总有网友不厌其烦的在评论区留言,提到了电压超高的静电和电蚊拍电不死人这事,你说你提就提了,还不给人解释,就不断的有朋友来问我。这个问题回答起来很麻烦,所以一直拖到现在才来回答。在回答这个问题之前,先向大家普及一下,“电”是怎么伤人的?
“电”是怎么伤人的伤人的是电流还是电压?毫无疑问是电流——举个最简单的例子,当电工穿着绝缘胶鞋去摸火线的时候,不会触电。为什么呢?因为他们与大地之间没有接通,虽然有电压,却无法产生电流,人也就不会有触电的感觉,更不会受到伤害。
电流是怎么伤人的?是因为电流有热效应,电流在流动的过程中,会产生热。这些热量的堆积,就会对人体造成伤害。轻者会灼伤人体,重者会引起身体器官衰竭。电流产生的热量公式为热量Q=电流I²*电阻R*时间t(Q=I²Rt)。
大量电器都是利用电流的热效应对食物进行加热
从静电和电蚊拍开始,说说触电那些事先说电蚊拍吧,为什么电蚊拍电不死人呢?摸过电蚊拍的朋友都知道,有一点刺痛感或者根本毫无感觉,为什么会这样呢?
这是因为,在电蚊拍的内部,早就和电网串联了一个大电阻,使电蚊拍的工作电流降到5mA左右。至于骇人听闻的几千伏电压,只是为了让蚊虫通过电网时,更容易击穿空气隙,再利用击穿空气隙时产生的电弧攻击蚊虫(5mA的电流足以将蚊虫致死)。这是一个通过降低电流,来达到降低热量Q的目的,使人体避免触电危险的实例。
另一个比较极端的例子,就是静电。
静电之所以不能够伤人,原因有两点:
1.静电是靠物体表面堆积电荷来提高电位的,而这些电荷的堆积速度远达不到放电的速度,因此,一旦人体接触这些电荷,会瞬间放电,而没有新的电荷补充——简单的说,就是放电时间特别短。
2.静电在接触人体之前,都会发出“啪啪”声,这是静电击穿了空气隙。换句话说,就是静电为电源,空气和人体串联在一起,接到了这个电源上。空气的电阻是多大呢?很大!根据欧姆定律I=U/R可知,当电路中的电阻R(电路中的电阻R=人体电阻R1 空气电阻R2)极大时,电流I就会很小。
故而,根据公式Q=I²Rt可知,释放在人体中的热量Q,由于电流I很小,人体电阻R1很小, 时间t很短,因此对人体没有伤害。
但是有一个比较极端的现象,就是雷电——雷电也属于静电的一种。雷电的电荷堆积比普通的静电要多很多,因此就倒是电压跟高,或者说无穷高。且由于雷电的静电场中堆砌的电荷数量比较多,因此放电时间可达数秒。根据公式Q=I²Rt,当电流I足够大,且增加通电时间t时,产生在人体电阻R中的热量也会非常可观(咳咳,物体也是一样)。
类似于静电的这种短时间高电压通电的例子还有,就是我们小时候都玩过的打火机里的打火器。这个东西电人一下非常痛,但却很难造成伤害。就是因为虽然这玩意产生的电流I不小,但是由于通电时间t非常短,依旧无法积累足够的热量。但是如果频繁、持续的对同一个地方按动打火器,就会对那里造成伤害。
高电压小电流OR低电压大电流说到这里,究竟是高电压小电流更伤人还是低电压大电流更能伤人,恐怕大家心里都有数了。刚刚我们举了很多高电压小电流的例子,都不足以伤人。低电压大电流的例子,我只想到了一个电镀机,不过很多人不熟悉,我就不多说了。
总之,在触电持续时间一定的前提下,电流越大,造成的伤害也就越大。(多说一句,警用电棍的原理,是通过在警棍一端堆积电荷,产生高电压,然后瞬间释放。这玩意不是靠击穿空气隙,而是直接接触人体,因此痛感比较强烈。但是一般没人拿电棍一直接触一个人,都是瞬间将人制服——强烈的痛感会引起痉挛或昏厥,可以将人制服。因此通常不会危及到人的生命,甚至连重伤都很难。)
家用漏电断路器的动作电流为30mA
下面我要说一个关于“电”的安全值——36V和30mA。
36V和30mA我们在初中物理课上就学到过,人体安全电压为36V,安全电流为30mA。于是很多人在提问静电和电蚊拍的问题时,总忘不了问一句:像电蚊拍这种几千伏电压,但电流不超过30mA的电路不会对人造成伤害,是不是证明书本上所谓的“人体安全电压”是错误的?
这里的“人体安全电压”,指的是直接加在人体两端的电压,而非电源电压。继续以电蚊拍为例,虽然电源电压为几千伏,但是当人体接入电路时,是与电蚊拍里的大电阻串联的(上文也说过静电电人时,人体是怎样与空气串联的)。根据串联分压公式R1:R2=U1:U2可知,实际加到人体两端的电压是很有限的。
人体可以看作纯电阻电路,可以使用欧姆定律I=U/R。因此,当加在人体两端的电压提高时,通过人体的电流I必然提升。但通常情况下,人体触电都不会是直接接触电源,电路中都会有其它电阻与人体串联。此时只要保证人体两端电压不超过36V ,或整个串联电路中的电流不超过30mA,即可保证安全。