論皮卡丘的威力
今天要討論的問題是——皮卡丘的威力。
我想，應該不會有什麼人否認皮卡丘很兇殘。據不完全統計，在我國，每年死於觸電事故的人在八千以上。別看電視上經常播些什麼“印度男孩接觸高壓不受傷”、“農民觸電毫髮無損”的新聞，正常地球人去摸一下電門，基本上不做鬼也成仙了。
在討論皮卡丘的威力之前，我們得澄清幾個概念。
首先是觸電和電擊。觸電就是接觸到電，涵蓋範圍非常大，從你摸特高壓交流輸電線到捏住電池正負極都算觸電。不過一般説的觸電其實都是電擊事故。當人體與電源直接接觸後，電流將進入人體，造成機體組織損傷和功能障礙，稱之為電擊傷。電擊傷臨牀上表現為電擊部位的局部損傷或全身性損傷。主要是心血管和中樞神經系統的損傷，嚴重的可導致心跳呼吸停止。大部分的觸電者都是這樣被皮卡丘直接帶走的，也有死於嚴重的電弧燒傷的。
第二對要澄清的概念是電位和電壓。並非接觸高電壓就必定遭到電擊，不形成迴路的高電壓對你無能無力。誇張的説，如果你抓着 1000kv 的輸電線做引體向上，很可能都沒什麼問題(聲明，爬上去被電死本人不負責╮(╯_╰)╭)，這個時候你雖然電位變得很高，但整個人身體各部分等電位，相互之間沒有電位差(電壓)，也就沒有電流流過，不發生電擊。但身體不同部位之間如果出現過大的電位差也就是電壓，那麼發生電擊就是必然的。
從上面電擊傷的定義可以很清楚的知道，當一個人被電擊致死，罪魁禍首其實是電流。死因主要是心室纖維性顫動和電流的熱效應。電流的熱效應沒什麼好説的，被雷劈的外焦裏嫩的大多是這種死因。
心室纖維性顫動是大多數觸電的死因。你可以把心臟理解成一個受電信號控制的，將化學能轉化為機械能的機器。心肌接收竇房結 - 房室結的控制信號來完成收縮運動，竇房結 - 房室結的輸出電信號的頻率與心跳速度正相關，輸出電信號的大小與心跳的力度正相關。問題在於，觸電時，外來的電流與竇房結 - 房室結髮出的心肌控制信號疊加到一起了。家用電頻率是一秒 50 次，你心臟一秒連兩次都跳不到，外來電流的頻率遠大與這控制信號頻率。同時，外來的電流強度遠大於心肌控制信號電流強度。心臟沒法一秒鐘跳五十次，乾脆就不跳了，它將以最大力量持續收縮，會造成心肌的機械損傷。此時就算斷電，心臟也已經損壞，不會再跳了。
在“印度現電不死的男孩 可抵抗萬伏高壓電擊”這個案例中，新聞編輯很明顯搞錯了重點。也許因為老繭太厚或者別的什麼原因，他身體的阻抗太大使得僅有很小的電流流過身體，自然安然無恙。有本事別接恆壓源啊，接個恆流源肯定把這人電的人鬼同途￣▽￣
好吧，上面接恆流源的説法是違反實驗倫理學的謀殺。知道結果就好，別試了……
咳咳，跑偏了，拽回來。
電擊發生的時候，人體的等效電路(好奇怪的表述(#°Д°))並不是很多人想象的那樣是一個電阻，而是一個電阻和電容的並聯。所以，通過的電流大小不僅跟電壓大小有關，還與電源頻率有關。此外，通電時長和環境條件都會影響流過人體的電流。這本是個極其複雜的問題。好在有個喪心病狂的國家標準《電流對人和家畜的效應》詳細的討論了這個問題。這個標準是根據在屍體和少量人體上進行的實驗制定的，分好幾個部分，有興趣可以自行查閲。嗯，推薦這麼喪心病狂的標準，我可以匿名嘛……
我知道光説國標是沒人看的，好在 IEC 畫了這樣一張圖：
這張圖的橫座標是流過人體的電流值，單位毫安。縱座標是通電時間，單位毫秒。圖上任意一點(x，y)描述了人體持續流過 x 毫安 y 毫秒會發生什麼。圖上被劃分為四個區域。左邊 AC-1 是毫無感覺區。AC-2 區域內，人體能夠感受到電流，但是不會受到生理傷害。在 AC-3 區，通常不發生器質性損傷，但是會出現肌肉收縮、呼吸困難、心臟短暫停搏，但是不會出現心室纖維性顫動，也就是説不會死亡。而 AC-4 區，牛頭在後，馬面在前，閻王判官，左右兩邊。
國際上，用於防止觸電的高靈敏度剩餘電流動作保護裝置的額定動作電流設計為 30 毫安，就是因為上面這張圖。30 毫安剛好是長時間接觸是否會電死的臨界線。
工程上有個安全電壓的概念，一般認為低於這一大小的電壓不會致命。這其實是很不嚴謹的説法，因為決定生死的是電流，並非電壓，兩者之間的關係是臨界安全電壓等於人體阻抗乘以臨界安全電流(<30 毫安)。問題在於，人體是個非線性電路元件(好反人類的表述(￣口￣))，阻抗值不但胖子瘦子之間不一樣，同一個人不同時候、不同環境條件(主要是濕度)，甚至接入電路的方法(觸電時的姿勢導致的電流路徑不同)，都會影響人體阻抗的大小。所以一個人的臨界安全電壓也許對另一個人而言足以致命。在留夠冗餘的情況下，我們一般認為：
正常環境(你的卧室等地)下，48v 的電壓是安全電壓;潮濕環境(農田等場合)下，24v 的電壓是安全電壓;水環境(淋浴、游泳 ing)下，6v 以上就不可接受。
這是 IEC 的標準，不同國家不太一樣也差不太多。
之所以不用簡潔明瞭的安全電流而要用複雜且不統一不準確的安全電壓概念，主要還是迫於無奈。電壓的測量遠比電流簡單。我可以在接觸某個電壓未知的部分之前先測一下他的電壓，卻沒法在我接觸之前測出我接觸上去之後的電流。總不能等我接觸上去你再告訴我不好意思電流超了，你猜我我做鬼之後會不會放過你。
用電安全是從人類開始研究電力應用的時候就被意識到其重要性的。百餘年前，愛迪生力主直流電比特斯拉的交流電更優越的很重要一個觀點就是直流電更安全。作為一隻百年之後的電氣汪，我幾乎每門課的老師都會強調安全性、穩定性和經濟性。哪怕數字電路老師用到的最高電壓是 5v……很高興，他們的順序都是安全性在前，穩定性在後，經濟性甩尾。
我們致力於構建一個更安全、更穩定、更高效的用電環境，也衷心的希望每個人都能在用電的時候保護好自己。此誓此願，天可昭見。