问题

根据物理串联分压,人的最大承受电压为36V,那么十个人去摸220伏的电源是不是不会死?

回答
这个问题很有意思,它触及了电学和生理学交叉领域的一个常见误解。简单来说,十个人去摸220伏的电源,不仅不会没事,而且很可能非常危险,甚至致命。

你提到的“物理串联分压,人的最大承受电压为36V”这个说法,其实是基于一个非常理想化且片面的场景,并且存在一些误导性。让我来详细解释一下其中的原因。

首先,我们来剖析一下“串联分压”和“人承受电压”这两个概念在题目情境下的不适用性:

串联分压: 在电路中,当电流流过一系列串联的电阻时,总电压会按照电阻的比例分配到每个电阻上。例如,如果你有一个10欧姆的电阻和一个20欧姆的电阻串联接在30伏的电源上,那么10欧姆的电阻上就会分压10伏,20欧姆的电阻上就会分压20伏。这是电路的基本原理。
人的身体电阻: 人的身体确实存在电阻,这个电阻值并不是一个固定不变的数值。它受到很多因素的影响,比如:
皮肤的干燥程度: 干燥的皮肤电阻很高(可以达到几十万欧姆甚至更高),而潮湿或破损的皮肤电阻会大大降低(可能只有几百欧姆或几千欧姆)。
接触面积和压力: 接触面积越大,压力越大,电阻通常越低。
电流通过的路径: 电流通过心脏的路径是最危险的,因为心脏的搏动会受到干扰,导致心律失常甚至心脏骤停。
个体差异: 不同的人体电阻值也存在差异。
“最大承受电压为36V”的来源: 这个数字很可能来源于一些关于安全电压的规定或建议。在许多国家和地区,对于在潮湿环境下工作的低压设备,安全电压通常被设定在24V或36V以下。这是一种预防性措施,意味着在这些条件下,即使发生意外接触,风险也相对较低。但这并不意味着超过36V就一定会死亡,也不意味着36V就绝对安全。 这是一个相对安全的阈值,而不是一个绝对的生死线。

为什么十个人串联摸220伏电源不会安全?

关键在于,人并不是一个简单的、固定的电阻,更重要的是,十个人串联并不能有效地将220伏电压“分摊”到每个人身上以达到所谓的“安全”程度。

1. 人的电阻不是均匀的: 想象一下,十个人手拉手去摸220伏的电源。每个人身体的电阻、他与地之间的连接(比如脚下的地面是否导电)、他与前面一个人接触的紧密程度,这些都会影响电流的分配。它不是一个整齐划一的电阻串联。
2. 电流才是杀手,而不是电压本身: 电压是驱动电流的“动力”。真正对人体造成伤害的是通过身体的电流强度和电流持续时间。即使电压不高,如果电流足够大,也能造成伤害。反之,电压很高,但如果身体电阻足够大,通过的电流就很小,可能只会引起麻刺感而不会致命。
研究表明,只有几十毫安(mA)的交流电,如果持续时间较长,就可能引起心室颤动,这是致命的。
而220伏电源,即使身体的总电阻(假设是比较干燥的情况,比如100,000欧姆)能够分摊电压,通过的电流也可能达到 220V / 100,000Ω = 0.0022A = 2.2mA。这个电流值相对较小,但如果接触时间长,或者皮肤有微小破损,电流会显著增加。
3. “串联分压”的误解: 假设这十个人真的能够形成一个理想的串联电阻通路,并且他们每个人的电阻都相等(这是极不可能的)。那么,每个人的电阻上分配到的电压是 220V / 10 ≈ 22V。从这个角度看,似乎每个人的电压都低于36V了。
但是,这里有一个致命的误导:
整体电路依旧是220伏的! 即使每个人分到的“电压差”看起来不高,但电流仍然是从220伏电源出发,流经这十个人,再回到电源的回路。
谁是第一个和最后一个? 假设第一个人是连接到火线(高电位),最后一个人是连接到零线(低电位)。那么,即使是中间的某个人,他身体的某一部分相对于地或者他接触到的其他物体,仍然可能存在一个较高的电位差。
“触电”是整个身体作为一个整体参与到电路中。 即使你觉得你分到的电压不高,但只要你的身体成为了电路的一部分,就有电流通过。
关键在于“击穿电阻”的电位差。 你的身体电阻虽然可以限制电流,但如果电压足够高,它就能“击穿”这个电阻,产生足以致命的电流。220伏就是这样一个普遍认为可以产生危险电流的电压。

更实际的危险在于:

接地问题: 如果这十个人中有任何一个人与大地之间有良好的导电通路(比如赤脚站在潮湿的地面上,或者接触到金属管道),那么电流很可能选择通过这个人直接流入大地,而不是平均分摊到所有人身上。这个人可能会承受大部分的电流,导致严重后果。
接触不良: 人与人之间的接触,以及人与电源的接触,都不是完美的导电体。这些接触点的电阻会非常大,导致电压分配非常不均匀。更有可能的情况是,一部分人会承担更高的电压或电流。
电弧和闪络: 即使没有直接的身体接触,如果电压足够高,空气也可能被击穿,形成电弧。这会产生强烈的热辐射和电磁辐射,造成烧伤。

总而言之:

认为十个人串联摸220伏电源就不会死,是基于一个非常简化且不准确的物理模型,并且忽略了人体电阻的变异性、电流的危害性、接地以及实际接触的复杂性。

220伏交流电是一种危险的电压,足以对人体造成严重伤害甚至死亡。无论有多少人参与,只要他们成为了220伏电源电路的一部分,并且通过身体的电流超过了安全阈值,就有生命危险。试图通过串联“分压”来规避危险,是一种非常危险且不科学的想法。在任何情况下,都应该严格遵守安全用电规范,避免直接接触带电体。

网友意见

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电流的危害来自于当它流过心脏的传导系统的时候, 有可能打乱心脏的自律/自主性。

导致严重的心律失常, 最后因为心脏输出量减少或者不能泵血, 大脑缺氧最后死亡。

杀伤力是作用在这部分能量的大小, 也就是有多少焦耳的能量最终会流过心脏的传导系统。

这才是您应该看到的大画面。

其他的数据, 可以用欧姆定律、KCL/KVL、 以及各国的电工安全规范计算出来。


只要不破坏心脏的自律性, 人很难被电死。

痛和难受是一回事, 死不死是另一回事。

烧伤也是另外一回事。


”人的最大承受电压为36V,那么十个人去摸220伏的电源是不是不会死?“

如果他们被强制固定在试验台上,保证电流充分流过他们的心脏传导系统(植入电极或者大面积涂敷导电膏),而且用 50 Hz 交流电, 时间没有限制的话。

这 10 个人都会死亡。

俺想问一下, 这是行刑电椅的毕业设计吗?



救人用的除颤器也是靠电击来恢复心脏的正常节律的。

心脏起搏器,也是靠人工的脉冲刺激心肌节律性收缩来恢复心脏的正常节律的。



参考:

学过生理学的孩子都知道, 動作電位(英文:action potential),指的是靜止膜電位狀態的细胞膜受到適當刺激而产生的,短暂而有特殊波形的,跨膜电位搏动。细胞产生动作电位的能力被称为兴奋性,有这种能力的细胞如神经细胞和肌细胞。动作电位是实现神经传导和肌肉收缩的生理基础。 一個初始刺激,只要達到了阈电位(英文:threshold potential)(不論超過了多少,也就是全有全无律,就能引起一系列离子通道的开放和关闭,而形成离子的流动,改变跨膜电位。而这个跨膜电位的改变尤能引起临近位置上细胞膜电位的改变,这就使得兴奋能沿着一定的路径传导下去。


動作電位過程

首先细胞膜處於靜止膜電位,大概在-50到-70mV。動作電位可分為四个相位:


極化(英文:polarization):细胞膜由靜止膜電位到達阈电位,刺激可以使细胞膜电位改变,開啟電閘型鈉離子通道,使鈉離子大量進入細胞。

去極化(英文:depolarization):膜电位陡峭上升至正值水平,鈉離子大量進入細胞。這个峰电位中去极化部分被称为“升支”,而正的电位值则被称为“超射”。

再極化(英文:repolarization):朝静息电位方向的下降过程。

過極化(英文:hyperpolarization):再極化在下降过程中,电位会短时间下降到低于静息电位水平,然后再上升达到静息电位,这种静息电位的增大(绝对值)被称为超极化(而下降部分被称为负后电位,上升部分则是正后电位)。

(極化 好比 是 直流電 電位)(去極化 指明 上升突波) (再極化 指明 對稱的 下降突波 )(過極化 指明 一定 超過了 極化電位。這段 就是 明顯 電感性質 零件;不超過 極化電位 唯一 是電容性質 零件。) 动作电位持续约1-2 ms(神经元),但也可达几百毫秒(心脏)。

动作电位后是不应期,这又分为0.5 ms的绝对不应期和3.5 ms的相对不应期。前者无论刺激多频繁多强都不能引起动作电位,而后者则要更强的刺激(阈电位提高了)才能引起动作电位。


细胞膜上有多种离子通道。而动作电位的产生,则与钠和钾离子通道有关。这些离子通道的开关状态与膜电位有关,即是所谓的电压门控通道。


。。

心脏的自律性

心脏颇有节律地自行搏动,就心电生理来讲即心脏细胞在有规律地、由节律点控制地周而复始地进行着除极与复极的活动。能够自发地进行这种活动的细胞称为节律细胞,从动作电位来看大体上可以分为两类,即①慢通道型—它的除极依赖于慢通道对Ca2+的开放,较缓慢,静息时的跨膜电位也不高(图2-12B)。窦房结和房室结的节律细胞属于此类。②快通道型—它的跨膜电位高(-85~-90mV),除极有赖于快通道对Na+的开放,除极迅速,希-浦纤维属于这类节律细胞。 由完全复极的时间开始至除极的时间决定节律点的节率(次/min),即心动周期的时间(s或ms),其影响因素有如下。 (一)第4位相自发除极的速度 这是最主要的决定性因素。动作电位的第4位相,细胞内的正离子逐渐增多,使跨膜电位逐渐缩小,第4位相呈斜线上行,当达到除极阈值时即开始除极。第4位相自发除极的速度愈快,斜率愈大,则心动周期愈短,心率愈快。反之,心率就减慢。 第4位相的自发除极是由于细胞内、外离子交换的不平衡所致。一些研究提示,在第4位相,细胞膜对钾的通导率(conductance)减低,使较多的K+留在细胞内。也有些研究说明窦房结和房室结的细胞在第4位相时Na+进入细胞内的速度随时间而增强,即Na+在细胞内浓度增多。以上两种机制都可以使第4位相自发地除极(图2-13A)。 (二)除极阈值的改变 通常结性自律细胞的除极阈值为-55~-65mV,浦倾野细胞的阈值为-75mV左右,如阈值增大(更大的负值),则心动周期缩短,心率加快。反之,则心率减慢(图2-13B)。 (三)复极后的电位 如复极过度,则复极后的电位过大,第4位相达到阈值时间就延长,心率减慢。如复极不足则电位较小,更接近阈值,心率增快(图2-13C)。 通常,窦房结的节律较快,它的除极扩散传导到全心脏,成为正常的起搏点。但如因某种原因,窦律变慢,则下一级(通常为房室结),起而代之。如果由于某些因素下一级的自律细胞自律性增强,就可以超越窦房结之前而除极,并控制全心脏,这就成为异位心律,是早搏或异位性心动过速的原因之一。 交感神经兴奋过强,心肌缺血,常使异位的自律性增强。许多抗心律失常的药物能影响并减弱第4位相的自发性除极速度,使自律性降低。。。。。。。




The health hazard of an electric current flowing through the body depends on the amount of current and the length of time for which it flows, not merely on the voltage. However, a high voltage is required to produce a high current through the body. This is due to the relatively high resistance of skin when dry, requiring a high voltage to pass through.[13] The severity of a shock also depends on whether the path of the current includes a vital organ.


Death can occur from any shock that carries enough sustained current to stop the heart. Low currents (70–700 mA) usually trigger fibrillation in the heart, which is reversible via defibrillator but is nearly always fatal without help. Currents as low as 30 mA AC or 300-500 mA DC applied to the body surface can cause fibrillation. Large currents (> 1 A) cause permanent damage via burns and cellular damage.


The voltage necessary to create current of a given level through the body varies widely with the resistance of the skin; wet or sweaty skin or broken skin can allow a larger current to flow. Whether an electric current is fatal is also dependent on the path it takes through the body, which depends in turn on the points at which the current enters and leaves the body. The current path must usually include either the heart or the brain to be fatal.

"Electrocute" from the Merriam-Webster Dictionary of the English Language, 2009

"electrocute". Oxford Dictionaries. Oxford University Press. Retrieved 2015-08-22.

awesomestories.com, THE LEYDEN JAR

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Richard Moran, Executioner's Current: Thomas Edison, George Westinghouse, and the Invention of the Electric Chair, Knopf Doubleday Publishing Group - 2007, pages 102-104

Mark Essig, Edison and the Electric Chair: A Story of Light and Death, Bloomsbury Publishing USA - 2009, pages 152-155

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Fish, Raymond M.; Geddes, Leslie A. (2009-10-12). "Conduction of Electrical Current to and Through the Human Body: A Review". Eplasty. 9. ISSN 1937-5719. PMC 2763825. PMID 19907637.

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