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高電壓小電流和低電壓大電流究竟哪個更能傷人?說說觸電那些事

總有網友不厭其煩的在評論區留言,提到了電壓超高的靜電和電蚊拍電不死人這事,你說你提就提了,還不給人解釋,就不斷的有朋友來問我。這個問題回答起來很麻煩,所以一直拖到現在才來回答。在回答這個問題之前,先向大家普及一下,「電」是怎麼傷人的?


「電」是怎麼傷人的

傷人的是電流還是電壓?毫無疑問是電流——舉個最簡單的例子,當電工穿著絕緣膠鞋去摸火線的時候,不會觸電。為什麼呢?因為他們與大地之間沒有接通,雖然有電壓,卻無法產生電流,人也就不會有觸電的感覺,更不會受到傷害。

電流是怎麼傷人的?是因為電流有熱效應,電流在流動的過程中,會產生熱。這些熱量的堆積,就會對人體造成傷害。輕者會灼傷人體,重者會引起身體器官衰竭。電流產生的熱量公式為熱量Q=電流I2*電阻R*時間t(Q=I2Rt)。

大量電器都是利用電流的熱效應對食物進行加熱


從靜電和電蚊拍開始,說說觸電那些事

先說電蚊拍吧,為什麼電蚊拍電不死人呢?摸過電蚊拍的朋友都知道,有一點刺痛感或者根本毫無感覺,為什麼會這樣呢?

這是因為,在電蚊拍的內部,早就和電網串聯了一個大電阻,使電蚊拍的工作電流降到5mA左右。至於駭人聽聞的幾千伏電壓,只是為了讓蚊蟲通過電網時,更容易擊穿空氣隙,再利用擊穿空氣隙時產生的電弧攻擊蚊蟲(5mA的電流足以將蚊蟲致死)。這是一個通過降低電流,來達到降低熱量Q的目的,使人體避免觸電危險的實例。

另一個比較極端的例子,就是靜電。

靜電之所以不能夠傷人,原因有兩點:

1.靜電是靠物體表面堆積電荷來提高電位的,而這些電荷的堆積速度遠達不到放電的速度,因此,一旦人體接觸這些電荷,會瞬間放電,而沒有新的電荷補充——簡單的說,就是放電時間特別短。

2.靜電在接觸人體之前,都會發出「啪啪」聲,這是靜電擊穿了空氣隙。換句話說,就是靜電為電源,空氣和人體串聯在一起,接到了這個電源上。空氣的電阻是多大呢?很大!根據歐姆定律I=U/R可知,當電路中的電阻R(電路中的電阻R=人體電阻R1+空氣電阻R2)極大時,電流I就會很小。

故而,根據公式Q=I2Rt可知,釋放在人體中的熱量Q,由於電流I很小,人體電阻R1很小, 時間t很短,因此對人體沒有傷害。

但是有一個比較極端的現象,就是雷電——雷電也屬於靜電的一種。雷電的電荷堆積比普通的靜電要多很多,因此就倒是電壓跟高,或者說無窮高。且由於雷電的靜電場中堆砌的電荷數量比較多,因此放電時間可達數秒。根據公式Q=I2Rt,當電流I足夠大,且增加通電時間t時,產生在人體電阻R中的熱量也會非常可觀(咳咳,物體也是一樣)。

類似於靜電的這種短時間高電壓通電的例子還有,就是我們小時候都玩過的打火機里的打火器。這個東西電人一下非常痛,但卻很難造成傷害。就是因為雖然這玩意產生的電流I不小,但是由於通電時間t非常短,依舊無法積累足夠的熱量。但是如果頻繁、持續的對同一個地方按動打火器,就會對那裡造成傷害。


高電壓小電流OR低電壓大電流

說到這裡,究竟是高電壓小電流更傷人還是低電壓大電流更能傷人,恐怕大家心裡都有數了。剛剛我們舉了很多高電壓小電流的例子,都不足以傷人。低電壓大電流的例子,我只想到了一個電鍍機,不過很多人不熟悉,我就不多說了。

總之,在觸電持續時間一定的前提下,電流越大,造成的傷害也就越大。(多說一句,警用電棍的原理,是通過在警棍一端堆積電荷,產生高電壓,然後瞬間釋放。這玩意不是靠擊穿空氣隙,而是直接接觸人體,因此痛感比較強烈。但是一般沒人拿電棍一直接觸一個人,都是瞬間將人制服——強烈的痛感會引起痙攣或昏厥,可以將人制服。因此通常不會危及到人的生命,甚至連重傷都很難。)

家用漏電斷路器的動作電流為30mA

下面我要說一個關於「電」的安全值——36V和30mA。


36V和30mA

我們在初中物理課上就學到過,人體安全電壓為36V,安全電流為30mA。於是很多人在提問靜電和電蚊拍的問題時,總忘不了問一句:像電蚊拍這種幾千伏電壓,但電流不超過30mA的電路不會對人造成傷害,是不是證明書本上所謂的「人體安全電壓」是錯誤的?

這裡的「人體安全電壓」,指的是直接加在人體兩端的電壓,而非電源電壓。繼續以電蚊拍為例,雖然電源電壓為幾千伏,但是當人體接入電路時,是與電蚊拍里的大電阻串聯的(上文也說過靜電電人時,人體是怎樣與空氣串聯的)。根據串聯分壓公式R1:R2=U1:U2可知,實際加到人體兩端的電壓是很有限的。

人體可以看作純電阻電路,可以使用歐姆定律I=U/R。因此,當加在人體兩端的電壓提高時,通過人體的電流I必然提升。但通常情況下,人體觸電都不會是直接接觸電源,電路中都會有其它電阻與人體串聯。此時只要保證人體兩端電壓不超過36V ,或整個串聯電路中的電流不超過30mA,即可保證安全。


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