插座-電源座-放進水裡是否會觸電-其實不容易

把電源延長線插座丟進水裡會觸電嗎? 這個問題很簡單,答案卻很複雜,若是要我簡單回答我會跟你說”不會觸電”,因為若只是拿著插座放進自來水裏面,加上自來水又很難導電(跟金屬比起來),當然不會觸電囉。

插座-直接丟水裡實驗

講這麼多不如實際來做個實驗,我還真的把電源插座放進水裡了。跟各位分享一下結論,實際上讓你的手和電源插座一起在水裡游泳是不會觸電的。但是有個例外,也就是當你將手指貼在插座孔上的時候才會有明顯觸電的感覺

由於自來水內還是會有少數離子溶在水裡,所以當手距離插孔很近的時候,還是會有觸電感。基本上將手跟插座一起放在水裡,只要相隔2cm以上就不會有觸電的感覺。

拍這個影片時,我本來還想要來個第二段放鹽巴的,因為這會讓水的導電性增加,只要手指在遠處一放下去就會開始有酥麻感,但我光想到就很不舒服,我就不做了,而且國外已經有人做過這種瘋狂的實驗了,我會在文末提到,總之先來看影片吧。

注意:
這種實驗請避免在赤腳在磁磚地上做,我是在瑜珈墊上做實驗,風險意識還是要有的。

插座距離-越近觸電機會越大

我們可不是只做實驗玩玩而已,也要有理論支持才能服人,因此我把模擬電磁場的軟體給搬出來用了。先講講模擬環境設定,由於電源線在水裡只有與水分子接觸的那一段金屬才有帶動電流的效用,所以我將軟體設定為有限長度的導線電偶極Finite line dipole (dipole是指一正一負)。

大家在影片中可以看到電場E的形狀與強度,你就知道為何要手指這麼靠近才會有觸電感了,因為電偶極的電場會與距離R的3次方成反比,所以在導線附近最強,手指的距離越遠電場就越小,說明影片如下。

為何電場可以用來說明觸電現象? 因為電壓受電場影響,它們是正比關係,完整的關係式如下:

\(V_{21}=-\int_{p_{1}}^{p_{2}} \mathbf{E} \cdot dl\)

P1與P2表示手指外部的兩個點,兩點之間的路徑是l,由於手指的尺寸大小是固定的,表示兩點之間的路徑l固定,根據上面的公式,手指在水裡所受到的電壓,只剩與電場有關係,也就是會與插座距離的3次方成反比。所以手指距離插座越遠,手感受到的電壓越小,所通過的電流當然就越小。

水中的離子濃度-濃度越高觸電機會越大

假設手指放在水裡之後,其他條件都固定,然後把自來水加鹽巴,這時離子濃度變高,導電率會提升。雖然電場不變,但電流會變大,下面的公式就能說明:

\(\mathbf{J}= \sigma \mathbf{E}\)  J是電流密度, E是電場

把電流密度J乘上面積s,就會得到電流I

\(I=\int \mathbf{J}\cdot d\mathbf{s}\)

既然手指的尺寸固定,電流就完全與電流密度J成正比。如果整隻手臂放進水裡,也許有可能觸電吧,但也要水裡有導電物質才有機會。

水的導電性

水其實本身也會解離出極微量的離子(稱為自身離子),單憑這些離子是不足以讓人觸電的,所以才有純水不會導電的說法。而自來水的離子含量又比純水多,但還不至於通過太高的電流,因此我的手指才會在電源孔上有觸電感。

至於若把水加入食鹽那是一定會增加導電性,也增加了觸電的危險,所以我前面才說不想做加入食鹽的實驗,不過好在已經有人做了比我更瘋狂的實驗,如下影片連結,我只能說它真的是瘋子,你們自己看吧。

影片連結: 瘋狂的水中導電實驗

這位老兄把手指靠近到小於2cm,他的手一定很痛,他也做了加鹽巴的實驗,於是一邊電解鹽水一邊做實驗,他也拿了一顆LED放入鹽水(當然是亮了),最後電線在鹽水內出現火花(這部分應該跟化學有關,我不是很懂),這個人真是太瘋狂了。

做這些說明,主要是讓大家知道水與電之間的正確關係,避免大家不必要的恐懼,但也要保持正確的恐懼。千萬不要以為自己懂電就降低戒心,大家應該知道淹死的大都是會游泳的人,面對電的能量,我們還是要謙卑一點的好。

 

2 Comments

  1. 您好,請問驗水裡有無帶電是否可以使用一些工具呢?
    不知道驗電筆可否直接接觸水?謝謝回覆

    • 可以
      但有幾點要注意
      1. 水裡每個地方的電壓都不一樣, 越靠近漏電處電壓會急遽升高, 請注意安全
      2. 驗電筆要避免弄濕, 若是要測量水面下的電壓, 可以利用導線將驗電筆尖端延長
      3. 每個驗電筆的電壓測量範圍不一樣, 超出範圍可能量不到

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