Elektrische Elemente/ Gefahren

Bedenken Sie, dass es zwei betroffene Bereiche gibt, die gefährdet sein können: Sie selbst und die Bauelemente. Ihr eigener Schutz geht immer vor. Kein Bauteil kann so teuer sein, wie Ihr Leben. Haben Sie dies berücksichtigt, achten Sie auch auf Ihr Material. Elektronische Bauelemente können mechanisch empfindlich sind, aber auch elektrisch.

Um unbeschwert mit Bauteilen experimentieren zu können, müssen einige Sicherheitsregeln befolgt werden. Insbesondere müssen Gefährdungen erkannt und beseitigt werden. Bei einigen Werten geben wir Spannungen und Stromstärken nach der Regel der "doppelten Sicherheit" an.

Gefahren sind grundsätzlich in die folgenden Bereiche einzuteilen:

• Gefahren durch fließenden Strom
• Akustische Gefahren (Knall)
• Verätzungen/chemische Gefahren
• Gefahren durch Magnetismus
• Gefahren durch Wärmewirkung

Es gibt die unmittelbare Gefahr für Leib und Leben durch elektrischen Strom. Darüber hinaus können bei eigenen Experimenten andere Bereiche für die eigene Sicherheit bedeutsam werden.

Die fünf Sicherheitsregeln der Elektrotechnik sind:

• Ausschalten
• Gegen Wiedereinschalten absichern (nicht, dass Ihr Kind ausversehen den Ein-Schalter betätigt, während Sie gerade an der Schaltung arbeiten.)
• Messen, ob noch eine Spannung anliegt (Kondensatoren oder Akkus stellen eventuell noch Spannung bereit, die ebenfalls abgeschaltet werden muss.)
• Erden
• Nebenliegende Systeme absichern

Die beiden letztgenannten Punkte werden im Falle privater Experimente selten bis gar nicht auftreten. Sie sind am häufigsten in großen unter Netz- oder noch höheren Spannungen stehenden Systemen erforderlich, die über einen Erdleiter verfügen. Aber bedenken Sie, dass es auch bei Ihren Experimenten auftreten kann, dass ein anderer Schaltungsteil noch unter Spannung steht, obwohl Sie die Schaltung ausgeschaltet wähnen.

Gefahren des elektrischen Stromes – Selbstschutz

Benutzen Sie für eigene Experimente am besten Batterien, Akkus oder Netzgeräte mit einer Höchstspannung von 20-25 V. Akkus mit 9 V oder Autobatterien sind gut geeignet für eigene Experimente. Autobatterien können allerdings sehr hohe Ströme (einige 100A) liefern. Bei Kurzschlüssen von Autobatterien können Leitungen anfangen zu glühen und damit Brände verursachen. Deshalb sollten Sie bei Autobatterien stets eine geeignete Sicherung zwischen die Batterie und Ihr Experiment schalten. Stellen Sie sicher, dass Sie nichts kurzschließen. Achten Sie auf die richtige Polung der hier dargestellten Bauteile, um unbeabsichtigtes Kurzschließen zu vermeiden. Sie sollten niemals mit Netzspannung oder Hochspannungstransformatoren experimentieren, wenn Sie keine geeignete Ausbildung haben. Wenn Sie sicher experimentieren, wird Ihnen das Hobby langfristig Freude bereiten.

Gefahren durch Spannungsquellen

Als Faustformel kann man sich merken, dass Spannungen über 50 V tödlich wirken können, wenn der dadurch hervorgerufene Strom durch das Herz führt. Beim Experimentieren sollte man daher dafür sorgen, dass man niemals mit Spannungen über 25 V in direkten Kontakt kommen kann.

In der Gegend von Spannungsquellen sollte es trocken sein, es dürfen keine Nahrungsmittel auf dem Experimentiertisch liegen. Auch Wasser kann den elektrischen Strom leiten.

Es muss darauf geachtet werden, dass alle Zuleitungen vorgeschrieben isoliert sind. Finden sich Brüche in der Isolation, dann dürfen die Geräte erst nach einer sachkundigen Reparatur benutzt werden.

Gefahren durch Kondensatoren

Kondensatoren können ihre Ladung sehr lange behalten. Baut man aus einer Schaltung Kondensatoren aus, ist darauf zu achten, dass sie entladen sind. Hierzu kann man sie über einen Widerstand mit einem der Spannung am Kondensator entsprechenden Wert entladen.

Einige Kondensatoren haben eine vorgegebene Polung, zumeist so genannte Elektrolytkondensatoren. Verpolt man diese Kondensatoren, können sie platzen. Der Knall, der dabei entsteht, ist sehr laut und kann eine Hörschädigung hervorrufen. In solchen Fällen wird man dabei auch noch mit den Innereien des Kondensators bespritzt, was weitere Gefahren zur Folge haben kann. Im Inneren von Elektrolytkondensatoren befindet sich oft Säure, die an den Körper, insbesondere in die Augen und an die Kleidung kommen kann. Schwere Augenverletzungen können die Folge einer solchen Verpolung sein, wobei der Kondensator erst nach unvorhersehbarer Zeit explodiert und dabei scharfkantige Teile des Gehäuses bis zu mehrere Meter weit schleudern kann!

Gefahren durch Spulen

Spulen, insbesondere solche mit hoher Induktivität, können beim Ausschalten eine Spannungsspitze hervorrufen. Diese wirkt zwar nur sehr kurz, kann für diese kurze Dauer aber äußerst schmerzhaft sein. Hier ist also davon abzuraten, die spannungsführenden Teile, auch wenn sie nur mit sehr geringer Spannung betrieben werden, während der Schaltvorgänge zu berühren.

Gefahren durch Transformatoren

Transformatoren werden oft an Netzspannung angeschlossen und können dann sekundärseitig kleine Spannungen bereitstellen. Vertauscht man bei solchen Transformatoren die Wicklungen, dann liegt sekundärseitig das Vielfache der Netzspannung an, was unmittelbar tödlich sein kann! Bei Versuchen zur Erzeugung von Blitzen, bei denen man mit Hilfe von Transformatoren Hochspannungen erzeugt, muss darauf geachtet werden, dass niemand mit spannungsführenden Leitungen in Kontakt kommen kann. Verbrennungen wären dabei die harmloseste Folge!

Sicheres Experimentieren

Denken Sie zuerst an sich und andere. Bauteile und Versuche können ersetzt und wiederholt werden. Ihr Leben und das anderer gibt es nur einmal.

Akustische Gefahren

Die akustischen Gefahren sind bei eigenen Experimenten minimal. Trotzdem besteht ein Risiko, weil manche Geräusche nicht weh tun, das Gehör aber trotzdem auf lange Frist schädigen. Es kann aus Versehen ein Kurzschluss entstehen und durch den Lichtbogen zu einem lauten Knall kommen. Pfeifgeräusche durch Druckluft und laute Geräte müssen nicht immer unangenehm sein, sollten aber aus grad genanntem Grund trotzdem mit Gehörschutz gedämpft werden.

Chemische Gefahren

Akkus und Batterien enthalten oft Säure. Tritt diese Säure aus, kann sie Schäden an der Haut verursachen. Reibt man sich mit einem Finger die Augen, nach dem man mit Säure in Kontakt gekommen ist, muss man das Auge unverzüglich gründlich auswaschen und einen Arzt heranziehen.

Lötzinn kann Blei enthalten. Dies kann sich im Körper anreichern, daher sollten Sie sich nach dem Löten die Hände waschen.

Epoxidharze enthalten einen Stoff ähnlich weiblicher Hormone. Es ist möglich durch Epoxidharze allergische Reaktionen auszulösen, die nach einmaligem Auftreten immer wieder kehren. Die Wahrnehmung des Geruchs kann hierbei bereits ausreichen, es muss nichtmal berührt werden.

Gerüche, Stäube und Lösungsmittel können die Atemluft belasten, achten Sie darauf, dass Ihr Arbeitsplatz gut gelüftet ist.

Gefahren durch Magnetismus

Magnete können bei eigenen Experimenten gefährlich werden, wenn besonders starke spröde (sogenannte Neodym-Magnete) eingesetzt werden. Diese können leicht brechen und zersplittern. Seien Sie vorsichtig, dass Sie diese Splitter nicht aus versehen aufnehmen (Atmen, Essen ohne Händewaschen). Starke Elektromagnete können in Schmuck Ströme induzieren, die Hitze erzeugen oder Kräfte erzeugen. Legen Sie Schmuck insbesondere Ringe und Ohrringe sicherheitshalber ab.

Thermische Gefahren

Nicht nur das unmittelbare Berühren von spannungsführenden Teilen ist gefährlich. Schon bei sehr geringen Spannungen von zum Beispiel 2 Volt kann ein zwischen den Polen liegender Eisennagel durch seinen sehr geringen Widerstand zum Schmelzen gebracht werden. Hier besteht die Gefahr in der Wärmewirkung des elektrischen Stroms. So große Ströme werden insbesondere bei Kurzschlüssen erzeugt, wenn die Spannungsquelle oder Ihre Schaltung nicht über eine eingebaute Sicherung verfügt.

Auch Bauteile können so warm werden, dass Verbrennungen entstehen. Die Temperatur eines Halbleiterübergangs kann bei bis zu 100°C liegen.

Bauteileschutz

Electrostatic Discharge – ESD

Bauteile können durch eine elektrostatische Entladung beschädigt oder sogar zerstört werden. Nicht immer muss diese Ladung auf eine Weise abfließen, sodass Sie es merken. Trotzdem kann ein Bauteil davon bereits in Mitleidenschaft gezogen werden. Berühren Sie daher einen geerdeten Punkt, kurz bevor sie mit der Arbeit beginnen (z.B. den blanken Teil einer Heizung).

mechanische Belastungen

Bauteile können auf mechanische Belastungen empfindlich reagieren. Wenn Sie zum Beispiel die Pins eines Schaltkreises versuchen zu biegen, kann der Pin abbrechen. Dieses Problem wird schwieriger, je kleiner das Bauteil wird.

Oxidschichten und kalte Lötstellen

Schlechte Verarbeitung ist nicht unmittelbar eine Gefahr, kann aber aufgrund der sich anschließenden Fehlersuche zu Verärgerung und dadurch Unachtsamkeit führen. Behalten Sie dies immer im Hinterkopf.

Unterstützende Maßnahmen

PSA – Persönliche Schutzausrüstung

Denken Sie bei Experimenten daran sich zu schützen. Handschuhe, Schutzbrille, schlecht brennbare Kleidung (keine Syntetik) und auch Ohrenstöpsel können empfehlenswert sein. Bedenken Sie dass nur dicke Handschuhe angemessenen chemischen Schutz bieten. Sollte ein Handschuh mit einer Chemikalie in Berührung gekommen sein, sollten Sie die Handschuhe entsorgen. Kein Handschuh bietet 100% Schutz. Es gibt für jeden Stoff eine sogenannte Durchbruchszeit, in der er durch das Handschuhmaterial diffundiert. Bei Beschmutzung durch nicht-flüchtige Stoffe wie zum Beispiel Epoxid-Harze können hier Probleme entstehen. Beispielsweise durchdringen Epoxidharze Einmalhandschuhe, die es überall zu kaufen gibt, in wenigen Minuten.

Sicherheitsdatenblätter

Chemische Stoffe wie Kleber, Reinigungsmittel oder Sprays haben ein sogenanntes Sicherheitsdatenblatt. Dies gibt Auskunft über die Zusammensetzung und Rettungs- sowie Unfallbekämpfungsmaßnahmen. Sorgen Sie dafür, dass sie diese Datenblätter griffbereit haben. Falls etwas passieren sollte, können Sie diese direkt mit zum Arzt nehmen oder dem Notarzt vorlegen.