Почему засовывание пальцев в электрическую розетку может убить вас?

В Европе правило 60 В постоянного тока безопасно для случайного контакта с проводниками под напряжением. Прочитайте, что говорит IEC: -

Международная электротехническая комиссия (МЭК) выпустила несколько отчетов по электробезопасности. В отчете IEC «Электрические установки зданий» (IEC 60634-4-41:2001) указывается, что для незаземленных цепей, «если номинальное напряжение не превышает 25 В переменного тока [35 VPEAK] или 60 В без пульсаций постоянного тока, защита от прямого контакт вообще не нужен; однако это может быть необходимо при определенных условиях внешних воздействий (в стадии рассмотрения)». Для заземленных цепей МЭК считает защиту ненужной, когда «номинальное напряжение не превышает 25 В переменного тока или 60 В постоянного тока без пульсаций, когда оборудование обычно используется только в сухих местах и ​​большая площадь контакта токоведущих частей с телом человека невозможна». ожидал; 6 В переменного тока [8,5 VPEAK] или 15 В постоянного тока без пульсаций во всех остальных случаях».

Выдержка взята из этого документа.

Обычно считается, что уровень напряжения, о котором говорится в экстракте, в достаточной степени не разрушает «высокое поверхностное сопротивление» кожи, НО сетевые напряжения смертельны, потому что они ДЕЙСТВИТЕЛЬНО разрушают поверхностное сопротивление, и тогда у вас есть только внутреннее сопротивление тела и это всего несколько сотен Ом. При подаче (скажем) 220 В переменного тока ток может превышать 100 мА, и это действительно проблематично:

НОВЫЙ РАЗДЕЛ:

Интересной и связанной с этим побочной темой является хорошо известный эффект повреждения человеческим телом электронных схем статическим разрядом. Человеческое тело моделируется как емкость относительно земли около 100 пФ. Эта емкость заряжается до нескольких кВ, а путь разряда в тестируемую электронику осуществляется через токоограничивающий резистор.

Важно отметить, что если человеческое тело не подключено к земле напрямую (более редкая ситуация, чем обычно), ток, протекающий из-за прикосновения к проводу под напряжением, несколько ограничен этой емкостью.

В этом документе, озаглавленном «Измерения емкости человеческого тела: теория и экспериментальная установка», делается вывод о том, что около 160 пФ является емкостью человеческого тела в следующем эксперименте:

Таким образом, если мы подключимся к 220 В 60 Гц, 160 пФ будет иметь импеданс 16,6 МОм (реактивный) и вызовет реактивный ток около 13,3 мкА. Я не думаю, что емкостные эффекты будут очень значительными.

К сожалению, сопротивление 100 кОм верно только в некоторых условиях. Во-первых, у вас также есть емкость кожи, поэтому она будет проводить переменный ток лучше, чем постоянный. Во-вторых, само сопротивление кожи не зависит от напряжения даже при постоянном токе; он падает при повышении напряжения. И в-третьих, влажность кожи может варьироваться от человека к человеку. Я нарою ссылки на эти факты, которые я воспроизвел по памяти.

Взгляните на эту книгу Bio-Medical CMOS ICs для получения более подробной информации, чем я могу надеяться передать здесь.

Тема сложная, потому что емкость кожи в основном зависит от ее толщины, а сопротивление кожи в основном зависит от количества потовых протоков и их наполненности. Таким образом, у вас может быть область с низкой емкостью из-за толстой кожи, но которая все же хорошо проводит ток, если в ней высокая концентрация потовых протоков.

Типичные данные, приведенные там, составляют 0,02-0,06 мкФ/см ^ 2 для емкости кожи (но также говорят, что они различаются на порядок между различными участками тела). Для сопротивления (которое идет параллельно с этой емкостью) гораздо сложнее определить число, потому что оно значительно варьируется даже у одного и того же человека и в одной и той же области с течением времени:

В другой книге указан диапазон от 60 до 1200 кОм/см^2... что является огромным диапазоном [зависит от площади тела и человека]. (Обратите внимание, что это значение уменьшается для больших площадей, потому что резисторы, подключенные параллельно, имеют меньшее сопротивление.) Кроме того, в нем говорится, что если напряжение превышает примерно 150 В, в коже происходит пробой диэлектрика, что еще больше снижает удельное сопротивление. Для сухого контакта ручного соединения при 125 В (я думаю, переменного тока) они дают от 1125 до 2875 Ом в процентном диапазоне от 5% до 95% со средним значением 1625 Ом. Это намного ниже, чем вы предполагали. Вот типичные данные, на которых IEC основывает свои рекомендации по безопасности:

Как вы сами сказали, в вашем примере будет течь 2,2 мА. Это большой ток внутри вашего тела. В лучшем случае это будет болезненно и может легко убить вас, если вы попадете в жизненно важный орган, такой как сердце.

Подключать два пальца одной руки к штырям гнезда было бы просто глупо, болезненно и могло бы привести к травме. Соединение между двумя пальцами противоположных рук может быть смертельным.

И это при условии, что общее сопротивление кожи составляет 100 кОм. Это правдоподобное число, когда ваши руки совершенно сухие, но вполне возможно и гораздо меньшее сопротивление.

Не совать пальцы в электрические розетки

Если вы все равно решите это сделать, сначала сообщите людям о премии Дарвина, чтобы вас могли должным образом признать посмертно.

Это правильно, но ваша кожа не всегда 100k, сопротивление сильно различается . И не нужно много мА, чтобы убить вас, если он протекает через правильное (неправильное) место.

Хм. Я поищу источники (у меня были некоторые, когда я преподавал в лабораториях несколько десятилетий назад, и я все равно должен найти их к следующему месяцу), но я помню, что наиболее опасная область для шока (которая в первую очередь связана с проводимостью через сердце, так как кровь находится там, где находится большая часть электролитов, и большая часть внутренней проводимости, таким образом, следует за кровеносными сосудами) составляет от 10 мА до 1 ампер или 100 мА.

Это было необходимо для моей работы в лаборатории высокого напряжения, как и очаровательный рассказ о том, через сколько сплошных бетонных стен может пробиться цилиндр на 3000 фунтов на квадратный дюйм, если его не приковать цепью к стене, и клапан сломался, когда он упал.

Я думаю, что утверждение Олина о том, что 2,2 мА на сердце является смертельным, не соответствует действительности, поскольку это половина того, что GFCI настроено на срабатывание (5 мА, по крайней мере, в версиях для США). Этот уровень составляет половину нижней границы наиболее опасного диапазона, а не более чем в два раза больше, чем нужно, чтобы убить вас, иначе в GFCI не было бы большого смысла. «Модель тела с низким сопротивлением кожи» также является источником «безопасных» напряжений, основанных на потенциальном токе через сердце IIRC. Нет, я не берусь его тестировать (хотя я раз или два невольно делал это и мне повезло), но я думаю, что более или менее точное знание того, что происходит, побеждает неточное нагнетание страха. Не суйте пальцы в розетку, но делайте это, потому что сопротивление вашей кожи не является фиксированным числом, на которое вы можете положиться. особенно если порезать палец об острую часть розетки; и глупо совать палец в розетку, которой действительно должно хватить само по себе.

Утверждается, что ток ниже 10 мА недостаточен для того, чтобы вызвать фибрилляцию (индуцированный тепловой приступ и основная причина смерти от поражения электрическим током). Выше верхнего предела тока достаточно, чтобы остановить/зажать сердце, и оно с большей вероятностью перезапустится, чем в «самом опасном регионе», хотя могут быть и другие плохие побочные эффекты, такие как ожоги внутри кровеносных сосудов — это, как правило, место, где люди, выжившие после удара молнии, приземляются, IIRC.

Как уже упоминалось, сопротивление кожи ОЧЕНЬ сильно зависит от пота (более или менее соленой воды), оказывающего большое влияние. Порезы удаляют его полностью.

Что касается кардиостимулятора WRB на 47 мкА, я утверждаю, что кардиостимулятор может быть совсем другим, чем любой обычный источник шока, или там действительно была ошибка.

Может быть, моя память немного пессимистична:

Этот требует гораздо более высокого (10X) порога: https://www.physics.ohio-state.edu/~p616/safety/fatal_current.html

В этом упоминается 6-9 мА как порог «замораживания» (спазма) мышц, что, конечно, приводит к этому восхитительному состоянию «не могу отпустить», но также достигает более высоких значений для смерти: http://www.elcosh. org/document/1624/888/d000543/section2.html

Это пример с переменным сопротивлением кожи и включает «5 мА как максимальный ток, который обычно считается «безвредным»»: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/shock.html

Вас может заинтересовать это описание сопротивления кожи . Обратите внимание, что сопротивление кожи во влажном состоянии может составлять около 1000 Ом. Точно так же электрические ожоги вызывают снижение местного сопротивления кожи, что может способствовать этому. «Проводимость кожи может увеличиваться на несколько порядков за миллисекунды». Источник

Также важно иметь в виду, что текущий путь должен включать сердце или легкие, чтобы вызвать немедленную смерть, и поэтому другойнеобходимо помнить о точке контакта - обычно это другая рука или ноги (стоя во влажных условиях). Если окружающая среда влажная, вполне вероятно, что контактирующие пальцы также могут быть влажными. Сердце на самом деле весьма чувствительно к току, приложенному непосредственно к нему, при этом токи менее 1 мА считаются опасными. Текущие стандарты учитывают это при сертификации медицинского оборудования, но я помню, как в середине 60-х читал случай аварии с кардиостимулятором с внешним питанием (неправильное заземление источника питания и пациент коснулся заземленной металлической рамы кровати), которая привела к летальному исходу при токе 47 мкА. . Обсуждения микрошока в сети кажутся убежденными в том, что такие случаи апокрифичны, но я остаюсь при своей памяти. Хотя в исходной статье могла быть ошибка.

Здесь вы делаете две ошибки.

Во-первых, ток должен как входить, так и выходить - если сопротивление кожи составляет 100 кОм, и вы где-то касаетесь земли, вы на самом деле смотрите только на 1,1 мА. Вы почувствуете это, но это не причинит вам вреда. (Я на самом деле почувствовал это, когда пытался воткнуть настенную бородавку в очень неудобное положение и каким-то образом неосознанно коснулся обеих сторон вилки, когда я думал, что сжимаю тело бородавки.) (Если вы не касаетесь земли где угодно и только одной рукой ток не будет течь вообще и вам не будет больно.Поэтому иногда вы видите профи, работающих на живом контуре и живущих, чтобы рассказать об этом.Оставьте такие вещи профи!)

Во-вторых, вы, по сути, ставите свою жизнь на то, что сопротивление кожи на самом деле составляет 100 кОм. Это может кардинально измениться, если ваша кожа хоть немного влажная, и предположим, что на всем, к чему вы прикасаетесь, есть крошечный заусенец, который слегка вонзается в вашу кожу - это снизит сопротивление.