【乐享科学】人为何会触电?电流经过人体流入大地,流入大地中的电又去哪了?
时间:2022-07-06 00:01:21 来源:科普之家 作者:科学信仰 栏目:百科 阅读:16
当高压电线断裂掉落在地上的时候,会在落点附近形成一个危险区域,致使进入这个危险区域的人发生触电。
同样的,当我们赤脚站在大地上,去触摸一个漏电设备,同样也会发生触电。触电会给人的身体带来不同程度的伤害,严重者甚至会危及生命,那么人到底为何会触电呢?触电是因为有电流经过我们的身体,而电流之所以会流经我们的身体,是因为我们成为了电流回路中的一部分。
举个例子,如果我们将一个电源与一个灯泡用导线进行串联,那么灯泡则会被点亮,原因就是电流从电源的正极流出,途径灯泡,再从负极流入,这样就形成了一个回路。如果我们现在在这个回路中加入一个人,也就是电源连接灯泡,再连接人,再连接电源负极,这样这个人就成为了这个回路的一部分,电流从人体经过,则会导致触电的发生。
明白了触电的基本原理,我们就可以来说说为什么赤脚站在地上触摸漏电设备,会导致触电的发生。
在实际的TN或TT供电方式中,会涉及到变压器以及三项设备,这会使问题变得有些复杂,不利于没有电学基础的人理解,所以我们要将其简化一下,用电源来代替供电系统中的变压器,也不考虑其它设备。于是这个供电系统就变为了这样一种形式,电源的一端通过导线连接用户的用电器,另一端则与大地相连,在实际的供电系统中,这被称之为中性点接地。
当用电器发生漏电,而我们又触摸了这个用电器,那么我们就成为了整个电流回路中的一部分。在这个电流回路中,除了我们之外,还有一个重要的参与者,就是大地。
大地是良导体,所以它完全可以成为电流回路的一个重要组成部分。
电流从电源的正极出发,经过用电器流入我们的身体,然后又经过我们的身体流入大地,之后又通过与大地相连的另一根导线流回电源的负极。至此,我们一下子就弄明白了两个问题,其一,赤脚站在地上之所以会触电,是因为人体成为了电源回路的一部分。
其二,进入大地的电流并没有被大地所吃掉,而是通过大地又流回了电源之中,在实际的供电系统中就是通过大地流回了变压器。如果回路没有形成,那么人自然也就不会发生触电,比如人并没有直接赤脚站在大地上,而是穿了双绝缘的鞋子,那么触电则不会发生。如果在这个触电系统中,没有用电器和人的参与,而是火线直接接地,那么则会发生短路。
如此看来,我们所使用的供电系统似乎很是危险,因为一旦发生漏电,则可能导致触电的发生。
别急,正是因为存在着这种隐患,所以才设计了“保护零线”,也就是我们常说的地线。有了地线,微弱的漏电就会通过地线流回变压器,避免触电的发生。那么,除了我们日常所使用的这种供电方式之外,还有没有什么其它不会发生触电的供电方式呢?有的,就是IT供电系统。
TN和TT供电系统之所以会导致触电,是因为形成了回路,而形成回路的一个重点就是变压器中性点接地。而IT供电系统的变压器中性点不接地,在这样的情况下,电流无法通过大地流回变压器,也就无法形成回路,自然也就不会发生触电。IT供电系统的电流不会通过大地形成回路流回变压器,那么在这样的供电系统中,如果电流流入大地又去哪里了呢?
大地是良导体,但是大地太大了,所以当变压器的中性点不接地的时候,进入大地的电流就不能够形成回路流回变压器,此时大地就变为了一个巨大的电阻。
而这个电阻太大了,相比之下,人类的发电量太过有限了,所以对于我们而言,这个电阻可以吸收无穷无尽的电流,不要说我们发出的这点电,就算是密集的雷电轰击大地,对于大地来说也就是个甜点,毫无困难地吃下。既然IT供电系统不会发生触电,为什么不使用这种系统来进行日常供电呢?这个问题不是一两句能说清楚的,简单来讲就是因为电容效应,所以这种供电系统只能适用于小范围供电,否则则会出现安全隐患。所以IT供电系统一般仅用于不能停电的场所,比如手术室。
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