赤腳踩地面算接地嗎?

每次發生感電事故，赤腳踩地面這個條件，一定會被討論到。今天我們就來探討一下，赤腳踩地面算不算接地? 這一題看起來很簡單，但其實很值得討論喔，請大家繼續看下去。

赤腳踩地面等效電路

首先來看一下現場狀況如下圖，假設有個人赤腳在浴室時，手不小心碰到110V火線，無論是漏電還是自己拿金屬去戳電源孔，在這種情況之下，人體是很有機會觸電的。

我把這個場景的等效電路畫出來如下圖，左邊是插座110V，右邊R1是等效人體在潮濕狀況的電阻，我想一般大家應該都會這樣畫吧，但是其實這樣的等效電路其實是有問題的喔。

上面的等效電路圖，無論電源或負載，在它們的下方都畫了一個三角形的接地符號，這在電路圖內表示電源與負載的下方是接在一起的，也就是地板變成導體的意思。但是地板可能是水泥做的，也可能是土壤做的，總之它不會是金屬，也就無法當作導體把電源與負載的下方連在一起。那這樣的話上面的等效電路應該怎麼畫呢?

由於地板的材料相較於金屬來說，通常是電阻率很大的水泥和土壤，所以地板一定存在電阻，也稱為接地電阻，如下圖的R2。這個接地電阻值，會因為地板的材料、形狀以及和腳的接觸面積而有所變化，我們在這裡就假設這個地電阻值是7k ohm，如此一來經過這個迴路的電流則是13.8mA，這個電流會讓R1這個人觸電的。

其實在電源端也會有屬於它的接地電阻，只不過電力公司通常對於接地非常要求，接地電阻值大約是幾十歐姆，相較於腳下的7k ohm接地電阻，可以說小非常多，因此我在這裡就將它忽略不計了。

如果以電路學嚴謹的角度來看的話，赤腳踩地面並不算接地，因為腳底下還有個接地電阻R2，真正的地其實在地球深處，地面的電壓充其量不過就是電阻分壓的結果而已。

但如果我們是討論觸電的話，由於赤腳踩地面會形成電流回路，而腳也真的踩在地面上，因此我會說這算接地。觀點不同，答案就不一樣，電路學找的是不會有擾動的0V參考點，觸電討論的是腳和地面的接觸點是否有形成。以往常聽到人家說理論和實際不同，主要就是他無法正確建立現場的等效模型，

那麼接地電阻可以測量得到嗎? 可以的，後面我們就實際來測量一下，先說喔! 我測量的接地電阻是腳下的接地電阻，不是接地銅棒施工完後的接地電阻喔。至於真正的接地參考電位存在於地球深處這件事情，我有另外寫一篇在這裡地球是導體嗎? 它是石頭和土做的-如何當接地。

測量赤腳踩地面的接地電阻

那我們該如何測量接地電阻的存在呢? 那就依照上面的等效電路來做實驗吧。下圖就是我的實驗環境，左方的電源是牆壁的110V火線，右方的電阻R1則是模擬人體的阻抗，A與V分別是電流表與電壓表，用來測量電流與橫跨人體的電壓。那腳踩地面要如何模擬? 大哉問，這絕不是把電錶探針插到牆壁的縫隙就好了，而是需要使用能與地板產生大面積接觸的東西，所以在這裡我用的是電療貼片。這個實驗我曾經在兩棟建築做過，所以有兩組數據，得到的接地電阻差滿多的，在這裡分享給大家。

第一組實驗

如下圖，右方插座是110V火線的來源，黃色電錶是電流表，黑色電錶是電壓表，左方黑色電線就接到電療貼片直接進入水泥牆了。

空接

首先我把電阻R1拿掉，只測量火線與水泥牆之間的電壓，讓各位看看這是如假包換的110V，但實際測量卻只有108V，少了2V，這表示地電阻應該滿大的，大到可以和電壓表內的高阻抗形成分壓效果，這我們之後會實際算給各位看，你可以看看接地電阻是不是如我說的很大。

100k ohm負載

接著我們把100k ohm的電阻放上去，得到電壓為14.2V，電流為147uA，這裡要請大家留意的是電壓會變小，而不是原來的108V，那其他電壓跑去哪裡了? 答案是被接地電阻吃掉了。

如果我們一廂情願的仍用110V來計算電流，那麼就會得到如下不合理的電流值：

\(I=\frac{110}{100k}= 1.1mA\), 錯誤的電流算法

如果我們沒有接地電阻的概念，就很容易開始抱怨理論與實際不一樣，課本在實務上都用不上等等的自我安慰說法，其實根本是自己沒搞清楚狀況。根據上面的實驗數據，我們可以計算地電阻如下：

\(R2=\frac{110-14.2}{147u}= 651.7k \Omega\)

10k ohm負載

再來我們把電阻換成10k ohm如下圖，得到電壓為1.63V，電流為170uA，你會發現電壓變更小，這表示R1電阻只分到一點點電壓，這更證實了地電阻很大的想法，我們用相同的算法可以得到637.5k ohm的接地電阻。

1k ohm負載

最後我們換上1k ohm的電阻，得到電壓為168mV，電流為170.9uA，經過計算接地電阻為642.7k ohm。

目前得到的實驗數據如下:

R1人體模擬電阻	V電壓	I電流	計算R2接地電阻
100k ohm	14.2V	147uA	651.7k ohm
10k ohm	1.63V	170uA	637.5k ohm
1k ohm	168mV	170.9uA	642.7k ohm

第一組實驗測試數據

到底哪個R2接地電阻值比較準確呢? 由於R1的1k ohm分得的電壓時在太少，幾乎所有的110V電壓都落在R2身上，無論1k ohm增加10倍或是減少10倍，電流都只會變化小數點位數，這表示可能會產生量測誤差。

因此我會較相信以100k ohm電阻當R1負載所計算得到的接地電阻R2，因為100k電阻它分得的電壓比例較多，誤差會比較小，因此我認定第一組實驗的接地電阻值是651.7k ohm。

觸碰測試

以上面論定的接地電阻值來推論的話，這表示即便我把110V火線和牆壁直接觸碰短路，也只會有169uA的電流經過而已。所以我大膽合理推測，如果我把兩手一邊摸110V，一邊摸牆壁，絕對不會被電到，因為人體本來就有電阻，而且我的手還是乾燥的，所以電流一定會比169uA還小。當然口說無憑，直接來試試看就知道了，我們要相信科學證據。

做觸碰測試之前，安全宣導一定要講，做觸碰測試一定有風險，這裡的風險指的是地電阻突然變小、計算錯誤、接錯線、摸錯東西、豬隊友之類的問題，如果都沒有，而且你也想做觸碰測試的話，那最好當下就做，因為牆壁的電阻狀況是時時在變的，像我是兩個星期後才來做這個觸碰測試，我就發現火線與牆壁短接的電流變高為302uA如下圖，因為那天下雨，雖然電流還是很小，貼片也是同一個位置，但面對不確定因素我們一定要小心。