L'électrisation est le passage accidentel ou délibéré d'un courant électrique dans le corps d'un humain ou d'un animal. Elle peut entraîner une atteinte des tissus et des organes.
En français, le terme électrisation désigne spécifiquement l'action d'électriser ou l'ensemble des effets d'un courant électrique dans un organisme vivant, tandis que le mot électrocution implique le décès de l'électriséCf par exemple .. Cependant, dans le langage courant les deux termes sont employés l'un pour l'autre.
Le terme électrocution est un emprunt à l'anglais américain electrocution (attesté dès 1890), où il désigne spécifiquement l'exécution d'un condamné à mort par le passage d'un courant électrique.
Le foudroiement, ou la fulguration (au sens large), désigne l'électrisation par un courant de foudre.
Paramètres des effets du courant électrique Les effets d'un courant électrique sur le corps humain dépendent : du type de courant, alternatif (le plus souvent alternatif sinusoïdal de fréquence 50 Hz) ou continu (de fréquence nulle) ; de l’intensité du courant qui dépend elle-même de la tension (différence de potentiel entre masses) et de la résistance du corps humain ; du trajet du courant à travers le corps ; de la durée du passage.
Résistance et impédance du corps humain La résistance du corps humain (c'est-à-dire son opposition au passage du courant) est elle-même composée de plusieurs résistances en série ou en parallèle selon le trajet du courant, défini par la loi d'Ohm.
Dans le cas d'un courant alternatif, cette résistance est appelée plus précisément impédance. Les tissus du corps humain peuvent être représentés par une succession de résistances R et de réactances (inductances et capacités) X, le tout constituant une impédance Z : Z² = R² + X². Cette impédance du corps humain Z résulte de la somme des impédances de la peau ou muqueuse aux points de contacts Zp1 et Zp2 et de l’impédance interne des tissus Zi.
L’impédance interne (Zi) est sensiblement toujours la même pour un même individu, sauf si la surface de contact est très faible, auquel cas elle augmente. La résistance totale décroît rapidement lorsque l'intensité du courant augmente.
Variations de la résistance La résistance ou l'impédance du corps humain varient selon : le trajet du courant (emplacement des points de contact) ; la surface de contact cutanée, et la surface de section des structures traversées par le courant ; la résistance est inversement proportionnelle à cette surface ; le temps de contact ; les lésions sont proportionnelles à la durée ; l'état de la surface de contact : la résistance diminue avec la finesse et l'humidité de la peau, De pour une peau épaisse, sèche et calleuse, à pour une peau fine et humide. Les tissus biologiques ont une résistance variable, le plus souvent faible ( pour le foie), élevée pour les os (). Cette résistance varie aussi avec leur état : lorsque les tissus brûlent, leur résistance augmente.
Électrisation par le sol vignette|alt=Dispersion de la tension électrique en forme d’entonnoir d'une ligne aérienne tombée avec un défaut à la terre. L'entonnoir de potentiel (ligne rouge en bas du diagramme) représente l'évolution de la tension à la surface de la terre en fonction du lieu. Concrètement, lorsqu'une personne se trouve dans cette zone, une tension électrique dangereuse, appelée tension de pas peut apparaître entre ses jambes.|Dispersion de la tension électrique au niveau du sol d'une ligne aérienne tombée avec un défaut à la terre. L'entonnoir de potentiel (ligne rouge en bas du diagramme) représente l'évolution de la tension à la surface de la terre en fonction du lieu. Concrètement, lorsqu'une personne se trouve dans cette zone, une tension électrique dangereuse, appelée tension de pas peut apparaître entre ses jambes en raison de la différence de tension entre chacun de ses pieds. Lorsqu'un courant électrique est introduit dans le sol, par exemple lors de la chute d'une ligne électrique ou de l'impact d'un éclair, ce courant provoque, selon la loi d'Ohm, une tension électrique proportionnelle à la résistance électrique du sol (U =Ri). Plus le courant ou la résistance sont élevés, plus la tension est élevée. Comme le sol est plutôt mauvais conducteur d'une part et que les courants de foudre peuvent atteindre des amplitudes élevées d'autre part, cela conduit inévitablement à des intensités de champ électrique élevées dans le sol. En cas d'impact de foudre, des courants de quelques dizaines de milliers d'ampères peuvent apparaître brièvement.
Un corps qui, dans la zone du sol parcourue par le courant, présente deux points de potentiels différents, est soumis à un courant électrique. Cette tension peut atteindre plusieurs milliers de volts et provoquer une électrocution. Le potentiel électrique qui commence au point d'impact et la foudre ou de contact avec le sol d'une ligne électrique par exemple s'étend vers l'extérieur et présente la forme d'un entonnoir de potentiel (voir illustration à droite). La différence de tension entre deux points du sol dépend de la densité de courant dans la zone des points de contact (plus elle est proche du point d'impact, plus la densité de courant est élevée), de la résistance du sol (plus la résistance est élevée, plus la tension décroissante qui en résulte est élevée pour un même flux de courant), de l'intensité absolue du courant introduit ainsi que de la position et de la distance des points de contact (en général, l'écartement des pieds).
Le risque est largement diminué si le corps ne touche le sol qu'à un seul endroit, le plus petit possible. À proximité d'une ligne électrique tombée au sol, il faut se tenir les pieds serrés et progresser par bonds, les pieds joints. C'est aussi pourquoi, en cas d'orage, il faut s'accroupir pour ne pas attirer soi-même la foudre et serrer les pieds, mais en aucun cas s'asseoir ou même s'allonger - on subirait alors une tension de pas potentiellement mortelle en cas d'impact de foudre proche.
Se coucher à plat sur le sol dans l'entonnoir de potentiel est considéré comme encore plus dangereux que de se tenir debout les jambes écartées, car le contact avec le sol est encore plus important en raison de la grande surface exposée, ce qui risque d'entraîner un flux de courant encore plus élevé à travers tout le corps.
Les animaux en plein air sont également menacés par la diffusion d'électricité dans le sol, par exemple les vaches qui paissent, car elles se tiennent naturellement au sol avec quatre jambes avec un grand écart entre les pattes.
Épidémiologie vignette|Appareil électrique défectueux, d'autant plus dangereux avec la main mouillée. Électrisations en France En France, on compte chaque année environ trois mille accidents d'électrisation., dont près de 200 cas hospitalisés pour brûlures électriques (soit de 3 à 5 par million d'habitants et par an). Les électrocutions sont rares par rapport à l'ensemble des accidents de la vie courante. Par exemple, en France en 2006, plus de 18 000 décès par de tels accidents ont été signalés, les électrocutions comptant pour 61 décès.
Les accidents d'électrocution sont des accidents domestiques et de loisirs dans près de deux tiers des cas, le tiers restant étant les accidents du travail. Les victimes sont très majoritairement masculines.
Les accidents domestiques sont surtout concernés par le courant 230 volts alternatif de 50 hertz. Les victimes sont les petits enfants (moins de 5 ans) à proximité d'installations défectueuses, prolongateurs, fiches non conformes, interrupteurs démontables... et les adultes bricoleurs d'appareils sous tension, utilisateurs d'appareils électriques avec les mains mouillées (salle de bain), installation d'antennes, etc.
Les loisirs d'extérieur (à proximité de lignes à haute tension) sont nombreux et variés : pêche avec canne en carbone, voile, parachutisme et sports aériens, jeux d'adolescent (ascension de pylône, montées sur le toit des maisons ou des trains...).
Les accidents du travail dans la production et la distribution d'électricité sont rares, en raison des mesures de sécurité en milieu professionnel. Ils concernent plutôt d'autres activités à proximité des lignes aériennes ou enterrées : échafaudage, élagage, travaux de toiture, conduite d'engins de travaux publics (grues, pelles mécaniques...), déplacement d'objets longs et métalliques (tubes et tuyaux). Il existe des accidents en milieu hospitalier (instruments et appareils électriques médicaux).
Foudroiements en Allemagne
Les statistiques en Allemagne rapportent 13 accidents mortels entre 1952 et 1962 dus à un impact indirect de la foudre en extérieur. Les personnes se trouvaient à une distance de 1,5 à 8 mètres du point d'impact. Les statistiques répertorient également des lésions corporelles temporaires dues à des brûlures, des paralysies et des troubles sensoriels à des distances comprises entre 1 et 150 m du point d'impact. Une distance de 30 mètres du point d'impact est généralement suffisante pour être protégé mais cette distance peut augmenter suivant la nature du sol notamment en zone rocheuse. Dans l'eau cette distance peut être supérieure à 100 mètres.
Effets sur l'homme On distingue les effets directs dus au passage du courant (par exemple tétanie ou contraction musculaire) et les effets thermiques indirects (brûlures par chaleur liée à la résistance).
Une formule est souvent citée : « les ampères tuent et les volts brûlent », il s'agit d'une simplification plutôt inexacte car d'autres facteurs entrent en jeu.
Mécanismes des lésions vignette|gauche|Mort d'un télégraphiste dans une rue passante de New-York, le 11 octobre 1889. Les lignes de télégraphe étaient à proximité de lignes de haute tension. Le corps du malheureux, pris dans les câbles, se consuma en public durant plus d'une demi-heure. Illustration de la « Physique populaire » (1891) d'Émile Desbeaux.
En cas de contact avec une zone électrique non protégée, le corps humain est intégré dans un circuit électrique. Le courant passe entre le point de contact (main, doigt...) et les pieds au sol dont le potentiel électrique est, par convention, de zéro volt.
Le corps est soumis à une différence de potentiel variant selon la source : courant domestique (230 V), rail de métro (750 V), jusqu'aux lignes aériennes à haute tension (20 000 V et plus) et caténaires des voies ferrées (25 000 V).
Trajets du courant En courant continu, on peut observer des lésions aux points d'entrée et de sortie. En courant alternatif, on ne parle que de points de contact (pas de distinction entre entrée et sortie).
Le courant électrique qui traverse le corps utilise les voies de moindre résistance, par ordre croissant : fibres nerveuses, vaisseaux (contenant un liquide), muscles, tendons, graisse, os. Aux fortes intensités, le courant s'écoule le long du chemin le plus court.
Le trajet présumé du courant détermine le type de lésion viscérale à redouter. Les trajets courts (par exemple, petit enfant mettant deux doigts dans une prise) exposent à des brûlures électriques. En basse tension (courant domestique), en contact prolongé, le risque vital est engagé si le trajet concerne le thorax et traverse le cœur (risque de fibrillation ventriculaire). En haute tension, s'ajoute le risque de brûlures des organes profonds.
Conséquences Le passage du courant provoque des perturbations fonctionnelles puis des lésions anatomiques allant jusqu'à la nécrose dans tous les tissus traversés. Les cellules nerveuses et musculaires sont les plus sensibles. À ce niveau cellulaire, il se produit un phénomène dit électroporation qui induit la formation de pores dans la membrane cellulaire, d'où une perte d'ions et de molécules dans le milieu extérieur aboutissant à la mort cellulaire. Celle des cellules musculaires se traduit par une rhabdomyolyse, susceptible d'entraîner à moyen terme une insuffisance rénale.