避免觸電-了解電流迴路與靜電

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。

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(正式名稱叫做負載Load),電流就沿著綠色箭頭的方向流動。電流有經過負載,就會對負載做功,也許會發亮、發熱、發出聲音。同理若人體不小心成了電流迴路的負載,電流一樣會對人體做功,效果與一般負載相同,差別只是做功完畢你可能要送醫院了。

典型的電流迴路
典型的電流迴路

有電流一定觸電、有電壓不見得觸電

如果有兩個人各自站在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,兩人都非常安全。但若他們熱情的握手,就會因電位差產生電流迴路,導致這兩個人同時都會觸電。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,便有了電位差,一但彼此接觸就會產生電流迴路而觸電。

避免觸電-要避免產生電位差
避免觸電要避免產生電位差

手摸火線會觸電嗎?

若你腳穿膠鞋或是站在木板上,手摸110V的火線,是不會觸電的,這跟上圖左方的例子是相同的,理論上不會觸電,實際上也不會觸電。因為隔了絕緣體,所以人體無法與電源形成迴路,電流I=0因此人體的任兩端壓差為零V=IR=0*R=0,意思就是說,在絕緣體阻隔電流之下,摸了110V人體就變成110V。站在不同地板觸碰電源所產生的電流,請參閱110V觸電-與地板材質有關 水泥/磁磚/木板/塑膠大不同

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,因為雖然你穿膠鞋,但是由於全身處於110V的電壓狀態,表示你只要碰到任何一個0V的物體,就馬上會觸電。這是甚麼概念? 這就是”電流急急棒”的概念,也就是說你是那根帶電金屬棒,你周遭都是0V的物體,只要你在移動中稍有不慎觸碰到周遭物體,瞬間你就會遭受電擊,例如就在你觸摸110V的同時,剛好有個不明就理的人看到你,熱情的給你一個Give me five擊掌,你們就雙雙都要送醫急救了。

因此觸摸110V的風險非常高,安全宣導都會告訴你不能碰,但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。但施工現場通常空間狹小,你若活線作業那就真的是拿自己的生命在玩電流急急棒,所以施工前一定要斷電。

根據網路所能查到的資料,人體能通過的電流以30mA為限,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,牢牢的抓住帶電體,放也放不開,當下若斷電的話,或許還有活命機會,因此漏電斷路器也大多設定在30mA,當然也有其他安培數的漏電斷路器,就看你的用途在哪裡。

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,電荷就不再移動,這時你已經被電完了,你再把手伸去觸碰當初電你的物體,已經不會再被電了。

這種靜電導致的電流,只會存在很短的時間,它只是需要平衡,所以一開始需要來個天雷勾動地火,讓它可以移動電荷,因此它不需要電源,它是個自然平衡的現象。

至於地板會電人,我有一陣子腳拇指常被地板電到,因為在室內都穿拖鞋,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,而輪胎是絕緣體,累積在車身的電荷無法排掉,只好等到你這個有緣人下車的時候,關車門的那一瞬間幫它做電荷平衡囉。

先碰車門再踩地

要避免被車門電到,最好的方法就是,下車之前先用手摸著車門邊框的金屬,然後再把腳踩在地面上,這樣可以保證你不會被電到。

為何這樣會有作用? 因為你下車的那一瞬間,由於人體與座位分開時會產生很多靜電,若手摸著車身,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),如此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,身體離開座位時變成帶電狀態,車身也帶電,於是人體與車身處於電荷不平衡的狀態,因此人與車存在著電位差! 要關車門時一伸手靜電便從指尖小小的面積放電做電荷平衡,一堆電荷要走這麼小的面積,電流密度當然高很多,手指不痛才怪!

飛機加油一定要先接地

但上一段的招數對飛機的空勤地勤人員不適用,因為飛機體積龐大累積了相當多的電荷,人體勢單力薄恐怕撐不住。飛機在天上以對地時速900公里的速度長時間飛行,而且飛機的表面積大,與空氣摩擦產生的靜電量非常大,這種靜電量是足以電死人的,所以落地之後地勤一定要先接地把靜電排掉之後才能加油,否則可能會產生火花造成火災。

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2 Comments

  1. 您好,我有個問題想請教,若人體兩腳站在電壓上,人體本身算一個電阻,所以不能算是同電位,依舊有電流通過,只是壓差小,不置於感受到觸電,這樣是正確的嗎?

    • 我猜你是說兩腳站在導線上吧, 你不能忽略導線的電阻
      你應該這樣看
      人體是電阻
      導線也是電阻, 只是阻值非常非常小
      人體站在導線上, 等於是兩個電阻並聯, 並聯之後電阻會比導線還低
      因此壓差會小

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  1. [用電安全]中性線不是地線-別再誤會它了 – 實作派電子實驗室

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