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Elektrische Sicherheit – Körperstrom, Erdung und FI-Schutzschalter

TechnikElektrotechnik und SicherheitAlter 13–14

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Mit meiner Klasse nutzen

Vier typische Stromunfälle im Haushalt: Berühren eines blanken Außenleiters, Anfassen eines Geräts mit Metallgehäuse und Körperschluss, Arbeiten an der Leitung ohne Abschalten und eine Drachenschnur, die sich in einer Stromleitung verfängt. Die Lernenden wählen den Körperwiderstand, isolierende Schuhe und eine Schutzmaßnahme (geerdetes Gerätegehäuse, 30-mA-FI-Schutzschalter) und drücken dann „Leiter berühren“: Sie sehen den Körperstrom I = U/R, seinen Wert in Milliampere auf einer Gefahrenskala und die Berührungsdauer. Der FI-Schutzschalter schaltet innerhalb von 0,1 Sekunden ab, die Erdung senkt die Berührungsspannung auf einen ungefährlichen Wert.

Lektion: Stromunfälle und Schutzmaßnahmen: Schutzerdung, Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD), isoliertes Werkzeug

Was sie zeigt

Das Stromnetz treibt einen Strom durch jeden Menschen, der Teil des Stromkreises wird. Die Simulation wendet das ohmsche Gesetz I = U/R an, wobei R der Körperwiderstand plus der Übergangswiderstand zwischen Füßen und Boden ist. Feuchte Haut und nackte Füße auf nassem Boden machen R klein, sodass 220 V Dutzende Milliampere durch den Körper treiben können – genug für Muskelverkrampfung, Atemnot oder Herzkammerflimmern. Zwei Schutzmaßnahmen sind modelliert: Die Erdung eines Metallgehäuses senkt die Berührungsspannung, und ein 30-mA-FI-Schutzschalter trennt die Versorgung innerhalb von 0,1 s.

So funktioniert es

Beginnen Sie mit der Situation Gerät mit Metallgehäuse und Körperschluss anfassen und der Schutzmaßnahme Keine, klicken Sie auf Leiter berühren und lesen Sie Stromstärke und Gefahrenstufe ab. Senken Sie den Körperwiderstand, um nasse Haut nachzubilden, und wiederholen Sie den Versuch; aktivieren Sie dann Isolierende Schuhe, trockener Boden und vergleichen Sie. Testen Sie zuletzt jede Schutzmaßnahme in allen Situationen: Die Erdung hilft nur bei einem Fehler am Gerätegehäuse, der FI-Schutzschalter löst dagegen aus, sobald der Strom 30 mA übersteigt.

Einstellbare Parameter

  • Situation Blanken Außenleiter berühren, Gerät mit Metallgehäuse und Körperschluss anfassen, Leitung reparieren, ohne abzuschalten, Drachenschnur verfängt sich in Stromleitung
  • Körperwiderstand 1000–100000 Ω
  • Schutzmaßnahme Keine, Geerdetes Gerätegehäuse, 30-mA-FI-Schutzschalter, Erdung und FI-Schutzschalter
  • Isolierende Schuhe, trockener Boden

Fragen zum Erkunden

  1. Warum treibt dieselbe Spannung von 220 V durch einen Menschen mit nasser Haut einen viel größeren Strom als bei trockener Haut?
  2. Wie ändert sich der Körperstrom, wenn das Gerätegehäuse geerdet ist, und warum?
  3. In welchen Situationen schützt die Erdung allein nicht, und welche Maßnahme macht sie sicher?

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