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等電位
等電位也就是等電勢,當(dāng)在同一個(gè)帶電線路中,選擇兩個(gè)點(diǎn),用電壓表測得兩點(diǎn)之間的電壓為零,那么這兩個(gè)點(diǎn)就是等電位了,原理就如同鳥兒站在高壓線上不會被電死是一樣的,當(dāng)鳥兒的雙腳站在同一根高壓線上,盡管是對地高達(dá)幾萬伏的電壓,但小鳥的雙腳之間的電位相等,電場為零,也就沒有電流流過小鳥的身體,自然就電不死了。
那么這又跟法拉第籠有什么關(guān)系呢?別急,容我慢慢跟你道來,法拉第籠的原理就是利用了等電位,整個(gè)籠體之間就是一個(gè)等電位連接的整體,當(dāng)把一個(gè)人放入里面,這個(gè)人就跟籠體形成了一個(gè)等電位連接,當(dāng)用高壓電對籠體進(jìn)行放電時(shí),由于籠體和人之間沒有電位差,內(nèi)部電場為零,沒有電流從人體流過,自然造不成觸電。至于觸電的原因,下面我來給大家分析一下,請往下看。
人體觸電的原因
假如一個(gè)人站在大地上觸摸火線,這時(shí)大地的電位低,火線的對地電位為220V,由于火線和大地之間有電位差,會通過人體產(chǎn)生電場,電流總是從高電位流向低電位,所以電流就經(jīng)過人體流向大地,造成觸電事故,這就是單相觸電。而當(dāng)雙腳離地,雙手分別握住一根火線和一根零線時(shí),也會發(fā)生觸電事故,這個(gè)原因就不必說了吧,這也是單相觸電。
有人問了,就是當(dāng)兩手同時(shí)碰觸不同的相線時(shí),人體會不會觸電呢?答案是肯定的,這就是雙相觸電了,電流會從一根相線經(jīng)過人體流向另一根相線,此時(shí)人體承受的電壓為380V,比單相觸電更危險(xiǎn),即使你穿著絕緣鞋也無濟(jì)于事。
除了單相觸電和雙相觸電,還有一種比較另類的觸電方式就是跨步觸電了,跨步觸電是當(dāng)一根帶電的輸電線落在大地上時(shí),電流會向四周呈環(huán)形流散,假如有人走進(jìn)這個(gè)范圍,左腳在前,右腳在后,由于雙腳之間電位不同,電流會從雙腿之間形成回路,引起觸電,這就是跨步觸電了。假如你遇到了這種情況,只需雙腳并攏或不同時(shí)接地,單腳蹦離即可。
法拉第籠
前面講了各種觸電,無非就是為了更好的理解法拉第籠,相信各位看到這里,對于法拉第籠已經(jīng)有了一個(gè)大概的認(rèn)識了,法拉第籠是以英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第的姓氏命名的,是一種演示等電位、靜電屏蔽和高壓帶電作業(yè)原理的設(shè)備。其籠體與大地連通,高壓電源通過限流電阻將10萬伏直流高壓輸送給放電桿,當(dāng)放電桿尖端距籠體10厘米時(shí),出現(xiàn)放電火花,根據(jù)接地導(dǎo)體靜電平衡的條件,籠體是一個(gè)等電位體,內(nèi)部電勢為零,電場為零,電荷分布在接近放電桿的外表面上,即使籠體內(nèi)的人觸摸到電火花,也不會觸電,因?yàn)榛\體有多高的電壓,籠內(nèi)的人身上各部位也帶有同樣的電壓,兩者之間是等電位的,沒有電流流過人體。
人們利用法拉第籠的原理制成了高壓帶電操作防護(hù)服,整個(gè)防護(hù)服都是由金屬絲構(gòu)成,在帶電工作時(shí),防護(hù)服與帶電體接觸良好,使作業(yè)時(shí)流經(jīng)人體的電流幾乎為零,電流全部從防護(hù)服上通過,使人降低觸電風(fēng)險(xiǎn)。另外,我們家庭衛(wèi)生間的等電位端子聯(lián)結(jié)箱也是這個(gè)原理,當(dāng)將衛(wèi)生間內(nèi)的金屬水管、金屬浴盆、暖氣片和地面鋼筋網(wǎng)通過等電位聯(lián)結(jié)線在等電位聯(lián)結(jié)端處連接在一起,就構(gòu)成了一個(gè)法拉第籠,可以有效防止觸電危險(xiǎn)。實(shí)際上汽車也相當(dāng)于一個(gè)法拉第籠,在汽車中是不會被閃電噼到的。
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