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。
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。
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 與 接觸點的接觸情況而有不同。
種類
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約略電阻值
|
乾燥皮膚
潮濕皮膚
|
100kΩ-600kΩ
~1 kΩ
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體內組織
手至腳間
兩耳間
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①
400Ω-600Ω
~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
|
||
男
|
女
|
男
|
女
|
|
5.2
|
3.5
|
1.1
|
0.7
|
最小感知電流:稍有電擊感覺
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9
|
6
|
1.8
|
1.2
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感知電流:稍有麻木感覺但筋肉不痛仍能自由活動
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62
|
41
|
9
|
6
|
感痛電流:有痛苦感覺,但筋肉仍能自由活動。
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76
|
51
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16
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10.5
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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。
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90
|
60
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23
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15
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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。
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500
|
500
|
100
|
100
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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。
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500以上
|
500以上
|
100以上
|
100以上
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發生嚴重心室擾動可能導致即刻死亡無法醫救。
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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)
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1.0
|
0.8
|
0.6
|
0.5
|
0.4
|
0.3
|
0.2
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危險接觸電壓(V)
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160
|
180
|
200
|
225
|
250
|
300
|
360
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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!