Czy zwisający drut naprawdę poraża prądem, jeśli stoję w wodzie?

Wszyscy widzieliśmy ten scenariusz w filmach; ktoś musi przejść przez pokój wypełniony do połowy wodą, a zwisający drut elektryczny strzela wszędzie iskrami. Biedny człowiek musi przejść przez pokój, ale nie może tego zrobić, ponieważ jeśli drut uderzy w wodę, jest on oczywiście porażony prądem, ponieważ woda jest przewodnikiem.

Ale czy w życiu jest to takie proste? Jeśli naprawdę stoję w wodzie w pokoju, a drut wysokiego napięcia uderza w wodę, w jaki sposób przepływa przez mnie prąd elektryczny, który mnie poraził? Tylko moje stopy dotykają wody, żadna inna część mojego ciała nie dotyka nigdzie. I realistycznie byłoby zapewne jakieś rurociągi itp. Podłączone do ziemi gdzieś, które doprowadziłyby prąd do ziemi. Jak zostanę porażony prądem, jeśli prąd przepłynie obok mnie?

Podejrzewam, że jest to podobne do dobrze znanej sytuacji, w której ktoś upuszcza suszarkę do włosów z wanną. Dlaczego prąd w tej sytuacji nie przepływa ani z przewodu pod napięciem do przewodu neutralnego, ani przez odpływ do ziemi? Dlaczego przebywanie w wodzie o wysokim napięciu poraża mnie prądem? (I tak, wiem, że scenariusz nie jest tak prawdopodobny w przypadku nowoczesnych urządzeń, ale rozważmy to teoretycznie).

O tak. Zjawisko to nosi nazwę „utonięcia elektrycznego”.

W tym tragicznym przypadku dziewczyna postanowiła zatańczyć w fontannie, nieświadoma, że ​​podwodne światła mają zwarcie doziemne. Jej mięśnie się skurczyły i upadła. Jedna przyjaciółka weszła, by spróbować ją złapać, ona też straciła kontrolę nad mięśniami nóg i upadła. Jej dwaj inni przyjaciele próbowali uratować dwie pierwsze.

Pojawili się strażacy, jeden na palcach, zgubili go, a jego przyjaciele wyciągnęli go. Strażacy spędzili 15 minut próbując znaleźć wyłącznik.

Problem z upadkiem w wodzie polega na tym, że toniesz. Wszystkie cztery dziewczyny tak zrobiły.

W rzeczywistości wiele ofiar jest często jedyną wskazówką do utonięcia elektrycznego.

Właśnie dlatego wszelkie instalacje na plaży wymagają teraz GFCI i wyłączników odcinających i dlatego nie należy pływać w pobliżu łodzi na lądzie.

Dlaczego zdarzają się utonięcia elektryczne?

Widziałeś problemy z siatkami rezystorów. Taka właśnie jest woda, trójwymiarowa siatka rezystorów, a wy także jesteście rezystorami.

Prąd elektryczny przepływa wszystkie dostępne ścieżki proporcjonalnie do ich przewodności (1 / rezystancja) . 1-10 mA wystarczy, aby zacząć powodować problemy dla wrażliwej osoby; 100 mA jest śmiercionośne samo w sobie.

Energia elektryczna chce wrócić do źródła (neutralny transformator biegunowy), a standard NEC dla pręta uziemiającego wynosi 25 omów. Tutaj możesz wykonać matematykę.

Cóż, dostaję 120 V przez rezystor 24 Ω = 5 amperów. Tak więc tylko niewielka część tego prądu przechodzi przez ciebie, aby cię przybić. Jeśli polegamy na 20 mA tego artykułu, wtedy 1/250 prądu wystarczy, aby cię utopić.

Należy również zauważyć: to nie jest wystarczająco blisko, aby zadziałać typowe 13, 15, 16 lub 20 A wyłącznik gałęzi .

Jednak wyłącznik GFCI wyłączy się przy 6-8 mA. To znacznie poprawia rokowanie. To zawęża go do bardzo nieprawdopodobnej kombinacji zdarzeń, w których prąd jest naturalnie ograniczony do mniej niż 6 mA i prawie wszystko przechodzi przez ciebie, a ty jesteś bardzo wrażliwy.

W czymś takim jak woda elektryczność nie „płynie do ziemi” w zgrabnej linii prostej. Istnieje potencjalna różnica między odcinkami wody promieniującymi z punktu kontaktowego WN. Że może również oznaczać, że stopy są na różnych potencjałach, i nie będzie przepływu prądu, które mogą być śmiertelne. Jest to jeden z powodów, dla których krowy na polach mogą zostać porażone prądem w wyniku uderzenia pioruna w pobliżu. Różnica napięć między ich stopami może wynosić tysiące woltów.

Myślę, że odpowiedź jest dość prosta - jesteś lepszym przewodnikiem niż słodka woda. Gdzieś to przeczytałem i wtedy zachichotałem: „ Ludzie to po prostu duże worki słonej wody ”, co jest prawdą. Prąd 1 mA przez serce wystarczy, aby spowodować atak serca, więc przy 220 V rezystancja 220 kΩ nie wystarczy. Masz mniej niż 220 kΩ, zwłaszcza gdy jesteś w wodzie. Skóra to jedyny izolator jaki mamy.

Po prostu nie próbuj tego.

jak przepływa przeze mnie prąd, żeby mnie porazić prądem?

Już raz zamieściłem to zdjęcie w pytaniu o węgorze elektryczne:

^{Źródło: phys.org Źródło : Kenneth Catania}

Energia elektryczna nie płynie jedną preferowaną ścieżką, przepływa przez cały zbiornik wodny z różną intensywnością. Jeśli znajdziesz się na ścieżce o wystarczająco wysokim prądzie, zostaniesz porażony prądem.

Ciekawym następstwem tego faktu jest to, że doznasz najgorszego szoku, gdy ty i woda będziecie mieć porównywalne przewodnictwo . Jeśli woda jest znacznie bardziej przewodząca niż ty, nawet wysokie prądy wytworzą jedynie niewielką różnicę napięcia, co może nie być szkodliwe. Jeśli woda jest znacznie mniej przewodząca, różnica napięć może być ogromna, ale prąd będzie ograniczony.

Samo przebywanie w „wodzie o wysokim napięciu” nie spowoduje porażenia prądem, podobnie jak ptaki mogą szczęśliwie osiadać na liniach energetycznych 10 + kV (a linijki mogą być upuszczane na żywe linie w celu prac konserwacyjnych), ponieważ nie ma ścieżki, ale, jak mówisz, gdzieś w tej wodzie zawsze będzie ścieżka do ziemi, więc przepłyną przez nią prądy. Ponieważ oznacza to, że istnieją różnice potencjałów na wodzie w różnych punktach, możesz doświadczyć tego między stopami, a ponieważ ludzkie ciało jest dobrym przewodnikiem, innym niż skóra, co znacznie zmniejsza opór, gdy jest mokry, co pozwoliłoby śmiertelny prąd przepływający przez tułów. Ludzie mogą zostać porażeni prądem stojącym w słonej wodzie zęzowej w systemach 24 V na łodziach, nie wymaga to dużego napięcia, jeśli rezystancja jest wystarczająco niska.

Zdecydowanie nie próbuj żadnej z tych rzeczy. To z pewnością nie ma oznaczać, że powinieneś być usatysfakcjonowany jakimkolwiek niebezpieczeństwem związanym z elektrycznością, ale istnieje wiele rzeczy, które często są wyjątkowo niewłaściwe w postępowaniu z elektrycznością w filmach, szczególnie w tego rodzaju scenach. Często używa się efektów, aby po prostu sprawić, że elektryczność robi to, czego wymaga historia, więc kilka rzeczy:

• Zabezpieczenie nadprądowe i inne zwarciowe: W większości krajów każdy obwód ma zabezpieczenie nadprądowe, a wiele obwodów ma zabezpieczenie zwarciowe lub zwarciowe. Wraz ze wzrostem zdolności produkcyjnych byliśmy w stanie dodać więcej sposobów ochrony instalacji elektrycznych i zapewnienia ich bezpieczeństwa. W futurystycznym scenariuszu z ulepszoną technologią zazwyczaj nie ma powodu, aby to się zmieniło. Awarie niszczą sprzęt, więc nawet w scenariuszu, w którym zapisane jest lekceważenie życia ludzkiego, systemy miałyby zaawansowane środki ostrożności w celu ograniczenia szkód materialnych. W każdym razie często przewodnik, który stwarza zagrożenie, jest w rzeczywistości kablem, z widocznymi drutami wystającymi z końca, niezależnie od tego, co zdaniem działu rekwizytów wyglądałoby fajnie. W wielu z tych przypadków przewodnik, jak przedstawiono, zwarłby się między nim ” własne przewodniki i wyłączyło urządzenie nadprądowe lub GFCI. Aby dyrygent mógł pozostać na żywo, coś innego musi się nie udać, na przykład w cudowny sposób nie zwierać się, gdy zostanie uwolniony z tego, z czym był połączony, spadając i lub poruszając się bez zwarcia na sobie lub dotykania czegoś wykonanego z metalu, lub spawanie przerywacza zamknięte (co czasami się zdarza).
• Energia elektryczna przepływa więcej po ścieżkach o mniejszym oporze. Możesz umieścić obok siebie duży drut miedziany, mokry kłód i pasek asfaltu i podłączyć jednocześnie to samo napięcie do końców wszystkich trzech. Większość prądu przepływałaby przez drut miedziany, znacznie mniej przepływałaby przez mokrą kłodę, a niewielka ilość przez asfalt, chociaż prąd byłby przepływany we wszystkich trzech. Jeśli przewody na zerwanym kablu mają wystarczające napięcie, aby wytworzyć łuki CGI w pobliskich urządzeniach / wodzie / cokolwiek, co jest daleko, mają wystarczające napięcie, aby wyładować łuk do własnego przewodu powrotnego lub ziemi, który czasami jest błędnie przedstawiany w odległości kilku cali. Aby jego własny przewód powrotny lub ziemia nie były celem większości łuków, druga rzecz musi pójść nie tak. Te przewody muszą zostać przerwane gdzieś między kablem łukowym a źródłem, jakoś nie uszkadzając pojedynczego kabla wysokiego napięcia bardziej, niż pozwalałoby na jego funkcjonowanie. Energia elektryczna nie będzie miała tendencji do przemieszczania się przez metr powietrza w celu ustanowienia łuku, gdy łuk 20 mm ustanowi ścieżkę powrotną o niskiej impedancji.
• Energia elektryczna jest często o wiele bardziej brutalna i mniej krzykliwa niż w filmach, a filmy często przedstawiają większy (lub mniejszy) margines przeżycia niż w rzeczywistości istnieje. W ramach szkolenia w branży elektrycznej, szczególnie w dystrybucji energii, istnieje duże prawdopodobieństwo, że zobaczysz film o śmierci osoby pracującej z elektrycznością lub w jej pobliżu. To jest okropne. Brutalny, bezlitosny i nie zawsze szybki. Rzeczywista prędkość, z jaką elektryczność może „zmieniać się” i rozprzestrzeniać, jest wystarczająco szybka, aby potrzebować przykładów wysokiej jakości, aby ułatwić zrozumienie. Są sytuacje, w których wysokie napięcie jest przedstawiane w filmach jako coś, z czym może sobie poradzić wielka zręczność, siła i umiejętności, a nieuchronnie pokazywane są postacie robiące coś, co zabiłoby je lub wyparowało. Czasami w przypadku drutów niskiego napięcia postać jest zabijana przez coś, co, jak przedstawiono, miałoby stosunkowo małe prawdopodobieństwo śmierci. W tym drugim przypadku czuję się dobrze jako laicy i profesjonaliścipowinien traktować coś z bardzo dużą szansą na zabicie ich jako coś, co będzie.
• Energia elektryczna płynie w pętlach. Każda cząsteczka, w zależności od wiązania, jąder i powłok elektronowych, ma tendencję do utrzymywania z grubsza pewnej ilości elektronów w każdym obszarze wokół siebie. Same elektrony podskakują, a gdy nie są trzymane zbyt mocno tam, gdzie są, swobodnie latają między pobliskimi cząsteczkami, a czynnikiem ograniczającym jest to, że kiedy / gdy elektron przemieszcza się z obszaru, który „potrzebuje” elektronu, siły będzie wywierany na inne pobliskie elektrony, a także na ten, który odleci, aby je przyciągnąć i wypełnić lukę. W zależności od struktury cząsteczki i jąder różne materiały albo ściśle wiążą elektrony (izolatory), albo umożliwiają im swobodniejszy przepływ (przewodniki). Kiedy powodujesz przepływ elektronów wzdłuż drutu, nowe muszą zastąpić te, które odpływają. Obszar jesteś pompowania elektrony dobędzie ich zbyt wiele, a obszar, z którego je pompujesz, nie będzie miał dość. Przepływ nie ma innego miejsca niż powrót do miejsca, w którym jest ich za mało, ponieważ wszystkie pozostałe cząsteczki mają dokładnie tyle. Bez pętli, bez prądu.
• Woda nie jest tak naprawdę dobrym przewodnikiem. Brudna woda, szczególnie słona woda. Czysta woda nie jest (woda z kranu nie jest czysta). Poza tym, jeśli umieścisz generator na brzegu oceanu i przeciągniesz drut po powierzchni wody do punktu daleko poza końcem drutu, 1 metr pod wodą, i podłączysz generator do tego drutu i pręt uziemiający, generator pracowałby, aby przepuścić prąd w dół tego drutu, do wody, wzdłuż ziemi, przez pręt uziemiający i z powrotem do generatora, gdzie elektrony, które wypompowujesz, muszą zostać wymienione. Ze względu na wysoką (ish) przewodność słonej wody nie byłoby wysokich napięć / prądów dla zbyt dużej odległości w większości kierunków wokół końcówki tego drutu, ponieważ przepływ elektronów „próbuje” wrócić najkrótszą możliwą ścieżką do źródła. napięcie rozchodzi się nieco w innych kierunkach, gdy przepływające elektrony rozprzestrzeniają się, by podróżować bardziej swobodnie. Nie oznacza to, że woda wokół elektrody nie jest niebezpieczna, ale wskazuje, że filmy często nie są szczególnie dokładne z tym, gdzie płynie prąd.
• Błyskawiczne łuki i iskry - Elektryczność jest niewidoczna. Wszystko, co widzimy, to wpływ na przedmioty, gdy elektryczność przechodzi przez nie. Ciepło, światło, ruch, sporadyczny zapach. Aby zwrócić na nie uwagę, łuki, iskry i błyski są często jaśniejsze niż w prawdziwym życiu lub niewłaściwego rodzaju (np. Wybuchowe, a nie plazmowe). Rezystywność powietrza wynosi około 2100 V / mm, co oznacza, że ​​aby rozpocząć łuk przez powietrze o temperaturze pokojowej, potrzebujesz 2100 V na każdy mm, w którym chcesz skoczyć łuk. Gdy powietrze zacznie przewodzić i zamieni się w plazmę, przewodzi całkiem dobrze, ale rozpoczęcie łuku wymaga dość dużego napięcia.

Jesteś porażony prądem, gdy przepływa przez ciebie prąd większy niż 100 mA. Drut nie powoduje porażenia prądem elektrycznym, tylko łączy cię z bieżącym źródłem.

1. Jeśli nie ma źródła prądu, nie ma prądu. Więc śmiało i weź ten drut. Nic się nie stanie. Z drugiej strony, jeśli przewód zostanie podłączony do źródła prądu, takiego jak napięcie 220 VAC do suszarki, prawdopodobnie umrzesz.

2. W „wiszącym” drucie nie ma nic magicznego. Jeśli drut jest sztywno podparty, zabije cię tak martwego, jakby wisiał.

3. Aby ustalić, czy pole elektryczne w przewodzącej wodzie może cię zabić ... to wymaga trójwymiarowej analizy elementu skończonego rozkładu napięcia w zbiorniku wodnym. Jeśli drut jest gorący i dotyka wody, najlepiej trzymać się z daleka. Z drugiej strony, w pobliżu brzegu wody, gdzie jest ona bardzo płytka, prąd będzie minimalny. Możesz więc wsunąć palec u nogi i sprawdzić, czy coś poczujesz, zanim przejdziesz dalej.

4. Możesz zwiększyć śmiertelność, dodając jony do wody. Sól to zrobi, lub jakikolwiek silny kwas lub zasada.

5. Niektóre przewody użytkowe wcale nie są drutami i nie przewodzą prądu. Są to kable światłowodowe i są nieszkodliwe. Ale nie stawiaj na to.