Если напряжение не убивает вас, имеет ли значение ток?

Профессиональные электрики часто работают с бытовыми сетями под напряжением 120 В переменного тока. Я был потрясен, случайно касаясь таких горячих проводов достаточно часто, чтобы распознать гудение переменного тока 60 Гц. К счастью, человеческая кожа обладает довольно высоким сопротивлением: даже когда я промокла от пота, оно измеряется сотнями кОм. Если мы предположим, что нижнее сопротивление кожи составляет 120 кОм, то через неповрежденную кожу 120 В будет проходить через мое тело всего 1 мА.

Традиционная «мудрость» гласит, что работа на главной панели требует большей осторожности, потому что можно вступить в контакт с 400-амперным сервисом, по сравнению с 20-амперным, с которым приходится работать в конце типичной цепи. Но это звучит неправильно:

Если кожа имеет достаточно значительное сопротивление, чтобы при напряжении 120 В через нее проходил ток всего миллиампер, то отличается ли источник питания на 200 А от выключателя на 20 А с точки зрения опыта прикосновения к горячему проводу (при прочих равных условиях)?

Имеет ли значение контакт с землей с точки зрения контакта с кожей при электроснабжении в жилых помещениях? Например, при 1 мА, 120 В и половине цикла 60 Гц будет ли изолированный 20-галлонный чан с физиологическим раствором достаточно заряжаться, чтобы значительно замедлить ток по сравнению с током, который он получил бы, если бы он был подключен к земле?

@FakeMoustache - Пожалуйста, прочитайте вопрос, а не заголовок. Я спрашиваю, верен ли мой анализ этих сценариев. Являются ли эти уровни «опасными» носят вспомогательный/иллюстративный характер.
Чтение другого вопроса даст вам больше информации по этой теме. Если вам нужны только ответы да/нет, вы можете пойти в другое место.
@FakeMoustache - Да, эта другая тема информативна и ее стоит прочитать. Возможно, вы можете связать его как «Связанный или информативный» комментарий вместо того, чтобы помечать этот вопрос как дубликат (что не так). Кроме того, я очень подозреваю, что в моем анализе могут быть пропущены некоторые вещи, поэтому, хотя ответ «Да, вы справились, больше нечего сказать» может быть приятным, я ожидаю, что у ответчиков (таких как вы) будут полезные примечания, исправления и / или дополнения. . Например, только сейчас мне пришло в голову, что, возможно, площадь контакта с проводником может быть важным фактором?
Странно, что вы отметили сотни килоом (килоом?), У меня был тренинг по технике безопасности, в котором говорилось, что средний человек от ладони к ладони имеет сопротивление около 1 кОм. Не говорю, что вы не правы, просто интересно, почему такая вариация.
«Я ожидаю, что у ответивших (таких как вы) будут полезные примечания, исправления и/или дополнения». Надеюсь, вы понимаете, что мой вклад (как и все остальные) является полностью добровольным . , не стесняйтесь делать это Просто не ожидайте полных и развернутых ответов на вопрос, который находится на довольно базовом уровне и на который уже есть ответы в похожих вопросах.
@SwarlesBarkely - Основная часть сопротивления находится в эпидермисе. Мои мультиметры показывают примерно такое же сопротивление между ладонями, как и между двумя точками, расположенными рядом друг с другом на одной и той же ладони. Я также проверил тыльную сторону ладони, и вчера я проверял, вспотев. Я никогда не опускался ниже 100кОм.
Не забывайте о влиянии индуктивностей: источник с низким напряжением, но очень высоким током может показаться безвредным, но при очень больших токах даже крошечные индуктивности могут генерировать очень высокие напряжения. Допустим, вы случайно замкнули источник питания металлическим инструментом, тогда могут протекать огромные токи, и когда вы попытаетесь остановить короткое замыкание, индуктивность инструмента вызовет высокое напряжение, чтобы поддерживать постоянный ток даже после того, как короткое замыкание было устранено в течение Например, протекая по пути высокого сопротивления манипулятора инструмента. Любой источник питания высокой мощности также несет в себе риск ожогов.

Ответы (3)

Вы предполагаете, что напряжение и ток независимы, это не так .

Это действительно ток, который убивает (например, может остановить ваше сердце), но напряжение необходимо, чтобы заставить этот ток течь в первую очередь.

Традиционная «мудрость» гласит, что работа на главной панели требует большей осторожности, потому что можно вступить в контакт с 400-амперным сервисом, по сравнению с 20-амперным, с которым приходится работать в конце типичной цепи. Вероятно, это больше связано с опасными последствиями короткого замыкания , чем с опасностью для человека. Размер 20 А защищен предохранителем, поэтому короткое замыкание приведет к перегоранию предохранителя. На стороне 400 А не будет предохранителя или предохранителя с гораздо более высоким номиналом, поэтому должен течь больший ток, пока он не перегорит.

не имеет значения, какой ток в источнике питания: тело будет проводить только миллиампер или около того, допустимое его сопротивлением. Это верно.

Действительно, в сети 20 А или 200 А нет никакой разницы, если вы почувствуете удар током, поскольку ток должен составлять всего несколько мА. Оба могут обеспечить этот ток.

Не думайте, что сопротивление кожи постоянно.

Вольт-амперная характеристика кожи человека нелинейна и зависит от многих факторов, таких как интенсивность, продолжительность, история и частота электрического стимула. Активность потовых желез, температура и индивидуальные особенности также влияют на вольтамперную характеристику кожи. В дополнение к нелинейности импеданс кожи проявляет асимметричные и изменяющиеся во времени свойства. Эти свойства могут быть смоделированы с достаточной точностью.[17] Измерения сопротивления, выполненные при низком напряжении с помощью стандартного омметра, не дают точного представления импеданса кожи человека в значительном диапазоне условий.

При синусоидальной электрической стимуляции напряжением менее 10 вольт кожная вольт-амперная характеристика является квазилинейной. Со временем электрические характеристики могут стать нелинейными. Требуемое время варьируется от секунд до минут, в зависимости от стимула, размещения электродов и индивидуальных особенностей.

При напряжении от 10 до 30 вольт кожа проявляет нелинейные, но симметричные электрические характеристики. При напряжении выше 20 вольт электрические характеристики нелинейны и симметричны. Проводимость кожи может увеличиваться на несколько порядков за миллисекунды. Это не следует путать с пробоем диэлектра, который происходит при сотнях вольт. По этим причинам ток нельзя точно рассчитать, просто применив закон Ома с использованием модели с фиксированным сопротивлением.

Источник Википедия .

Заземление

Мое тело на самом деле становится землей, когда я прикасаюсь к горячему проводу.

Нет. При полной изоляции ваше тело связано с землей только емкостно. Электростатическая модель человеческого тела использует 100 пФ для моделей статического разряда. Предполагая, что это вся емкость относительно земли, его полное сопротивление будет 33 МОм при 50 Гц.

Прикоснитесь к чему-то заземленному, и ток теперь имеет гораздо более низкое активное сопротивление. Смертельное поражение электрическим током было бы гораздо более верным, если бы он «стоял в луже» воды.

Сильные токи

При работе с оборудованием, способным подавать большие токи, следует надевать защиту от дугового разряда. Это включает в себя козырек с защитой от дугового разряда, балаклаву, рубашку / куртку, перчатки, соответствующую обувь и брюки.

Можете ли вы уточнить аспект заземления для переменного тока? Я предполагаю, что при контакте источник питания имеет среднеквадратический потенциал относительно моего тела 120 В, то есть такой же, как и относительно идеальной земли. Если он не может передать достаточно тока в мое тело в течение полупериода, чтобы изменить мой относительный потенциал, тогда как проводящая земля за пределами моего тела увеличивает поток через мое тело?
«При напряжении от 10 до 30 вольт кожа демонстрирует нелинейные, но симметричные электрические характеристики. При напряжении выше 20 вольт электрические характеристики одновременно нелинейны и симметричны ». В статье в Википедии должна быть ошибка: я ожидал одну из этих симметричных характеристик . быть асимметричным , исходя из построения предложения.
@feetwet: источник питания имеет потенциал относительно земли из-за соединения нейтрали с землей на местном трансформаторе. Земля замыкает цепь от провода под напряжением, через вас, через землю и обратно к трансформатору. Ток, протекающий через вас, зависит от суммы всех последовательных сопротивлений / импедансов. Уменьшение сопротивления на землю увеличивает ток через тело.
@WayneConrad: я этого не заметил и не знаю правильного ответа. Основная мысль, которую я пытался донести, заключается в том, что сопротивление кожи нелинейно и не должно приниматься за какое-то конкретное значение.
Насколько я понимаю, это не совсем верно для домашнего обслуживания переменного тока. Например, «земля» может буквально представлять собой проводник, вбитый в землю на небольшом расстоянии от главной панели. Если вы не испытываете шока, когда прикасаетесь к земле или к чему-либо, касающемуся ее, тогда у вас есть такой же потенциал по отношению к служению, как и к его «земле». Чтобы увидеть, к чему я клоню, обратитесь к этому комментарию .

То, какой ток способен отдать источник питания , — это только часть уравнения (закон Ома), а другая половина — это то, какой ток потребляет нагрузка , определяемый ее сопротивлением (DC) и импедансом (AC).

Короче говоря, вы правы в том, что в этой ситуации не имеет значения, касаетесь ли вы нижестоящей сетевой цепи, защищенной выключателем на 20 А и более легкой проводкой, или основной линии на 400 А с громоздким выключателем и шинами толщиной в полдюйма; оба способны обеспечить ток, достаточный для того, чтобы убить любое животное.

Когда вы прикасаетесь к току сети переменного тока, может образоваться цепь между этой точкой и нейтралью (например, если ваша другая рука соприкасается с этой точкой) или этой точкой и землей, опасность в основном такая же, потому что для того, чтобы вызвать фибрилляцию сердца, требуется ток всего в десятки мА (в отличие от того, чтобы на самом деле приготовить кого-то, когда через них проходит несколько ампер).

Другим фактором того, насколько смертельным является контакт с любым источником высокого напряжения (с достаточной силой тока, чтобы вызвать фибрилляцию сердца), является то, что этот путь проходит через ваше тело. Электриков учат, когда это возможно, когда они находятся в ситуации высокого риска контакта с указанным высоким напряжением, пытаться сделать это только одной активной рукой, а другую в кармане. Потому что они также обучены носить обувь/сапоги на резиновой подошве на работе. В результате гораздо меньше вероятность того, что ток будет течь от точки контакта (пальца) вдоль руки, вниз или через грудь (сердце) туда, куда в противном случае мог бы пройти ток (к другой руке, вниз через ноги). Так что ваше тело не обязательно является путем к земле, в зависимости от деталей.

Строго говоря, ваша емкость по отношению к земле и/или окружению тоже присутствует, но в большинстве случаев она вносит гораздо меньший вклад в ток (птицы постоянно приземляются на линии электропередач, даже на тысячи вольт, и совершенно невозмутимы, потому что их емкость по отношению к чему-либо/всему остальному вокруг них по воздуху совершенно незначительна). (Кстати, ваша формулировка проблем переменного тока в вашем вопросе предполагает, что вы думаете, что емкость является некоторым неотъемлемым свойством тела (человеческого, металлического или чего-то еще) - это не так, это просто площадь поверхности объекта в непосредственной близости от другого тела/ кусок металла / и т. д. - будь то дорожка на печатной плате к плоскости заземления под ней или область ваших ног к земле под ними с некоторым изолятором (ваша обувь, препрег на печатной плате и т. д.) между ними.

Сопротивление кожи заключается в том, что оно резко различается для каждого человека в зависимости от уровня гидратации и потоотделения, а также от того, какая площадь поверхности их кожи соприкасается с проводником под напряжением. Здесь измерения одного человека не очень полезны. И даже нескольких десятков мА, если он пройдет через сердце, может быть достаточно.

Таким образом, комбинация факторов определяет, насколько серьезным будет поражение электрическим током от сети 50/60 Гц.

Другим аспектом этих сценариев является постоянное напряжение среднего и высокого напряжения (> 50 В постоянного тока), которое может быть гораздо более опасным. В сети 50/60 Гц это изменение напряжения приводит к изменению направления тока 50/60 раз в секунду, что может дать человеку возможность оторваться от сети (и разомкнуть переключатель). Когда это постоянный ток, и вы прикасаетесь к нему, ваши мышцы с гораздо большей вероятностью «зафиксируются» и даже сильнее захватят высоковольтный проводник, что увеличит площадь поверхности контакта с кожей, и вы остаетесь на связи, и если путь тока проходит через сердце, попрощайся.

Вопрос заземления, очевидно, является важным фактором здесь. Меня учили тому же: работая в служебной панели, не позволяйте току пройти через грудь! А вот при 120В если общий ток действительно порядка мА и сервисная 60Гц насколько может варьироваться потенциал моего тела от неограниченной земли? Т.е. он стартует при разнице 120В, а для этого он должен "зарядиться" до того, как сервис поменяет полярность, так? Замените мое тело баком с 20 галлонами физиологического раствора: разве это не послужило бы эффективным заземлением для переменного тока 1 мА 60 Гц?
Нет, 20 галлонов солевого раствора, выделенного из земли, по-прежнему представляют собой небольшую емкость по отношению к земле. Вы можете думать о теле внутри как о хорошем проводнике, а изоляцию вашей обуви — как о диэлектрике конденсатора размером с ваш провод. Поскольку расстояние между подошвами ваших ног и землей делает емкость очень маленькой.
Хорошо, но в данном случае меня интересует, сколько электричества пройдет через мое тело, поэтому емкость, вероятно, является неправильным термином и понятием. Может быть, это кулоны или кулон-вольты? Изолированный чан с солевым раствором изначально принимает тот же уровень заряда, что и земля, верно? По мере того, как он заряжается, разность потенциалов уменьшается, и, следовательно, скорость потока также уменьшается. Итак: при 1 мА, 120 В и половине цикла 60 Гц будет ли изолированный 20-галлонный чан с физиологическим раствором достаточно заряжаться, чтобы значительно замедлить ток по сравнению с током, который он получил бы, если бы он был подключен к земле?
Как описал @transistor, и как я пытался объяснить с помощью птиц на проводе, гипотетически, если бы ваш мешок с соленой водой имел нулевую емкость по отношению к чему-либо еще, то ток не протекал бы в/из вашего тела из-за прикосновение к проводнику под напряжением (скажем, пальцем). Но у вас не нулевая емкость, ее немного, достаточно, чтобы почувствовать, как какая-то часть Вселенной вибрирует с частотой 50/60 Гц. Но я думаю, что знаю, о чем вы спрашиваете, - что простое повышение / понижение напряжения 120 В переменного тока само по себе приведет к протеканию тока через вашу единственную точку контакта?
@Techydude - Точно, это мой оставшийся вопрос.
Если напряжение не убивает вас, имеет ли значение ток?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v