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

如果有兩個人各自分別站在站在高低電壓的線上,由於各自的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。若想知道站在不同地板觸碰電源所產生的電流是多少,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,單碰一根電線不會觸電,同時碰火線與中性線才會觸電。只是由於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,對人體來說這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,電荷也平衡了,這時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,主要是我有一陣子在室內都穿露腳趾拖鞋,那時腳拇指常被地板電到,事實上不是被地板電到,而是冬天時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,只好等到人下車的時候,關車門的那一瞬間幫它做電荷平衡。

如果要避免這個現象,可以先用手拿一張紙觸摸車門,再開車門就可以了,你不相信? 我證明給你看,請看下面這個影片。

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,若手事先摸著車身,此時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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22 Comments

  1. 阿信助教您好:
    請教一下,110V迴路的走向是,火線>負載>中性線,形成迴路,這沒問題。
    那220V,2條都是火線到負載,是怎麼形成迴路的?2條都是進,沒有出啊?謝謝您!

  2. 助教您好
    想問下車觸碰到車門被電到
    電荷移動過程中有電流產生
    那請問電流有形成迴路嗎?

    還是說觸碰到車門
    電荷平衡產生的瞬間電流不需要迴路
    只有由電源持續產生之電流才需要迴路

    • 1. 電荷平衡不需要迴路, 它是自然驅動, 平衡了就不會動了
      2. 電源產生的電流需要迴路, 因為道路要通暢電源才有源源不絕的電荷來推, 如果道路斷掉, 前面的電荷推不走, 後面的電荷進不來, 就只有推沒有動

  3. 您好,我想請問一下在學校上電路實習時,明明看到電源供應器經常顯示1A以上的電流,但是為甚麼去碰觸導線卻不會發生觸電呢?

    • 因為那1A是流經電源供應器和負載之間的電流
      手去觸碰有1A的電線, 只不過是把自己的身體當作另一個負載並聯到電源上而已
      而人體的阻抗比原本接上的負載要大非常多
      因此流經人體的電流很小, 自然不會觸電
      對電源供應器來說除了要供應原本的1A給負載, 還要供應一個很小的電流給你的手

  4. 助教您好,請問一下冷氣斷路器二次測沒電應該可以確定是斷路器故障,但為何二次測的任意接點用電表量中性線都會出現110V的電壓呢?

    • 你的第一句 “二次側沒電” 如果只是因為冷氣無法運轉而下的結論, 那稍嫌草率
      既然你都量到NFB的二次側接點有電了
      你應該看看二次側的整段線路是否有問題, 包含冷氣是否故障.

      • 可以確定是斷路器故障,只是二次測的任意接點用電表去量中性線都會有110V的電壓

      • 助教您好,應該是我沒有說明清楚,斷路器的一次測有220V的電壓二次測沒有電壓,但當您用電表的探棒一支放在二次測的任意接點另一支探棒放在中性線則電表會顯示110V的電壓,不知是何原因?

        • 有兩種可能
          1. 斷路器高阻抗來的, 斷路器在ON的狀態, 但因為故障內部形成高阻抗R, 但還不是完全斷路, 若在負載移除的情況下 電流=0, 所以根據V=IR, 高阻抗的兩端電位差=0, 所以一次側與二次側電壓一樣110V, 但如果二次側接上負載, 電壓會被斷路器和冷氣的輸入阻抗分壓, 冷氣的輸入阻抗通常很低, 所以負載一接上二次側就會掉電壓
          2. 感應來的. 冷氣負載已移除, 留下的二次側電源線感應到鄰近電線產生的磁場, 自己也感應出電壓, 但這種電壓應該不會剛好110V, 而且電流超級弱

  5. 助教您好
    請問如果我穿膠鞋.手摸110V火線
    現在有一個人.拿著三用電表要量電壓.
    量我和旁邊的鐵板時會有壓差110嗎?
    請問這個過程我會被電到嗎?

    • 這個其實你可以自己測量
      穿膠鞋摸110V, 手拿電錶碳棒一端的探針, 另一端探針觸碰鐵板
      但是要注意 注意: 一定要開電壓檔!!!! 才不會電到喔 , 開電流檔 會電到喔!
      測量結果可能會在80V~100V之間

  6. 助教你好,上文提到(熱情的給你一個Give me five擊掌,你們就雙雙都要送醫急救了) 那如果那個給give me five的人也穿膠鞋,這個狀況下電流還會形成迴路嗎?

      • 助教您好,再請問一下,那如果摸110v(火線)的人有穿膠鞋,給give me five的人是赤腳的,此時形成迴路,那麼通過人體(假設兩個人都是乾燥的狀態)的電流是(110v/100k+100k)大約等於0.55mA,但是人體有感覺的電流是1mA,所以就算給give me five,兩個人應該也是毫無感覺(沒有觸電的感覺)所以應該不至於會送醫吧,但是如果是潮濕(兩人皆潮濕)的狀況下(電流變成55mA)那可能就直接送醫了,我這樣解讀正確嗎?

  7. 請問阿信助教
    以前國中有實驗磨擦毛皮跟塑膠尺時會出現靜電累積其上
    可是毛皮跟塑膠尺是由人拿在手上,而腳又踩在地上,為什麼沒有將靜電導至大地中呢?
    還是因為腳上有穿鞋,鞋對地還是有些許絕緣(不完全導電),所以放電比較慢,導致靜電沒那麼快導至大地呢?
    謝謝您的回覆

  8. 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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