Rána od kliky má až 35 000 voltů, zásuvka ve zdi jen 230. Nebezpečná je přesto zásuvka.
V suchém zimním počasí stačí projít po koberci a sáhnout na kliku, aby to lupnulo. Napětí té drobné rány přitom dokáže být vyšší, než jaké je v leckteré průmyslové síti.
#fyzika#elektřina#věda#zajímavosti
Podle technických údajů odborné ESD Association, organizace zabývající se elektrostatickými výboji, dosahuje statický náboj z chůze po koberci v suchém vzduchu (10 až 25 procent vlhkosti) až 35 000 voltů. Ve vlhkém vzduchu (65 až 90 procent) je to jen 1 500 voltů – vlhkost vzduchu totiž náboji brání se hromadit.
Nezáleží jen na koberci
Vlhkost ale není jediná proměnná. I při stejně suchém vzduchu se čísla podle materiálu a činnosti dost liší: vstát z křesla s pěnovým polstrováním dá až 18 000 voltů, práce u pracovního stolu jen kolem 6 000, projít po vinylové podlaze kolem 12 000. Náboj vzniká, kdykoli se od sebe oddělí dva různé materiály – elektrony z jednoho přeskočí na druhý, a čím rychleji se oddělují a čím jsou k sobě „chemicky vzdálenější", tím víc náboje se nahromadí.
Kdy to vůbec ucítíte
Většina lidí začne statický výboj vnímat zhruba od 2 000 do 4 000 voltů, jak uvádí bezpečnostní dokumentace firmy Xerox – někteří lidé jsou na drobné výboje citlivější než jiní. Pod touhle hranicí se výboj většinou odehraje, aniž si ho člověk všimne.
Proč vysoké napětí neznamená nebezpečí
Klíčové je rozlišit napětí od proudu. Podle fyzikálních výukových materiálů americké univerzity neurčuje, jak nebezpečný je zásah elektřinou, napětí samotné, ale proud, který tělem skutečně proteče. Člověk začne proud cítit už od 1 miliampéru, svaly se mimovolně stáhnou kolem 10 až 20 miliampérů a životu nebezpečná fibrilace srdce hrozí zhruba od stovky miliampérů výš. Lidské tělo se ale nabíjí jen nepatrně. Elektronici při testech počítají s tím, že tělo udrží asi tolik náboje jako velmi malý kondenzátor – desetimiliardtinu faradu; u skutečných lidí bývá naměřená hodnota o něco vyšší. Výboj proto sice na okamžik dosáhne i desítek ampérů, ale trvá jen zlomek mikrosekundy. Náboj i energie, které se přenesou, tak zůstávají mizivé.
💡 Zajímavost: Standardizovaný model výboje, který elektronici používají k testování odolnosti čipů, počítá s tím, že proud po výboji odezní zhruba za 150 až 200 nanosekund – tedy za pár desetimiliontin sekundy.
Kolik energie ve výboji vlastně je
Z kapacity standardizovaného modelu lidského těla (100 pikofaradů) lze spočítat i orientační energii výboje: při 5 000 voltech je to asi 1,25 milijoulu, při 20 000 voltech asi 20 milijoulů a i při extrémních 35 000 voltech pouhých 61 milijoulů – u reálného těla s vyšší kapacitou o něco víc, ale pořád v řádu desítek až nízkých stovek milijoulů. Pro představu, jak málo to je: podobnou energii má jablko, které spadne z výšky dlaně, pár centimetrů nad stolem. Běžná domácí zásuvka má přitom v Česku jen 230 voltů, ale na rozdíl od jednorázového statického výboje dokáže dodávat proud kontinuálně a v mnohem větším množství, dokud je obvod uzavřený. Právě proto je nebezpečná ona, ne statická elektřina s mnohem vyšším napětím.
Napětí, které člověk sotva ucítí, dokáže nadobro poškodit citlivou elektroniku. Právě proto výrobci počítačových čipů testují své součástky podle stejného fyzikálního modelu lidského těla (stejná kapacita, stejný odpor) a zařazují je do tříd odolnosti – ne aby zaručili, že součástka libovolný dotek přežije, ale aby věděli, jak moc opatrně se s ní musí zacházet. V topné sezóně proto lupne od kliky mnohem častěji než v létě.
Ilustrační foto: engin akyurt / Unsplash
Ověřeno z:
- ESD Association — An Introduction to ESD (tabulka napětí, Human Body Model)
- Xerox Corporation EHS&S — Facts about Electrostatic Discharge
- HyperPhysics, Georgia State University — Electric Shock Physiological Effects
