Dlaczego wbicie palców do gniazdka elektrycznego może cię zabić?

Chciałem tylko nauczyć się różnic między woltami, wzmacniaczami, omami itd. I wpadłem na to pytanie. Jeśli twoja skóra ma rezystancję 100 000 omów, a gniazdko jest pod napięciem 220 V, to czy prąd przepływający przez twoje ciało nie wynosiłby 0,0022 A?

W Europie obowiązuje zasada, że ​​prąd stały o napięciu 60 V jest bezpieczny dla swobodnego kontaktu z przewodami pod napięciem. Przeczytaj, co mówi IEC: -

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) wydała kilka raportów dotyczących bezpieczeństwa elektrycznego. Raport IEC „Elektryczne instalacje budynków” (IEC 60634-4-41: 2001) określa, że ​​w przypadku nieuziemionych obwodów „jeśli napięcie nominalne nie przekracza 25 V acrms [35 VPEAK] lub 60 V prądu stałego bez tętnień, ochrona przed bezpośrednim kontakt jest na ogół niepotrzebny; może być jednak konieczne w pewnych warunkach wpływów zewnętrznych (rozważanych). ”W przypadku obwodów uziemionych IEC uważa ochronę za niepotrzebną, gdy„ napięcie nominalne nie przekracza 25 V prądu przemiennego lub 60 V prądu stałego bez tętnień, gdy urządzenie jest normalnie używane tylko w suchych miejscach i nie oczekuje się kontaktu części pod napięciem z ludzkim ciałem na dużej powierzchni; 6 V prądu przemiennego [8,5 VPEAK] lub 15 V prądu stałego bez tętnień we wszystkich innych przypadkach. ”

Wyciąg pobrany z tego dokumentu.

Nie uważa się, że rodzaj napięcia, o którym mowa w ekstrakcie, wystarczająco niszczy „wysoką oporność powierzchniową” skóry, ALE, napięcia sieciowe są śmiertelne, ponieważ niszczą rezystancję powierzchniową, a wtedy po prostu masz wewnętrzny opór ciała i to tylko kilkaset omów. Przy (powiedzmy) 220 V AC, prąd może być większy niż 100 mA, a to jest naprawdę problematyczne:

NOWA SEKCJA:

Ciekawym i powiązanym tematem spin-off jest dobrze znany wpływ ciała ludzkiego uszkadzającego obwody elektroniczne przez wyładowania elektrostatyczne. Ciało ludzkie jest modelowane jako pojemność Ziemi około 100 pF. Ta pojemność jest ładowana do kilku kV, a ścieżka rozładowania do testowanej elektroniki jest prowadzona przez rezystor ograniczający prąd.

Ważną rzeczą do zapamiętania jest to, że jeśli ciało ludzkie nie połączy się bezpośrednio z ziemią (rzadsza sytuacja niż normalnie), przepływ prądu w wyniku dotknięcia przewodu pod napięciem jest nieco ograniczony przez tę pojemność.

W dokumencie zatytułowanym „Pomiary pojemności ludzkiego ciała: teoria i konfiguracja eksperymentalna” stwierdzono, że około 160 pF to pojemność ludzkiego ciała w następującym eksperymencie:

Tak więc, jeśli podłączymy do 220 V 60 Hz, 160 pF ma impedancję 16,6 oma (reaktywną) i spowoduje reaktywny prąd około 13,3 uA. Nie sądzę, że efekty pojemnościowe będą bardzo znaczące.

Niestety rezystancja 100 kΩ jest prawdziwa tylko w niektórych warunkach. Najpierw masz również pojemność skóry, aby przewodziła prąd zmienny lepiej niż prąd stały. Po drugie, sam opór skóry nie jest stały przy napięciu nawet przy DC; spada wraz ze wzrostem napięcia. Po trzecie, istnieje zmienność w zależności od wilgotności / wilgotności skóry, w tym od osoby do osoby. Wykopię kilka odniesień do tych faktów, które odtworzyłem z pamięci.

Zajrzyj do tej książki Bio-Medical CMOS IC, aby uzyskać więcej szczegółów, niż mogę tu nadzieję przekazać.

Temat jest skomplikowany, ponieważ pojemność skóry zależy głównie od jej grubości, ale odporność skóry zmienia się głównie w zależności od liczby przewodów potowych i ich wypełnienia. Możesz więc mieć obszar o niskiej pojemności z powodu grubej skóry, ale który nadal dobrze się przewodzi, jeśli ma wysokie stężenie przewodów potowych.

Podane typowe liczby wynoszą 0,02-0,06 uF / cm ^ 2 dla pojemności skóry (ale także mówi się, że różnią się o rząd wielkości między różnymi obszarami ciała). W przypadku rezystancji (która idzie w parze z tą pojemnością) znacznie trudniej jest przypiąć liczbę, ponieważ zmienia się znacznie nawet w tej samej osobie i tym samym obszarze w czasie:

Inna książka podaje zakres od 60 do 1200 kOhm / cm ^ 2 ... co jest ogromnym zasięgiem [zależy od powierzchni ciała i osoby]. (Należy zauważyć, że zmniejsza się to w przypadku większych obszarów, ponieważ rezystory równolegle mają mniejszy opór.) Ponadto mówi, że jeśli napięcie przekracza około 150 V, następuje przebicie dielektryczne w skórze, co bardziej obniża oporność. W przypadku suchego połączenia ręcznego przy 125 V (chyba AC), dają one od 1125 do 2875 omów jako zakres procentowy od 5% do 95% ze średnią 1625 omów. To znacznie mniej, niż się spodziewałeś. Oto typowe dane, na których IEC opiera swoje zalecenia dotyczące bezpieczeństwa:

Jak sam powiedziałeś, w twoim przykładzie popłynie 2,2 mA. To dużo prądu w twoim ciele. Będzie to co najwyżej bolesne i może z łatwością cię zabić, jeśli przebijesz ważny narząd, taki jak serce.

Podłączenie dwóch palców tej samej ręki do szpilek gniazda byłoby po prostu głupie, bolesne i spowodowało obrażenia. Połączenie dwóch palców przeciwnych dłoni może być śmiertelne.

Przyjmuje się, że całkowity opór skóry wynosi 100 kΩ. Jest to prawdopodobna liczba, gdy masz suche ręce, ale możliwy jest również znacznie mniejszy opór.

Nie wkładaj palców do gniazdek elektrycznych

Jeśli mimo wszystko zdecydujesz się to zrobić, daj najpierw ludziom nagrody Darwin, abyś mógł zostać odpowiednio rozpoznany pośmiertnie.

To prawda, ale twoja skóra nie zawsze ma 100k, opór jest bardzo zróżnicowany . I nie potrzeba wiele mA, aby cię zabić, jeśli przepłynie przez właściwe (złe) miejsce.

Hmmm. Pójdę poszukać źródeł (miałem kilka, kiedy instruowałem w laboratoriach kilkadziesiąt lat temu i i tak powinienem je znaleźć w przyszłym miesiącu), ale pamiętam, że jest to najbardziej niebezpieczny region dla szoku (który dotyczy przede wszystkim przewodzenia przez serce, ponieważ krew jest tam, gdzie znajduje się większość elektrolitów, a większość przewodnictwa wewnętrznego podąża za naczyniami krwionośnymi) wynosi między 10 mA a 1 Amp lub 100 mA.

Wymagało to przeczytania mojej pracy w laboratorium wysokiego napięcia, podobnie jak urocza opowieść o tym, ile litych ścian betonowych 3000 PSI cylinder może się uruchomić, jeśli nie przykujesz go do ściany, a zawór pękł, gdy przewrócił się.

Myślę, że twierdzenie Olin o zabójczym sercu 2,2 mA spada w dół, będąc połową tego, co GFCI mają wyzwalać przy (5 mA, przynajmniej wersje amerykańskie). Ten poziom to połowa dolnej granicy najbardziej niebezpiecznego zakresu, a nie ponad dwa razy tyle, ile potrzeba by cię zabić, inaczej nie byłoby sensu w GFCI. „Model ciała o niskim oporze skóry” jest także źródłem „bezpiecznych” napięć opartych na potencjalnym prądzie przez serce IIRC. Nie, nie zgłaszam się na ochotnika, aby to przetestować (chociaż raz lub dwa mimowolnie zrobiłem to i miałem szczęście), ale myślę, że mniej więcej dokładnie wiem, co się dzieje, bije niedokładne mieszanie strachu. Nie wkładaj palców do gniazdek, ale rób to, ponieważ odporność skóry nie jest stałą liczbą, na której możesz polegać, zwłaszcza jeśli skaleczysz palec w ostrą część wylotu; i głupio jest wkładać palec do gniazdka, które samo w sobie powinno wystarczyć.

Poniżej 10mA uważa się, że prąd jest niewystarczający, aby spowodować migotanie (indukowany atak ciepła i główną przyczynę śmierci w wyniku porażenia prądem). Powyżej górnej granicy prąd wystarcza do zatrzymania / zaciśnięcia serca, i jest bardziej prawdopodobne, że uruchomi się ponownie niż w „najniebezpieczniejszym regionie”, choć mogą wystąpić inne złe skutki uboczne, takie jak oparzenia w naczyniach krwionośnych - zwykle tam, gdzie ludzie, którzy przeżyli piorun, uderzają w ziemię, IIRC.

Jak już wspomniano, odporność skóry jest BARDZO zmienna, a pot (słona woda mniej więcej) ma duży wpływ. Cięcia usuwają go całkowicie.

Jeśli chodzi o rozrusznik serca 47 uA WRB, twierdzę, że rozrusznik serca może być czymś innym niż jakiekolwiek normalne źródło szoku - lub rzeczywiście był tam błąd.

Być może moja pamięć jest trochę pesymistyczna:

Ten twierdzi, że jest znacznie wyższy (10X) próg: https://www.physics.ohio-state.edu/~p616/safety/fatal_current.html

Ten wymienia 6-9 mA jako próg „zamrożenia” (spasming) mięśni, co oczywiście prowadzi do tego cudownego stanu „nie można puścić”, ale także sięga po śmierć: http: //www.elcosh. org / document / 1624/888 / d000543 / section2.html

Ten przykład pokazuje różną oporność skóry i obejmuje „5mA jako maksymalny prąd ogólnie uważany za„ nieszkodliwy ””: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/shock.html

Ten opis odporności skóry może Cię zainteresować . Należy pamiętać, że odporność na wilgoć może wynosić około 1000 omów, gdy jest mokra. Podobnie oparzenia elektryczne powodują spadek lokalnej odporności skóry, co może się przyczynić. „Przewodność skóry może wzrosnąć o kilka rzędów wielkości w milisekundach”. Źródło

Ważne jest również, aby pamiętać, że obecna ścieżka musi obejmować serce lub płuca, aby spowodować natychmiastową śmierć, a więc drugąnależy mieć na uwadze punkt kontaktu - zwykle drugą rękę lub stopy (stojąc w mokrych warunkach). Jeśli środowisko jest mokre, wydaje się prawdopodobne, że dotykające się palce mogą być również mokre. Serce jest w rzeczywistości dość wrażliwe na prąd przykładany bezpośrednio do niego, a prądy poniżej 1 mA są postrzegane jako niebezpieczne. Obecne standardy uwzględniają to w certyfikacjach sprzętu medycznego, ale pamiętam, że w połowie lat 60. czytałem przypadek wypadku stymulatora zewnętrznego (niewłaściwe uziemienie zasilacza i pacjent dotknął uziemionej metalowej ramy łóżka), który był śmiertelny przy 47 uA . Dyskusje w sieci na temat mikrowstrząsów wydają się przekonane, że takie przypadki są apokryficzne, ale trzymam się mojej pamięci. Chociaż oryginalny artykuł mógł być błędny.

Robisz tutaj dwa błędy.

Po pierwsze, prąd musi zarówno wejść, jak i wydostać się - jeśli opór skóry wynosi 100k i dotykasz ziemi gdzieś, to tak naprawdę patrzysz tylko na 1,1ma. Poczujesz to, ale to cię nie skrzywdzi. (Tak naprawdę to czułem, próbując podłączyć brodawkę do ściany w bardzo niezręcznej pozycji i jakoś nieświadomie dotykając obu stron zatyczki, gdy myślałem, że chwytam ciało brodawki.) (Jeśli nie dotykasz ziemi gdziekolwiek i używaj tylko jednej ręki, prąd w ogóle nie popłynie i nie zostaniesz skrzywdzony. Dlatego czasami widzisz profesjonalistów pracujących na żywo i żyjących, aby o tym opowiedzieć. Zostaw takie rzeczy profesjonalistom!)

Po drugie, w zasadzie obstawiasz swoje życie, że odporność skóry jest naprawdę 100 tys. To może się drastycznie zmienić, jeśli twoja skóra jest nawet trochę mokra i załóżmy, że na tym, czego dotknąłeś, jest niewielki zadzior, który lekko wbija się w twoją skórę - co obniży opór.