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Fachbegriffe aus der Elektrotechnik erklärt
Was versteht man unter Körperimpedanz?

Wenn man schwitzt, verringert sich der Hautwiderstand, da Feuchtigkeit den Strom besser leitet. Gemessen werden kann der Hautwiderstand mittels Elektroden. Zur Anwendung kommen solche Messungen u. a. in den Bereichen Lügendetektoren und Schlafforschung.

Innenteilwiderstände in Prozent in Bezug auf den Widerstand Hand – Fuss (Bild: EP/H. Spanneberg)

Impedanz des menschlichen Körpers

Der elektrische Widerstand (Gesamtkörperimpedanz) wird in zwei sich unterschiedlich verhaltende Größen eingeteilt: Hautimpedanz und Körperinnenwiderstand.

Beide werden zwar aus Zellularsubstanzen mit elektrolytischen Eigenschaften gebildet, ihre Leitfähigkeit hängt jedoch stark von der Zahl der Ionen und vom Flüssigkeitsgehalt des Gewebes ab.

Die Haut besteht aus einer halb isolierenden Schicht der Hornhaut und kleinen leitenden Elementen, den Poren. Die trockene Hornhaut besitzt in Abhängigkeit von ihrer Schichtdicke einen hohen Widerstand von 50 bis 100 kΩ. Neben ihrem ohmschen Widerstandsverhalten wirkt sie auch als Dielektrikum und bildet besonders bei kleinen Spannungen unter 50 V eine messbare Kapazität von 10 bis 20 nF. Diese kapazitive Widerstandskomponente bestimmt vor allem die Frequenzabhängigkeit der Gesamtkörperimpedanz. Durch das hochohmige Verhalten der trockenen Haut werden zahlreiche elektrische Durchströmungen als so genannte Wischer mit unterschiedlichen Schreckreaktionen ohne lebensgefährliche Folgen überstanden. Dieser natürliche Schutz wird häufig durch die Feuchte der Haut, die Größe der Berührungsfläche, den Kontaktdruck, kleinere Verletzungen und durch die Dauer des Stromflusses unwirksam. Bei Berührungsspannungen über etwa 50 V sinkt der Hautwiderstand beträchtlich und wird vernachlässigbar, wenn die Haut durchschlagen ist.

Der Körperinnenwiderstand kann überwiegend als ohmsch angenommen werden. Seine Werte hängen hauptsächlich vom Stromweg und weniger von der Größe der Berührungsfläche ab (Tafel 1).

Für die Stromwege Hand zu Hand oder Hand zu Fuß wird der Widerstandswert hauptsächlich durch die Arme und Beine bestimmt. Die im Titelbild angegebenen Zahlen bezeichnen den prozentualen Anteil des Körperinnenwiderstandes des betreffenden Körperteils im Verhältnis zum Widerstandswert des Stromweges Hand zu Fuß. Die Gesamtkörperimpedanz kann als eine Reihenschaltung der Hautimpedanz an der Stromeintrittsstelle, dem Körperinnenwiderstand, der je nach Stromweg auch aus Parallelschaltungen einzelner Körperregionen besteht und der Hautimpedanz an der Stromaustrittsstelle nachgebildet werden (Bild 5). Die Werte der Gesamtkörperimpedanz bei 50 bzw. 60 Hz sinken bei höheren Frequenzen durch den Einfluss der Hautkapazitäten und nähern sich oberhalb von 5 kHz dem Wert des Körperinnenwiderstandes. Diese Aussage ist durch Messungen mit Frequenzen bis 20 kHz bei Berührungsspannungen von 10 V und 25 V belegt. Aus diesen Messergebnissen wurden Kurven abgeleitet, die die Abhängigkeit der Gesamtkörperimpedanz für Berührungsspannungen bis 1000 V in einem Frequenzbereich von 50 Hz bis 20 kHz für einen Stromweg Hand zu Hand oder Hand zu Fuß zeigen (Bild 6).

Dieser Beitrag ist im Artikel „Gefährliche Körperströme“ (Archiv) enthalten.

Autor: H. Spanneberg

Tafel 1: Innenwiderstände des Menschen (Bild EP/H. Spanneberg)

Bild oben links (Bild 5): Impedanzen des menschlichen Körpers (Bild: EP/H. Spanneberg)

Bild unten rechts (Bild 6): Frequenzabhängigkeit der Gesamtkörperimpedanzen bei einem Stromweg Hand – Hand (Bild: EP/H. Spanneberg)

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