Как далеко распространяется электричество в воде?

Вода обычно считается хорошим проводником электричества, потому что, если внутри воды есть ток, и кто-то прикоснется к ней, он может быть поражен электрическим током.

Следует отметить две вещи, которые могут иметь значение. Один из них — тип воды или количество солей и других минералов, а второй — расстояние от точки электрического контакта. Эта статья объясняет оба, но фокусируется на втором, чтобы исследовать, как далеко электричество распространяется в воде.

Мы можем выделить четыре зоны вокруг точечного источника электричества в воде (высокая опасность, опасность, умеренный риск, безопасная). Однако точное расстояние от точечного источника определить трудно. Они зависят от нескольких факторов, в частности от напряжения/интенсивности, распространения, глубины, солености, температуры, топографии и пути наименьшего сопротивления.

Значения безопасного расстояния в воде зависят от отношения тока повреждения к максимальному безопасному току тела (10 мА для переменного тока, 40 мА для постоянного тока):

• Если переменный ток неисправности составляет 40 А, безопасное расстояние в морской воде составит 0.18 м.
• Если линия электропередач оборвана (на сухой земле), вы должны оставаться на расстоянии не менее 33 футов (10 метров), что примерно равно длине автобуса. В воде это расстояние было бы намного больше.
• Если тостер упадет в воду, вы не должны находиться ближе 360 футов (110 метров) от источника тока.

Ниже я расскажу подробнее.

Почему это важно знать

Важно знать, как далеко электричество может пройти в воде, потому что, когда под водой есть электричество или ток, любой человек, находящийся в воде или соприкасающийся с ней, подвергается риску поражения электрическим током.

Было бы полезно знать, какое самое безопасное расстояние, чтобы избежать этого риска. Когда этот риск может присутствовать в ситуации наводнения, очень важно иметь эти знания.

Еще одна причина знать, как далеко может распространяться электрический ток в воде, – это электроловля, когда электричество намеренно пропускают через воду для ловли рыбы.

Тип воды

Чистая вода — хороший изолятор. Если бы не было соли или другого минерального содержимого, риск поражения электрическим током был бы минимальным, потому что электричество не могло бы распространяться далеко внутри чистой воды. На практике, однако, даже вода, которая кажется чистой, скорее всего, будет содержать некоторые ионные соединения. Именно эти ионы могут проводить электричество.

Получить чистую воду, которая не пропускала бы электричество, непросто. Даже дистиллированная вода, сконденсированная из пара, и деионизированная вода, приготовленная в научных лабораториях, могут содержать некоторое количество ионов. Это связано с тем, что вода является отличным растворителем для различных минералов, химикатов и других веществ.

Вода, для которой вы рассматриваете, как далеко проходит электричество, скорее всего, не будет чистой. Обычная водопроводная вода, речная вода, морская вода и т. д. не будет чистой. В отличие от гипотетической или труднодоступной чистой воды, соленая вода намного лучше проводит электричество из-за содержания в ней соли (NaCl). Это позволяет ионам течь подобно тому, как текут электроны, проводя электричество.

Расстояние от точки контакта

Как и следовало ожидать, чем ближе вы находитесь к точке контакта в воде с источником электрического тока, тем это будет опаснее, а чем дальше, тем меньше будет сила тока. Течение может быть достаточно низким, чтобы не быть таким опасным на определенном расстоянии.

Расстояние от точки контакта является важным фактором. Другими словами, нам нужно знать, как далеко электричество распространяется в воде, прежде чем ток станет достаточно слабым, чтобы быть в безопасности. Это может быть так же важно, как знать, как далеко электричество проходит в воде в целом, пока ток или напряжение не станут пренебрежимо малыми, близкими к нулю или равными нулю.

Мы можем различать следующие зоны вокруг исходной точки, от ближайшей к самой дальней зоне:

• Зона повышенной опасности – Контакт с водой внутри этой зоны может привести к летальному исходу.
• Опасная зона – Контакт с водой внутри этой зоны может причинить серьезный вред.
• Зона умеренного риска – Внутри этой зоны есть ощущения, что в воде есть течение, но риски умеренные или низкие.
• Безопасная зона — внутри этой зоны вы находитесь достаточно далеко от источника тока, чтобы электричество могло представлять опасность.

Хотя мы определили эти зоны, определить точное расстояние между ними непросто. Здесь задействовано несколько факторов, поэтому мы можем только оценить их.

Будь осторожен! Когда вы знаете, где находится источник электричества в воде, вы должны стараться держаться от него как можно дальше и, если можете, отключить подачу электричества.

Оценка риска и безопасного расстояния

Мы можем оценить риск и безопасное расстояние на основе следующих девяти основных факторов:

• Напряжение или интенсивность – Чем выше напряжение (или интенсивность молнии), тем выше риск поражения электрическим током.
• Распространять – Электричество рассеивается или распространяется во всех направлениях в воде, в основном на поверхности и вблизи нее.
• глубина – Электричество не уходит глубоко в воду. Даже молния распространяется только на глубину около 20 футов, прежде чем рассеяться.
• соленость – Чем больше солей в воде, тем больше и шире она будет легко электризоваться. Паводки морской воды имеют высокую соленость и низкое удельное сопротивление (обычно ~ 22 Ом·см по сравнению с 420 кОм·см для дождевой воды).
• Температура – Чем теплее вода, тем быстрее движутся ее молекулы. Следовательно, электрический ток также будет легче распространяться в теплой воде.
• Топография – Топография местности также может иметь значение.
• Path – Риск поражения электрическим током в воде высок, если ваше тело становится путем наименьшего сопротивления для прохождения тока. Вы в относительной безопасности только до тех пор, пока вокруг вас есть другие пути с более низким сопротивлением.
• Точка касания – Разные части тела имеют разное сопротивление. Например, рука обычно имеет более низкое удельное сопротивление (~160 Ом·см), чем туловище (~415 Ом·см).
• Устройство отключения – Риск выше, если отключающее устройство отсутствует или если оно есть и время его реакции превышает 20 мс.

Расчет безопасного расстояния

Оценки безопасного расстояния могут быть сделаны на основе сводов правил безопасного использования электричества под водой и исследований в области подводной электротехники.

Без подходящего расцепителя для контроля переменного тока, если ток тела не более 10 мА и сопротивление трассы тела 750 Ом, то максимальное безопасное напряжение составляет 6-7.5В. [1] Значения безопасного расстояния в воде зависят от отношения тока повреждения к максимальному безопасному току тела (10 мА для переменного тока, 40 мА для постоянного тока):

• Если переменный ток неисправности составляет 40 А, безопасное расстояние в морской воде составит 0.18 м.
• Если линия электропередач оборвана (на сухой земле), вы должны оставаться на расстоянии не менее 33 футов (10 метров), что примерно равно длине автобуса. [2] В воде это расстояние будет намного больше.
• Если тостер упадет в воду, вы не должны находиться ближе 360 футов (110 метров) от источника тока. [3]

Как определить, что вода наэлектризована?

Помимо вопроса о том, как далеко электричество распространяется в воде, другим важным связанным с этим вопросом будет знание того, как определить, наэлектризована ли вода.

Крутой факт: акулы способны обнаружить разницу всего в 1 вольт в нескольких милях от источника электричества.

Но как мы можем узнать, течет ли вообще ток?

Если вода сильно наэлектризована, вам может показаться, что вы увидите в ней искры и болты. Но это не так. К сожалению, вы ничего не увидите, поэтому вы не можете сказать, просто увидев воду. Без текущего инструмента тестирования единственный способ узнать это — почувствовать его, что может быть опасно.

Единственный другой способ узнать наверняка — проверить воду на течение.

Если у вас дома есть бассейн с водой, вы можете использовать устройство оповещения о шоке, прежде чем войти в него. Прибор загорается красным, если обнаруживает электричество в воде. Однако в чрезвычайной ситуации лучше держаться как можно дальше от источника.

Взгляните на некоторые из наших статей ниже.

• Используют ли ночные огни много электроэнергии
• Может ли электричество проходить сквозь дерево
• Азот проводит электричество

Рекомендации

[1] ИМКА. Свод правил безопасного использования электричества под водой. IMCA D 045, R 015. Получено с https://pdfcoffee.com/d045-pdf-free.html. 2010.

[2] BCHydro. Безопасное расстояние от оборванных линий электропередач. Получено с https://www.bchydro.com/safety-outages/electrical-safety/safe-distance.html.

[3] Реддит. Какое расстояние может пройти электричество по воде? Получено с https://www.reddit.com/r/askscience/comments/2wb16v/how_far_can_electricity_travel_through_water/.

Видео ссылки

Rossen Reports: How To Spot Stray Voltage In Pools, Lakes | TODAY