作者：實作派
如果把 110V 放進水裡，手再去碰水，這樣會不會觸電？而又會產生多少電流？我們就實際來測量看看水中電流是多少吧。其實類似的實驗我以前有做過，有興趣的讀者可以參考 【實作實驗室】摸 110V 不會觸電？原來和地面材質有關，只是上次只有串聯人體等效電阻，而這次再串了一桶水。
當然，我不會用自己的身體去試，因為以這個 case 來說，整桶水和身體是串聯，經過水桶的電流都會經過身上，會觸電很危險，所以老樣子，我用 1K ohm 的電阻來當替身，一方面安全，另一方面也定量，因為我要試不同材料的地板有怎樣的電流表現，這樣電流測量實驗才有意義。
水中電流的實驗環境設定（圖片來源：實作派提供）
那麼這個實驗能否解釋在淹水時的觸電現象呢？答案是不行，如剛剛所說，這個實驗只把一桶自來水與 1K ohm 串聯再接到地板，所以電流全部走 1K ohm 等效電阻，但淹大水的情況是水覆蓋了整個大地，電流會從電源端散開各自流回到大地，其中一部份「順便」經過人體，所以這個情況下要看「電流密度」，在淹水時越靠近電源的電流密度越高，觸電機會就越大，反之亦然。
在水中越靠近電源越容易觸電（圖片來源：實作派提供）
水中電流實驗
根據上面的實驗環境設定圖，電流會從 110 V 插座流進水桶的自來水裡，然後透過水中的離子導電，使電流到達另一邊的電極，通過 1K ohm 的電阻，然後到達導電貼片，最後傳到地板上回到電源。
我打算使用 4 種地板的材質來做水中電流的實驗，各位就可以知道不同材料的地板對於電流的大小影響非常巨大，四種材質如下：
- 乾水泥地
- 濕水泥地
- 塑膠地磚
- 潮濕土壤
關於人體的電阻，我查到的文獻大都是以 1K ohm 當作人體潮濕時的電阻，如果要誇張一些，我想以 500 ohm 來模擬也是可以的。之前有讀者反映人體電阻模型應該要包含電容，這當然是沒錯，但是我這裡的實驗沒有要求這麼嚴謹，而且在交流電作用之下，電容會產生容抗，最後也是會跟電阻串並聯產生最終的阻抗，所以我就統一以 1K ohm 來處理。
下面我們就以不同材質的地板來進行實驗吧！
乾水泥地
由於家裡鋪的是塑膠地磚，所以我找了一個迎風面且每當颱風必滲水的牆，裡面的氯離子應該很高，相信它非常能夠勝任水泥地板的角色。把迴路接好之後，得到電流是 2.19 mA，這種電流手摸到應該會刺刺的。
乾水泥地的水中電流測試，測得 2.19 mA（圖片來源：實作派提供）
濕水泥地
接著我把牆壁弄濕，模擬潮濕水泥地的狀況，把貼片貼上去之後，電流直接就變 2 倍了，測到 4.06 mA。
潮濕水泥地的水中電流測試，得到 4.06 mA（圖片來源：實作派提供）
改串接我的手掌
如果在這個條件下把 1K ohm 電阻換成我的手掌，會有什麼感覺？就來試試看吧！但為了安全起見，我只讓電流從手指進去，手掌出來，這樣電流才不會經過心臟，頂多就是很痛而已。
弄清楚電流怎麼跑
千萬別左手觸碰探針金屬，右手貼牆壁，這樣電流會穿過左右手，同時會經過心臟，那可是有風險的喔！做實驗之前一定要搞清楚電流會怎麼跑，千萬別讓電流經過心臟。
觸電的感覺
測試的電流路徑如下圖黃色線，在紅色箭頭處的手指有刺痛感，因為電流全部擠在探針和手指接觸的微小面積上，所以非常有感，倒是手掌沒什麼感覺，因為手掌與牆壁的接觸面積大，電流被稀釋掉了，密度變低，但總和電流還是相同的。
用手串接在電流路徑上，非常有觸電的感覺（圖片來源：實作派提供）
電表上看不出讀值是因為觸電瞬間手指就放開了，所以電表來不及測量到，如果手撐著幾秒鐘就會出現讀值，但這樣手會很痛，更確切來說是只有手指痛，手掌不會痛，因為手指尖的電流密度最高。
手掌串接在電流路徑上（圖片來源：實作派提供）
接著我們來試另一個實驗，看看把手放入水桶內，手會有什麼感覺，此時我是站在塑膠地磚上，因此可視為單純嘗試讓電場穿過手指；經過實際測試，手指沒有特別感覺，因為只有一小部分的電場穿過手指，如果越靠近，電極就會有觸電感，因為電場密度變高，電流密度就變高（電荷走的是電場的路徑）。
把手放入水桶內，並沒有痛感（身體未接地）（圖片來源：實作派提供）
塑膠地磚
雖然大家都知道塑膠不導電，為了實驗的完整性，我還是試驗一次給各位看，下圖右下角就是導電貼片正貼在塑膠地磚上，黑色電表上的讀值是「0 mA」，表示無法偵測到電流。
其實認真說起來塑膠還是有電流經過的，只是電流非常的小，一般電表測量不到，但用氖燈就有機會看到微電流的存在，這我會在另一篇文章說明。
水中電流 無法穿過塑膠地磚，測得電流為 0 mA（圖片來源：實作派提供）
潮濕土壤
最後也是最麻煩的部分，就是用潮濕土壤來測試。我借了淡水的羅媽媽農場來做實驗，那裏有土壤有電源，完全符合我們的需求，而且我還挑了毛毛細雨去做實驗，保證是潮濕的土壤，可說是最讚的環境。由於電源距離土壤還是有點距離，光拉電線與布置測試環境就花了一些時間。
實驗環境如下圖，我把導電貼片貼在土上，也就是緊鄰電表左上角的白色圓圈，實際測量後電流是 10.71 mA，這電流比其他地面材料都還大，如果貼片面積增加，電流會跟著增加，所以赤腳時絕對不要觸摸電源。
水中電流 經過潮濕的土壤竟然有 10.7 mA（圖片來源：實作派提供）
一定有人好奇，這些不同材質的地板，與電源之間的電壓在開路 Open 時候的壓差是多少，我實際測量過，全部都在 110 V 左右。
火線與地板的開路電壓幾乎是 110V（圖片來源：實作派提供）
水質與電流
除了地板的材質會影響電流外，水質也會影響電流，水裡的離子濃度越高，導電性越好，所以如果你把水加入鹽巴，我保證電流增加得嚇嚇叫。那你說不同地區的自來水導電性是否有差？我沒測量過，但我想應該是有差，颱風過後的自來水很混濁，我猜導電性應該很好。
水的電阻
一定有人想要算出這桶水的電阻，認為直接 R=V/I 再減去 1K ohm 就是這桶水的電阻，但水桶內的電阻並不是這樣計算，因為還要考慮地電阻。
為何剛剛我要強調 Open，因為開路時電流 I=0，地表面與大地深處之間的地電阻 R 並沒有壓差 V=IR=0，一旦把電極接上開始有電流經過時，地電阻會分掉 110 V 的部分電壓，電源與地面之間的電壓差就會變小。
所以要測量這桶水的電阻，不能直接把上面的電流與電壓拿來計算，最快的方法是直接把火線與中性線放進水桶內測量，這件事情我會另外撰文說明，今天就先讓大家知道通過水的電流大概是多少。
（本文經同意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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