【科展解析】第四個傻瓜—電影「Three idiots」中尿液觸電之真偽

 

印度電影『三個傻瓜(3 idiots)』中有一個情節：男主角以自製裝置使人尿尿時觸電！我們 對此劇情產生了濃厚的興趣，因而決定來做這個實驗，探討這個情節的真實性與動態電解質的奧秘。

 

【X博士摘要說明】

1. 探討人體電阻


2. 探討尿液電阻


3. 探討尿液的流量與流速


4. 探討在直流電壓下，尿液的導電性


5. 探討在交流電壓下，尿液的導電性

 

第 51 屆 國中物理科作品

題目：第四個傻瓜—電影「Three idiots」中尿液觸電之真偽

作者：桃園縣立新明國民中學的同學們

 

【摘要(原文)】

電影「Three idiots」中，尿液觸電情節引起我們的興趣，尿在通電的湯匙上，真的會觸電嗎？人體電阻值差異很大，潮濕時電阻值會降低很多，增加觸電的危險。尿液電阻的個別差異也很大，但尿液柱長度愈長、尿液柱長度愈長、愈細，則電阻愈大，而流動的尿液電阻變小動的尿液電阻變小。DC110V 時，尿液柱在 3cm 內電流達 70mA 以上；AC220V 時，距離 15cm 以內可達到10mA，皆能造成危險，而要達到這樣的電流值的條件與電極材質或溶液樣本均無明顯相關。尿液是否導致觸電的尿液是否導致觸電的主因與「電極的距離」和「尿液柱是否分散尿液柱是否分散尿液柱是否分散」有關；當尿液柱集中無分散時，AC220V 時，在 10cm 遠處可測得 60mA 以上的電流，而 150cm 遠處都還可以測得微小電流。電影情節中，尿液觸電真實發生機率很低，除非電壓極高，尿液柱集中且與通電湯匙距離很近，才有可能發生。

 

【X博士步驟說明】

●測量人體電阻

   

國中女生電阻值都略大於國中男生的電阻值。

 

●測量尿液電阻

   

可以看出五種尿液樣本的電阻值個別差異很大，但不論何種尿液樣本，塑膠管長度越長(即尿液柱愈長)，尿液的電阻值越大。

 

●測量尿液的流量與流速

   

 

●測量在直流電壓下，尿液的導電性

   

五個尿液樣本中，尿液樣本五的電阻最小，實驗中發現只要 40V 就會有超過 70mA 的電 流，而在 110V 下，距離只要 3~4cm 就可以致命，不同的尿液樣本出現危險電流所需的電壓與距離皆不相同。

 

●測量在交流電壓下，尿液的導電性

   

交流電壓值越大，測得的電流也越大，隨著與電極的距離越遠，測得電流急速下降。在交流電壓 20V 時，距離在 3~4cm 內就可測得大於 10mA 的電流;而在 220V 的交流電壓時，距離超過 15cm 以上，電流才能降至 10mA 以下。

 

數據分析與結論

○皮膚潮濕時電阻值會降低很多（約降為原電阻的 1/5），增加觸電的危險。

○尿液柱的長度愈長、愈細，則電阻愈大，且流動的尿液電阻變小。

○直流電源下，電壓越大時，測得的電流越大，但距離才是影響電流值的主因，當距離小於 3cm 時，即可測得 70mA 以上的危險電流值。

○交流電源，距離在 15cm 以內即可達到 10mA 以上的危險電流值；與電極材質或溶液樣本均無明顯的關係。

○導致觸電的另一個主因與尿液柱是否分散有關；當尿液柱集中無分散時，在 10cm 遠處可測得 60mA 以上的電流，而 150cm 遠處都還可以測得微小電流。

○電影情節中，尿液觸電的情況，真實發生機率很低，除非電壓極高，尿液柱集中且與通電湯匙距離很近，才有可能發生。

 

以下是評審給的評語

   

 

【X博士評語】

直流電通過人體的電流在 10mA 以上，即有觸電的危險，超過 70mA 更是有致死的可能；60Hz 的交流電只需 10mA 以上即有致命的危險。而此科展研究出距離才是影響電流的主因，所以， 只要距離拉遠，尿液柱分散，觸電機率即降低很多。