電氣之辯：高電壓VS大電流，到底誰(shuí)更危險(xiǎn)？

本文轉(zhuǎn)自上海科技大學(xué)電力電子與再生能源實(shí)驗(yàn)室（PEARL）的公眾號(hào)《電力電子實(shí)驗(yàn)室》，文章獲得上?？萍即髮W(xué)第六屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大會(huì)科普專場(chǎng)獲優(yōu)秀作品獎(jiǎng)。

如果你小時(shí)候淘氣地“解剖”過(guò)電子打火機(jī)，那么你一定記得那種點(diǎn)火器電在手上產(chǎn)生的令人難忘的"酥麻感"。甚至在上課困倦的時(shí)候，電一下自己就能瞬間提神兒。然而，你或許沒(méi)有意識(shí)到，在那一聲聲"咔噠"的聲音背后，小小的點(diǎn)火器竟然能夠產(chǎn)生上千甚至上萬(wàn)伏的電壓！

如果你對(duì)汽車啟動(dòng)原理有所了解，大概會(huì)知道汽車電瓶在啟動(dòng)瞬間能夠輸出上百安培的電流。但是，在換電瓶時(shí)稍不注意雙手接觸到電瓶的兩極（不建議這樣操作），卻毫發(fā)無(wú)傷。

作為電力電子領(lǐng)域的學(xué)生，整天泡在實(shí)驗(yàn)室里不停地“搗鼓”各種電源和負(fù)載，對(duì)于高電壓和大電流已是司空見(jiàn)慣，與電壓和電流的較量成了我們的日常。說(shuō)到高壓應(yīng)用，比如新一代汽車充電，我們要應(yīng)對(duì)超過(guò)800V的高電壓，還有做核聚變脈沖電源的，甚至需要挑戰(zhàn)10kV的超高電壓。可是，通常情況下人的安全電壓只有36V，高電壓看上去似乎擁有著更為可怕的威脅。再來(lái)看看大電流的場(chǎng)景，以服務(wù)器供電為例，我們需要應(yīng)對(duì)上千安培的大電流。然而，僅僅30mA的電流已足以讓我們擔(dān)心自身安全。問(wèn)題來(lái)了，高電壓和大電流，到底哪一個(gè)更加危險(xiǎn)呢？今天我們將帶著這一問(wèn)題，深入生活中，探尋高電壓和大電流的身影，看看它們究竟在我們周圍的世界中扮演著什么角色。

01

電壓多高算高？電流多大算大？

要理解電壓和電流，就必須回到基礎(chǔ)。電壓（Voltage）是電氣系統(tǒng)中的推動(dòng)力，類似于水壓。你可以把它看作是電力的潛在能量，就像水在高處有潛在的下落動(dòng)能一樣。而電流（Current）則是電荷在電路中的流動(dòng)，就像水流。電壓和電流之間的關(guān)系有點(diǎn)像水壓和水流的關(guān)系，但它們對(duì)你的安全有重要影響。

行業(yè)規(guī)定安全電壓為不高于36V，持續(xù)接觸安全電壓為24V，安全電流為10mA， 電擊對(duì)人體的危害程度，主要取決于通過(guò)人體電流的大小和通電時(shí)間長(zhǎng)短。電流強(qiáng)度越大，致命危險(xiǎn)越大；持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，死亡的可能性越大。能引起人感覺(jué)到的最小電流值稱為感知電流，交流為1mA，直流為5mA；人觸電后能自己擺脫的最大電流稱為擺脫電流，交流為10mA，直流為50mA；在較短的時(shí)間內(nèi)危及生命的電流稱為致命電流，致命電流為50mA。在有防止觸電保護(hù)裝置的情況下，人體允許通過(guò)的電流一般為30mA。[1]

所以，對(duì)于人身安全來(lái)講，超過(guò)這些安全標(biāo)準(zhǔn)的電壓和電流就可算作高電壓和大電流。

02

觸電事故：電壓還是電流?

當(dāng)人們談?wù)撚|電事故時(shí)，很多人都認(rèn)為電壓是罪魁禍?zhǔn)?。但事?shí)上，電壓只是“推動(dòng)力”，而電流才是真正的“殺手”。電壓和電流之間就像是火與油的關(guān)系，火是電流，而油則是電壓?；鹑绻麤](méi)有足夠的油，就無(wú)法燃燒，同樣，電流如果沒(méi)有足夠的電壓，也無(wú)法導(dǎo)致觸電事故。

如果電壓很大而電流很小，或者接觸高壓的時(shí)間很短，即使有電流通過(guò)，也不會(huì)對(duì)你造成傷害，就像火柴擦不出火苗一樣。然而，如果流經(jīng)人體的電流足夠大，即使電壓很低，也足以造成傷害。比如你剛運(yùn)動(dòng)完滿身大汗，即使此時(shí)觸碰到“安全電壓”以下的電源，流經(jīng)身體的電流會(huì)隨身體電阻降低而增大，很可能會(huì)超過(guò)安全值，從而造成觸電事故。所以，當(dāng)涉及到觸電事故，電流才是更大的威脅。

回到文章最初的例子，拿打火機(jī)點(diǎn)火來(lái)看，它在點(diǎn)火瞬間可以制造上千伏的電壓，但卻只有幾微安（μA）的電流，所以觸電時(shí)你只會(huì)感到一點(diǎn)微微的酥麻；然而，來(lái)看汽車電瓶，雖然它能夠輸出上百安的電流，但卻只有12V的電壓，流經(jīng)人體的電流很難對(duì)人造成傷害。不過(guò)，如果不慎短路，大電流瞬間產(chǎn)生的熱量很可能會(huì)造成皮膚燙傷。因此，即使處于安全電壓范圍內(nèi)，也要小心避免觸碰。

03

為什么常說(shuō)安全電壓，而不是安全電流

你可能會(huì)疑惑，既然電流更危險(xiǎn)，為什么我們常常聽(tīng)到人們談?wù)摗鞍踩妷骸倍皇恰鞍踩娏鳌蹦?？這其實(shí)是因?yàn)殡妷合鄬?duì)來(lái)說(shuō)更容易控制和標(biāo)準(zhǔn)化，在電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)里只有電壓是恒定不變的，這有利于電網(wǎng)中負(fù)載的穩(wěn)定運(yùn)行，而電流是隨著負(fù)載改變隨時(shí)變化的，因此電流的控制要更為復(fù)雜。

根據(jù)歐姆定律，電流（I）等于電壓（V）與電阻（R）的比值，即I = V / R。流經(jīng)人體電流的大小取決于外加電壓和人體電阻，而影響人體電阻的因素很多，如皮膚潮濕度、出汗情況、與導(dǎo)電性物質(zhì)接觸、接觸面積和壓力，以及衣物的濕度和油污程度，均能使人體電阻改變。因此，通常很難提前準(zhǔn)確計(jì)算流經(jīng)人體電流。

總之，為什么我們更常聽(tīng)到有關(guān)“安全電壓”而不是“安全電流”的討論？原因可以概括為以下兩點(diǎn)：

然而，同樣重要的是，我們也不能忽視電流，因?yàn)檫^(guò)大的電流會(huì)導(dǎo)致電線過(guò)熱、設(shè)備損壞甚至火災(zāi)。電流與電壓之間的平衡至關(guān)重要，我們不能偏廢其一。

04

總結(jié)

在電氣、電力電子領(lǐng)域，高電壓和大電流各有其用途，但也都伴隨著潛在的風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)論是高電壓還是大電流，安全始終是最重要的。在涉及這些參數(shù)的情況下，請(qǐng)始終遵循相關(guān)安全指南，以保護(hù)自己和他人的安全。希望本文能幫助你更好地理解高電壓和大電流在我們生活中的作用，同時(shí)也引起對(duì)用電安全的更多關(guān)注。