论皮卡丘的威力 伤痕的天空，理科班的文科生 今天要讨论的问题是——皮卡丘的威力。 我想，应该不会有什么人否认皮卡丘很凶残。据不完全统计，在我国，每年死于触电事故的人在八千以上。别看电视上经常播些什么“印度男孩接触高压不受伤”、“农民触电毫发无损”的新闻，正常地球人去摸一下电门，基本上不做鬼也成仙了。 在讨论皮卡丘的威力之前，我们得澄清几个概念。 首先是触电和电击。触电就是接触到电，涵盖范围非常大，从你摸特高压交流输电线到捏住电池正负极都算触电。不过一般说的触电其实都是电击事故。当人体与电源直接接触后，电流将进入人体，造成机体组织损伤和功能障碍，称之为电击伤。电击伤临床上表现为电击部位的局部损伤或全身性损伤。主要是心血管和中枢神经系统的损伤，严重的可导致心跳呼吸停止。大部分的触电者都是这样被皮卡丘直接带走的，也有死于严重的电弧烧伤的。 第二对要澄清的概念是电位和电压。并非接触高电压就必定遭到电击，不形成回路的高电压对你无能无力。夸张的说，如果你抓着 1000kv 的输电线做引体向上，很可能都没什么问题（声明，爬上去被电死本人不负责╮（╯_╰）╭），这个时候你虽然电位变得很高，但整个人身体各部分等电位，相互之间没有电位差（电压），也就没有电流流过，不发生电击。但身体不同部位之间如果出现过大的电位差也就是电压，那么发生电击就是必然的。 从上面电击伤的定义可以很清楚的知道，当一个人被电击致死，罪魁祸首其实是电流。死因主要是心室纤维性颤动和电流的热效应。电流的热效应没什么好说的，被雷劈的外焦里嫩的大多是这种死因。 心室纤维性颤动是大多数触电的死因。你可以把心脏理解成一个受电信号控制的，将化学能转化为机械能的机器。心肌接收窦房结 - 房室结的控制信号来完成收缩运动，窦房结 - 房室结的输出电信号的频率与心跳速度正相关，输出电信号的大小与心跳的力度正相关。问题在于，触电时，外来的电流与窦房结 - 房室结发出的心肌控制信号叠加到一起了。家用电频率是一秒 50 次，你心脏一秒连两次都跳不到，外来电流的频率远大与这控制信号频率。同时，外来的电流强度远大于心肌控制信号电流强度。心脏没法一秒钟跳五十次，干脆就不跳了，它将以最大力量持续收缩，会造成心肌的机械损伤。此时就算断电，心脏也已经损坏，不会再跳了。 在“印度现电不死的男孩 可抵抗万伏高压电击”这个案例中，新闻编辑很明显搞错了重点。也许因为老茧太厚或者别的什么原因，他身体的阻抗太大使得仅有很小的电流流过身体，自然安然无恙。有本事别接恒压源啊，接个恒流源肯定把这人电的人鬼同途￣▽￣ 好吧，上面接恒流源的说法是违反实验伦理学的谋杀。知道结果就好，别试了…… 咳咳，跑偏了，拽回来。 电击发生的时候，人体的等效电路（好奇怪的表述(#°Д°)）并不是很多人想象的那样是一个电阻，而是一个电阻和电容的并联。所以，通过的电流大小不仅跟电压大小有关，还与电源频率有关。此外，通电时长和环境条件都会影响流过人体的电流。这本是个极其复杂的问题。好在有个丧心病狂的国家标准《电流对人和家畜的效应》详细的讨论了这个问题。这个标准是根据在尸体和少量人体上进行的实验制定的，分好几个部分，有兴趣可以自行查阅。嗯，推荐这么丧心病狂的标准，我可以匿名嘛…… 我知道光说国标是没人看的，好在 IEC 画了这样一张图： 这张图的横坐标是流过人体的电流值，单位毫安。纵坐标是通电时间，单位毫秒。图上任意一点（x，y）描述了人体持续流过 x 毫安 y 毫秒会发生什么。图上被划分为四个区域。左边 AC-1 是毫无感觉区。AC-2 区域内，人体能够感受到电流，但是不会受到生理伤害。在 AC-3 区，通常不发生器质性损伤，但是会出现肌肉收缩、呼吸困难、心脏短暂停搏，但是不会出现心室纤维性颤动，也就是说不会死亡。而 AC-4 区，牛头在后，马面在前，阎王判官，左右两边。 国际上，用于防止触电的高灵敏度剩余电流动作保护装置的额定动作电流设计为 30 毫安，就是因为上面这张图。30 毫安刚好是长时间接触是否会电死的临界线。 工程上有个安全电压的概念，一般认为低于这一大小的电压不会致命。这其实是很不严谨的说法，因为决定生死的是电流，并非电压，两者之间的关系是临界安全电压等于人体阻抗乘以临界安全电流（<30 毫安）。问题在于，人体是个非线性电路元件（好反人类的表述（￣口￣）），阻抗值不但胖子瘦子之间不一样，同一个人不同时候、不同环境条件（主要是湿度），甚至接入电路的方法（触电时的姿势导致的电流路径不同），都会影响人体阻抗的大小。所以一个人的临界安全电压也许对另一个人而言足以致命。在留够冗余的情况下，我们一般认为： 正常环境（你的卧室等地）下，48v 的电压是安全电压；潮湿环境（农田等场合）下，24v 的电压是安全电压；水环境（淋浴、游泳 ing）下，6v 以上就不可接受。 这是 IEC 的标准，不同国家不太一样也差不太多。 之所以不用简洁明了的安全电流而要用复杂且不统一不准确的安全电压概念，主要还是迫于无奈。电压的测量远比电流简单。我可以在接触某个电压未知的部分之前先测一下他的电压，却没法在我接触之前测出我接触上去之后的电流。总不能等我接触上去你再告诉我不好意思电流超了，你猜我我做鬼之后会不会放过你。 用电安全是从人类开始研究电力应用的时候就被意识到其重要性的。百余年前，爱迪生力主直流电比特斯拉的交流电更优越的很重要一个观点就是直流电更安全。作为一只百年之后的电气汪，我几乎每门课的老师都会强调安全性、稳定性和经济性。哪怕数字电路老师用到的最高电压是 5v……很高兴，他们的顺序都是安全性在前，稳定性在后，经济性甩尾。 我们致力于构建一个更安全、更稳定、更高效的用电环境，也衷心的希望每个人都能在用电的时候保护好自己。此誓此愿，天可昭见。 ——————————————— 发自知乎专栏「皮卡丘到此一游」
