【實作實驗室】了解電流迴路與靜電 避免觸電喪命

作者:實作派

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,下面介紹一些關於電流迴路的小常識。

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(正式名稱為負載 Load),而電流就沿著綠色箭頭的方向流動。電流若經過負載,便會對負載做功,也許是發亮、發熱,甚或發出聲音,同理當然若人體不慎成了電流迴路的負載,電流同樣會對人體做功,效果與一般負載相同,只是做功完你可能就要送醫院了。

典型的電流迴路(圖片來源:實作派提供)

有電流一定觸電、有電壓不見得觸電

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,便會有電位差產生,一旦相互接觸就會生成電流迴路而觸電,因此如果有兩個人各自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,兩人都會非常安全,但若他們熱情地握手,就會因為電位差產生的電流迴路,導致這兩人個同時都觸電。

觸電的重點在於是否產生電位差(圖片來源:實作派提供)

手摸火線會觸電嗎?

若你腳穿膠鞋或是站在木板上,手摸 110 V 的火線,是不會觸電的,這跟上圖左方的例子是相同的,理論上和實際上都不會觸電,這是因為隔了絕緣體,人體無法與電源形成迴路(I=0),因此在人體的任兩端壓差為零的情況下(V=IR=0*R=0),摸了 110 V,人體就變成 110 V。

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,即便你穿著膠鞋,只要當全身處於 110 V 的電壓狀態,觸碰到任何一個 0 V 的物體時,就馬上會觸電。這是什麼概念呢?大概就是「電流急急棒」!也就是說如果你是那根帶電金屬棒,只要你在移動中稍有不慎觸碰到周遭 0 V 的物體,瞬間你就會遭受電擊,也可以說當你觸摸 110 V 的同時,若剛好有個人和你熱情地擊掌,你們就雙雙都要送醫急救了。

因此觸摸 110 V 的風險非常高,安全宣導也都會告訴你不能碰,但其實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,不過如果在施工現場,由於空間狹小,施工前一定要記得斷電,要不活線作業真的就是拿生命在玩電流急急棒了。

根據網路所能查到的資料,人體能通過的電流以 30 mA 為限,這對人體來說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,牢牢地抓住帶電體,放也放不開,當下若盡快斷電,或許就還有活命的機會(漏電斷路器也大多設定在 30 mA)。

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,當電荷不再移動,表示你已經被電完了,如果再把手伸去觸碰當初電你的物體,就不會再被電了(這種靜電導致的電流,不需要電源,是種自然平衡的現象,只會存在很短的時間,在一霎那電你一下)。

至於地板會電人,我有一陣子腳拇指常被地板電到,但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,但由於輪胎是絕緣體,累積在車身的電荷無法藉此排掉,只好等到你這個有緣人下車時,關車門的那一瞬間幫它做電荷平衡囉!若要避免這個現象,可以先手拿一張紙觸摸車門,再開車門。

先碰車門再踩地

要避免被車門電到,最好的方法是下車之前先用手摸著車門邊框的金屬,然後腳踩地,這樣可以保證你不會被電到。

為何這樣會有作用呢?在你下車的一瞬間,由於人體與座位分開會產生很多靜電,如果手摸著車身,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),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,身體離開座位時處於帶電狀態,且車身也帶電,於是人體與車身之間存在著電位差,在關車門時一伸手靜電便會從指尖小小的面積放電已達電荷平衡,那當然一堆電荷要走這麼小的面積,電流密度勢必高很多,手指不痛才怪!

飛機加油一定要先接地

飛機在天上以對地時速 900 公里的速度長時間飛行,且其表面積大,與空氣摩擦產生累積的靜電量更是可觀(足以電死人),所以落地之後地勤一定要先接地把靜電排掉後才能加油,否則可能會產生火花造成火災。

(本文轉載自實作派電子實驗室原文連結;責任編輯:賴佩萱)

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Author: StrongPiLab

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