110V觸電-與地板材質有關 水泥/磁磚/木板/塑膠大不同

不要觸摸110V/220V電源才能避免觸電,這是全世界都知道的安全宣導。但如果你仔細想一想,有些人家裡鋪的是木質地板、有些鋪塑膠地磚,這些都是算絕緣體,理論上應該不會觸電,那到底是否也一體適用? 這就是本篇要探討的問題。

觸電-電流迴路

會發生觸電,一定是有電流通過人體,電流的路徑十有八九會長得像下圖一樣,它會先通過人體再通過腳底的地面,人體與地面都會有各自的電阻,一般來說人體皮膚乾燥時手到腳的電阻大約是100K ohm,若手腳潮濕時則會降到1K ohm。至於地面的電阻R,則會隨著材料的不同而變化,下面會透過實驗討論。

110V觸電 要形成電流迴路
110V觸電 要形成電流迴路

實驗方法

方法很簡單,就像上圖一樣,拿個100K與1K ohm的電阻來模擬手腳之間的電阻,一端接地面、另一端接110V,然後測量電流,夠簡單吧? 講都很簡單,如果你真的有執行過個實驗,就會發現這裡面有個關鍵,就在於電阻怎麼接到地板上。

以往測量電阻器可以用探棒直接觸碰(如下圖上半部),是因為電阻器廠商已經在兩端做好金屬接點了,因此電阻內部的電流較大,就能得到正確的電阻。若不用金屬接點,直接以探棒觸碰電阻材料(如下圖下半部),那麼電流只從觸碰的地方進出,電流會小很多,根據R=V/I就會得到很高的電阻值,明明材料都一樣,只因為接點不同造成測量電阻變大,這樣就是錯誤的量測。

more contact area, more current, lower impedance
more contact area, more current, lower impedance

由於人體是以腳掌站在地板上,有接觸面積存在,所以我們也必須把接觸面積也模擬進來,剛好電療機的導電貼片可以擔任這個角色,它可以幫我們增加與地板的接觸面積,模擬腳掌與地面的接觸。

electrotherapy conductive pad
electrotherapy conductive pad

站在水泥地上觸碰110V

由於我家已經鋪了塑膠地磚,因此就拿水泥牆來模擬水泥地板。根據實驗,以100K ohm模擬人體皮膚乾燥時的等效電阻,此時站在水泥地上觸碰110V電源所產生的電流大約1mA(0.001A),這個電流已經開始能讓人感到些微刺痛。若電流到達2mA,則會感到劇烈刺痛。

站在水泥地上觸碰110V的電流
站在水泥地上觸碰110V的電流大約1mA

若手腳潮濕,等效電阻大約1K,則電流會增加到14mA,這個電流已經能讓人難以擺脫電源,基本上已經不太能說話,身體也不太能控制。

手腳潮濕觸碰電源時,電流會變大
手腳潮濕觸碰電源時,電流會變大

接下來我特別找了另一個位置較低的地方來做實驗,人體電阻一樣用1K ohm,因為每次颱風這裡的牆面都會滲水,我想它的氯離子應該累積了不少,果然電流特別高,到了32mA。超過30mA的電流已經可以讓人上天堂了,肌肉筋攣、呼吸困難,人會靜靜的僵在那裏,除非有人發現異狀,不然會一直電到上天堂。

也許有人會質疑我那兩個pad的內電阻可能有所不同,這部分我有測量過,兩片對調之後結果不會差太多。

就算同一片水泥地,不同位置電阻也不會相同
就算同一片水泥地,不同位置電阻也不會相同

根據文獻,水泥的電阻率會根據鋼筋的腐蝕程度以及內部氯離子的濃度而變化,腐蝕程度越高或是氯離子濃度越高都會造成水泥的電阻越低,所以我特別找了這個整天風吹雨打的牆面來示範,讓各位知道就算同一面水泥牆或地板,它的電阻也不會是相同的。

水泥鋼筋腐蝕程度與電阻率的關係在這裡 https://ndtsupply.com/giatec-rcon2.html

所以赤腳在水泥地上碰到110V真的是一件很危險的事情,尤其是手腳潮濕的時候。在戶外若踩在泥土地上,這個電阻又比水泥要小更多,所以之前有案例是小朋友赤腳玩耍又不慎觸碰到漏電路燈造成了非常嚴重的傷害。

在塑膠地磚上觸碰110V

塑膠地磚其實就是把印有木板花紋的塑膠貼在地上而已,因此人的腳與水泥地之間隔了一層塑膠,這個時候若以人體潮濕的條件(等效電阻1K ohm)來通電,電流會是多少呢? 如下圖,根據實驗電流是零,意思就是踩在塑膠地上觸碰電源是不會觸電的,其實電流是零只是假象,因為這支電錶測不出過小的電流,實際上它還是有電流的,只是非常小大約只會有幾個uA。為何我會這麼篤定有電流? 因為我實際拿氖燈驗電筆試過,站在塑膠地磚上把驗電筆插入110V,氖燈可是會亮的。也許你會問,墊了一層塑膠竟然還能點燈? 對! 這就是氖燈的特性,超低電流就能點亮。

站在塑膠地磚上觸碰110V,電流幾乎為零
站在塑膠地磚上觸碰110V,電流幾乎為零

站在木頭地板上觸碰110V

除了塑膠是絕緣的之外,木頭也是很常被拿來當作絕緣體的物質,於是我就把相同的實驗條件(人體潮濕的等效電阻1K ohm)套用在木質地板上,發現電流真的很小只有0.01mA,表示人站在木板上觸碰電源是不會有事的,但若論絕緣特性來說,塑膠絕對遠勝過木頭。

站在木質地板上觸碰110V,電流只有0.01mA
站在木質地板上觸碰110V,電流只有0.01mA

站在磁磚上觸碰110V

廚房浴室是家裡很重要的地方,因為是經常用水的環境,所以都會鋪磁磚比較好清理,那萬一手腳潮濕碰到電源電流會是多少呢? 我實際用1K ohm測試之後發現它的電流只比木質地板大2倍,雖然說大了兩倍但也只有0.02mA,距離有觸電感覺的1mA還有50倍的距離,所以還算不會有事情。

在磁磚上觸碰110V的電流是0.02mA
在磁磚上觸碰110V的電流是0.02mA

不要觸碰任何電源最安全

剛才做了一堆實驗,主要只是讓各位了解真正的安全是建立在”阻止電流流過人體“上面,因此才會需要絕緣體阻隔電流。事實上要做到安全的用電環境,有些地方要使用絕緣,有些地方要使用導體,例如接地。光是讓一般民眾弄懂為何有時候要用絕緣體,而有時候卻要用導體來保持安全,就已經花掉不少精神了,因此不如直接宣導不要直接觸碰電源還比較親民。

所以若要活電作業,務必要穿鞋,現在的鞋底都是塑膠做的,也請穿長褲,雖然電流不從腳底過,但若下肢碰到水泥牆或接地的金屬,電流還是會從那裏流出去,一樣會觸電,要盡量降低觸電風險。所以若穿短褲拖鞋就活電作業,這風險實在太大了。

有時候因為路燈或噴水池漏電,導致民眾意外觸電,但哪個路燈漏電,外觀也看不出來,除非隨身攜帶驗電筆,最好的方法就是別讓自己或小朋友去觸摸任何金屬外殼的設備。尤其是馬達、路燈、變壓器,這些已經發生過一些案例了。

最後要強調的是,我的實驗並沒有經過大量統計,只提供一個參考,主動觸碰電源絕對是一件蠢事,不小心觸碰到電源是一件憾事,但在這些事背後都有一定的科學解釋,希望大家對觸電這件事情有更深的了解。

 

2 Comments

  1. 除了水泥地有進行潮濕測試,其他材質的地板也有進行嗎?
    會不會潮濕的狀態下有超過1mA的可能?

    • 喔 我忘了在文章裡面寫了
      但影片內都有講
      100K只有用在水泥, 其他材質全都是用1K(潮濕狀態)下去try的
      我馬上加註一下

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