オームの法則（再び！）

電気の安全性に関してよく聞かれるフレーズは次のようになります。「それは電圧ではなく、 現在 ！ これには真実の要素がありますが、この単純な格言よりも、ショックの危険性について理解する必要があります。電圧に危険がなければ、危険-高電圧！という標識を印刷して表示することはできません。

「現在の殺害」という原則は本質的に正しい。組織を燃やし、筋肉を凍らせ、心臓を線維化させるのは電流です。ただし、電流はそれ自体で発生するだけではありません。被害者を流れる電流を動機付けるために利用できる電圧が必要です。人の体も電流に対する抵抗を示しますが、これを考慮に入れる必要があります。

電圧、電流、抵抗のオームの法則を取り、それを特定の電圧と抵抗の電流で表すと、次の式が得られます。

物体を流れる電流の量は、その物体の2点間に印加される電圧の量を、それらの2点の間で物体が提供する電気抵抗で割ったものに等しくなります。明らかに、電流を流すために利用できる電圧が高いほど、任意の量の抵抗を流れるのが容易になります。

したがって、怪我や死亡を引き起こすのに十分な電流を生成する可能性のある高電圧の危険性。逆に、ボディがより高い抵抗を示す場合、任意の電圧量に対して流れる電流は少なくなります。どれだけの電圧が危険であるかは、電流の流れに対抗するために回路内にどれだけの総抵抗があるかによって異なります。

体の抵抗は一定量ではありません。それは人によって、そして時々異なります。人のつま先と指の間の電気抵抗の測定に基づく体脂肪測定技術もあります。

体脂肪の割合が異なると、抵抗も異なります。人体の電気抵抗に影響を与える1つの変数です。テクニックが正確に機能するためには、テストの数時間前に水分摂取量を調整する必要があります。これは、体の水分補給が体の電気抵抗に影響を与えるもう1つの要因であることを示しています。

身体の抵抗は、皮膚との接触方法によっても異なります。手から手、手から足、足から足、手から肘などです。汗、塩分やミネラルが豊富、液体であるための優れた電気伝導体です。同様に導電性化学物質を多く含む血液もそうです。

したがって、汗をかいた手や開いた傷で作られたワイヤーとの接触は、清潔で乾燥した皮膚で作られた接触よりも電流に対する抵抗がはるかに少なくなります。

敏感なメーターで電気抵抗を測定すると、指の間でメーターの金属プローブを握っている手で約100万オーム（1MΩ）の抵抗を測定します。メーターは、プローブをしっかりと握ると抵抗が少なくなり、プローブを緩く保持すると抵抗が大きくなることを示しています。

私のコンピューターの前に座って、これらの単語を入力すると、私の手は清潔で乾燥しています。暑くて汚れた産業環境で作業していると、手の間の抵抗がはるかに少なくなり、致命的な電流に対する抵抗が少なくなり、感電の脅威が大きくなります。

どのくらいの電流が有害ですか？

その質問への答えは、いくつかの要因にも依存します。個人の体の化学的性質は、電流が個人に与える影響に大きな影響を及ぼします。一部の人々は電流に非常に敏感であり、静電気によるショックで不随意の筋収縮を経験します。

他の人は、静電気の放電から大きな火花を引き、それをほとんど感じず、ましてや筋肉のけいれんを経験することはありません。これらの違いにもかかわらず、有害な影響を明らかにするために必要な電流はごくわずかであることを示すテストを通じて、おおよそのガイドラインが作成されました（このデータのソースについては、この章の最後を参照してください）。

現在のすべての数値はミリアンペアで示されています（ミリアンペアはアンペアの1/1000に相当します）：

身体への電気の影響の表

「Hz」は単位ヘルツを表します 。これは、交流電流がどれだけ急速に変化するかを示す尺度であり、周波数とも呼ばれます。 。したがって、「60 Hz AC」というラベルの付いた図の列は、1秒あたり60サイクル（1サイクル=電流が一方向に流れ、次に他の方向に流れる期間）の周波数で交流する電流を指します。

「10kHzAC」というラベルの付いた最後の列は、毎秒1万回の往復サイクルを完了する交流を示しています。

体の化学的性質が異なる人は反応が異なる可能性があるため、これらの数値は概算にすぎないことに注意してください。特定の条件下で被験者に細動を誘発するには、わずか17ミリアンペアACの胸部電流で十分であることが示唆されています。誘発された細動に関する私たちのデータのほとんどは、動物実験から来ています。明らかに、人間の被験者に誘発された心室細動のテストを実行することは実用的ではないので、利用可能なデータは大ざっぱです。

ああ、不思議に思うかもしれませんが、なぜ女性が男性よりも電流の影響を受けやすいのかわかりません。 60 Hz（60サイクル/秒）のAC電圧源の端子間に手を置くと仮定します。 20ミリアンペアの電流を生成するために、この清潔で乾燥肌の状態でどのくらいの電圧が必要でしょうか（電圧源を手放すことができなくなるのに十分です）？これを決定するためにオームの法則を使用できます：

E =IR E =（20 mA）（1MΩ） E =20,000ボルト、つまり20 kV

これは電気的安全性の観点から「最良の場合」のシナリオ（清潔で乾燥した皮膚）であり、この電圧の数値は破傷風を誘発するのに必要な量を表していることに注意してください。痛みを伴うショックを引き起こすのに必要なものははるかに少ないでしょう！また、特定の量の電流の生理学的影響は人によって大きく異なる可能性があり、これらの計算は概算のみであることに注意してください。 。

汗をシミュレートするために指に水をかけたところ、わずか17,000オーム（17kΩ）の白兵戦の抵抗を測定することができました。これは、各手の1本の指が細い金属線に接触するだけであることに注意してください。 20ミリアンペアの電流を発生させるために必要な電圧を再計算すると、次の数値が得られます。

E =IR E =（20 mA）（17kΩ） E =340ボルト

この現実的な状態では、20ミリアンペアの電流を発生させるのに片方の手からもう一方の手まで340ボルトの電位しかかかりません。ただし、これよりも低い電圧で致命的な衝撃を受ける可能性はあります。指輪との接触によって増強されたはるかに低い体の抵抗値を提供します（指の周囲に巻き付けられた金の帯は優れた 感電の接点）またはツールのパイプや金属ハンドルなどの大きな金属物体との完全な接触では、本体の抵抗値が1,000オーム（1kΩ）まで低下し、さらに低い電圧で電位が発生する可能性がありますハザード。

E =IR E =（20 mA）（1kΩ） E =20ボルト

この状態では、人に20ミリアンペアの電流を生成するには20ボルトで十分であることに注意してください。破傷風を誘発するのに十分です。わずか17ミリアンペアの電流が心室（心臓）細動を誘発する可能性があることが示唆されていることを忘れないでください。 1000Ωの白兵戦抵抗で、この危険な状態を作り出すのに17ボルトしかかかりません。

E =IR E =（17 mA）（1kΩ） E =17ボルト

電気システムに関する限り、17ボルトはそれほど多くありません。確かに、これは60 HzのAC電圧と優れた身体伝導性を備えた「最悪の場合」のシナリオですが、特定の条件下で電圧がいかに少ないかが深刻な脅威となる可能性があることを示しています。

1,000Ωの体の抵抗を生み出すために必要な条件は、提示されたものほど極端である必要はありません（金の指輪に接触した汗をかいた皮膚）。電圧を加えると体の抵抗が減少する可能性があり（特に破傷風によって犠牲者が導体をしっかりと握り続ける場合）、定電圧では最初の接触後にショックが深刻になる可能性があります。

軽度のショックとして始まるもの（犠牲者を「凍らせ」て手放せない程度）は、身体の抵抗が減少し、それに応じて電流が増加するにつれて、犠牲者を殺すのに十分なほど深刻なものにエスカレートする可能性があります。

研究により、さまざまな条件下での人間の接触点の電気抵抗の概算セットが提供されています（このデータのソースについては、章の終わりを参照してください）：

• 指で触れたワイヤー：乾いた状態で40,000Ωから1,000,000Ω、湿った状態で4,000Ωから15,000Ω。
• 手で持っているワイヤー：15,000Ωから50,000Ωドライ、3,000Ωから5,000Ωウェット。
• 手で持った金属ペンチ：5,000Ωから10,000Ωの乾燥、1,000Ωから3,000Ωの湿潤。
• 手のひらとの接触：乾いた状態で3,000Ωから8,000Ω、湿った状態で1,000Ωから2,000Ω。
• 片手でつかむ1.5インチの金属パイプ：1,000Ωから3,000Ωの乾燥、500Ωから1,500Ωの湿潤。
• 両手でつかむ1.5インチの金属パイプ：500Ωから1,500kΩの乾燥、250Ωから750Ωの湿潤。
• 導電性液体に手で浸す：200Ωから500Ω。
• 導電性液体に浸した足：100Ωから300Ω。

1.5インチの金属パイプを含む2つの条件の抵抗値に注意してください。パイプを両手で握って測定した抵抗は、パイプを握っている片手で測定した抵抗のちょうど半分です。

両手での身体接触面積は片手での2倍になります。これは学ぶべき重要な教訓です。接触する物体間の電気抵抗は、接触面積が増えると減少し、他のすべての要因は等しくなります。パイプを両手で持っている場合、電流には2つの平行があります。 パイプからボディに（またはその逆に）流れるルート。

後の章で説明するように、並列 回路経路は常に、単独で考えられる単一の経路よりも全体的な抵抗が少なくなります。

業界では、30ボルトは一般的に危険な電圧の控えめなしきい値と見なされています。注意深い人は、感電から保護するために通常の体の抵抗に頼るのではなく、30ボルトを超える電圧を脅威と見なす必要があります。そうは言っても、電気の周りで作業するときは、手を清潔で乾いた状態に保ち、すべての金属製の宝石を取り除くことは依然として優れたアイデアです。

より低い電圧の周りでさえ、金属製の宝石は、回路内の2点間で接触すると、皮膚を火傷するのに十分な電流を流すことによって危険をもたらす可能性があります。特に金属製のリングは、低電圧、大電流の回路内のポイント間をブリッジすることにより、数本以上の指の焼けの原因となっています。

また、30未満の電圧は、不快な感覚を誘発するのに十分である場合、危険である可能性があります。これにより、高電圧やその他の危険に遭遇したり、ジャークしたりする可能性があります。暑い夏の日に自動車に取り組んだことを思い出します。

私はショートパンツを着ていました。バッテリーの接続を締めるときに、素足が車両のクロームバンパーに接触していました。金属製のレンチを12ボルトのバッテリーのプラス（接地されていない）側に触れたとき、足がバンパーに触れたところにチクチクする感覚を感じることができました。金属とのしっかりとした接触と汗をかいた肌の組み合わせにより、わずか12ボルトの電位でショックを感じることができました。

ありがたいことに、悪いことは何も起こりませんでしたが、エンジンが作動していて、足ではなく手に衝撃が感じられた場合は、回転するファンの経路に腕を反射的に引っ張ったり、バッテリー端子に金属レンチを落としたりした可能性があります（ em>大 たくさんの火花を伴うレンチを流れる電流の量。

これは、電気の安全性に関するもう1つの重要な教訓を示しています。その電流自体が、身体の一部をジャンプさせたり、けいれんさせたりして、怪我の間接的な原因となる可能性があります。

電流が人体を通る経路は、それがどれほど有害であるかに関して違いを生みます。電流はその経路にある筋肉に影響を与えます。心臓と肺（横隔膜）の筋肉はおそらく人の生存にとって最も重要であるため、胸を横切るショック経路は最も危険です。これにより、手から手への感電電流経路が怪我や死亡の可能性が非常に高くなります。

このような事態を防ぐために、危険な電圧の通電中の回路で作業する場合は、片方の手だけを使用し、もう一方の手をポケットに押し込んで、誤って何かに触れないようにすることをお勧めします。もちろん、常に 電源が入っていない回路で作業する方が安全ですが、これが常に実用的または可能であるとは限りません。

片手での作業の場合、2つの理由から、一般的に右手が左よりも好まれます。ほとんどの人は右利きであり（したがって、作業時に追加の調整が可能です）、心臓は通常、胸腔の中心の左側にあります。

左利きの人にとって、このアドバイスは最善ではないかもしれません。そのような人が右手と十分に協調していない場合、たとえその手を通る衝撃電流が彼らの心臓により多くの危険をもたらすかもしれないとしても、彼らは彼らが最も快適でない手を使うことによって彼ら自身をより大きな危険にさらしているかもしれません。片方の手またはもう一方の手によるショック間の相対的な危険性は、おそらく最適な調整に満たない作業の危険性よりも小さいため、どちらの手で作業するかの選択は個人に任せるのが最善です。

通電中の回路からの衝撃に対する最善の保護は抵抗です。抵抗は、絶縁された工具、手袋、ブーツ、およびその他のギアを使用して体に追加できます。回路の電流は、利用可能な電圧を合計で割った関数です。 流れの経路の抵抗。この本の後半で詳しく説明しますが、抵抗を積み重ねると相加効果があり、電流が流れる経路は1つだけになります。

これで、断熱手袋とブーツを着用している人の等価回路が表示されます。

電流はブーツを通過する必要があるため 体と バッテリーに戻る回路を完成させるための手袋、合計（合計 ）これらの抵抗のうち、個別に考慮されたどの抵抗よりも大きな程度で電流の流れに対抗します。

安全性は、電線が通常プラスチックまたはゴムの絶縁体で覆われている理由の1つです。導体と、導体と接触する可能性のある人との間の抵抗量を大幅に増やすためです。

残念ながら、偶発的な接触の場合に安全を提供するために不十分な絶縁を電力線導体で囲むことは法外に費用がかかるでしょう。そのため、これらの線を手の届かないところに置いて、誰も誤って触れないようにすることで、安全性が維持されます。

レビュー：

• 身体への害は、衝撃電流の量の関数です。より高い電圧は、より高く、より危険な電流の生成を可能にします。抵抗は電流に対抗するため、高抵抗は衝撃に対する優れた保護手段になります。
• 30を超える電圧は、一般に危険な衝撃電流を供給する可能性があると考えられています。
• 金属製の宝石は、電気回路の周りで作業するときに着用するのは間違いなく悪いです。指輪、時計バンド、ネックレス、ブレスレット、およびその他のそのような装飾品は、身体との優れた電気的接触を提供し、低電圧でも皮膚のやけどを引き起こすのに十分な電流を流すことができます。
• 低電圧は、衝撃による怪我を直接引き起こすには低すぎる場合でも、危険な場合があります。彼らは犠牲者を驚かせるのに十分かもしれません。そして、彼らをぐいと動かして、近くのより危険な何かに接触させます。
• 「ライブ」回路で作業する必要がある場合は、致命的な手から手への（胸を通る）感電電流経路を防ぐために、片手で作業を実行するのが最善です。

オームの法則計算機を必ず確認してください。

関連するワークシート：

• オームの法則ワークシートと回答ワークシート
• 電気回路の代数的置換ワークシート