谈谈电与大地

任何一个带电体接近大地，但尚未接触大地时，由于静电感应的作用，大地就带上了与带电体相反的电荷（图1）。因为大地与带电体之间有一定的距离，有空气把它们隔开，所以正负电荷不能中和。这就如同一个充好电的电容器，虽然两个极板上分别带有正、负电荷，中间却隔着绝缘材料，只能“面面相觑”不能互相中和一样。这时，带电体与大地之间存在着电压，如果有人站在地面上触摸带电体，电荷就会立即通过人体流入大地，发生人身触电事故。从电本身来说，它并不是有意伤人，它无非是力图在带电体与大地之间寻找一条通路。例如雷雨云就是一种带电的云层，通过静电感应使地面上的物体带上电荷，当雷雨云与地面之间的电位差大到一定程度时，就会发生击穿空气的放电现象，这就是通常所说的落地雷。在我们的周围，不仅有自然界的雷雨云在包围着我们，而且象高压输电线、电车架空线、地下电力电缆等等，都带有很高的电压（图2），幸而它们都在高处或地下，平时不容易被人们碰触到。就是在工作场所和日常生活中使用的各种电气设备，如电动机、电灯、电扇、电视机等等，它们的带电部分也都有绝缘物覆盖着。所以，虽然我们受到各种带电体的包围，却能避免触电的危险。只是在不小心接触带电体或者绝缘物损坏漏电的时候，我们才会受到电的伤害。

令人伤脑筋的是，尽管带电体外面包着绝缘物，电还是要辗转挣扎摆脱束缚。就是我们不去惹它，它也还是要主动地发起“进攻”的。这是由于在带电体周围一定的空间里，存在着电场，处在电场内的导体，不可避免地会受到它的影响。如图3所示，虽然有绝缘体包裹着带电体，但由于电场的作用，仍然会在它附近的导体中感应出极性相反的电荷。举个例子来说，雷雨云或高压输电线就是带电体，周围的空气是绝缘体，在它们下面的用马口铁制做的屋顶，会由于静电感应而带电，这时，人手若碰触到屋顶，就可能受到电击（图4）。

那么，怎样才能使人们不受电的伤害呢？最常用的办法就是“接地”。

用导线把带电的物体与大地可靠地连接起来（图5），带电体中的电荷就能迅速流入大地，并很快地扩散开来。这样一来，原来带电的物体与大地之间就不再有电压存在了，人们靠近或接触这个物体时就不会发生危险。根据这个道理，如果把各种用电设备的金属外壳可靠接地（图6），一旦外壳由于意外情况而带电时，它与大地之间就不会出现威胁人身安全的电压。特别是在潮湿环境中的用电设备，或是人手经常会触摸到的用电设备，更需要安上接地线。

接地不仅可以防止漏电所造成的危险，而且还能使静电感应产生的电荷或电路中的异常电荷逸散到大地。高大建筑物上安装的避雷针（图7）和配电线路上装的避雷器（图8），就是用来把异常电荷导入大地的保安装置。你可曾注意到在油罐车后面拖着一根铁链，这也是一种接地的方法。因为汽油很容易引燃，为了避免油车在运输过程中产生静电感应火花，引燃汽油，所以从油罐上拖下一根铁链经常保持接地，就可以把静电电荷引入大地，避免发生事故。

应当注意：绝对不能借用煤气管道做接地装置，因为在煤气管道中若出现电火花或有大电流通过，都会有引起火灾的危险。

如果通过人体的电流很微弱，例如用手去摸一节干电池的两个电极时，因为电流太小，人体不会有什么异常感觉。但是等到你感觉到身上有电流通过时，就已经触电了。电是丝毫不讲情面的，不管你是谁，只要触电就会感到全身嗖嗖发麻，这时人体就构成了电路的一部分。假如你把一节1.5伏干电池的正负两根引线放进嘴里品尝一下，就会感觉有涩味（图9）。这是因为电流使舌尖肌肉收缩的缘故，就象涩柿子那样使舌尖肌肉收缩感到涩味。

一节干电池所引起的电流虽小，却能使人感觉有涩味。假如通过人体的电流加大到一定数值，就会使肌肉痉挛。实验证明，1毫安的工频（50周／秒）电流通过人体时就会使人有不舒服的感觉，10毫安的工频电流通过人体时就有生命危险。电流通过心脏或大脑器官时最危险。如果通过人体的电流是从一只脚到另一只脚，那么大约只有0.5％的电流通过靠近心脏的部位。但如果电流的通路是从头到脚的话，那就非常危险了。不过，倘若使很微弱的电流以一定的周期在靠近心脏的部位中流过，反而能刺激失常的心脏，使它恢复正常。根据这个原理，可以制成一种医疗器械，称为心脏起搏器。

上面讲过，电流通过人体就会使人触电。那么，在什么样的情况下会有电流通过人体呢？我们可以把人体看成一个电阻，根据欧姆定律，只有当电阻两端有电压作用时，电阻上才有电流通过。如图10所示，如果同时接触两根电源线，人体就相当于电源的一个负载，电流从电源的一端流出，通过人体再流回电源的另一端。电源电压越高，流过人体的电流就越大。

实际上，人体的电阻数值，因各个人的不同情况而各不相同，约从几百欧姆到几万欧姆。在潮湿、出汗的情况下，人体电阻会大幅度减小。所以在潮湿的环境中，即使电压很低，也可能触电。为了保障人身安全，工作人员经常要接触到的用电设备，如行灯、机床照明灯等等，一般应使用36伏以下的安全电压，在特别潮湿的场所，必须采用12伏以下的电压。

在安装和检修电气设备时，经常要用到试电笔。就拿100伏的两根电源线来说，有一根能使试电笔发亮，平时管它叫“火线”，另一根不能使试电笔发亮，管它叫“地线”，这是因为“地线”在电源变压器上已经接地了（图11），这根线与大地之间没有电压。

如图11所示，倘若有人不小心接触了“火线”，那么，由于他站在地面上，因此他就相当于同时接触电源的两根线，所以还是会触电的；如果接触到的是“地线”，那就不会触电。空中的飞鸟并不知道哪根电线是“火线”、哪根是“地线”，但是常常可以看到鸟雀站在电线上却并没有触电。这是因为飞鸟只接触一根电线的缘故，假如有这么一只大鸟，它的双脚能接触到两根输电线，就算它有天大的本领，也会立刻受到电击而殒命。所以，会不会触电，关键在于人体是不是受到电压的作用。根据这个道理，假想有人悬空攀援在一根“火线”上，似乎他是不会触电的，实际上在高电压的情况下，靠近一根高压输电线也仍然会发生危险，因此绝对不能去做这种实验。(张学志 颜超 宋东生编译)