Welche Auswirkungen würde die Entladung eines Hochspannungs-Superkondensators durch die eigene Hand verursachen?

Ich versuche herauszufinden, welche Auswirkungen dies auf der Hand haben würde. Nehmen wir an, wir berühren die Kontakte des Kondensators mit Daumen und Zeigefinger derselben (trockenen und ziemlich sauberen) Hand (aber mich interessiert auch, was bei anderen Fingerkombinationen passieren würde, wenn sie sich erheblich unterscheiden). Soweit ich über Superkondensatoren weiß, hat die resultierende "Schaltung" die folgenden Eigenschaften:

  • Dank der Fähigkeit des Superkondensators, sich sehr schnell zu entladen, wird es nicht lange dauern
  • Als Folge des Obigen wird es auch einen sehr hohen Strom haben
  • Die Spannung fällt ab, wenn der Kondensator entladen wird

Nehmen wir an, die Kapazität des Superkondensators beträgt 1 Kilofarad (vielleicht ist es eine ganze Batterie, die parallel geschaltet ist?), Was ziemlich viel ist. Es wurde auch mit 1 Kilovolt geladen.

Ich habe versucht, relevante Informationen dazu nachzuschlagen, aber fast alle Quellen sprechen hauptsächlich, wenn nicht nur, über die Gefahren von Wechselstrom, der durch das Herz fließt, was in der Praxis ein häufigstes Szenario ist, aber in meinem Fall, wenn Gleichstrom fließt, völlig unzutreffend ist nur durch kleine Körperteile. Diejenigen, die über andere Auswirkungen von Elektrizität auf den menschlichen Körper sprechen, erwähnen die folgenden zusätzlichen Gefahren:

  • Heizung
  • Elektrolyse

Ich habe hier wahrscheinlich einiges übersehen, da es, wie gesagt, ziemlich schwer zu finden scheint (wahrscheinlich eine gute Sache im tieferen Sinne, ehrlich gesagt). Also, welche Auswirkungen auf Hand/Körper hätte das?

Schwer zu sagen, aber suchen Sie in Google-Bildern nach „Hand-Elektroschockverletzung“ und Safesearch ist deaktiviert, und nun, es ist nicht angenehm.
1 Kilovolt bei 1 Kilofarad. Welche Hand? Ich sehe keine Hand, ich sehe einen Armstumpf. Ein Farad: ein Coulomb Elektronen (ein Ampere) für jeweils 1 Volt Druck. 1.000 mal 1.000 sind VIEL Ampere in Sekundenbruchteilen. Forschung: von einem vollen Blitz getroffen werden. Denken Sie an einen vom Blitz getroffenen Baumstamm. Denken Sie: höhere Temperatur als die Sonne.
HINWEIS: Lithium-Ionen-Batterien sind im Wesentlichen Kondensatoren. Denken Sie an genügend Lithium-Ionen-Batterien in Reihe, um 1.000 Volt zu erzeugen (Elektroautos haben etwa 600 Volt) und genug parallel, um 1.000 Ampere (1.000 Farad) zu erzeugen. Die menschliche HAUT ist ein großartiger Isolator, aber durchbohren Sie die Haut (Millimeter) und Sie haben im Wesentlichen Wasser und einen hervorragenden Leiter. Denken Sie an: Kratzer, Schönheitsfehler, Insektenstiche, Pickel usw.

Antworten (3)

Normale Netzspannung (240/110 Volt) reicht leicht aus, um einen Stromschlag zu verursachen, das ist unangenehm und möglicherweise etwas gefährlich, aber aufgrund des Hautwiderstands, der irgendwo zwischen 5 KOhm und mehreren Millionen Ohm liegen kann, reicht der Stromfluss normalerweise nicht aus irgendwelche Gewebeschäden verursachen.

Die Isolierfähigkeit der Haut ist der größte Schutz des Körpers gegen Erschütterungen. Die Standardspannung, von der angenommen wird, dass sie ausreicht, um den Widerstand der Haut zu brechen, würde 500 V betragen , jetzt würden 1000 Volt wahrscheinlich feine Stichwunden in der Oberfläche verursachen (zunächst würden sie sich schnell ausbreiten). die dann hohe Ströme innerhalb des Gewebes selbst fließen lassen würden, was zu tetanischen Kontraktionen der Muskeln (und da es Gleichstrom ist, ein Griff, den man nicht loslassen kann), Erwärmung, Karbonisierung von Kanälen durch das Fleisch und den Fluss sehr großer Ströme , die sich schließlich durch das Fleisch frisst und ein verrücktes fraktales Muster erzeugt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

https://cutthewood.com/ Faire Nutzung 2021.

Es würde Ausgasen geben, wenn das Fleisch brannte, wahrscheinlich aufgebläht, wie die Haut eines Huhns, das eine Gasblase bekommt, wenn Sie es aus dem Ofen nehmen. Dann rauchen, während das Fleisch brennt.

Dies würde nicht länger als ein paar Sekunden dauern. Ein auf 1000 V aufgeladener Kilofarad-Kondensator würde sich ziemlich schnell entladen - das Ausgasen könnte also ziemlich dramatisch sein, und Sie würden sehen, wie die Haut orange leuchtet, wenn sie karbonisiert. Dieses Video zeigt , obwohl es sich um eine Schwachstromquelle handelt, wäre die Wirkung auf das Fleisch schneller und dramatischer und würde heller leuchten (obwohl ich es nicht selbst ausprobiert habe, würde es wahrscheinlich viele kleine Strahlen aus flammenähnlichem Plasma geben). Anfangsdampf).

Das Fleisch würde seine Integrität verlieren und Sehnen würden sich lösen, oder Fingergelenke würden es ermöglichen, die Hand frei zu ziehen. Es würde viele dauerhafte Schäden an Fleisch, sensorischen Nerven und Muskeln des Unterarms geben.

Spekulation:

Es ist möglich, vielleicht gerade möglich, dass, wenn die Person, deren Hand die Elektroden berührt, viel Handarbeit geleistet hat und eine sehr dicke Haut hat – wie ein Baumeister oder sogar Turner, dass die Haut dick genug ist, um einen Zusammenbruch für eine Weile zu verhindern, Das heißt, wenn die Haut trocken ist, gibt es einen schmerzhaften Schock und Tetanie (und Greifen, wenn sie Pech haben), aber sie könnten mit kaum mehr als einer Schmerzerinnerung davonkommen.

Wenn es Greifen gab, hatten sie möglicherweise mehrere Sekunden oder sogar Minuten Zeit, um den Strom zu unterbrechen / die Hand zu befreien, bevor die Haut brach (was schließlich der Fall sein würde).

"Ein auf 1000 V aufgeladener Kilofarad-Kondensator" ok ... und ich stimme dem biologischen Teil zu ... aber sind Sie sicher, dass diese Kondensatoren tatsächlich existieren? electronic.stackexchange.com/questions/365768/…
Das angegebene Tech-Level war eines, wo es existiert, aber ich habe Ihre herausfordernde Antwort für den Rahmen positiv bewertet. @Goodies Ein Mega-Coulomb reicht aus, um die Arbeit so zu erledigen, wie ich sie beschrieben habe, da bin ich mir ziemlich sicher.
Das Problem ist, dass eine Hochspannung erforderlich ist, um Menschen zu verletzen, aufgrund unseres Haut- und Körperwiderstands, darauf haben Sie genau hingewiesen. Eine höhere Kapazität (in Farad) des Kondensators erhöht nur die Gesamtmenge an Coulombs, die im Kondensator enthalten sind, sie erhöht nicht die Entladespannung. Diese Spannung wird bestimmt durch (gleich) der Ladespannung. Um hohe Ladespannungen zu ermöglichen, sollten dielektrische Oberflächen dick sein. Bei einem Superkondensator ist dies nicht der Fall, es sei denn, Sie machen ihn so groß wie ein Haus. Ich kann nicht sagen, dass es diese nicht gibt, aber es wäre ziemlich exotisch. Vielleicht werden solche Kondensatoren am CERN verwendet.
Ziemlich sicher, dass sie riesig wären, Haus könnte eine Unterschätzung sein, es sei denn, sie leben in Villen, wo Sie sind. Ich werde mich weiter damit befassen und sehen, ob ich heutzutage das Dielektrikum auf dem neuesten Stand der Technik finden kann. @Goodies
Sogar die NASA (sie sind irgendwie an der Entwicklung oder Finanzierung davon beteiligt, bei einer angemessenen Durchbruchspannung benötigen Sie eine Dicke von mindestens einem mm, wodurch die Ladung pro Fläche stark eingeschränkt wird. Niemand kümmert sich um Hochspannungsanwendungen , also würde es immer einen Wechselrichter geben, der einer solchen direkten Entladung im Wege steht, es sei denn: Regel der Coolness. @Goodies
@Eine Schurkenameise Danke für die Eingabe. Ich habe die Antwort unten bearbeitet. Ich habe einige weitere Online-Quellen gefunden und "Energie" in "Coulombs-Ladung" geändert. Sie können viel Ladung darin speichern, aber die Energie ist begrenzt, einer der Gründe, warum Superkondensatoren Batterien nicht ersetzen können.
@Goodies Es heißt "eine Wolke". Diese Kondensatoren erzeugen Blitze.

Die Kapazität ist weniger wichtig als die maximale Spannung

Als ehemaliger Elektronikbastler und Sammler von elektronischen Bauteilen kann ich aus Erfahrung sagen, dass viel kleinere Kondensatoren ziemlich gefährlich sein können, weil sie für hohe Spannungen geeignet sind. Auch mit normalen Consumer-Elco-Kondensatoren, wie sie in den 60er Jahren für TV-Netzteile verwendet wurden. Die Kapazität dieser Elkos reichte von 100 Mikrofarad bis sagen wir 0,01 F für die wirklich großen, Spannung max. zB 400 V. Es waren Trioden und Pentoden im Spiel, deshalb wurden sie für diesen Spannungsbereich gemacht. Der Umgang mit diesen Kondensatoren kann ziemlich gefährlich werden, wenn sie mit der Stromversorgung des Fernsehers geladen werden.

Superkondensatoren arbeiten mit niedrigen Spannungen

In einem Superkondensator , der 100-200 Farad betragen könnte, könnten Sie viele Coulomb-Ladungen speichern. Aber im Allgemeinen ist die maximale Ladespannung dieser Komponenten sehr klein, was zu einem viel geringeren Energieinhalt führt. Hohe Spannungen können nicht verwendet werden, da dies die dielektrischen Oberflächen in einem Superkondensator durchbohren würde. Es wäre eine riesige Größe ... oder eine spezielle Technologie. Die Entladespannung wäre gleich der Ladespannung und somit hat das Berühren der Elektroden keine schwerwiegenden Folgen.

Ich kann auf eine andere Antwort verweisen. Bei Superkondensatoren sind 2,7 Volt am gebräuchlichsten.

https://electronics.stackexchange.com/questions/365768/why-arent-there-any-400v-ultracapacitors

Superkondensatoren, die höhere Spannungen zulassen, sind sehr selten und teuer. Ich habe unten einen gefunden, er hat 130F und kann 62,5 V verarbeiten. Eine solche Spannung würde man sicherlich auf der Haut spüren, aber sie wird einen nicht umbringen. Und schau dir den Preis dieses Babys an..

https://nl.rs-online.com/web/p/electric-double-layer-capacitors/1797440/

Wenn höhere Spannungen erlaubt wären, würden Superkondensatoren Batterien sofort ersetzen! Sie sind viel langlebiger als Batterien, ein Kondensator kann millionenfach aufgeladen werden, eine Batterie nicht. Für Hintergründe,

https://www.tecategroup.com/products/ultracapacitors/ultracapacitor-FAQ.php

Ein Lithium-Ionen-Akku ist eigentlich ein Kondensator. Normalerweise liegt eine Zelle knapp über 3,7 Volt.
Nicht ganz.. Bei Batterien bleibt die Spannung auf einem bestimmten Wert, abhängig von der Konstruktion und den chemischen Stoffen, aus denen die Batterie besteht. Wenn Sie 100 Lithium-Ionen-Akkus in Reihe schalten würden, würde die Montage gefährlich werden! Bei Kondensatoren ist die Spannung abhängig von der Lastspannung und unterhalb einer bestimmten Grenze variabel . Diese Grenze ist die maximale Spannung, die angelegt werden kann, bevor die dielektrischen Oberflächen beschädigt werden oder übermäßig zu lecken beginnen (der Innenwiderstand wird niedrig).

Ich könnte viel sagen, aber wenn ein Bild mehr als tausend Worte sagt, dann ist ein Video eine Million wert.

Hier ist ein Typ, der mit vier Superkondensatoren spielt, die jeweils 2,6 Kilofarad haben - also das 2,6-fache über Ihren Spezifikationen.

Löten einer Münze mit Superkondensatoren Das war eine schöne Münze

Wenn Sie einen voll aufgeladenen kurzschließen, bekommen Sie einige Funken, die aussehen wie beim Lötkolben - nettes Zeug, könnte Ihre Hand und Ihr Handgelenk vielleicht bis zum 3. Grad schwer verbrennen, aber nichts Filmisches. Aber mit vier davon im Tandem ... beobachten Sie, wie der Typ diese mit zufälligen Dingen verbindet, darunter eine Platine und einen Cent. Jetzt fängt der Spaß erst richtig an!

Dieser Funke ist in der Tat gefährlich, aber ich fürchte, er ist keine Antwort. Dies kann Ihre Hand verbrennen, aber was Sie sehen, ist das Ergebnis des Kurzschließens des Kondensators. Durch niederohmiges Metall fließt bei niedriger Spannung ein enormer Strom. Energie wird als Wärme freigesetzt. Die tatsächliche Spannung bleibt unter 10 V. Sie können Metalldraht mit einer 9-V-Verbraucherbatterie zum Glühen bringen. Wenn Sie Ihren Finger auf das Metall legen würden, würde es auch brennen. Aber wenn die Elektroden nur Ihren Daumen und Ringfinger berühren, kein Metall beteiligt ist, wird der Strom nahe Null sein, weil der Widerstand Ihrer Haut viel höher ist als der dieses Metallstücks.
Der Haken ist, dass 1 Kv viel mehr als 9 V ist und der Strom durch Ihren Finger mit dem von OP beschriebenen Superkondensator etwa 100x betragen würde. Der Hautkontaktwiderstand beträgt etwa 500 Ohm, also insgesamt 1 KOhm. Bei 1 Kv ist das nur 1 A Strom, aber das ist 1 A bei 1000 V, was uns 1000 W gibt, was eine ganze Menge Energie ist.
@Goodies Aber er hat 1000 V dahinter. Das reicht aus, um Hautschäden zu verursachen, und Sie sehen sich ein paar hundert Ohm an – mehrere Ampere, das sind Tausende von Watt. Jetzt haben Sie noch weniger Widerstand und noch mehr Kraft. Wie schnell kann der Kondensator seine Leistung abgeben?
Sie würden niemals in der Lage sein, sich auf einem Niveau von 1000 Volt zu entladen. Bei einem Kondensator ist die Entladespannung (max !) gleich der Ladespannung ! Und eine Ladespannung von 1000 V ist mit einem Superkondensator nicht realisierbar. Siehe oben, das Gerät würde riesig werden. Die Energie, die der Kondensator halten könnte, ist begrenzt.