כמה רחוק עובר החשמל במים?

מים נחשבים בדרך כלל כמוליכי חשמל טובים מכיוון שאם יש זרם בתוך המים ומישהו נוגע בהם, הם עלולים להתחשמל.

יש לשים לב לשני דברים שעשויים להיות חשובים. אחד מהם הוא סוג המים או כמות המלחים והמינרלים האחרים, והשני הוא המרחק מנקודת המגע החשמלי. מאמר זה מסביר את שניהם אך מתמקד בשני כדי לחקור כמה רחוק עובר החשמל במים.

אנו יכולים להבחין בארבעה אזורים סביב מקור חשמל נקודתי במים (סכנה גבוהה, סכנה, סיכון בינוני, בטוח). עם זאת, קשה לקבוע את המרחק המדויק ממקור נקודתי. הם תלויים במספר גורמים, כולל מתח/עוצמה, התפלגות, עומק, מליחות, טמפרטורה, טופוגרפיה ונתיב ההתנגדות המינימלית.

ערכי מרחק הבטיחות במים תלויים ביחס של זרם התקלה לזרם הגוף הבטוח המרבי (10 mA עבור AC, 40 mA עבור DC):

• אם זרם תקלת ה-AC הוא 40A, מרחק הבטיחות במי הים יהיה 0.18 מ'.
• אם קו החשמל מנותק (על קרקע יבשה), עליך להישאר במרחק של לפחות 33 רגל (10 מטרים), שזה בערך באורך של אוטובוס. במים, המרחק הזה יהיה הרבה יותר גדול.
• אם הטוסטר נופל למים, עליך להיות בטווח של 360 רגל (110 מטר) ממקור החשמל.

אפרט יותר להלן.

למה חשוב לדעת

חשוב לדעת עד כמה החשמל יכול לעבור במים מכיוון שכאשר יש חשמל או זרם מתחת למים, כל מי שנמצא או במגע עם המים נמצא בסיכון להתחשמלות.

זה יעזור לדעת מהו המרחק הבטוח ביותר כדי להימנע מסיכון זה. כאשר סיכון זה עשוי להיות קיים במצב שיטפון, חשוב מאוד להיות בעל ידע זה.

סיבה נוספת לדעת עד כמה זרם חשמלי יכול לנוע במים היא דיג חשמלי, שבו חשמל מועבר במכוון במים כדי לתפוס דגים.

סוג מים

מים טהורים הם מבודד טוב. אם לא הייתה תכולת מלח או מינרלים אחרים, הסיכון להתחשמלות היה מינימלי מכיוון שהחשמל לא יכול היה לנסוע רחוק בתוך מים צלולים. אולם בפועל, אפילו מים שנראים צלולים עשויים להכיל כמה תרכובות יוניות. יונים אלה יכולים להוליך חשמל.

לא קל להשיג מים נקיים שלא יכניסו לחשמל. אפילו מים מזוקקים מעובה מקיטור ומים דה-יונים שהוכנו במעבדות מדעיות יכולים להכיל כמה יונים. הסיבה לכך היא שמים הם ממס מצוין למינרלים שונים, כימיקלים וחומרים אחרים.

סביר להניח שהמים שעבורם אתם שוקלים עד כמה מגיע החשמל לא יהיו נקיים. מי ברז רגילים, מי נהר, מי ים וכו' לא יהיו נקיים. שלא כמו מים נקיים היפותטיים או שקשה למצוא אותם, מים מלוחים הם מוליכים הרבה יותר טוב של חשמל בשל תכולת המלח (NaCl) שלהם. זה מאפשר ליונים לזרום, בדומה לזרימת אלקטרונים בעת הולכת חשמל.

מרחק מנקודת המגע

כפי שהייתם מצפים, ככל שתהיו קרובים יותר לנקודת המגע במים עם מקור זרם חשמלי, כך הוא יהיה מסוכן יותר, וככל שתרחיקו, כך יהיה פחות זרם. הזרם עשוי להיות נמוך מספיק כדי לא להיות כל כך מסוכן במרחק מסוים.

המרחק מנקודת המגע הוא גורם חשוב. במילים אחרות, אנחנו צריכים לדעת כמה רחוק עובר החשמל במים לפני שהזרם נחלש מספיק כדי להיות בטוח. זה יכול להיות חשוב כמו לדעת עד כמה החשמל עובר במים בכללותו עד שהזרם או המתח זניח, קרוב לאפס או שווה לאפס.

אנו יכולים להבחין בין האזורים הבאים סביב נקודת ההתחלה, מהאזור הקרוב לרחוק ביותר:

• אזור סכנה גבוה - מגע עם מים בתוך אזור זה עלול להיות קטלני.
• אזור מסוכן - מגע עם מים בתוך אזור זה עלול לגרום לנזק חמור.
• אזור סיכון בינוני – בתוך אזור זה יש תחושה שיש זרם במים, אך הסיכונים בינוניים או נמוכים.
• אזור בטוח - בתוך אזור זה, אתה רחוק מספיק ממקור החשמל כדי שהחשמל עלול להיות מסוכן.

למרות שזיהינו את האזורים הללו, קביעת המרחק המדויק ביניהם אינה קלה. יש כאן כמה גורמים מעורבים, אז אנחנו יכולים רק להעריך אותם.

הזהר! כאשר יודעים היכן מקור החשמל במים, כדאי להשתדל להתרחק ממנו ככל האפשר ובמידת האפשר לנתק את אספקת החשמל.

הערכת מרחק סיכונים ובטיחות

אנו יכולים להעריך סיכונים ומרחק בטיחות בהתבסס על תשעת גורמי המפתח הבאים:

• מתח או עוצמה – ככל שהמתח (או עוצמת הברק) גבוה יותר, כך הסיכון להתחשמלות גבוה יותר.
• לְהָפִיץ – חשמל מתפזר או מתפשט לכל הכיוונים במים, בעיקר על פני השטח ובקרבתו.
• עומק "חשמל לא נכנס עמוק למים. אפילו ברק מגיע רק לעומק של כ-20 רגל לפני שהוא מתפוגג.
• מְלִיחוּת - ככל שיש יותר מלחים במים, כך הוא יתחשמל בקלות רבה יותר ורחב יותר. לשטפונות מי ים יש מליחות גבוהה והתנגדות נמוכה (בדרך כלל ~22 אוהם ס"מ לעומת 420 אלף אוהם ס"מ למי גשמים).
• טמפרטורה ככל שהמים חמים יותר, כך המולקולות שלהם נעות מהר יותר. לכן גם יהיה קל יותר להפיץ את הזרם החשמלי במים חמימים.
• טוֹפּוֹגרַפִיָה - גם הטופוגרפיה של האזור יכולה להיות חשובה.
• נתיב - הסיכון להתחשמלות במים הוא גבוה אם הגוף שלך הופך לנתיב ההתנגדות הקטנה ביותר לזרימת הזרם. אתה בטוח יחסית רק כל עוד יש נתיבי התנגדות נמוכים אחרים סביבך.
• נקודת מגע - לחלקים שונים בגוף יש התנגדות שונה. לדוגמה, לזרוע יש התנגדות נמוכה יותר (~160 אוהם ס"מ) מאשר פלג הגוף העליון (~415 אוהם ס"מ).
• נתק מכשיר – הסיכון גבוה יותר אם אין התקן מנתק או אם יש כזה וזמן התגובה שלו עולה על 20 אלפיות השנייה.

חישוב מרחק הבטיחות

ניתן לבצע הערכות למרחק הבטוח בהתבסס על קודים של תרגול לשימוש בטוח בחשמל מתחת למים ומחקר בהנדסת חשמל תת-מימית.

ללא שחרור מתאים לשליטה בזרם ה-AC, אם זרם הגוף אינו עולה על 10 mA והתנגדות עקבות הגוף היא 750 אוהם, אזי המתח הבטוח המרבי הוא 6-7.5V. [1] ערכי מרחק הבטיחות במים תלויים ביחס בין זרם התקלה לזרם הגוף הבטוח המרבי (10 mA עבור AC, 40 mA עבור DC):

• אם זרם תקלת ה-AC הוא 40A, מרחק הבטיחות במי הים יהיה 0.18 מ'.
• אם קו החשמל מנותק (על קרקע יבשה), עליך להישאר במרחק של לפחות 33 רגל (10 מטרים), שזה בערך באורך של אוטובוס. [2] במים, המרחק הזה יהיה ארוך בהרבה.
• אם הטוסטר נופל למים, עליך להיות בטווח של 360 רגל (110 מטר) ממקור החשמל. [3]

איך אפשר לדעת אם המים מחושמלים?

מלבד השאלה עד כמה החשמל עובר במים, שאלה חשובה נוספת היא לדעת איך לדעת אם המים מחושמלים.

עובדה מגניבה: כרישים יכולים לזהות הבדל של 1 וולט במרחק של כמה קילומטרים ממקור חשמל.

אבל איך נוכל לדעת אם זרם זורם בכלל?

אם המים מחושמלים מאוד, אתם עשויים לחשוב שתראו בהם ניצוצות ובריחים. אבל זה לא. למרבה הצער, אתה לא תראה כלום, אז אתה לא יכול לדעת רק על ידי ראיית המים. ללא כלי בדיקה עדכני, הדרך היחידה לדעת היא לקבל תחושה לגביו, דבר שעלול להיות מסוכן.

הדרך היחידה לדעת בוודאות היא לבדוק את זרם המים.

אם יש לכם בריכת מים בבית, תוכלו להשתמש במכשיר התראת זעזועים לפני הכניסה אליו. המכשיר נדלק באדום אם הוא מזהה חשמל במים. עם זאת, במקרה חירום, עדיף להתרחק ככל האפשר מהמקור.

עיין בכמה מהמאמרים שלנו למטה.

• האם מנורות לילה צורכות הרבה חשמל
• האם חשמל יכול לעבור דרך עץ
• חנקן מוליך חשמל

המלצות

[1] ימק"א. מערכת כללים לשימוש בטוח בחשמל מתחת למים. IMCA D 045, R 015. אוחזר מ-https://pdfcoffee.com/d045-pdf-free.html. 2010.

[2] BCHydro. מרחק בטוח מקווי חשמל שבורים. אוחזר מאתר https://www.bchydro.com/safety-outages/electrical-safety/safe-distance.html.

[3] Reddit. כמה רחוק יכול להגיע חשמל במים? אוחזר מ-https://www.reddit.com/r/askscience/comments/2wb16v/how_far_can_electricity_travel_through_water/.

קישורי וידאו

רוזן מדווח: כיצד לזהות מתח תועה בבריכות, אגמים | היום