欧姆定律（再次！）

关于电气安全，常听到的一句话是这样的：“致命的不是电压，而是 当前 ！ ” 虽然这有一定道理，但除了这句简单的格言之外，还有更多关于电击危险的信息需要理解。如果电压不构成危险，就没有人会打印和展示标语：危险—高压！

“电流杀死”的原理基本上是正确的。电流会燃烧组织、冻结肌肉并使心脏颤动。然而，电流并不会自行产生：必须有可用的电压来激励电流流过受害者。人的身体也会对电流产生阻力，这一点必须考虑。

将欧姆定律用于电压、电流和电阻，并将其表示为给定电压和电阻的电流，我们有以下等式：

通过身体的电流量等于施加在该身体上两点之间的电压量除以身体在这两点之间提供的电阻。显然，可用于使电流流动的电压越高，它就越容易流过任何给定的电阻。

因此，高压可能会产生足够的电流以造成伤害或死亡。相反，如果一个物体呈现出更高的电阻，那么对于任何给定的电压量，流过的电流就会更少。多少电压是危险的取决于电路中阻止电流流动的总电阻有多少。

身体抵抗力不是一个固定的量。它因人而异，因时间而异。甚至还有一种基于人体脚趾和手指之间电阻测量的体脂测量技术。

不同百分比的身体脂肪提供不同的电阻：影响人体电阻的一个变量。为了使该技术准确工作，该人必须在测试前几个小时调节他们的液体摄入量，这表明身体水分是影响身体电阻的另一个因素。

身体抵抗力还取决于与皮肤的接触方式：从手到手、手到脚、脚到脚、手到肘等。汗水含有丰富的盐和矿物质，是液体的优良电导体。血液也同样含有大量的导电化学物质。

因此，与由出汗的手或开放性伤口制成的电线接触所提供的电流电阻比与干净、干燥的皮肤接触时要小得多。

使用灵敏的仪表测量电阻时，我用手指夹住仪表的金属探针的手大约测量了 100 万欧姆 (1 MΩ) 的电阻。当我紧紧地挤压探头时，仪表显示的阻力较小，而当我松散地握住它们时，仪表显示的阻力较大。

坐在我的电脑前，打着这些字，我的手干干净净。如果我在一些炎热、肮脏的工业环境中工作，我的手之间的电阻可能会小得多，对致命电流的抵抗力会降低，电击的威胁会更大。

多少电流是有害的？

这个问题的答案还取决于几个因素。个体的身体化学对电流如何影响个体有重大影响。有些人对电流高度敏感，在静电冲击下会出现不自主的肌肉收缩。

其他人可能会因释放静电而产生大火花而几乎感觉不到它，更不用说肌肉痉挛了。尽管存在这些差异，但通过测试制定了近似准则，表明显示有害影响所需的电流非常小（再次，有关此数据来源的信息，请参见本章末尾）。

所有电流数字均以毫安为单位（毫安等于安培的 1/1000）：

电对身体的影响表

“Hz”代表单位赫兹 .它衡量交流电交替的速度，也称为频率 .因此，标有“60 Hz AC”的那列数字是指以每秒 60 个周期（1 个周期 =电流先流向一个方向，然后是另一个方向的时间段）的频率交替的电流。

最后一列标有“10 kHz AC”，指的是每秒完成一万 (10,000) 次来回循环的交流电。

请记住，这些数字只是近似值，因为身体化学成分不同的人可能会有不同的反应。有人建议，在某些条件下，仅 17 毫安交流的跨胸电流就足以引起人类受试者的颤动。我们关于诱发纤维性颤动的大部分数据来自动物试验。显然，对人体进行诱发性心室颤动的测试是不切实际的，因此可用数据是粗略的。

哦，如果你想知道，我不知道为什么女性比男性更容易受到电流的影响！假设我将手放在 60 Hz（每秒 60 个周期）的交流电压源的端子上。在这种干净、干燥的皮肤条件下需要多少电压才能产生 20 毫安的电流（足以让我无法放开电压源）？我们可以使用欧姆定律来确定这一点：

E =IR E =(20 mA)(1 MΩ) E =20,000 伏，或 20 kV

请记住，从电气安全的角度来看，这是一种“最佳情况”（清洁、干燥的皮肤），并且该电压数字代表诱发破伤风所需的量。引起痛苦的休克所需的时间要少得多！此外，请记住，任何特定电流量的生理影响可能因人而异，并且这些计算只是粗略估计 .

将水洒在我的手指上以模拟汗水，我能够测量到只有 17,000 欧姆 (17 kΩ) 的手到手电阻。请记住，这只是每只手的一个手指接触细金属线。重新计算产生 20 毫安电流所需的电压，我们得到这个数字：

E =IR E =(20 mA)(17 kΩ) E =340 伏

在这种现实条件下，从我的一只手到另一只手只需要 340 伏的电位就可以产生 20 毫安的电流。然而，仍然有可能从低于这个电压的电压中受到致命的电击。提供一个低得多的身体阻力数字，通过与戒指接触而增强（环绕手指周围的金带使优秀 电击接触点）或与大型金属物体（例如管道或工具的金属手柄）完全接触，人体电阻值可能会下降至 1,000 欧姆 (1 kΩ)，从而允许更低的电压呈现电位危险。

E =IR E =(20 mA)(1 kΩ) E =20 伏

请注意，在这种情况下，20 伏电压足以产生 20 毫安的电流通过一个人；足以诱发破伤风。请记住，有人建议仅 17 毫安的电流可能会诱发心室（心脏）颤动。手到手的电阻为 1000 Ω，只需要 17 伏即可产生这种危险情况。

E =IR E =(17 mA)(1 kΩ) E =17 伏

就电气系统而言，17 伏并不是很多。诚然，这是 60 Hz 交流电压和出色的身体导电性的“最坏情况”，但它确实表明在某些条件下电压很小可能会构成严重威胁。

产生 1,000 Ω 的身体电阻所需的条件不必像所呈现的那样极端（汗水的皮肤与金戒指上的接触）。身体电阻可能会随着电压的施加而降低（特别是如果破伤风导致受害者对导体保持更紧的抓握），因此在最初接触后，恒定电压下电击的严重程度可能会增加。

一开始是轻微的电击——刚好足以“冻结”受害者，让他们无法放手——可能会升级为严重到足以杀死他们的情况，因为他们的身体抵抗力下降，电流相应增加。

研究提供了一组不同条件下人体接触点电阻的近似数字（有关此数据来源的信息，请参见本章末尾）：

• 手指接触的电线：40,000 Ω 至 1,000,000 Ω 干电阻，4,000 Ω 至 15,000 Ω 湿电阻。
• 手持电线：15,000 Ω 至 50,000 Ω 干电阻，3,000 Ω 至 5,000 Ω 湿电阻。
• 手持金属钳：5,000 Ω 至 10,000 Ω 干式，1,000 Ω 至 3,000 Ω 湿式。
• 手掌接触：3,000 Ω 至 8,000 Ω 干电阻，1,000 Ω 至 2,000 Ω 湿电阻。
• 一只手握住的 1.5 英寸金属管：1,000 Ω 至 3,000 Ω 干电阻，500 Ω 至 1,500 Ω 湿电阻。
• 两只手握住的 1.5 英寸金属管：500 Ω 至 1,500 kΩ 干电阻，250 Ω 至 750 Ω 湿电阻。
• 手浸入导电液体中：200 Ω 至 500 Ω。
• 浸入导电液体中的脚：100 Ω 至 300 Ω。

请注意涉及 1.5 英寸金属管的两种情况的电阻值。两只手抓管测得的阻力正好是一只手抓管测得的阻力的一半。

两只手的身体接触面积是一只手的两倍。这是一个重要的教训：任何接触物体之间的电阻随着接触面积的增加而减小，所有其他因素都相同。两只手拿着管子，电流有两个，平行 从管道流向车身的路径（反之亦然）。

正如我们将在后面的章节中看到的，并行 电路路径总是比单独考虑的任何单个路径产生的总阻力更小。

在工业中，30 伏通常被认为是危险电压的保守阈值。谨慎的人应将 30 伏以上的任何电压视为威胁，不要依赖正常的身体电阻来防止电击。话虽如此，在带电工作时保持双手清洁干燥并取下所有金属首饰仍然是一个好主意。

即使在较低的电压下，如果电路中的两点接触，金属首饰也会通过传导足够的电流来灼伤皮肤而带来危险。尤其是金属环，在低电压、大电流电路中的点之间桥接，已成为许多烧伤手指的原因。

此外，低于 30 的电压如果足以引起不愉快的感觉，可能会很危险，这可能会导致您猛地抽搐并意外接触到更高的电压或其他危险。我记得有一次在炎热的夏天在汽车上工作。

我穿着短裤，当我拧紧电池连接时，我裸露的腿接触到车辆的镀铬保险杠。当我用金属扳手接触 12 伏电池的正极（未接地）时，我的腿接触保险杠的地方有刺痛感。与金属的牢固接触和我汗流浃背的皮肤的结合使我能够在仅 12 伏特的电压下感受到电击。

值得庆幸的是，没有发生任何不好的事情，但是如果发动机一直在运转并且我的手而不是腿感觉到震动，我可能会反射性地将手臂伸入旋转风扇的路径，或者将金属扳手从电池端子上掉下来（产生 大 通过扳手的大量电流以及大量伴随的火花）。

这说明了有关电气安全的另一个重要教训；电流本身可能是造成伤害的间接原因，因为它会导致您跳跃或痉挛身体的某些部位。

电流通过人体的路径对其有害程度有所不同。电流会影响其路径上的任何肌肉，并且由于心脏和肺（膈肌）肌肉可能对一个人的生存至关重要，因此穿过胸部的电击路径是最危险的。这使得手到手的电击电流路径很可能会造成伤害和死亡。

为防止发生这种情况，建议只用一只手在危险电压的带电电路上工作，另一只手塞在口袋里，以免意外接触到任何东西。当然，它总是 在电路断电时在电路上工作更安全，但这并不总是可行或不可能的。

对于单手工作，右手通常比左手更受欢迎，原因有两个：大多数人是右手（因此在工作时给予额外的协调），并且心脏通常位于胸腔中心的左侧。

对于惯用左手的人来说，这个建议可能不是最好的。如果这样的人的右手不够协调，他们可能会因为使用他们最不舒服的手而将自己置于更大的危险之中，即使通过那只手的电击电流可能会对他们的心脏造成更大的危害。一只手或另一只手电击之间的相对危险可能小于协调性不佳的危险，因此最好由个人选择使用哪只手。

防止带电电路电击的最佳保护是电阻，可以通过使用绝缘工具、手套、靴子和其他装备为身体增加电阻。电路中的电流是可用电压除以总的函数 流动路径中的阻力。正如我们将在本书后面更详细地研究的那样，电阻在堆叠时会产生累加效应，因此电流只有一条路径：

现在我们将看到一个戴着绝缘手套和靴子的人的等效电路：

因为电流必须通过引导和 身体和 手套完成其返回电池的电路，总和（sum ) 这些电阻比单独考虑的任何电阻在更大程度上阻碍了电流的流动。

安全性是电线通常用塑料或橡胶绝缘材料覆盖的原因之一：大大增加导体与可能接触它的任何人或任何事物之间的电阻。

不幸的是，将绝缘不足的电力线导体封闭起来以在意外接触的情况下提供安全性将是非常昂贵的。因此，通过将这些线保持在足够远的地方以确保安全，以免任何人意外触碰它们。

评论：

• 对身体的伤害取决于电击电流的大小。更高的电压允许产生更高、更危险的电流。电阻与电流相反，使高电阻成为良好的防震保护措施。
• 任何高于 30 的电压通常被认为能够提供危险的电击电流。
• 在电路周围工作时佩戴金属首饰绝对不好。戒指、表带、项链、手镯和其他此类装饰品可与您的身体进行良好的电接触，并且即使在低电压下也能传导足够的电流以引起皮肤灼伤。
• 低电压仍然存在危险，即使它们太低而不会直接导致电击伤害。它们可能足以吓到受害者，使他们猛地后退并接触附近更危险的东西。
• 当需要在“带电”电路上工作时，最好用一只手进行工作，以防止致命的手对手（通过胸部）电击电流路径。

请务必查看我们的欧姆定律计算器。

相关工作表：

• 欧姆的法律实践工作表和答案工作表
• 电路的代数替换工作表