Почему засунуть пальцы в электрическую розетку может убить тебя?

Я просто хотел узнать некоторые различия между вольтами, усилителями, омами и т. Д. И придумал этот вопрос. Если ваша кожа имеет сопротивление 100 кОм и розетка 220 В, разве ток, проходящий через ваше тело, не будет 0,0022 А?

В Европе правило, как 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 МЭК «Электроустановки зданий» (IEC 60634-4-41: 2001) указывается, что для незаземленных цепей «если номинальное напряжение не превышает 25 В acrms [35 VPEAK] или 60 В постоянного тока без пульсаций, защита от прямого контакт, как правило, не нужен; однако, это может быть необходимо при определенных условиях внешних воздействий (в стадии рассмотрения) ». Для заземленных цепей МЭК считает, что защита не требуется, если« номинальное напряжение не превышает 25 В переменного тока или 60 В постоянного тока, когда оборудование обычно используется. только в сухих местах и ​​на большой площади не ожидается контакта живых частей с телом человека; 6 В acrms [8.5 VPEAK] или 15 В постоянного тока без пульсаций во всех других случаях ».

Извлечение взято из этого документа.

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

НОВЫЙ РАЗДЕЛ:

Интересным и связанным с этим побочным предметом является хорошо известный эффект повреждения организмом электронных цепей статическим разрядом. Человеческое тело моделируется как емкость земли примерно 100 пФ. Эта емкость заряжается до нескольких кВ, а путь разряда в тестируемую электронику проходит через ограничитель тока.

Важно отметить, что, если тело человека напрямую не подключается к земле (более редкая ситуация, чем обычно), ток, возникающий 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 представляет собой емкость тела человека в следующем эксперименте:

Поэтому, если мы подключим к 220 В 60 Гц, 160 пФ имеет 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 он будет проводить переменный ток лучше, чем постоянный ток. Во-вторых, само сопротивление кожи не постоянно с напряжением даже при постоянном токе; оно снижается при повышении напряжения. И в-третьих, есть различия с влажностью / влажностью кожи, в том числе от человека к человеку. Я выкопаю некоторые ссылки на эти факты, которые я воспроизвел по памяти.

Взгляните на эту книгу « Био-медицинские КМОП микросхемы» для более подробной информации, чем я могу надеяться передать здесь.

Эта тема сложна, потому что емкость кожи в основном зависит от ее толщины, но сопротивление кожи в основном зависит от количества протоков и их наполненности. Таким образом, у вас может быть область с низкой емкостью из-за толстой кожи, но которая все еще хорошо проводит, если у нее есть высокая концентрация потовых протоков.

Типичные цифры приведены для 0,02-0,06 мкФ / см ^ 2 для емкости кожи (но также говорят, что изменяются на порядок величины между различными областями тела). Для сопротивления (которое идет параллельно с этой емкостью) гораздо труднее закрепить число, потому что оно значительно меняется даже у одного человека и в одной и той же области с течением времени:

Другая книга дает диапазон от 60 до 1200 кОм / см ^ 2 ... это огромный диапазон [зависит от площади тела и человека]. (Обратите внимание, что это уменьшается для больших площадей, потому что резисторы параллельно имеют меньшее сопротивление.) Кроме того, это говорит о том, что, если напряжение превышает 150 В, происходит пробой диэлектрика в коже, который еще больше снижает удельное сопротивление. Для сухого соединения при прямом соединении при 125 В (я полагаю, переменный ток), они дают 1125–2875 Ом как диапазон процентилей от 5% до 95% со средним значением 1625 Ом. Это намного ниже, чем вы догадались. Вот типичные данные, на которых МЭК основывает свои рекомендации по безопасности:

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

Подсоединение двух пальцев одной руки к контактам разъема будет просто глупым, болезненным и может привести к травме. Соединение между двумя пальцами противоположных рук может быть смертельным.

И это предполагает полное сопротивление кожи 100 кОм. Это правдоподобное число, когда ваши руки довольно сухие, но гораздо меньшее сопротивление также вполне возможно.

Не идите тыкать пальцами в электрические розетки

Если вы все-таки решите сделать это, сначала сообщите людям о наградах Дарвина, чтобы вы могли быть признаны посмертно.

Это правильно, но ваша кожа не всегда 100k, сопротивление меняется много . И это не займет много мА, чтобы убить вас, если он течет через правильное (неправильное) место.

Хммм. Я покопаюсь в источниках (у меня их было несколько, когда я преподавал в лабораториях десятилетия назад, и я все равно должен найти их к следующему месяцу), но я помню, что это самый опасный регион для шока (который в первую очередь связан с проводимостью через сердце, так как кровь находится там, где находится большинство электролитов, и, следовательно, большая часть внутренней проводимости следует за кровеносными сосудами) между 10 мА или 1 А или 100 мА.

Это необходимо было прочитать для моей работы в лаборатории высокого напряжения, так же как и очаровательная история о том, сколько монолитных бетонных стен может пройти через цилиндр на 3000 фунтов на квадратный дюйм, если не приковать его цепью к стене, и клапан сломался, когда это упало.

Я думаю, что требование Олина о 2,2 мА в сердце, являющемся смертельным, падает, составляя половину того, что GFCI настроено на срабатывание (5 мА, по крайней мере, для США). Этот уровень составляет половину нижнего предела самого опасного диапазона, не более чем вдвое больше, чем нужно, чтобы убить вас, иначе в GFCI не будет особого смысла. «Модель тела с низким сопротивлением кожи» также является источником «безопасных» напряжений, основанных на потенциальном токе, проходящем через сердце IIRC. Нет, я не добровольно проверяю это (хотя я один или два раза невольно сделал это и мне повезло), но я думаю, что более или менее точно зная, что происходит, бьется неточная борьба со страхом. Не идите тыкать пальцами в розетки, но делайте это, потому что ваше сопротивление кожи не является фиксированным числом, от которого вы можете зависеть, особенно если вы порезали палец на острой части розетки; и глупо положить палец в розетку, которой действительно должно быть достаточно само по себе.

Ниже 10 мА ток считается недостаточным для того, чтобы вызвать фибрилляцию (индуцированная тепловая атака и основная причина смерти от поражения электрическим током). Над верхним пределом тока достаточно, чтобы остановить / зажать сердце, и он с большей вероятностью перезапустится, чем в «наиболее опасном регионе», хотя могут быть и другие неблагоприятные побочные эффекты, такие как ожоги внутри кровеносных сосудов - именно там, где люди, пережившие удар молнии, приземляются, IIRC.

Как уже упоминалось, сопротивляемость кожи Сильно варьируется, а пот (соленая вода более или менее) оказывает большое влияние. Порезы удаляют это полностью.

Что касается электрокардиостимулятора WRB на 47 мкА, я утверждаю, что кардиостимулятор может быть довольно отличным от любого обычного источника шока - или там действительно была ошибка.

Может быть, моя память немного пессимистично

Этот претендует на гораздо более высокий (10X) порог: https://www.physics.ohio-state.edu/~p616/safety/fatal_current.html

Здесь упоминается 6-9 мА как порог «замерзания» (спазма) мышц, что, конечно, приводит к этому восхитительному состоянию «не отпускает», но также достигает более высокого уровня для смерти: http: //www.elcosh. орг / документ / 1624/888 / d000543 / section2.html

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

Вы можете быть заинтересованы в этом описании сопротивления кожи . Обратите внимание, что сопротивление влаги может составлять около 1000 Ом во влажном состоянии. Точно так же, электрические ожоги вызывают снижение местного сопротивления кожи, что может способствовать. «Проводимость кожи может увеличиться на несколько порядков в миллисекундах». Источник

Также важно помнить, что текущий путь должен включать сердце или легкие, чтобы вызвать немедленную смерть, и поэтому другиеСледует учитывать точку соприкосновения - обычно другую руку или ноги (стоящие во влажных условиях). Если среда влажная, кажется, что контактирующие пальцы также могут быть влажными. Сердце на самом деле очень чувствительно к току, приложенному непосредственно к нему, с токами менее 1 мА, которые считаются опасными. Текущие стандарты учитывают это в сертификациях на медицинское оборудование, но я помню, как в середине 60-х годов читал случай аварии кардиостимулятора с внешним питанием (неправильное заземление блока питания и прикосновение пациента к заземленной металлической раме), который был смертельным при 47 мкА. , Чистые дискуссии о microshock, похоже, убеждены, что такие случаи апокрифичны, но я не изменяю своей памяти. Хотя оригинальная статья могла быть ошибкой.

Вы делаете две ошибки здесь.

Во-первых, ток должен как входить, так и выходить - если сопротивление кожи составляет 100 кОм, и вы касаетесь земли где-то, на самом деле вы смотрите только на 1,1 мА. Вы почувствуете это, но это не повредит вам. (Я действительно чувствовал это, когда пытался подключить настенную бородавку в очень неловком положении и как-то неосознанно касаясь обеих сторон вилки, когда думал, что держу тело бородавки.) (Если вы не касаетесь земли где-нибудь и используя только одну руку, ток не будет течь вообще, и вы не пострадаете. Вот почему вы иногда видите, как профессионалы работают над живым кругооборотом и живут, чтобы рассказать об этом. Оставьте такие вещи профессионалам!)

Во-вторых, вы делаете ставку на то, что сопротивление кожи действительно 100к. Это может кардинально измениться, если ваша кожа даже немного влажная, и предположим, что на том, к чему вы прикоснулись, есть крошечный заусенец, который чуть-чуть вонзился в вашу кожу - это приведет к снижению сопротивления.