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Elektromagnetische Felder

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Elektromagnetische Felder

Nachgewiesene Wirkungen niederfrequenter Felder

  • Jede elektrische Leitung ist von einem elektrischen und einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld tritt nur auf, wenn in der Leitung Strom fließt. Das elektrische Feld ist überall vorhanden, wo eine elektrische Spannung besteht.
  • Als Grundlage für die Beurteilung möglicher gesundheitlicher Wirkungen niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder dient die elektrische Feldstärke im Körper.
  • Der international empfohlene Basisgrenzwert für niederfrequente elektrische und
    magnetische Felder orientiert sich an den natürlichen elektrischen Feldstärken im Körper und an den Schwellenwerten für nachgewiesene gesundheitliche Wirkungen. Für die im Körper erzeugte elektrische Feldstärke ist bei 50 Hertz ein Basisgrenzwert von 20 Millivolt pro Meter festgelegt.
  • Herzschrittmacher und andere elektronische Implantate können auch unterhalb der Grenzwerte durch elektrische und magnetische Felder beeinflusst werden. Die Empfindlichkeit eines Schrittmachers hängt von der Art der Implantation ab, von der Programmierung der Empfindlichkeit sowie vom Gerätetyp. Im Einzelnen muss die Gefahr einer Störbeeinflussung vom behandelnden Arzt abgeschätzt werden.

Jede elektrische Leitung ist von einem elektrischen und einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld tritt nur auf, wenn in der Leitung Strom fließt. Das elektrische Feld ist überall vorhanden, wo eine elektrische Spannung besteht.

Im Alltag treten aufgrund der Versorgung mit 50-Hertz-Wechselstrom vor allem elektrische und magnetische Wechselfelder auf. Statische elektrische und magnetische Felder kommen zum Beispiel in Verbindung mit Gleichstromanlagen vor (siehe Was sind statische und niederfrequente elektrische und magnetische Felder?).

Das elektrische Feld

Das elektrische Feld dringt kaum in den menschlichen Körper ein. Biologische Gewebe, wie zum Beispiel der menschliche Körper, bestehen zum großen Teil aus elektrisch leitenden Flüssigkeiten und organischen Geweben. Wirkt ein äußeres elektrisches Feld auf eine Person ein, so wirken Kräfte auf Ladungen im Körper. Dies führt zu einer Bewegung der Ladungsträger. Es fließen Ströme im Körper, man spricht von Körperströmen. Dieser Vorgang - Influenz genannt - geschieht solange, bis sich die Körperoberfläche einheitlich aufgeladen hat und im Körperinneren kein elektrisches Feld mehr auftritt.

Elektrische Wechselfelder

Bei Wechselfeldern wiederholt sich die Ladungsumverteilung ständig mit der Frequenz. Körperströme treten im gleichen Rhythmus periodisch auf. Diese inneren Körperströme sind bei den im Alltag vorkommenden elektrischen Feldstärken äußerst gering.

Direkte Wirkungen elektrischer Felder

Ab einem bestimmten, von Mensch zu Mensch unterschiedlichen Schwellenwert werden elektrische Felder wahrgenommen. Im elektrischen Wechselfeld vibrieren die Härchen auf der Körperoberfläche. Im Takt der vorherrschenden Frequenz werden sie gleichartig aufgeladen und stoßen sich gegenseitig ab.

Indirekte Wirkungen elektrischer Felder

Neben diesen direkten Wirkungen gibt es auch indirekte Wirkungen elektrischer Felder, wie zum Beispiel Ableitströme oder Elektrisierungen. Ursache dafür sind Ladungsunterschiede zwischen unterschiedlich aufgeladenen Objekten und dem betroffenen Menschen. Diese Ladungsunterschiede gleichen sich aus, sobald ein elektrisch leitender Kontakt zum Beispiel durch Berührung hergestellt wird.

Die dabei entstehenden Ableitströme können ab einer bestimmten Stärke wahrgenommen werden. Viele Menschen haben schon erlebt, dass es beim Anfassen einer Türklinke zu einem "Schlag" kommt. In diesen Fällen war die Türklinke anders "aufgeladen" als die Hautoberfläche - es kommt zum Ladungssausgleich durch Funkenbildung. Dabei treten kurzzeitig sehr hohe Stromdichten auf.

Im Alltag sind derartige Ableitströme meist harmlos und stellen auch bei lang andauernder Wirkungsdauer keine Gesundheitsgefahr dar. Unter dem Einfluss sehr starker elektrischer Felder kann es allerdings in seltenen Fällen zu sehr unangenehmen, schmerzhaften Elektrisierungen kommen - beispielsweise bei großen von der Erde isolierten Metallflächen unter Hochspannungsleitungen.

Wirkung magnetischer Wechselfelder auf den Menschen Wirkung magnetischer WechselfelderWirkung magnetischer Wechselfelder auf den Menschen

Das magnetische Feld

Im Gegensatz zum elektrischen Wechselfeld werden vom magnetischen Wechselfeld - als Folge der magnetischen Induktion - elektrische Felder und Ströme im Inneren des Körpers direkt erzeugt. Diese sind für die gesundheitliche Bewertung entscheidend.

Grundlagen für die gesundheitliche Bewertung niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder

Als Grundlage für die Beurteilung möglicher gesundheitlicher Wirkungen niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder dient die elektrische Feldstärke im Körper. Sie wird in Millivolt pro Meter (mV/m) angegeben.

Natürliche elektrische Felder im Körper

Auch ohne äußere Felder treten im Körper des Menschen elektrische Felder und Ströme auf. Nerven übertragen ihre Signale, indem sie elektrische Impulse weiterleiten. Auch das Herz ist elektrisch aktiv - der Arzt kann dies im Elektrokardiogramm (EKG) nachweisen. Fast alle Stoffwechselvorgänge gehen mit der Verschiebung geladener Teilchen (Ionen) einher. Die natürlichen Feldstärken im Körper liegen im Mittel im Bereich von 5 bis 50 mV/m.

Wirkungen der im Körper erzeugten elektrischen Felder Wirkungen elektrischer FelderWirkungen der im Körper erzeugten elektrischen Felder

Nervenstimulation

Werden elektrische Felder im Körper künstlich erzeugt (induziert), kommt es über einem bestimmten Schwellenwert zunächst zu biologischen Effekten und bei höheren Feldstärken auch zu gesundheitlichen Gefahren. Der zugrunde liegende Mechanismus ist die Stimulation von Nerven- oder Muskelzellen. Für die Reizung von Nervenfasern, die in der Haut oder in den Muskeln liegen, sind zum Beispiel elektrische Feldstärken von 4 bis 6 Volt pro Meter (V/m) nötig. Die niedrigste nachgewiesene Wirkschwelle (50 mV/m) betrifft die Auslösung sogenannter "Phosphene". Das sind Lichtwahrnehmungen, die durch die Reizung empfindlicher Zellen in der Netzhaut des Auges entstehen. Phosphene haben zwar keine gesundheitlich nachteiligen Auswirkungen, sie werden jedoch als besonders sensitives Modell für eine Reizung elektrisch erregbarer Zellen gewertet. Bei im Körper induzierten Feldstärken oberhalb von etwa 12 Volt pro Meter kann es zu zusätzlichen Herzkontraktionen und zu Herzkammerflimmern kommen.

Basisgrenzwert

Der international empfohlene Basisgrenzwert für niederfrequente elektrische und
magnetische Felder orientiert sich an den natürlichen elektrischen Feldstärken im Körper und an den Schwellenwerten für nachgewiesene gesundheitliche Wirkungen. Für die im Körper erzeugte elektrische Feldstärke ist bei 50 Hertz ein Basisgrenzwert von 20 Millivolt pro Meter festgelegt.

Ein Herzschrittmacher HerzschrittmacherHerzschrittmacher

Herzschrittmacher

Herzschrittmacher und andere elektronische Implantate können auch unterhalb der Grenzwerte durch elektrische und magnetische Felder beeinflusst werden. Die Empfindlichkeit eines Schrittmachers hängt von der Art der Implantation ab, von der Programmierung der Empfindlichkeit sowie vom Gerätetyp. Im Einzelnen muss die Gefahr einer Störbeeinflussung vom behandelnden Arzt abgeschätzt werden.

Bei einigen älteren Typen von Herzschrittmachern ist eine Funktionsbeeinflussung bereits bei einer elektrischen Feldstärke von 2,5 Kilovolt pro Meter (kV/m) bzw. einer magnetischen Flussdichte von 20 Mikrotesla (µT) möglich.

Die Auswirkungen für die Betroffenen sind schwer vorhersehbar. In der Regel sollte ein Schrittmacher eine Störung von außen erkennen und in einen sicheren Störmodus umschalten. Mitunter können aber auch unangenehme "Stolper-Rhythmen" auftreten. Selbst lebensbedrohliche Situationen können im Einzelfall nicht ausgeschlossen werden. Betroffene sollten deshalb starke Felder meiden und im Zweifel den Arzt über die Störanfälligkeit ihres Schrittmachers befragen.

Im Haushalt bietet ein Abstand von etwa 30 Zentimetern von elektrischen Haushaltsgeräten ausreichenden Schutz.

Stand: 06.05.2016

© Bundesamt für Strahlenschutz