Effets physiologiques de l'électricité

La plupart d'entre nous ont subi une forme de « choc » électrique, où l'électricité provoque une douleur ou un traumatisme dans notre corps. Si nous avons de la chance, l'étendue de cette expérience se limite à des picotements ou à des secousses douloureuses dues à l'accumulation d'électricité statique se déchargeant dans notre corps.

Lorsque nous travaillons autour de circuits électriques capables de fournir une puissance élevée aux charges, le choc électrique devient un problème beaucoup plus grave et la douleur est le résultat le moins significatif du choc.

Le courant électrique étant conduit à travers un matériau, toute opposition au courant (résistance) entraîne une dissipation d'énergie, généralement sous forme de chaleur. C'est l'effet le plus fondamental et le plus facile à comprendre de l'électricité sur les tissus vivants :le courant les fait chauffer. Si la quantité de chaleur générée est suffisante, le tissu peut être brûlé.

L'effet est physiologiquement le même que les dommages causés par une flamme nue ou une autre source de chaleur à haute température, sauf que l'électricité a la capacité de brûler les tissus bien sous la peau d'une victime, voire de brûler les organes internes.

Comment le courant électrique affecte le système nerveux

Un autre effet du courant électrique sur le corps, peut-être le plus important en termes de danger, concerne le système nerveux. Par « système nerveux », j'entends le réseau de cellules spéciales du corps appelées cellules nerveuses ou neurones qui traitent et conduisent la multitude de signaux responsables de la régulation de nombreuses fonctions corporelles.

Le cerveau, la moelle épinière et les organes sensoriels/moteurs du corps fonctionnent ensemble pour lui permettre de ressentir, de bouger, de réagir, de penser et de se souvenir.

Les cellules nerveuses communiquent entre elles en agissant comme des « transducteurs », créant des signaux électriques (très faibles tensions et courants) en réponse à l'entrée de certains composés chimiques appelés neurotransmetteurs , et libérant ces neurotransmetteurs lorsqu'ils sont stimulés par des signaux électriques.

Si un courant électrique d'une amplitude suffisante est conduit à travers une créature vivante (humaine ou autre), son effet sera de neutraliser les minuscules impulsions électriques normalement générées par les neurones, surchargeant le système nerveux et empêchant à la fois les signaux réflexes et volontaires de pouvoir s'activer. muscles. Les muscles déclenchés par un courant externe (de choc) se contracteront involontairement, et la victime ne peut rien y faire.

Ce problème est particulièrement dangereux si la victime entre en contact avec un conducteur sous tension avec ses mains. Les muscles de l'avant-bras responsables de la flexion des doigts ont tendance à être mieux développés que les muscles responsables de l'extension des doigts. les doigts dans un poing.

Si le conducteur fournissant du courant à la victime fait face à la paume de sa main, cette action de serrage forcera la main à saisir fermement le fil, aggravant ainsi la situation en assurant un excellent contact avec le fil. La victime sera complètement incapable de lâcher le fil.

Médicalement, cette condition de contraction musculaire involontaire est appelée tétanos . Les électriciens familiers avec cet effet de choc électrique se réfèrent souvent à une victime immobilisée de choc électrique comme étant « gelée sur le circuit ». Le tétanos induit par un choc ne peut être interrompu qu'en arrêtant le courant à travers la victime.

Même lorsque le courant est arrêté, la victime peut ne pas reprendre le contrôle volontaire de ses muscles pendant un certain temps, car la chimie des neurotransmetteurs a été bouleversée. Ce principe a été appliqué dans des dispositifs de « pistolet paralysant » tels que les Tasers, qui sur le principe de choquer momentanément une victime avec une impulsion haute tension délivrée entre deux électrodes.

Un choc bien placé a pour effet d'immobiliser temporairement (quelques minutes) la victime.

Cependant, le courant électrique est capable d'affecter plus que les muscles squelettiques d'une victime de choc. Le muscle du diaphragme contrôlant les poumons et le cœur, qui est un muscle en soi, peuvent également être « congelés » dans un état de tétanos par le courant électrique.

Même les courants trop faibles pour induire le tétanos sont souvent capables de brouiller suffisamment les signaux des cellules nerveuses pour que le cœur ne puisse pas battre correctement, envoyant le cœur dans une condition connue sous le nom de fibrillation . Un cœur en fibrillation palpite plutôt qu'il ne bat et est inefficace pour pomper le sang vers les organes vitaux du corps.

Dans tous les cas, la mort par asphyxie et/ou arrêt cardiaque résultera sûrement d'un courant électrique suffisamment fort à travers le corps. Ironiquement, le personnel médical utilise une forte secousse de courant électrique appliquée à travers la poitrine d'une victime pour « relancer » un cœur en fibrillation dans un schéma de battement normal.

Ce dernier détail nous amène à un autre risque de choc électrique, celui-ci propre aux systèmes d'alimentation publique. Bien que notre étude initiale des circuits électriques se concentrera presque exclusivement sur le courant continu (courant continu, ou électricité qui se déplace dans une direction continue dans un circuit), les systèmes électriques modernes utilisent le courant alternatif, ou courant alternatif.

Les raisons techniques de cette préférence du courant alternatif par rapport au courant continu dans les systèmes d'alimentation ne sont pas pertinentes pour cette discussion, mais les risques particuliers de chaque type d'alimentation électrique sont très importants pour le sujet de la sécurité.

La façon dont AC affecte le corps dépend en grande partie de la fréquence. Le courant alternatif basse fréquence (50 à 60 Hz) est utilisé dans les foyers américains (60 Hz) et européens (50 Hz) ; il peut être plus dangereux que le courant alternatif à haute fréquence et est 3 à 5 fois plus dangereux que le courant continu de même tension et ampérage. Le courant alternatif à basse fréquence produit une contraction musculaire prolongée (tétanie), qui peut geler la main à la source du courant, prolongeant ainsi l'exposition. Le courant continu est le plus susceptible de provoquer une contraction convulsive unique, qui force souvent la victime à s'éloigner de la source de courant.

La nature alternative du courant alternatif a une plus grande tendance à mettre les neurones du stimulateur cardiaque dans un état de fibrillation, tandis que le courant continu a tendance à simplement arrêter le cœur. Une fois le courant de choc arrêté, un cœur « gelé » a de meilleures chances de retrouver un rythme normal qu'un cœur en fibrillation.

C'est pourquoi l'équipement de « défibrillation » utilisé par les médecins d'urgence fonctionne :la secousse de courant fournie par l'unité de défibrillateur est en courant continu, ce qui arrête la fibrillation et donne au cœur une chance de récupérer.

Dans les deux cas, les courants électriques suffisamment élevés pour provoquer une action musculaire involontaire sont dangereux et doivent être évités à tout prix. Dans la section suivante, nous examinerons comment ces courants entrent et sortent généralement du corps, et examinerons les précautions à prendre contre de tels événements.

AVIS :

• Le courant électrique est capable de produire des brûlures profondes et graves dans le corps en raison de la dissipation de puissance à travers la résistance électrique du corps.
• Tétanos est la condition où les muscles se contractent involontairement en raison du passage d'un courant électrique externe à travers le corps. Lorsque la contraction involontaire des muscles contrôlant les doigts empêche une victime de lâcher un conducteur sous tension, la victime est dite « figée sur le circuit ».
• Le diaphragme (poumon) et les muscles cardiaques sont également affectés par le courant électrique. Même des courants trop faibles pour induire le tétanos peuvent être suffisamment puissants pour interférer avec les neurones du stimulateur cardiaque, provoquant des battements cardiaques au lieu de battre fortement.
• Le courant continu (CC) est plus susceptible de provoquer le tétanos musculaire que le courant alternatif (CA), ce qui rend le courant continu plus susceptible de « geler » une victime dans un scénario de choc. Cependant, le courant alternatif est plus susceptible de provoquer une fibrillation du cœur de la victime, ce qui est une condition plus dangereuse pour la victime après l'arrêt du courant de choc.