik

Sebagian besar dari kita pernah mengalami beberapa bentuk “kejutan” listrik, di mana listrik menyebabkan tubuh kita mengalami rasa sakit atau trauma. Jika kita beruntung, tingkat pengalaman itu terbatas pada kesemutan atau sentakan rasa sakit akibat penumpukan listrik statis yang keluar melalui tubuh kita.

Saat kita bekerja di sekitar sirkuit listrik yang mampu memberikan daya tinggi ke beban, sengatan listrik menjadi masalah yang jauh lebih serius, dan rasa sakit adalah akibat sengatan yang paling tidak signifikan.

Karena arus listrik dihantarkan melalui suatu bahan, setiap perlawanan terhadap arus (resistansi) menghasilkan disipasi energi, biasanya dalam bentuk panas. Ini adalah efek listrik yang paling mendasar dan mudah dipahami pada jaringan hidup:arus membuatnya memanas. Jika jumlah panas yang dihasilkan cukup, jaringan dapat terbakar.

Efeknya secara fisiologis sama dengan kerusakan yang disebabkan oleh nyala api terbuka atau sumber panas bersuhu tinggi lainnya, kecuali bahwa listrik memiliki kemampuan untuk membakar jaringan jauh di bawah kulit korban, bahkan membakar organ dalam.

Bagaimana Arus Listrik Mempengaruhi Sistem Saraf

Efek lain dari arus listrik pada tubuh, mungkin yang paling signifikan dalam hal bahaya, berkaitan dengan sistem saraf. Yang saya maksud dengan “sistem saraf” adalah jaringan sel-sel khusus dalam tubuh yang disebut sel saraf atau neuron yang memproses dan menghantarkan banyak sinyal yang bertanggung jawab untuk mengatur banyak fungsi tubuh.

Otak, sumsum tulang belakang, dan organ sensorik/motorik dalam tubuh berfungsi bersama untuk memungkinkannya merasakan, bergerak, merespons, berpikir, dan mengingat.

Sel saraf berkomunikasi satu sama lain dengan bertindak sebagai “transduser”, menciptakan sinyal listrik (tegangan dan arus yang sangat kecil) sebagai respons terhadap masukan senyawa kimia tertentu yang disebut neurotransmitter , dan melepaskan neurotransmiter ini saat dirangsang oleh sinyal listrik.

Jika arus listrik dengan besaran yang cukup dialirkan melalui makhluk hidup (manusia atau lainnya), efeknya akan menimpa impuls listrik kecil yang biasanya dihasilkan oleh neuron, membebani sistem saraf dan mencegah sinyal refleks dan kehendak untuk dapat digerakkan. otot. Otot yang dipicu oleh arus (kejut) eksternal akan berkontraksi tanpa sadar, dan korban tidak dapat berbuat apa-apa.

Masalah ini sangat berbahaya jika korban menyentuh konduktor berenergi dengan tangannya. Otot-otot lengan bawah yang bertanggung jawab untuk menekuk jari cenderung lebih berkembang daripada otot-otot yang bertanggung jawab untuk memanjangkan jari, dan jika kedua kelompok otot mencoba berkontraksi karena arus listrik yang dialirkan melalui lengan orang tersebut, otot-otot yang “membungkuk” akan menang, mengepal. jari-jari mengepal.

Jika konduktor yang mengalirkan arus ke korban menghadap telapak tangannya, tindakan mengepal ini akan memaksa tangan untuk menggenggam kawat dengan kuat, sehingga memperburuk situasi dengan mengamankan kontak yang sangat baik dengan kawat. Korban akan benar-benar tidak dapat melepaskan kawat.

Secara medis, kondisi kontraksi otot yang tidak disengaja ini disebut tetanus . Ahli listrik yang akrab dengan efek sengatan listrik ini sering menyebut korban sengatan listrik yang tidak dapat bergerak sebagai "membeku di sirkuit". Tetanus akibat syok hanya dapat dihentikan dengan menghentikan arus yang melalui korban.

Bahkan ketika arus dihentikan, korban mungkin tidak mendapatkan kembali kontrol sukarela atas otot-otot mereka untuk sementara waktu, karena kimia neurotransmitter telah menjadi kacau. Prinsip ini telah diterapkan pada perangkat “stun gun” seperti Taser, yang berdasarkan prinsip menyetrum korban untuk sesaat dengan pulsa tegangan tinggi yang dikirimkan antara dua elektroda.

Kejutan yang ditempatkan dengan baik memiliki efek sementara (beberapa menit) melumpuhkan korban.

Arus listrik mampu mempengaruhi lebih dari sekedar otot rangka pada korban kejutan, namun. Otot diafragma yang mengendalikan paru-paru, dan jantung—yang merupakan otot itu sendiri—juga dapat “dibekukan” dalam keadaan tetanus oleh arus listrik.

Bahkan arus yang terlalu rendah untuk menginduksi tetanus seringkali mampu mengacak sinyal sel saraf yang cukup sehingga jantung tidak dapat berdetak dengan baik, mengirim jantung ke dalam kondisi yang dikenal sebagai fibrilasi . Jantung yang mengalami fibrilasi akan lebih berdebar daripada berdetak, dan tidak efektif dalam memompa darah ke organ vital dalam tubuh.

Bagaimanapun, kematian akibat sesak napas dan/atau henti jantung pasti akan diakibatkan oleh arus listrik yang cukup kuat melalui tubuh. Ironisnya, tenaga medis menggunakan sentakan kuat arus listrik yang dialirkan ke dada korban untuk “memulai” jantung yang fibrilasi ke pola detak yang normal.

Detail terakhir itu membawa kita ke bahaya sengatan listrik lainnya, yang satu ini khusus untuk sistem tenaga publik. Meskipun studi awal kami tentang rangkaian listrik akan berfokus hampir secara eksklusif pada DC (Arus Langsung, atau listrik yang bergerak dalam arah yang berkelanjutan dalam suatu rangkaian), sistem tenaga modern menggunakan arus bolak-balik, atau AC.

Alasan teknis untuk preferensi AC daripada DC dalam sistem tenaga tidak relevan dengan diskusi ini, tetapi bahaya khusus dari setiap jenis tenaga listrik sangat penting untuk topik keselamatan.

Bagaimana AC mempengaruhi tubuh sangat bergantung pada frekuensi. AC frekuensi rendah (50 hingga 60 Hz) digunakan di rumah tangga AS (60 Hz) dan Eropa (50 Hz); itu bisa lebih berbahaya daripada AC frekuensi tinggi dan 3 hingga 5 kali lebih berbahaya daripada DC dengan tegangan dan arus listrik yang sama. AC frekuensi rendah menghasilkan kontraksi otot yang diperpanjang (tetani), yang dapat membekukan tangan ke sumber arus, memperpanjang paparan. DC kemungkinan besar menyebabkan kontraksi kejang tunggal, yang sering memaksa korban menjauh dari sumber arus.

Sifat AC yang bolak-balik memiliki kecenderungan lebih besar untuk membuat neuron-neuron pacu jantung dalam kondisi fibrilasi, sedangkan DC cenderung hanya membuat jantung berhenti. Setelah arus kejut dihentikan, jantung yang "beku" memiliki peluang lebih baik untuk mendapatkan kembali pola detak normal daripada jantung yang mengalami fibrilasi.

Inilah sebabnya mengapa peralatan "defibrilasi" yang digunakan oleh petugas medis darurat berfungsi:sentakan arus yang disuplai oleh unit defibrilator adalah DC, yang menghentikan fibrilasi dan memberikan kesempatan bagi jantung untuk pulih.

Dalam kedua kasus, arus listrik yang cukup tinggi untuk menyebabkan aksi otot yang tidak disengaja berbahaya dan harus dihindari dengan segala cara. Di bagian berikutnya, kita akan melihat bagaimana arus tersebut biasanya masuk dan keluar dari tubuh, dan memeriksa tindakan pencegahan terhadap kejadian tersebut.

TINJAUAN:

• Arus listrik mampu menghasilkan luka bakar yang dalam dan parah di tubuh karena disipasi daya di seluruh hambatan listrik tubuh.
• Tetanus adalah kondisi di mana otot-otot berkontraksi tanpa sadar karena aliran arus listrik eksternal melalui tubuh. Ketika kontraksi otot yang tidak disengaja yang mengendalikan jari menyebabkan korban tidak dapat melepaskan konduktor berenergi, korban dikatakan "membeku di sirkuit".
• Diafragma (paru-paru) dan otot jantung juga dipengaruhi oleh arus listrik. Bahkan arus yang terlalu kecil untuk menginduksi tetanus bisa cukup kuat untuk mengganggu neuron alat pacu jantung, menyebabkan jantung berdebar, bukannya berdetak kencang.
• Arus searah (DC) lebih mungkin menyebabkan tetanus otot daripada arus bolak-balik (AC), membuat DC lebih mungkin untuk "membekukan" korban dalam skenario kejutan. Namun, AC lebih cenderung menyebabkan jantung korban mengalami fibrilasi, yang merupakan kondisi yang lebih berbahaya bagi korban setelah arus kejut dihentikan.