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		Elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder im Alltag
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Wirkungen niederfrequenter elektrischer Felder

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Für die Reizung von Nerven und Muskeln sind die durch äußere Felder im Körper erzeugten elektrischen Ströme und Stromdichten maßgeblich. Unter Stromdichte ist dabei der elektrische Strom zu verstehen, der durch eine bestimmte Körper- bzw. Organfläche fließt. Die Einheit der Stromdichte ist Milli-Ampere pro Quadratmeter [mA/m²].

Zur Stimulation von Nerven und Muskeln muss die Stromdichte eine bestimmte frequenzabhängige Reizschwelle übersteigen, damit eine Erregung eingeleitet wird. Die Erregung einer einzelnen Zelle gehorcht dabei dem Prinzip "Alles oder Nichts", d.h. auch bei größeren Stromdichten kann diese Erregung nicht mehr weiter gesteigert werden. Die Reizauslösung ist jedoch stark von Verlauf, Dauer und Frequenz des einwirkenden Feldes abhängig, die Minima der Reizschwelle liegen im Frequenzbereich zwischen 10 Hz und 500 Hz. Bei zu langsamer (niedrige Frequenz) bzw. zu schneller (hohe Frequenz) Feldänderung kommt es erst bei hohen Stromdichten zu einer Erregung.

Grenzwerte für Körperstromdichten bei Effekten an erregbaren Zellen

Die Beurteilung direkter elektrischer und magnetischer Feldwirkungen im Niederfrequenzbereich auf den Körper folgt einem Stufensystem der Wirksamkeit unterschiedlicher Stromdichtebereiche, wobei die möglichen Konsequenzen mit steigender Stromdichte immer gefährlicher werden. Die Wirkungen verschiedener Stromdichten am jeweiligen Wirkungsort des menschlichen Körpers sind für den Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 1 MHz in einer Übersicht dargestellt.

Unterhalb einer Stromdichte von 10 mA/m² sind keine wissenschaftlich abgesicherten biologischen Wirkungen bekannt. Oberhalb von 10 mA/m² nehmen die Sinnesrezeptoren der Haut oder des Sehorgans unterschiedliche Empfindungen wahr, die bei Wiederholung zu Belästigung und Beeinträchtigung des Wohlbefindens führen können. Akute Gefahren für die Gesundheit durch Erregung der Nerven-, Muskel- bzw. Herzfunktion treten erst bei örtlichen Körperstromdichten von mehr als 100 mA/m² auf. Stromdichten körpereigener Felder, die durch natürliche Erregung der Nerven- und Muskelzellen entstehen, liegen bei bis zu 1.000 mA/m² in der Nähe der Zellen. Mit der Entfernung von den elektrisch aktiven Zellen nehmen diese Stromdichten im Gewebe stark ab.

Wirkungen verschiedener Körperstromdichten der von außen einwirkenden elektromagnetischen Felder beim Menschen im Frequenzbereich von 1 Hz bis 1 MHz

Im Vergleich zu Luft stellt der menschliche Körper einen guten elektrischen Leiter dar. Befindet sich daher ein Mensch in einem ungestörten äußeren niederfrequenten elektrischen Feld, so werden die Feldlinien mehr oder weniger stark verformt, am stärksten im Kopfbereich. Da sich die verschiedenen Körperteile somit in Bereichen unterschiedlicher elektrischer Potentiale befinden, kommt es im Falle eines elektrischen Wechselfeldes zu einer mit der Frequenz wechselnden Umverteilung der Oberflächenladungen (Influenz).

Direkte Wirkung eines niederfrequenten elektrischen Feldes auf den Körper eines Menschen

Bei hinreichend hohen elektrischen Feldstärken werden Oberflächeneffekte wahrnehmbar, wie z.B. Bewegung von Körperhaaren oder Bildung von Funken zwischen Haut und Kleidung. Die Wahrnehmungsschwellen sind von Person zu Person unterschiedlich. So können elektrische Felder mit einer Stärke von 1 kV/m nur von ca. 1,5 - 3 % der Bevölkerung. Elektrische Felder einer Stärke von 5 kV/mwerden von ungefähr 1 % der Versuchspersonen als belästigend eingestuft (Abbildung unten, roter Bereich). Elektrische Felder von 10 kV/m aber bereits von ca. 20 - 55 % der Bevölkerung wahrgenommen werden (Abbildung unten, blauer Bereich), wobei Kinder besonders empfindlich reagieren.

Wirkungen elektrischer 50 Hz-Felder an der Körperoberfläche

Zusätzlich zu den Oberflächeneffekten kommt es auch im Innern des Körpers durch Influenz zu elektrischen Ausgleichsströmen bzw. zu unterschiedlichen Stromdichten. Diese Stromdichten mit Werten von wenigen mA/m² (siehe folgende Abbildung) sind zu niedrig, um eine Erregung von Nerven und Muskeln hervorzurufen.

Großen Einfluss auf die auf der Körperoberfläche und im Körperinneren erzeugten Ströme hat auch die Körperform bzw. Körpergröße. In der Abbildung über die direkte Wirkung eines niederfrequenten elektrischen Feldes ist erkennbar, dass sich in einem elektrischen Feld je nach Größe und Form des Körpers die Feldstärken auf der Körperoberfläche erheblich unterscheiden. So wird die elektrische Feldstärke von 10 kV/m des ungestörten Feldes im Kopfbereich des Menschen um das etwa 18-fache erhöht, wohingegen es im Bereich der unteren Extremitäten zu einer Herabsenkung der ungestörten Feldstärke kommt.

Elektrische Feldstärke im Kopfbereich eines Menschen und durch Influenz hervorgerufene Stromdichten in einem vertikalen elektrischen 50 Hz-Feld von der ungestörten Feldstärke 10 kV/m bei idealer Erdung des Körpers

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