Dlaczego nie jestem martwy po wielokrotnym dotykaniu źródła wysokiego napięcia?

56

Podczas gry z rakietą na komary w moim domu odkręciłem rakietę i dotknąłem 2 drutów rękami. Czułem, że moje kości zostały zwichnięte, doznałem szoku, ale nie umarłem.

Moje obliczenia mówią, że powinienem umrzeć:

napięcie wyjściowe wynosi od 5 kV do 10 kV, rezystancja mojego ciała wynosi ok. 50 kΩ, prąd przez moje ciało wynosi 0,1 A, jeśli 5 kV do 0,2 A, jeśli 10 kV.

Zgodnie z tabelą na https://www.physics.ohio-state.edu/~p616/safety/fatal_current.html Powinienem umrzeć; Próbowałem tego wiele razy, ale wciąż żyję.

Myślę, że moja interpretacja dotycząca prądu, napięcia i oporu mojego ciała jest błędna (jeśli tak, to już byłbym martwy) - proszę powiedz mi, dlaczego nie jestem martwy?

pankaj prasad
źródło
1
Możliwy duplikat „ Jak wysokie napięcie” jest „niebezpieczne”?
Dmitrij Grigoriew
Komentarze nie są przeznaczone do rozszerzonej dyskusji; ta rozmowa została przeniesiona do czatu .
Nick Alexeev

Odpowiedzi:

64

Obwód nie jest taki, jak opisałeś. Jak stwierdzono w komentarzach (wśród morza humoru), to, że zapper błędów nie jest idealnym źródłem napięcia. Nie może dostarczyć zbyt dużej mocy, nawet jeśli napięcie jest wysokie.

Możesz rozważyć obwód w ten sposób:

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab

(wartości są gośćmi).

W rezultacie otrzymujesz początkowy skok prądu wynoszący może kilka dziesiątych miliamperów, ale tylko przez kilka mikrosekund. Po tym czasie program usuwający błędy po prostu nie jest w stanie wytrzymać prądu, więc napięcie na zaciskach spadnie, a prąd najprawdopodobniej wyniesie mniej niż miliamper.

To nie jest prąd szczytowy, który cię zabija, ale prąd utrzymujący się wystarczająco długo, aby dostarczyć wystarczającą ilość energii, aby cię zabić.

Jeśli chodzi o to, dlaczego zabija błędy, jest to po prostu przypadek mniejszych błędów niż ty. Ugotowanie małego robaka zajmie o wiele mniej energii niż zatrzymanie ludzkiego serca.

Tom Carpenter
źródło
2
Dwa ciągłe miliampsy wystarczą, aby cię zabić :)
Long Pham
36
Czy nie jest to również częściowo kwestia bliskości sond (katody i anody), dlatego prąd nie przepływa przez twoje ciało?
włosie końskie
17
@horsehair Tak, to także czynnik. Prąd musi przepływać przez wrażliwy narząd, taki jak mięśnie serca lub przepona, aby istniało ryzyko śmierci. A źródło w tym przypadku jest odizolowane od np. Lokalnego uziemienia, więc nawet jeśli OP dotyka dobrego podłoża stopą lub drugą ręką, prąd nie będzie tam płynął z tego źródła. Może powrócić tylko do zapasu w zapperu, więc jego ścieżka powrotna musi być bardzo blisko źródła.
Jamie Hanrahan,
5
@JamieHanrahan masz rację co do obecnej ścieżki „natychmiastowej śmierci”. Podsumowując w komentarzu, część ofiar śmiertelnych z powodu prądu elektrycznego pojawia się długo po rzeczywistym szoku z powodu powikłań związanych z oparzeniem. Szczerze mówiąc, jest to straszny sposób na śmierć w obu przypadkach
Simon Marcoux,
4
Twierdziłbym, że bliskość katody i anody jest znacznie bardziej istotna dla pytania niż prąd. Kilka razy dotknąłem napięcia sieciowego (120 VAC przy 60 Hz, USA) - ale miałem kontakt z gorącym i neutralnym obiema jedną ręką, więc prąd przede wszystkim wylewał się przez moją rękę, a nie przemierzał moje ciało. Bolało jak diabli, ale ponieważ miałem kontakt ze źródłem, zanim zostało pobudzone, nawet się nie poparzyłem. Moja ręka była zdrętwiała przez jakiś czas po szczególnie nieprzyjemnym wstrząsie ... ale wciąż pisanie tutaj :)
Doktor J
23
  • Przepływ prądu przez palec jest względnie bezpieczny, ponieważ nie ma wystarczającej ilości prądu, aby cię spalić, i jest daleko od twojego serca.

  • Przekazywanie prądu z ręki do ręki stawia serce gdzieś „na środku” ścieżki, ale wyraźnie nie w bezpośredniej serii. Ponadto Twoja skóra może nadal wykazywać duży opór.

  • Jeśli przepuścisz prąd przez klatkę piersiową, prawdopodobieństwo śmierci jest większe.

  • Jeśli masz sondy, które wnikają głęboko w twoją klatkę piersiową i przepuszczasz prąd przez sondy, dramatycznie zwiększysz ryzyko.

Jak powiedzieli inni: Program zapperów ma bardzo ograniczoną moc, którą może dostarczyć. Nie ma wystarczająco dużo energii rozwarstwia się nagie serce, ale twoje są chronione w organizmie.

Bort
źródło
Czy odporność na powierzchnię skóry nie jest również znacznie niższa z powodu wilgoci? Prowadziłoby to prąd tuż nad skórą, a nie przez twoje ciało.
chthon
3
@chthon: Istnieje kilka warstw, które tworzą twoją skórę i mają różne właściwości elektryczne. Wydaje mi się niejasno, że skóra właściwa ma znacznie mniejszy opór, prawdopodobnie z powodu wszystkich naczyń krwionośnych i tak dalej. (Dlatego dotykając powiedz, że bateria 9 V palcem nie boli, ale jeśli wbijesz igły głęboko w skórę i podłączysz baterię do nich, to boli jak cholera. Nie pytaj mnie, skąd to wiem.)
Nominalny Animal
@NominalAnimal Krąży historia o facecie, który wbił dwie sondy w kciuk i faktycznie umarł z tego powodu. Być może miałeś szczęście. To był multimetr zasilany 9 wolt.
htmlcoderexe
@htmlcoderexe - Kluczem do tej historii jest to, że sondy były w jego kciukach, tak jak w jego krwi. Niezależnie od zasadności tej historii: zakładam, że OP nie miał bezpośredniej drogi do swoich wnętrzności z zapperiem.
Bort
@Bort Myślę, że to zależy od tego, jak głęboko jest „głęboko w twoją skórę”, szczególnie w przypadku Nominal Animal. W przypadku OP oczywiście tak nie było.
htmlcoderexe
17

Ujmując to bardziej jak inżynier elektryk: to źródło wysokiego napięcia ma wysoką rezystancję wewnętrzną i zrozumienie, co to oznacza, odpowiada na twoje pytanie.

Marcus Müller
źródło
Nie sądzę, by „wewnętrzny opór” był trudny do zrozumienia, jeśli go poszukasz w Google, szczerze mówiąc :)
Marcus Müller,
14
@ MarcusMüller Być może zechcesz go nieco rozwinąć (dzięki czemu odpowiedź będzie bardziej samodzielna), ponieważ ta odpowiedź wydaje się tak mała. :)
EKons,
6
Nie, myślę, że główną siłą tej odpowiedzi jest krótkość. Mógłbym ponownie wyjaśnić wewnętrzny opór, ale zrobiłbym to gorzej niż wikipedia lub milion innych źródeł. Szczerze mówiąc, nie z lenistwa, odmawiam powielania „powszechnej wiedzy”, którą można łatwo znaleźć - ze względów jakościowych.
Marcus Müller,
świetna odpowiedź, ale IMVHO wymagających jednego korektę: to źródło wysokiego napięcia, a nie do źródła wysokiego napięcia ... tam na pewno źródłem wysokiego napięcia o rezystancji wewnętrznej wystarczająco niskie, aby zabić człowieka (np pioruna, linie WN, każdy wysoki - źródło
zasilania
1
Uważam tę odpowiedź za dość nieprzydatną. Jeśli wolisz nie wyjaśniać w pełni odpowiedzi, możesz ją poprawić, włączając przynajmniej linki do źródeł, w których PO może poznać tematy, których potrzebuje, aby ją zrozumieć. W ten sposób rozwiążesz obawy, że nie zrobisz tak dobrej roboty w wyjaśnianiu tego, jak te źródła. Jeśli wszystkie odpowiedzi Stack Exchange składałyby się z: „Będziesz znać odpowiedź, gdy poznasz tematy X i Y”, to strona będzie bezużyteczna.
JBentley,
7

Śmierć z powodu porażenia prądem występuje głównie w dwóch sytuacjach i nie jest bezpośrednio skorelowana z rzeczywistymi wartościami prądu / napięcia:

1) Wystarczająco dużo prądu i energii przepłynęło przez twoje ciało, aby faktycznie spalić cię na lewą stronę 2) Napięcie przepłynęło przez twoje serce i wprowadziło cię w stan migotania.

Oba mogą wejść do gry w tym samym czasie!

Pierwszy jest spowodowany głównie nadmiernym prądem w twoim ciele. Po penetracji skóry łatwo jest przepuścić zaskakująco wysoki prąd do ciała. Właśnie dlatego mokro + prąd są tak złe. Drastycznie zmniejsza odporność skóry.

Zanim przejdziesz do drugiej części, musisz również zrozumieć, że elektryczność będzie miała punkt wejścia i punkt wyjścia. Często widać wypalony ślad w tych momentach, gdy się pojawia (w trudnej sytuacji).

Bezpośrednio z tym związane: jeśli prąd przepływa przez twoje serce z wystarczająco wysokim napięciem lub z jakąś dziwną częstotliwością, może wprawić twoje serce w migotanie: desynchronizuj je. Kiedy to nastąpi, musisz zresetować serce za pomocą defibrylatora, jak we wszystkich źle napisanych dramatach medycznych. Szok nie tyle działa, gdy serce jest płaskie, ale pomaga w przypadkach migotania.

Jeśli chodzi o twoje pytanie, nie umarłeś, ponieważ obecny palec wszedł i wyszedł przez palec. Nie przeszło przez twoje serce. Ponadto obecny prąd nie wystarcza, aby spowodować poważne poparzenia. Konkretne przewidywanie obrażeń odbywa się indywidualnie dla każdego przypadku.

Krótko mówiąc, twoje serce albo upada, albo płonie na śmierć, gdy umrzesz na skutek porażenia prądem ... możesz także przetrwać i zostać poważnie poparzony lub okaleczony przez następstwa. Utrata kończyny nie jest niestety tak rzadka.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, artykuł w Wikipedii jest dobrze napisany.

Simon Marcoux
źródło
Pominąłeś jeden: 3) Wystarczająco dużo prądu przepłynęło przez przeponę, aby uniemożliwić efektywne oddychanie, wystarczająco długo, aby się udusić. Potrzeba mniej prądu, aby sparaliżować przeponę (lub sparaliżować ją „wystarczająco”), niż w celu wywołania migotania, ale oczywiście ta droga trwa dłużej, aby mieć śmiertelny efekt.
Jamie Hanrahan
Zadrżałam na myśl, jak bolesna musi być taka śmierć. Masz rację, że tęskniłem @JamieHanrahan
Simon Marcoux,
I cholernie frustrujące, ponieważ byłbyś świadomy jego części - ale w zależności od ścieżki, którą podąża prąd, nie jesteś w stanie się poruszyć, aby rozwiązać problem. Rzeczywiście dreszcze.
Jamie Hanrahan,
Na tej stronie znajduje się tabela: allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-3/..., która pokazuje poziomy prądu dla różnych wykrywalnych i szkodliwych efektów, w podziale na mężczyzn i kobiet oraz dla DC vs 60 Hz AC vs 10 kHz AC.
Jamie Hanrahan,
7

Liczą się nie tylko prąd i napięcie, ale także czas trwania. 10 kV przy 1 A przez mikrosekundę wynosi około 10 mikrojuli. Możesz odczuwać szok, ale nie wystarcza naprężenie wszystkich mięśni serca na tyle długo, aby spowodować utratę przytomności, a nawet fizyczne uszkodzenie spowodowane nagrzaniem lub skurczem mięśni.

Z drugiej strony, JEŚLI masz złe serce, może wystarczyć zakłócenie rytmu i wysłanie serca do migotania, które może być śmiertelne. Może masz po prostu szczęście

Dirk Bruere
źródło
1
Jaka energia (w dżulach) byłaby wystarczająca, aby spowodować jakiekolwiek uszkodzenie serca / śmierci?
Marki555
1
@ Marki555 - Energia zwykle nie jest brana pod uwagę. Na przykład w latach 60. przypadek pacjenta w szpitalu z rozrusznikiem serca. Niestety, jednostka nie została odpowiednio odizolowana, a kiedy pacjent dotknął (uziemionej) ramy łóżka, wykonano (szacunkowo) 47 uA, który został nałożony bezpośrednio na jego serce.
WhatRoughBeast
@ Marki555 Nie mam pojęcia, ale medyczne defilrylatory mogą napotkać setki dżuli. Ponownie kluczem jest czas trwania
Dirk Bruere
5

Innym aspektem do rozważenia jest częstotliwość. Zapady komarów są prądem stałym, ale nie dostarczają stałego prądu stałego. Po zwiększeniu napięcia z 3-6 VDC z akumulatorów przez multiplikator napięcia, pojawia się w szybkich impulsach. Gdy tylko napięcie zostanie przyłożone i ciało zacznie pobierać energię, prąd zostanie zatrzymany. Nie wiem dokładnie, na jakiej częstotliwości działają komary, ale przy wystarczająco wysokich częstotliwościach ludzkie ciało może po prostu pochłonąć wstrząs w skórze, zanim dotrze ona głębiej do układu nerwowego i serca. Właśnie dlatego możesz być zszokowany cewką Tesli bez umierania. Nadal go czujesz, ale nie przenika on daleko przed końcem pulsu i po prostu rozprasza się, zanim nadejdzie następny impuls.

Ed Bruce
źródło