Ток и Напряжение. Что убивает. Объясняю на пальцах
Убивает ток. Но, чтобы он пошёл, нужно напряжение. Почему - потому что тело, через которое току "предлагают" идти, имеет сопротивление. Сопротивление физически мешает электронам проталкиваться через вещество и чтобы ток (поток электронов) пошёл, нужно давление - это напряжение. Если сопротивления где-то нет, то ток с радостью туда пойдёт и без большого напряжения. Но если нет напряжения, то электроны никем не толкаются и не пойдут вообще никуда - незачем и так хорошо. Например, если закоротить аккумулятор 12V гаечным ключом, тока идёт много и ключ прогреется до красна, потому что у ключа сопротивление от силы в районе 1 ома, а чаще всего в разы меньше. Почему ключ вообще греется - потому что сопротивление не нулевое, то есть электроны пытаясь идти через ключ периодически стучат о его кристаллическую решётку и прочие неоднородности и теряют энергию в виде тепла. Если коротить этот аккумулятор человеком, то никакой заметный человеку ток не пойдёт. Через человека всегда ходят токи - вы постоянно берётесь за разные предметы, за концы зарядных устройств и краны, везде есть какие-то разности потенциалов, но вызываемый этим ток не ощущается.
Таким образом, всегда есть только 2 фактора, которые борятся: сопротивление и напряжение. Напряжение давит электроны куда-то, а сопротивлени их не пускает. Если для данного напряжения сопротивление слишком конское, то это напряжение не сможет пропихнуть существенный ток, который совершит какую-то заметную работу.
Что такое напряжение и почему оно является давлением, что оно давит? Оно давит электроны. Напряжение - это разность количества электронов между двумя точками в пространстве. Если в одной точке электронов накопилось больше, чем во второй точке, то говорят, что между этими точками есть напряжение - оно же "разность потенциалов". Та точка, где электронов больше - это "минус". Минусом обозначают избыток электронов, плюсом обозначают их недостаток. Если на двух точках одинаково много электронов, то напряжения между этими точками нет и нет полюсов. Это не два "минуса", это считается двумя нулями. Хотя всегда можно найти третью точку, на которой будет другое количество электронов и вы получите разность потенциалов этих двух с этой третьей.
Таким образом, давит избыток электронов. Почему он давит - потому что электроны заряжены одинаково и отталкиваются друг от друга, то есть если их пихать в ограниченный объём, они начинают пытаться оттуда уйти друг от друга, просто бывает что некуда - кругом какое-то большое сопротивление, воздух например. Чем электронов больше, тем больше давление. Но, кроме давления, важно ещё "сечение", то есть грубо говоря сколько параллельных таких давлений с одинаковой силой источник давления готов предоставить. Велосипедная камера с давлением 2 атмосферы и камера от БЕЛАЗА с давлением 2 атмосферы - давления одинаковые, но если проткнуть эффект будет разный - оптовые поставки воздуха во втором случае остановятся заметно позже, дуть из дырки будет с той же силой, но дольше.
Разность потенциалов бывает одинакова, а мощность разная. На рассчёске или теле человека от тапочек в сухую погоду бывает тысячи вольт, но это не убивает, а в розетке всего 230 и хорошо прожаривает. Это разница мощностей - на рассчёске много избыточных электронов, но только в виде высокой плотности на её поверхности. Если их начать сливать, они быстро кончаются. Слышится как треск, очень быстрый процесс. В розетке плотность избыточных электронов поменьше, но эту избыточность розетка готова предоставлять офигенно долго, за розеткой стоят серьёзные люди. Когда поток электронов с рассчёски рядостно ринулся в ваше туловище убивать вас, то на моменте когда он уже заполнил некоторый объём кожи пальца и нервных окончаний он вдруг выснил, что электроны для его продолжения в рассчёске уже кончились. С розеткой другой прикол: там электроны умеют долго не кончаться: протыкаешь камеру от белаза, а оттуда может дуть столетиями.
Таким образом, ток - это только следствие наличия разницы потенциалов и следствие определённого сопротивления, а у разницы потенциалов бывает ещё и мощность, а не только значение самой разницы. Ток - финальный эффект обстоятельств.
Человек и 220.
На самом деле 230, а 220 устарело, не помню почему. На практике в квартирах наверное 210...240 будет считаться нормой. На деревне бывает 100, на то она и деревня. 230 вольт - это не размах синусоиды, размах синусоиды где-то 310...320 вольт, но у синусоиды горб острый, поэтому значение 230 считается по какому-то там действующему эффективному уровню, не в теме точной математики этого момента, для нас это сейчас не суть.
Суть в том, что сопротивление тела человека как раз лежит в таком диапазоне, что 230 вольт его часто пробивает до хождений в теле таких токов, которые уже необратимо разрушают. Выигрывают толстокожие с сухой кожей, 230 вольт не может пробить это до серьёзных уровней тока. На практике, среднестатистический человек, коснувшийся одним пальцем двух выводов розетки почувствует, что по пальцу со всей дури херакнули молотком или зажали в пассатижи. Особо опасно браться разными руками, тогда ток начинает течь через сердце и прочие ништяки. Но и с одним пальцем можно доиграться, потому что может выясниться, что вы стоите на чём-то мокром хорошо проводящем и ток найдёт себе путь через всё мясо. В общем, эффекты от 230 вольт на человеке проявляются по-разному, потому что это такое напряжение, при котором люди всё ещё разные. Для 5 тысяч вольт люди одинаковые, а для 230 вольт люди ещё разные. Поэтому и ходят байки про михалыча, которого никогда не бьёт, только пощипывает - такие тоже бывают.
Зачем в квартирах гоняют такие высокие напряжения, неужели людей не жалко?
Жалко, но ещё более жалко медь, она дорогая. Бабы ещё нарожают, а медь дорогая. Да и изоляцию научились делать и УЗО всякие. При чём тут медь - при том, что для выделения одного и того же количества тепла на электроплите вам надо, чтобы электроны бились об кристаллическую решётку плиты одинаково часто с одинаковой энергией. Тут два варианта:
Сделать кристаллическую решётку кривой, чтобы электронам было через неё идти сложно. Это называется сопротивление. Например сплав сталь-хром-железо. Это не просто кристаллическая решётка, это жутский замес с границами разных металлов и пустотами.
Не делать кристаллическую решётку кривой и сложной, а взять ровную типа меди или золота, но пустить через неё такой конский ток, чтобы даже об такую электроны бились с той же частотой, как они бьются в (1).
Ясен хрен, выбрали (1). Потому что в случае плиты (2) к ней бы пришлось подводить кабель в разы толще. Либо толстая сталь, либо дорогой металл потоньше - медь. В мире просто нет столько лишней меди. А ещё представьте, что в доме 1500 квартир - там бы под землёй кабель был как шахта метро тогда. Гораздо выгоднее взять кабель потоньше, но поднять на нём напругу, чтобы эта напруга пихала электроны достаточно интенсивно, чтобы они не воротили нос и проходили через сложную (1) как следует.
Но на самом деле, 230 вольт - это детский несерьёзный уровень, обусловленный как раз заботой о людях. Если дать волю энергетикам, они бы подводили к розеткам в квартире 5000 вольт с частотой 50 килогерц - и трансформаторы меньше и провода тоньше. Но хоронили бы в разы больше народу, потому что пробивало бы налево-направо всё что плохо лежит, искрило и дуги бы горели. Поэтому вот такой баланс. Но насчёт частоты 50 килогерц энергетики всё ещё мечтают, но им мешает устоявшаяся сеть трансформаторов кажется и возможно начнутся потери индуктивные и ёмкостные - короче через электромагнитное поле наутекает дофига - тут не в курсе. Там ещё история про синхронизацию электростанций между собой в энергосистеме - на 50 герцах это попроще делается. Но в целом, эту проблему побороли шим-контроллеры в блоках питания и сварочных инверторах уже.
