電位を持った水の中で感電するのはなぜですか？

質問

電気電子工学のカテゴリと悩んだのですが、工学的な内容というよりは理学に近いと思いましたので物理学で質問させてもらいました。不適切でしたら、申し訳ありません。

ハイブリッドカーが落ちた池には、感電するので助けに入っては行けないという記事を読んで、昔から思っていた疑問を思い出しました。

水の中にいるとき、同じ水の中に電位（差）を持ったものがいるとして、なぜ感電するのでしょうか？

水を導体と見なすなら、両足で電線につかまっている鳥と同じで感電しないような気がします。

水には抵抗があるので、三次元の各点ごとに異なる電位の部分布が出来るのが問題なのでしょうか？

また、上記は、池の水が大地に対して電位を持った場合ですが、ハイブリッドカーが水に落ちた場合は、電池が落ちたのだと思えば、水の中の２点に電位差が出来るということになるかと思いますが、単純に、その２点を結ぶ経路に電流が流れておしまいではないでしょうか？

もちろん、その電流の流れる経路は、棒磁石と砂鉄でつくる線のような分布になって、その範囲には電位分布が発生すると思いますが、車のバッテリー程度のエネルギー量で、それなりの大きさのある池の中に、ある程度以上の時間にわたって人間が入ったら危険なレベルにまでの電位分布を作り続けることができるものなのでしょうか？

というか、そもそも感電の原理は上記で合っていますか？

ハイブリッドカーが落ちた池や、電気ウナギが、同じ池の中の生き物を感電させる原理を教えてください。

回答No.3

foomufoomu · ベストアンサー

理屈は後にして、まずは次の記事を見てください。

もしハイブリッドやEVが水没したら感電しないの？
http://clicccar.com/2015/09/22/328044/

政府は2011年にHV,EVの浸水時などの対策をする法律を作っています。ということは、やはり対策前の車だと危険なのでしょう。

HV,EVのバッテリーは250～400Vの電圧があります。これがモーターに直結した状態(アクセルをめいっぱい踏んだ状態)なら電気の大部分はモーター側に流れますが、そんなことはまずないので、未対策車ではバッテリーの電気はそのまま水側に流れるでしょう。

連続した導体に電圧をかけると、電圧の分布はつぎのような曲線を描きます。
http://www.rainbowseeker.jp/xoops/modules/newbb/viewtopic.php?viewmode=thread&topic_id=334&forum=12&post_id=2899
このなかの２番目の図は、100mVの電源の＋－を板状の導体の２点につないだ場合に導体の各部分に現れる電圧を表しています。
たとえば、この図の[40mV]の部分と、[60mV]の部分の２点を２本の指で触れば、その差の20mVが指の間にかかり、20mVを指の電気抵抗で割った電流が指に流れます。

図によると [40mV]と[60mV] は、ずっと遠くまで広がっていますから、水中で、この2点にまたがるように人が立てば、それなりの電圧がかかることになります。

お礼

お礼が遅くなり大変申し訳ありませんでした。また、ご回答ありがとうございました。

リンク先の等電位線、参考になりました。電極からかなり離れた位置まで、電位が伝わるのですね。この等電位線がとても参考になりましたので、ベストアンサーとさせていただきました。

ありがとうございます。

回答No.2

hue2011

感電というのをどういうことだと思っていますか。

割合勘違いされるのは、電圧だとか電位というイメージを持つ人が多いんです。

10000ボルトの電位があっても、別に焼け死にはしませんよ。

人間を殺すのは、電流の方です。
1アンペアの電流が流れたら、即死します。

1アンペアの電流ってどの程度のものでしょうか。

まず人間の抵抗値ですけど、渇いた手で測るのと濡れた手で測るのは違いますが、濡れていれば2000オームぐらいです。
ということは、オームの法則でいうと、RI＝Vですから、2000×1つまり2000ボルトで死にそうに見えますが、こういうことが錯覚の原因なんです。

人間の頭から足の先まで電流が流れるというのはどういうときでしょうか。

電流というのは、導体の頭としっぱの電位差があるとき、プラスからマイナスに電子が移動しようとして通り抜けるものです。
自分が導電体として電流の流れの中にいない限り、感電はしません。

電池のプラス部を触っても流れませんし、マイナス部を触っても流れません。
プラスとマイナスを、指先でつまんだらどうなるか？あえて濡れた親指と人差し指で。
そりゃ、指がぬれていれば、親指から人差し指まで、電流が流れます。びびっとは来ます。

だけど、1.5ボルトの乾電池に対し、親指から人差し指まで抵抗はいくらあるでしょうか。身長から計算してみると10オームあるかどうか。
そうすると電流は0.1アンペアになります。さすがにびびっとは来ますね。だけど致死量ではない。

普通指は乾いていますから、電流は流れません。

さて、ハイブリッドカーが落ちた池をかんがえましょうか。
こういう、電池といいますけど、電位のカタマリですね、そういうものが落ちたらその電池が持っていた電位つまり電子はその辺に分散します。

そこに、目鼻をつまんで丸くなってどぶんと飛び込んだら話は別です。頭と尻の電位差がないことになりますから。

普通は、陸地から水面に手を伸ばしませんか。

電子が2000ボルトの電位を持っているとします。その水の上に手を伸ばしたら、手先が2000ボルトになります。
足の先は、いままで地面にいたのですから0ボルトです。
はい、ここで、手先と足先の間に2000ボルトの電位差がかかり、その間の抵抗が2000オームです。
体の中を1アンペアの電流が流れます。

即死に間違いありません。

電気ウナギが周辺の生き物にショックを与える原理もこれです。
この生き物は興奮すると800ボルト程度の電位を持ちます。これを、0ボルトの電位に体を設置している生き物に放出するのです。
そりゃ死ぬでしょう。

お礼

お礼が遅くなり大変申し訳ありませんでした。また、ご回答ありがとうございました。

危険なのは電流であることは、一応把握していました。（静電気などは軽くｋＶレベルになりますし・・・。）

ただ、ご説明の足を大地にアースしながら手を水に突っ込んだ場合ですが、電流が体を流れるループを描くためには、車の電池のどちらかの極を大地に接続して、もう片方の極と水の電位が同じなる必要があると思いますが、そんな風になるものなのでしょうか・・・？

回答受け付けが自動で締まってしまったので、いまさら仕方がありませんが・・・。返信が遅くなり、申し訳ありませんでした。

回答No.1

trytobe

まず、助けに行ってはいけない理由は、
・そもそも自分が池に入って巻き添えにならないよう、浮くものを投げる

ため。感電を気にするのは、引き揚げに行った訓練された人間が、「車体を触って」感電することを防ぐため。

そのため、ご質問のように人体を通過するよりは、バッテリーの＋極と－極の間を、最も小さい抵抗値の物体（水か車体）を通じて放電がされるので、ご質問のように考えすぎるまでもなく、前提が違うのです。

お礼

お礼が遅くなり大変申し訳ありませんでした。また、ご回答ありがとうございました。引き上げた車体のことまでは考えていませんでした。ありがとうございます。