十萬個為甚麼 | 點解雀仔可以企電纜又唔觸電 唔通雙腳係絕緣體? 其實視乎點樣企
十萬個為甚麼科學冷知識電纜觸電
你經過郊區,見到高壓電纜上有時會有五六隻雀鳥圍爐取暖,你有沒有思考過雀鳥為何不會觸電呢?
大部份人都有一個誤解,認為雀鳥的腳是絕緣體(Insulator),令他們免於觸電。絕緣體其實是一個相對的概念,隨着電壓電流等變數改變之下,不同媒介(Medium)是否絕緣亦會有所不同。例如空氣於低電壓(Voltage)的環境下,普遍是絕緣的,但在閃電等極高電壓的情況,空氣亦都會成為導電體,所以雀鳥不會觸電,並非因為牠們的腳是絕緣體,真正影響着雀鳥會否被電力燒熟,其實取決於電流、電勢和電阻這三大因素。
你有沒有想過,為甚麼雀仔可以站在電纜上,但又不會觸電呢?
電流(Current)意思就是電子的流動,電子會於閉合電路裏面流通形成電流,由電源提取能量帶到日常所見的電器之中。不過電流並不會憑空出現,電子始終都需要推動,而所謂的推動就是電勢差(Electric Potential Difference)。
電勢差籠統來説,可以理解成為我們日常所講的電壓(Voltage)。試想像一條河流,裏面的水可以流動,全因地面的高度差別,處於高處的水比低處的水有更高的水勢,所以水可以由高處流向低處,水的移動就形成了水流。於閉合電路裏的電子亦都一樣,電子於電源有更高的電勢,電子自然就會向低電勢的地方移動。
電阻(Resistance)是電子流動時遇到的阻力,電阻越高,電子散失的能量就越多,所以電流有一個懶惰的特性,在起點和終點都有同一電勢差的情況下,電流永遠都會沿着電阻較低的路線流動,減少能量的散失。
當雀鳥站在一條電纜上面,牠左腳和右腳的電勢差只有很微小的分別,不過當比較雀鳥和牠腳下短短的電纜的電阻時,電纜當然有更加低的電阻,所以絕大部份的電流都會經電纜流走,而雀鳥就可以很安全的站在電纜上。
當雀鳥「腳多多」,左右腳分別站在兩條有電勢差的電纜時,電流與其繼續沿着十萬九千里的電纜才抵達低電勢的地方,不如用個更好更節省能源的方法,就是經過雀鳥的身體,前往另一條低電勢嘅電纜,結果令牠觸電,並形成我們所謂的「短路」(Short Circuit)。
根據常識,人類並不能飛行,換言之,人類並不可以像雀鳥一樣,雙腳離地接觸電纜。當我們接觸電纜的時候,我們便會成為電流最喜愛的電路,通過我們的身體前往幾乎為零電勢的地面。
工程人員可以觸碰電纜,其實是因為他們在接觸琥纜之前,已經穿好非常絕緣的膠鞋和膠手套(甚至膠衣),工業用的安全用具都會有很厚的膠圍着,足以令工程人員在一個零電流的情況下工作。外國更會使用直升機,像雀鳥一樣吊着有經驗的人士在半空中檢查維修,只要每一次接觸同一條電纜,穿好膠手套,亦沒有甚麼大問題。
University Physics Volume Two, Fourteen Edition, Hugh D. Young, Roger A . Freedman, Pearson
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