2020年4月7日 星期二

如何避免觸電



避免觸電-了解電流迴路與靜電
迴路是電流行走的路徑,由供電端出去與回來的電流一定會相等,就像水流一樣,因此稱為迴路。
電流迴路
下圖是個典型的迴路,電池負責供電,燈泡負責耗電(正式名稱叫做負載Load),電流就沿著綠色箭頭的方向流動。電流有經過負載,就會對負載做功,也許會發亮、發熱、發出聲音。同理若人體不小心成了電流迴路的負載,電流一樣會對人體做功,效果與一般負載相同,差別只是做功完畢你可能要送醫院了。
描述: 典型的電流迴路典型的電流迴路
有電流一定觸電、有電壓不見得觸電
如果有兩個人各自站在站在高低電壓的線上,由於雙腳都站在相同電壓上,不會有電流產生,兩人都非常安全。但若他們熱情的握手,就會因電位差產生電流迴路,導致這兩個人同時都會觸電。人是否會觸電,完全是看你與對方是否有電位差,只要彼此的電位不同,便有了電位差,一但彼此接觸就會產生電流迴路而觸電。
描述: 避免觸電-要避免產生電位差避免觸電要避免產生電位差
手摸火線會觸電嗎?
若你腳穿膠鞋或是站在木板上,手摸110V的火線,是不會觸電的,這跟上圖左方的例子是相同的,理論上不會觸電,實際上也不會觸電。因為隔了絕緣體,所以人體無法與電源形成迴路,電流I=0因此人體的任兩端壓差為零V=IR=0*R=0,意思就是說,在絕緣體阻隔電流之下,摸了110V人體就變成110V。若想知道站在不同地板觸碰電源所產生的電流是多少,請參閱110V觸電-與地板材質有關 水泥/磁磚/木板/塑膠大不同
你會發現,所有的安全宣導,都強調禁止觸碰帶電的金屬,無論是火線L或中性線N,因為雖然你穿膠鞋,但是由於全身處於110V的電壓狀態,表示你只要碰到任何一個0V的物體,就馬上會觸電。這是甚麼概念? 這就是”電流急急棒”的概念,也就是說你是那根帶電金屬棒,你周遭都是0V的物體,只要你在移動中稍有不慎觸碰到周遭物體,瞬間你就會遭受電擊,例如就在你觸摸110V的同時,剛好有個不明就理的人看到你,熱情的給你一個Give me five擊掌,你們就雙雙都要送醫急救了。
因此觸摸110V的風險非常高,安全宣導都會告訴你不能碰,但我們以學理的角度來看,碰一根不會觸電,同時碰火線與中性線才會觸電。但施工現場通常空間狹小,你若活線作業那就真的是拿自己的生命在玩電流急急棒,所以施工前一定要斷電。
根據網路所能查到的資料,人體能通過的電流以30mA為限,對人體來說這是個滿可怕的電流量,在這個電流下人體的肌肉會緊縮無法控制,若你剛好用手指觸碰帶電體,你的手會突然緊縮,牢牢的抓住帶電體,放也放不開,當下若斷電的話,或許還有活命機會,因此漏電斷路器也大多設定在30mA,當然也有其他安培數的漏電斷路器,就看你的用途在哪裡。
椅子、地板、車門會電人?
不知道各位是否有被椅子、地板、車門電過,這些電擊現象,並非來自電流迴路,而是來自電荷的移動,電荷在移動之前稱為靜電,塑膠椅、毛線衣物、車門,都會因為摩擦而累積靜電,只要有人觸碰它,電荷就會從多的一方移動到少的一方,直到兩邊的電荷相等,電荷就不再移動,這時你已經被電完了,你再把手伸去觸碰當初電你的物體,已經不會再被電了。
這種靜電導致的電流,只會存在很短的時間,它只是需要平衡,所以一開始需要來個天雷勾動地火,讓它可以移動電荷,因此它不需要電源,它是個自然平衡的現象。
至於地板會電人,我有一陣子腳拇指常被地板電到,因為在室內都穿拖鞋,事實上不是被地板電到,而是冬天我穿的衣服褲子累積了靜電,嚴格來說是我去電地板。
你也許會問,印象中好像非金屬才容易產生靜電,車門是金屬做的應該不會產生靜電吧,事實上金屬也會累積靜電,車子在行進中由於與空氣摩擦的關係,產生了不少靜電,而輪胎是絕緣體,累積在車身的電荷無法排掉,只好等到你這個有緣人下車的時候,關車門的那一瞬間幫它做電荷平衡囉。
如果要避免這個現象,可以先用手拿一張紙觸摸車門,再開車門就可以了,你不相信? 我證明給你看,請看下面這個影片。

先碰車門再踩地

要避免被車門電到,最好的方法就是,下車之前先用手摸著車門邊框的金屬,然後再把腳踩在地面上,這樣可以保證你不會被電到。
為何這樣會有作用? 因為你下車的那一瞬間,由於人體與座位分開時會產生很多靜電,若手摸著車身,產生靜電的當下會馬上與車身做電荷平衡,而且由於接觸面積大(至少比指尖的一個點要大),如此電荷平衡所產生的電流密度會因為接觸面積變大而降低密度,這樣手就不會刺痛,甚至沒感覺。
平常會被電到是因為人通常會先下車,身體離開座位時變成帶電狀態,車身也帶電,於是人體與車身處於電荷不平衡的狀態,因此人與車存在著電位差! 要關車門時一伸手靜電便從指尖小小的面積放電做電荷平衡,一堆電荷要走這麼小的面積,電流密度當然高很多,手指不痛才怪!

飛機加油一定要先接地

但上一段的招數對飛機的空勤地勤人員不適用,因為飛機體積龐大累積了相當多的電荷,人體勢單力薄恐怕撐不住。飛機在天上以對地時速900公里的速度長時間飛行,而且飛機的表面積大,與空氣摩擦產生的靜電量非常大,這種靜電量是足以電死人的,所以落地之後地勤一定要先接地把靜電排掉之後才能加油,否則可能會產生火花造成火災。











觸電與電擊對人體的傷害

『電』對於人體的傷害 主要不在於電壓的高低:
一般的靜電產生器由於電容值小,可產生數萬伏特的高壓,
觸摸時會微痛,但不至造成危險。
電對於人體的傷害,主要以通過人體的電流來評定。
人體的電阻主要來源是皮膚,人體的內部電阻與皮膚相比,
相當小,大約與 1 %的食鹽溶液有相同的電阻係數。
因此通常想用三用電表測量電阻時,
不管電表兩接頭非常靠近或置於身體兩端,所量得電阻皆很接近。
都是在量 兩層皮的電阻 + 體內微量的電阻。
所測得表皮的電阻值 則受到 皮膚的潮濕程度 接觸點的接觸情況而有不同。
種類
約略電阻值
乾燥皮膚
潮濕皮膚
100kΩ600kΩ
1 kΩ
體內組織
手至腳間
兩耳間
400Ω600Ω
100Ω
請注意 以上乃約略值 實際狀況因人而異 且乾燥 潮濕的 界定並不明確

以下表格數據提供參考
直流
mA
交流 60Hz
mA
觸電結果
5.2
3.5
1.1
0.7
最小感知電流:稍有電擊感覺
9
6
1.8
1.2
感知電流:稍有麻木感覺但筋肉不痛仍能自由活動
62
41
9
6
感痛電流:有痛苦感覺,但筋肉仍能自由活動。
76
51
16
10.5
筋肉會呈現嚴重筋攣或部份神經麻痺,此時還可能自由脫離導線。
90
60
23
15
膠著電流:此時神經已經完全麻痺,無法自行鬆脫握住帶電物體的手。
500
500
100
100
心臟的心室開始筋攣不能正常的跳動,導致停止血液循環,即使切斷電流也不易恢復正常的心跳。一般以40-100Hz 最容易引起心臟不正常跳動。
500以上
500以上
100以上
100以上
發生嚴重心室擾動可能導致即刻死亡無法醫救。
當然觸電時對身體的傷害與接觸部位,接觸時間長短有關,若身體有部份接地,
以左手觸摸會比以右手觸摸危險(因為電流流經心臟)。
高頻的交流電則由於只會在表皮通過,無法進入人體(因人體是導體)。
我經常做類似的表演(數萬伏特高壓高頻交流電從我身上流過,
並點燃日光燈管,但請勿隨意模仿。我知道我在做什麼!)
接觸時間(秒)
1.0
0.8
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
危險接觸電壓(V
160
180
200
225
250
300
360
假設某人雙手乾燥時,電阻 100kΩ,以 110V電壓而言 電流僅 1.1 mA, 只稍有觸電感覺。
但雙手潮濕時,電阻可小至 1 kΩ 可導致 110mA電流,已經足以致命。小心!
因此使用電器時,應該適當的接地