Um fio pendurado realmente me eletrocuta se estou parado na água?

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Todos nós já vimos esse cenário nos filmes; alguém tem que atravessar uma sala meio cheia de água e há um fio elétrico pendurado que dispara faíscas por toda parte. A pessoa pobre tem que atravessar a sala, mas não pode fazê-lo porque, se o fio atinge a água, ele é obviamente eletrocutado, pois a água é um condutor.

Mas é tão simples na vida real? Se eu realmente estou na água em uma sala e um fio de alta tensão bate na água, como a eletricidade flui através de mim para me eletrocutar? Apenas meus pés estão tocando a água, nenhuma outra parte do corpo está tocando em lugar algum. E realisticamente, provavelmente haveria alguma tubulação etc. conectada ao terra em algum lugar que conduziria a corrente ao terra. Como eu seria eletrocutado se a corrente passasse por mim?

Suspeito que isso seja semelhante à conhecida situação de alguém deixar cair um secador de cabelo em uma banheira com uma pessoa nela. Por que a corrente nessa situação não flui do fio ativo para o neutro ou do dreno para o terra? Por que simplesmente estar em "água de alta tensão" me eletrocuta? (E sim, eu sei que o cenário não é tão provável com aparelhos modernos, mas vamos considerar isso em teoria).

S. Rotos
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Eu sugiro seriamente que você não faça nenhum teste.
Solar Mike
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A resposta é: depende , existem muitas variáveis ​​envolvidas, como: distância entre você e o fio, tensão no fio, condutividade da água, nível da água, material do banho, se o banho é metálico ou condutor: quão bem é aterrado, é pintado. Eu poderia continuar por um tempo. Tudo isso determina a quantidade de corrente que passa pela pessoa. Também as pessoas magras podem lidar com menos corrente do que as pessoas "menos magras". Não pode haver uma resposta clara.
Bimpelrekkie 8/04
Seu símbolo de aterramento no esboço implica que a energia do fio é referenciada ao aterramento. Pode não ser. O poder nessa linha pode ser isolado do chão.
scorpdaddy 8/04
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Esta pergunta me lembrou o seguinte vídeo no Youtube feito pela Electroboom: youtube.com/watch?v=dcrY59nGxBg Onde ele realmente faz um experimento para confirmar isso
Ferrybig
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"Tem um fio exposto sobre a banheira ... Ah sim! Fio de choque! Eu chamo assim porque se você tomar um banho e tocá-lo ..... VOCÊ MORRE!" - Ron Swanson / Andy Dwyer - Parques e Rec
NKCampbell

Respostas:

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Ai sim. O fenômeno é chamado de "afogamento elétrico".

Nesse caso trágico , uma garota decidiu dançar em uma fonte, sem saber que as luzes subaquáticas tinham uma falha de aterramento. Seus músculos contraíram e ela caiu. Uma amiga entrou para tentar agarrá-la, e ela também perdeu o controle dos músculos das pernas e caiu. Seus outros dois amigos tentaram resgatar os dois primeiros.

Os bombeiros apareceram, um na ponta dos pés, o perderam e seus amigos o puxaram para fora. Os bombeiros passaram 15 minutos tentando encontrar o interruptor de desligamento.

O problema de cair na água é que você se afoga. Todas as quatro garotas fizeram.

De fato, muitas vítimas são frequentemente a única pista para um afogamento elétrico.

É por isso que qualquer instalação na praia agora exige interruptores GFCI e de desligamento e por que você não deve nadar perto de um barco com energia em terra.

Por que afogamentos elétricos acontecem

Você viu problemas envolvendo grades de resistores. É isso que a água é, uma grade tridimensional de resistores, e você também é um dos resistores.

A corrente elétrica percorre todos os caminhos disponíveis na proporção de sua condutância (1 / resistência) . 1-10 mA é suficiente para começar a causar problemas para uma pessoa sensível; 100 mA é letal por si só.

A eletricidade quer voltar à fonte (o neutro do transformador de pólo), e o padrão NEC para uma haste de aterramento é de 25 ohms. Você pode fazer as contas aqui.

Bem, eu recebo 120 V através de um resistor de 24 ohms = 5 amperes. Portanto, apenas uma pequena fração dessa corrente precisa passar por você para pregar você. Se confiarmos nos 20 mA desse artigo, 1/250 da corrente será suficiente para afogá-lo.

Note-se também: este não é suficiente para disparar um 13, 15, 16 ou 20 Um disjuntor de circuito de derivação típico .

No entanto, um disjuntor GFCI disparará entre 6-8 mA. Isso melhora muito o prognóstico. Isso reduz a uma combinação altamente improvável de eventos em que a corrente é naturalmente limitada a menos de 6 mA, e quase tudo passa por você e você é ultra-sensível.

Harper
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Muitos desses casos, como este , não envolvem afogamento. A corrente para o coração (e outras coisas).
Brock Adams
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"Isso é o que a água é, uma grade tridimensional de resistores, e você também é um dos resistores". Melhor analogia que eu já vi para descrever esse problema. Bravo!
JRaef 10/04
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Um ponto adicional: em comparação com a água doce, o corpo humano é um caminho de resistência particularmente baixa, de modo que a corrente passa preferencialmente por você.
Martin Bonner apoia Monica em
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@Chloe Não assistiu o vídeo inteiro, mas, nesse caso, as únicas partes condutoras estão contidas na torradeira - a parte externa do banho é não condutora (com a possível exceção do orifício). Como o concreto é condutor, é provável que o fundo de qualquer fonte ou piscina seja um terreno decente.
Alguém em algum lugar
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Eu não sou um EE, mas isso parece ser uma boa explicação para mim. E para quem ainda é cético, um homem foi eletrocutado (não se afogou) dessa maneira na frente de meu pai e de outros que eu conhecia, em uma poça rasa de água que tinha um fio vivo pendurado nela. Não me lembro das tensões envolvidas; estava em uma refinaria de petróleo.
Flynn
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Em algo como a água, a eletricidade não "flui para o solo" em uma linha reta bem organizada. Existe uma diferença potencial entre as seções de água que saem do ponto de contato de alta tensão. Isso também pode significar que seus pés têm diferentes potenciais e haverá fluxo de corrente que pode ser fatal. Esta é uma das razões pelas quais as vacas nos campos podem ser eletrocutadas por um raio próximo. A diferença de tensão entre os pés pode ser de milhares de volts.

Dirk Bruere
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Também pode não fluir para o chão. Se o fio oscilante, por exemplo, foi conectado a uma tomada de barbear do Reino Unido (alimentada por um transformador de isolamento), o único caminho disponível é o outro fio de volta ao outro lado do transformador.
J ...
3
Até os humanos podem ser eletrocutados por um raio próximo. Paradoxalmente, existem muitos aspectos de um ataque que são piores se atingirem o chão perto de você do que se atingirem diretamente (o primeiro pode parar seu coração se o potencial elétrico for grande o suficiente, enquanto o último "apenas" causa queimaduras e pulmões danificar).
forest
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Especialmente considerando que a maior parte da água que você encontra no dia-a-dia é de água doce. O corpo humano é água salgada, que tem uma resistência mais baixa, portanto a eletricidade fluirá preferencialmente através de você.
skyler 9/04
2
Em relação às possíveis diferenças no terreno em um relâmpago: é por isso que você deve manter os pés juntos (para minimizar a diferença de potencial entre eles e, portanto, a corrente que flui através deles) enquanto se agacha (para minimizar as chances de um golpe direto que pelo menos, dê uma nova tatuagem instantânea ).
Peter - Restabelecer Monica
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@ PeterA.Schneider O agachamento realmente faz alguma coisa? Fiquei com a impressão de que a altura de um humano em terreno normal não tem um efeito significativo na trajetória do líder.
forest
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Eu acho que a resposta é bem simples - você é um condutor melhor do que a água fresca. Eu li isso em algum lugar e me fez rir então: " Os humanos são apenas grandes sacos de água salgada ", o que é verdade. Uma corrente de 1 mA através do coração é suficiente para causar um ataque cardíaco; portanto, a 220 V, 220 kΩ de resistência não é suficiente. Você tem menos de 220 kΩ, especialmente quando estiver na água. A pele é o único isolador que temos.

Apenas não tente.

Atizs
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Sim, é assim que você pode ser eletrocutado - você tem uma resistência consideravelmente menor do que a água fresca; portanto, se seu corpo puder ser usado para ir ao chão, a corrente ficará feliz em fluir por uma perna e descer pela outra.
Loren Pechtel
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Na verdade, isso está errado: o pior choque acontecerá em uma água ligeiramente salgada com a mesma condutância que um corpo humano. Pense na correspondência de impedâncias: a transferência máxima de energia ocorre quando Zload = Zsource.
Dmitry Grigoryev
@DmitryGrigoryev Você está certo.
Atizs
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@DmitryGrigoryev: A transferência máxima de energia quando a tensão é regulada ocorre para uma carga correspondente. Portanto, substitua a fonte pelo equivalente em Thevenin e a carga deve ser o conjugado da impedância em série equivalente a Thevenin. Isso não tem nada a ver com impedância igual à da água que desloca - você está correspondendo à parte errada do circuito. (Outra declaração do problema, você está combinando resistividade quando deveria estar combinando resistência )
Ben Voigt
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"Sacos feios principalmente de água!" Você me fez lembrar um pouco do humor de Star Trek.
enorl76 10/04
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como a eletricidade flui através de mim para me eletrocutar?

Eu já postei essa foto uma vez em uma pergunta sobre enguias elétricas:

insira a descrição da imagem aqui Fonte: phys.org Crédito: Kenneth Catania

A eletricidade não flui ao longo de um único caminho preferido, flui por todo o corpo d'água com diferentes intensidades. Se você estiver em um caminho com corrente suficientemente alta, será eletrocutado.

Um corolário interessante desse fato é que você sofrerá o pior choque quando você e a água tiverem condutância comparável . Se a água for muito mais condutora que você, mesmo correntes altas criarão apenas uma pequena diferença de tensão, o que pode não ser prejudicial. Se a água for muito menos condutora, a diferença de tensão pode ser enorme, mas a corrente será limitada.

Dmitry Grigoryev
fonte
Essa é uma boa ilustração de um conceito complicado.
Wossname
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A corrente que flui através de um corpo na água depende unicamente de sua resistência e da tensão sustentada, não (diretamente) da resistência da água envolvente. A advertência "diretamente" é porque uma alta resistência ao redor faz com que a diferença potencial no colapso do seu corpo (isso acontece na parte de alta resistência e a corrente através do seu corpo fazendo com que essa queda aconteça pode não ser prejudicial). Mas o caso de seu corpo ter uma resistência maior que a do ambiente não terá nenhum benefício. (Você precisaria de uma fonte de energia que possa sustentar a tensão, apesar das altas correntes.)
Peter - Restabelece Monica
"Se a água é muito mais condutora do que você, mesmo correntes altas criarão apenas uma pequena diferença de tensão". Gostaria de saber se este é realmente o caso. Se assumirmos que existe uma fonte de tensão fixa que pode produzir qualquer corrente necessária, uma mudança na condutividade não terá influência no potencial total de tensão. Vamos analisar o caso em que a resistência do corpo é muito maior que a resistência à água. Se o potencial total de tensão permanecer o mesmo (e a água tiver condutividade uniforme), a queda de tensão em uma seção menor também permanecerá a mesma. ...
BrtH
... Somente quando a resistência do corpo estiver na mesma faixa ou menor que a da água, a queda de tensão mudará, porque não há condutividade mais uniforme. No entanto, a queda de tensão apenas diminui e, com ela, a corrente através do ser humano. Veja esta simulação: i.imgur.com/Cv9pVMW.png , a corrente através do ser humano é a maior quando a resistência da água é menor. Isso também vale quando usamos uma proporção diferente das resistências de R1, R4 e R6 em vez de 1: 1: 1.
BrtH
@BrtH É tudo sobre suposições. Sua simulação assume que a fonte de tensão pode produzir uma corrente ilimitada. Nesse caso, eu concordo plenamente.
Dmitry Grigoryev
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Apenas estar em "água de alta tensão" não o eletrocutará, assim como os pássaros podem pousar alegremente em linhas de energia de 10 + kV (e os homens da linha podem ser jogados nas linhas vivas para trabalhos de manutenção), pois não há caminho, mas, como você diz, sempre haverá um caminho para aterrar em algum lugar nessa água, e assim haverá correntes fluindo através da água. Como isso significa que existem diferenças potenciais na água em pontos diferentes, você sentiria isso entre os pés e, como o corpo humano é um bom condutor, além da pele, que reduz muito a resistência quando molhado, isso permitiria possivelmente corrente letal a fluir através do tronco. As pessoas podem e ficam eletrocutadas em pé na água salgada de esgoto em sistemas de 24V em barcos, não é preciso muita tensão se a resistência for baixa o suficiente.

Phil G
fonte
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Tenho certeza de que os pássaros são seguros por causa de sua baixa capacitância (do tamanho pequeno). Ele garante que muito pouca corrente CA possa fluir através deles.
forest
Eletrocutado por 24V? Você tem uma referência de caso?
Peter - Restabelecer Monica
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@ PeterA.Schneider Isso não é totalmente verdade para a corrente alternada. Muitos humanos foram mortos instantaneamente ao tocar em linhas CA de alta tensão. Existem alguns vídeos horríveis no LiveLeaks mostrando que, onde as pessoas se prendem aos fios enquanto não estão aterradas, às vezes até sem tocar em nada além do fio. Às vezes, a corrente alternada é alta o suficiente para causar queimaduras que expõem instantaneamente o osso (realmente). O mito de que você só pode ser eletrocutado se estiver aterrado, mesmo que a tensão seja obscenamente alta, matou muitos.
forest
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@ PeterA.Schneider Você pode absolutamente ser eletrocutado com apenas 24V se a resistência da pele for baixa o suficiente (devido a ferimentos ou contato com água salgada, etc.). Mesmo 12V pode ser prejudicial.
forest
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@ PeterA.Schneider Eu não estou particularmente ansioso para ver vídeos de adolescentes tolos sendo mortos, mas acredito que a tensão deve ter sido significativamente maior que 20 kV, dada a violência que a morte causou. Isso também aconteceu em um país do terceiro mundo, pelo que me lembro, portanto as proteções provavelmente seriam insuficientes. Pelo que me lembro, o vídeo era de um adolescente tentando pegar uma linha elétrica danificada e todo o seu corpo pegando fogo. Tenho certeza que você pode olhar para BestGore ou LiveLeaks com o termo de pesquisa "eletrocussão" se realmente quiser ver ...
forest
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Definitivamente, não tente nenhuma dessas coisas. Definitivamente, isso não significa que você deve ser complacente com qualquer um dos perigos da eletricidade, mas há inúmeras coisas que costumam ser extremamente erradas no manuseio de eletricidade em filmes, particularmente nesse tipo de cena. Muitas vezes, os efeitos são usados ​​para simplesmente fazer a eletricidade fazer o que a história exige, então algumas coisas:

  • Proteção contra sobrecorrente e outras falhas: Na maior parte do mundo, todos os circuitos possuem proteção contra sobrecorrente e muitos circuitos possuem proteção contra falha à terra ou arco. À medida que a capacidade de fabricação aumenta, conseguimos adicionar mais maneiras de proteger instalações elétricas e torná-las seguras. Em um cenário futurista com tecnologia aprimorada, geralmente não há motivo para isso ter mudado. As falhas danificam os equipamentos; portanto, mesmo em um cenário em que se desconsidera a vida humana, os sistemas teriam precauções avançadas para limitar os danos à propriedade. De qualquer forma, muitas vezes o condutor que você vê criando o perigo é na verdade um cabo, com fios visíveis saindo do final, o que o departamento de suporte achasse legal. Em muitos desses casos, o condutor, como apresentado, teria um curto-circuito entre ele ' próprios condutores e disparou seu dispositivo de sobrecorrente ou GFCI. Para que o condutor permaneça vivo, algo deve dar errado, como milagrosamente não causar um curto-circuito ao ser solto do que estava conectado, cair e / ou sacudir sem causar um curto-circuito ou tocar em algo feito de metal ou a soldagem do disjuntor fechada (o que acontece ocasionalmente).
  • A eletricidade flui mais em caminhos de menor resistência. Você pode colocar um fio de cobre grande, um tronco úmido e uma faixa de asfalto lado a lado e conectar a mesma voltagem de uma só vez às extremidades dos três. A maior parte da corrente fluiria através do fio de cobre, muito menos fluiria através do tronco úmido e uma quantidade desprezível através do asfalto, embora houvesse fluxo de corrente nos três. Se os condutores de um cabo quebrado tiverem voltagem suficiente para criar arcos CGI para equipamentos próximos / água / qualquer coisa que estiver longe, eles terão voltagem suficiente para fazer arco em seu próprio condutor de retorno ou terra, que às vezes é erroneamente retratado como polegadas de distância. Para que seu próprio condutor de retorno ou terra não seja o alvo da maioria dos arcos, uma segunda coisa deve dar errado. Esses condutores precisam ser quebrados em algum lugar entre o cabo de arco e a fonte, de alguma forma, sem danificar um único cabo de alta tensão mais do que permitiria que ele funcionasse. A eletricidade não tenderá a percorrer um metro de ar para estabelecer um arco quando um arco de 20 mm estabelecer um caminho de retorno de baixa impedância.
  • A eletricidade geralmente é muito mais brutal e muito menos chamativa do que nos filmes, e os filmes geralmente retratam uma margem maior (ou menor) de sobrevivência do que realmente existe. Como parte de seu treinamento nas indústrias elétricas, especialmente na distribuição de energia, é bem provável que você veja um vídeo de alguém morrendo trabalhando com eletricidade ou próximo a ela. É absolutamente terrível. Brutal, impiedoso e nem sempre rápido. A velocidade real em que a eletricidade pode "mudar" e se propagar é rápida o suficiente para precisar de exemplos de qualidade para facilitar a compreensão. Existem situações em que a alta tensão é retratada nos filmes como algo com o qual a grande destreza, força e habilidade podem lidar, e inevitavelmente os personagens às vezes são mostrados fazendo algo que os mataria ou os vaporizaria. Às vezes, com fios de baixa tensão, um personagem é mostrado morto por algo que, como apresentado, teria uma probabilidade relativamente baixa de ser letal. Neste último caso, me sinto à vontade como leigos e profissionaisdeve tratar algo com uma chance muito boa de matá-lo como algo que o fará.
  • A eletricidade flui em loops. Cada molécula, dependendo da ligação, núcleos e invólucros de elétrons, tende a manter aproximadamente uma certa quantidade de elétrons em cada área ao seu redor. Os próprios elétrons estão pulando e, quando não são mantidos com muita força onde estão, voam livremente entre moléculas próximas, e o fator limitante é que quando / como um elétron se move para fora de uma área que "precisa" de um elétron, força será exercido sobre outros elétrons próximos, bem como aquele que voa para puxá-los e preencher a lacuna. Dependendo da estrutura da molécula e dos núcleos, diferentes materiais ligam seus elétrons firmemente (isoladores) ou permitem que eles fluam mais livremente (condutores). Quando você faz com que os elétrons fluam ao longo de um fio, os novos devem substituir os que fluem. A área que você está bombeando os elétrons paraterá muitos e a área da qual você está bombeando não será suficiente. Não há outro lugar para o fluxo ir além de voltar para onde há muito poucos, pois todas as outras moléculas ao redor têm exatamente o suficiente. Sem loop, sem corrente.
  • A água não é realmente um bom condutor. Água suja, particularmente água salgada é. A água pura não é (a água da torneira não é pura). Além disso, se você colocar um gerador na costa de um oceano e amarrar um fio na superfície da água até um ponto distante onde a ponta do fio estava vazia, 1 metro debaixo d'água, e conectar o gerador a esse fio e uma haste de aterramento, o gerador trabalharia para passar uma corrente pelo fio, para a água, ao longo da terra, pela haste de aterramento e de volta ao gerador, onde os elétrons que você está bombeando precisam ser substituídos. Devido à alta (ish) condutividade da água salgada, não haveria altas tensões / correntes por uma distância muito alta na maioria das direções em torno da ponta desse fio, pois o fluxo de elétrons está "tentando" para retornar no caminho mais curto possível para sua origem. a tensão se espalhará em outras direções, à medida que os elétrons fluidos se espalhem para viajar mais livremente. Isso não quer dizer que a água ao redor do eletrodo não seja perigosa, mas apontar que os filmes geralmente não são precisos com precisão para onde a corrente está fluindo.
  • Arcos chamativos e faíscas - A eletricidade é invisível. Tudo o que podemos ver são os efeitos nos objetos quando a eletricidade passa através deles. Calor, luz, movimento, o cheiro ocasional. Para chamar a atenção para eles, arcos, faíscas e relâmpagos costumam ser mais brilhantes do que na vida real ou do tipo errado (explosivos ao invés de plasma, por exemplo). A resistividade do ar é de cerca de 2100V / mm, ou seja, para iniciar um arco através do ar em temperatura ambiente, você precisa de 2100V para cada mm que deseja que o arco salte. Uma vez que o ar começa a conduzir e se torna um plasma, ele conduz muito bem, mas é necessária uma tensão suficiente para iniciar um arco.
KH
fonte
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"• A eletricidade segue o caminho de menor resistência" Não é verdade. Dê a ele dois caminhos, 1000 e 1001 ohm. Toda a corrente flui no caminho de 1000 ohm e nenhuma corrente no caminho de 1001 ohm?
winny 9/04
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@Winny Bom ponto. Cuspi um axioma de segurança em meu esforço para simplificar as coisas = P. Corrigido agora. Por favor, verifique a reformulação se tiver tempo =).
KH
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Você é eletrocutado quando uma corrente superior a 100 mA flui através de você. O fio não faz a eletrocução, apenas o conecta a uma fonte de corrente.

  1. Se não houver fonte atual, não há corrente. Então vá em frente e pegue esse fio. Nada vai acontecer. Por outro lado, se o fio estiver conectado a uma fonte de corrente, como a energia de 220 VCA do secador de roupas, é provável que você morra.

  2. Não há nada mágico em um fio "pendurado". Se o fio for apoiado rigidamente, ele o matará tão morto quanto se estivesse pendurado.

  3. Para determinar se o campo elétrico dentro da água que está conduzindo pode matá-lo ... isso requer uma análise tridimensional de elementos finitos da distribuição de tensão no corpo de água. Se o fio estiver quente e tocar a água, é melhor ficar fora dele. Por outro lado, perto da beira da água, onde é muito rasa, a corrente será mínima. Portanto, você pode enfiar o dedo do pé e ver se consegue sentir alguma coisa antes de prosseguir.

  4. Você pode aumentar a letalidade adicionando íons à água. O sal fará isso, ou qualquer ácido ou base forte.

  5. Alguns fios de utilidade pública não são fios e não têm corrente. São cabos de fibra óptica e são inofensivos. Mas não aposte nisso.

richard1941
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