2022年8月1日 星期一

電學內容的迷思1

YT推薦了這個影片給我
https://youtu.be/XcSn2UkPMuc
這種主題還能有15萬的點閱率,肯定是說得非常好
進去學習一下,但...

1.首先是「歐姆定律」


很多人會用V=IR來代表歐姆定律
這只說對了一半(甚至不到一半)
V=IR其實是電阻的數學定義R=V/I移項而來的
這個公式頂多只是說明了電阻的數學意義
真正歐姆定律的精隨其實是這個電阻不隨著通過的電壓和電流而改變(its resistance must be independent of current and voltage.)
也就是說如果這是一個歐姆導體,V/I=定值

Ohm's law states that the current through a conductor is proportional to the voltage across the conductor. This is true for many materials (including metals) provided the temperature (and other physical factors) remain constant. The constant of proportionality, R,R is the resistance and the unit is the ohm, with symbol \Omega,Ω. The relationship can be written as:
V, equals, I, R.  
V=IR
where V,V is the voltage across the conductor and I,I is the current flowing through it. If a component is ohmic (it obeys Ohm's Law), then its resistance must be independent of current and voltage.

(https://isaacphysics.org/concepts/cp_ohms_law)

2.再來是「甚麼時候會被電到」


脫毛衣被電到是靜電,這沒問題
但摸開關觸電就絕對不是靜電了
而是開關有漏電,人體接觸後和大地產生一個電位差
電流通過產生的感覺,不是靜電

3.「多少電壓會觸電」


這件事情很難隻字片語說得清楚
但絕對不能簡化成用V=IR就要概括
首先觸電會要命的是電流,這沒問題
不過電壓也扮演了很重要的角色,這等會再說
但最重要的是人體不是歐姆導體
人體的電阻主要分為表面電阻和體內電阻
我們用三用電表量測出來的是表面電阻,每個人差很多
以我自己為例,乾燥皮膚至少1百萬歐以上
潮濕(沾水)也有數十萬歐
照這樣算出來,115V的電壓產生的電流只有0.1mA
那應該不會有觸電的感覺啊~~
但如果你真的有摸過115V的經驗,絕對有感
原因牽涉到生理學的部分,我無法完全理解
但主要是人體對電壓的耐受度到某個程度時
電流就不是通過皮膚表面(上面那個算法就是通過人體表面)而是身體內部
身體內部有許多電解質,電阻極小
因此當電壓大到某個程度就會穿過身體,此時電阻大幅下降
而且一旦人體通電,電阻又會更小(這是生理學的部分,我無法理解)
有點像是二極體的感覺,一旦電壓到某個程度就開始兵敗如山倒
通過的電流自然就有可能提高到致命的危險
這個電壓有多大?
因人而異,因環境(濕度)而異
以台灣勞工安全衛生設施規則第 249條規定
24V以上就要作到絕緣(https://law.moj.gov.tw/LawClass/LawSingle.aspx?pcode=N0060009&flno=249)
也就是說,24V以上就「有可能」會導電(標準定嚴格一點總沒錯)
至於5V...除非你放在舌頭或其他奇怪的地方,否則根本不會有感覺的






那這句「V等於IR這三個缺一不可」
我實在很難理解要表達甚麼...

太多了,先寫到這裡就好