用電知識與常識
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用電知識與常識. ~從交大生被自己電死談起~ 用電安全 從低壓到高壓 LVPS( 直流電源供應器 ). 交大生觸電亡 自殺?意外?疑雲重重. TVBS 日期 :2007/05/02 12:05 記者 : 侯力元 日前發生在交通大學,一名資訊工程研究所的張姓碩士生,觸電身亡案,經過法醫鑑定,確定是觸電死亡。家屬也表示,張姓研究生平常就會用電療養生,根據死者留下的運算手稿,交大研發長李鎮宜也研判, 可能是計算錯誤 ,或是劣質電阻,才導致這起觸電死亡的意外。

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Presentation Transcript

用電知識與常識

~從交大生被自己電死談起~

用電安全

從低壓到高壓

LVPS(直流電源供應器)


交大生觸電亡 自殺?意外?疑雲重重

TVBS 日期:2007/05/02 12:05 記者:侯力元

日前發生在交通大學,一名資訊工程研究所的張姓碩士生,觸電身亡案,經過法醫鑑定,確定是觸電死亡。家屬也表示,張姓研究生平常就會用電療養生,根據死者留下的運算手稿,交大研發長李鎮宜也研判,可能是計算錯誤,或是劣質電阻,才導致這起觸電死亡的意外。

死者的叔叔很生氣,因為平常就會電療養生的張姓研究生,竟然會觸電身亡,家屬無法接受。死者叔叔:「人交給你們學校的人,人是什麼原因死的,不知道沒關係,人死在你們學校,竟然還不知道!」

這起發生在交大的觸電致死疑雲,經過法醫鑑定,發現死者手指腳指都有彎曲現象,假指甲也呈現焦黑,張姓研究生,確定是觸電身亡。警方:「確定死因是電擊致死,那我們在他的書桌上,有發現一張基本的電學公式,家屬也說,他的小孩子,平時有電療舒壓的習慣。」

不過從死者留下的運算手稿中,交大研發長也發現,推算結果有問題,可能是計算錯誤,才會讓正在做電療的張姓研究生,當場觸電身亡。

檢察官相驗後,已經初步排除是他殺,但是平常就有電療的張姓學生,同學卻都不知道他有這個習慣,但死者也沒有留下遺書,所以到底這起觸電意外的致命原因為何,還要再進一步釐清。

ps.他的室友發現他死時,他已經出現屍斑了。


交大生觸電疑雲》最後手稿 電流演算錯誤(1/3)

【聯合報/記者李青霖、黃瑞典/新竹市報導】2007.05.02 03:27 am

交通大學研發長李鎮宜解讀張勝淵的手稿,發現右下角兩行的功率消耗(W)推算結果有問題,應是觸電死亡的關鍵。

交大資訊工程研究所碩士班學生張勝淵觸電死亡案,交大研發長李鎮宜判讀他遺留的一張手稿後分析,可能是演算錯誤導致他喪命;也可能是劣質電阻造成觸電死亡。

張勝淵的手稿劃了許多電路圖和運算公式,手稿最後兩行,在通電後有關功率消耗(W)的演算結果疑有問題,導致電流過大,可能超過人體所能負荷的範圍。…

警方在死者的書桌找一張手稿,內容有電路佈局圖和計算公式;交大研發長李鎮宜看過手稿,指張勝淵在手稿中寫的功率(W)等於電壓(V)乘以電流(I)、電壓(V)等於電流(I)乘以電阻(R),都是基本的電學公式,手稿中可以看出死者對自己設計電路圖曾進行推演。

~續下頁~


交大生觸電疑雲》最後手稿 電流演算錯誤(2/3)

~接上頁~

李鎮宜說,這張手稿上有四個重點運算,一是功率消耗量、二是計算元件能否承受因功率消耗產生的熱能,三是計算這些電路圖會產生多少電流,最後是可變式電阻承受的電流量。其中第二組運算,可能是計算接電後,身體如何避免灼傷。

多數運算沒問題,有但最後兩行有關可變電阻通過電流量的假設,一行是可變式電阻趨近於無限大時,功率消耗趨近於零,也就是電阻成了絕緣體,並不會通電;但手稿上的「○」有塗改。另一行是電阻趨近於零,功率消耗也趨近於零時,會造成短路,手稿上的「○」也有塗改跡象。

張勝淵是將一條電線分兩股,分別貼在雙臂上,再以鋁箔及護腕固定,其中右臂電線有一個開關及一個可變式電阻。李鎮宜認為,如果可變式電阻電流量趨近於零時,會造成短路,「此時,所有電流全部灌到另一股電線」,若長時間通電,任誰也受不了。

李鎮宜認為,可能是這項推演錯誤,致張勝淵觸電死亡。不過,他也建議警方調查這顆可變式電阻是不是瑕疵品。

本身也是交大電子工程系教授的李鎮宜並說,每個人的體質不同,電壓及儀器是否穩定、有無專業醫護人員在場等,都必須注意。他是電工專家,但他就不敢嘗試電療。


交大生觸電疑雲》最後手稿 電流演算錯誤(3/3)

ETtoday新聞:醫療用的電療器,到底能不能消除疲勞?醫師表示,電療法最主要是用在復健受傷的肌肉和神經,沒有辦法放鬆肌肉,達到消除疲勞的效果。尤其是如果一不小心電流過大,造成心臟負荷不了,就可能導致休克,嚴重時還會死亡。

聯合報


這位交大生是怎麼死的?

  • 從這則新聞,你想到哪些問題?


觸電強身?通電練功?

天天觸電5分鐘 行走困難症狀改善

民視新聞 日期:2007/04/25 20:06 記者:朱怡蓉

利用觸電原理,真的可以強身驅除病痛嗎?事實上,有一位38歲的湯小姐,因為腦瘤開刀神經損害,導致她右半邊肢體僵硬無法自主行動,半年來,她幾乎天天觸電5分鐘,現在情況明顯改善!看在復健醫師眼裡,湯小姐的恢復速度很明顯,應該是電流刺激活化神經,讓湯小姐情況好轉。…

通200伏特電流健身? 男子練電內功

TVBS新聞     更新日期:2007/04/25 12:13

高雄縣有一位呂先生,過去多年來,他用自製的通電儀器,每天讓2百伏特的電流,通過自己身體觸電練功!天天觸電的他,說是利用電療原理,讓自己身強體壯!不過,利用比物理電流還要強上千倍的電流,導入自己身體,….. 證明這是通有電流的電線,200伏特電流,讓燈泡都短路,但呂先生接下來直接操作,把電線插上儀器。….

只要一靠近他的身邊,馬上會被電的嘰嘰叫,那站在上面直接觸電的呂先生,竟然看起來神色自若。呂先生:「電的頻率震盪很快很高,所以我現在整個,包含內臟都在震盪。」……


問題

  • 危不危險,要看的是什麼?電壓、電流、…

  • 電壓高一定危險嗎?

  • 直流電和交流電那個比較危險?為什麼?

    • 愛迪生與特斯拉的戰爭

    • Michael White著:毒舌頭與夢想家,第四章 電死方休,遠流出版社。

  • 電力公司為什麼要以交流電來輸送?

  • 輸送時為什麼要將電壓提高?

  • 超過多大的電流會危險?

  • 電療的原理是什麼?對人體的幫助是什麼?


多大的電流會有危險?

  • 受到電擊所造成的危險的程度取決於電流流過身體的哪個部位以及強度。電流的強度是決定於電壓、人體表面電阻的總和、以及電源供應器的內電阻。

  • 皮膚的電阻取決於溼度、接觸部分的面積以及壓力,而且當電流流通時,各項由燃燒而來的效應。你可以利用三用電表來對你皮膚的電阻:

    • 乾的皮膚以及輕微的接觸 1百萬歐姆以上

    • 濕的皮膚以及緊緊的接觸 5萬歐姆左右

    • 在舌頭上 5千歐姆左右

  • 美國的國家安全委員會(National Safety Council)明白列出人體可以安全承受的電流最高到0.008安培(8mA)。小於1mA的電流是被定為”感覺不到”的。而在8mA以上到200mA,各種不好呃事情都會發生,包刮燒傷,心跳停止,或者是死亡。


幾個高壓電的實驗

  • 水管摩擦生電實驗

  • 韋氏發電機

  • 怒髮衝冠實驗

  • 電漿球實驗

  • 壓電效應

電磁爐實驗與微波爐使用低壓變高壓變壓器的原理


摩擦生電實驗

http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/CGUWeb/SciKnow/PhyStory/ElectricGenerator.htm


怒髮衝冠實驗

Van de Graaff generator

20~60萬伏特

http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/CGUWeb/SciKnow/PhyStory/ElectricGenerator.htm


怒髮衝冠實驗(虎尾高中)


怒髮衝冠實驗(虎尾高中)


電漿球實驗

  • 產生高壓的元件,就是底座上黑黑的那一個FBT及一個中小型功率三極體(C2073)


FBT

  • 產生高壓的元件,就是底座上黑黑的那一個(B)(FBT-36)及一個中小型功率三極體(C2073)

  • FBT全名是:Flyback Transformer (回掃變壓器),這是常用於傳統陰極射線管(CRT)水平掃描用的高壓變壓器。

(http://www.powerlabs.org/flybackdriver.htm)


日光燈的原理

燈管為什麼會有那麼多顏色?

使燈管亮的原理是什麼?

安定器(ballast)與啟動器(starter)

日光燈裡的螢光粉

日光燈的光譜


日光燈的原理

啟動器(starter)

安定器(ballast)



Transformer
變壓器 transformer

穩壓整流變壓器

AC→DC


交流轉直流:整流+濾波


斬波

FBT

(門鈴、蜂鳴器)

直流電可以變壓嗎?

直流變壓(DC-DC Converter)

如特斯拉線圈、電震玩具等,輸入直流電之後,利用電磁鐵、開關或電晶體扮演『斬波器(chopper)』的作用。


Inverter
直流轉交流:換流 (inverter)

直流斬波器(DC Chopper)


Dc dc converter
DC-DC Converter :交換式穩壓器


直流電如何變成高壓?

  • 電感就是線圈

直流電(低壓)→交流電(高壓 )


整流濾波

變頻

整流濾波

變壓

斬波

(脈衝直流)

(有磁通量變化)


Tesla tesla
Tesla的高壓放電~Tesla線圈


(電擊棒)

壘增倍壓電路

9V電池 → 45000V輸出

(二極體、電容)


壘增倍壓電路

線圈變壓器一共有三組繞線,其中兩組圈數較少的繞線和電晶體共同負責產生間歇振盪訊號(on-off),另外一組圈數較多的繞線負責將電壓升高,然後由一連串的整流半導體和電容器組合成壘增倍壓電路,巧妙的將電壓一倍又一倍的提高,最後在輸出端加上放電保護電阻以免回授太強而造成電晶體被破壞。這樣的倍增電路,比變壓器(Transformer)來得輕巧又便宜。

24

24

1345

1345

12

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用力壓生高壓電~壓電效應

(Piezoelectric Effect)

電壓可高達一萬伏特

瓦斯爐的點火器

從電子式打火機上

可拆解下壓電點火裝置

(每個10元)


壓電效應

從電子式打火機上可拆解下壓電點火裝置,

再將LED燈的兩端接在電線上及點火器底端的金屬,

當按壓點火器時,可見金屬線之間有火花出現,並且能使LED燈瞬間發亮。

也可使日光燈管發亮。

電壓可高達一萬伏特

http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/select/10-2/10-2.htm


微波爐的原理與安全

  • 微波爐為什麼可以加熱食物?原理為何?

  • 微波會不會殘留在食物上?

  • 微波對人體有何影響?

  • 微波爐和『水』有什麼關係?

    • 『水』和『電偶極』有什麼關係?

    • 『水是極性分子』『氫鍵』是什麼意思?

箭頭的長短代表場的大小

  • 微波爐使用的安全問題(相關報導)

    • 為什麼不能把金屬容器放進微波爐裡加熱?

    • 便利商店包裝好的食品為什麼要割開才能微波?

    • 微波便當盒蓋上為什麼要有一個小洞?

    • 微波爐的門是透明的,微波不會跑出來嗎?

    • 影片:用微波加熱水請小心



電磁爐實驗

http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/select/8-3/8-3.htm


20~50 kHz

LC振盪

電磁爐的原理


+Q

-Q

Electric dipole antenna

產生電磁波

transformer

transmission


Lvps low voltage power supply lvps
LVPS(低壓直流電源供應器)(Low Voltage Power Supply-LVPS)

本實驗利用電子零件製作一台低壓電源供應器將來自插座中110V、60Hz的交流電(AC)轉換成一個介於2V到12V可調電壓,電流供應最大值為1安培的直流電源供應器。


LVPS

電位計:由兩個電阻組成的電路,包括一個可變電阻(5kΩ)(B5K)及一個固定電阻(390Ω),

可用來調整輸出電壓的大小。有一點提醒,本實驗將可變電阻其中兩個接腳予以相接通,這樣可以只保留一部分的電阻和電路有作用。

電壓調整器(Voltage Regulator):這個稱為LM317T 的零件是一個有3隻接腳的積體電路(IC),內部由二極體、不同大小的電阻及電容所組成。它可以使電壓的輸出更平整,維持固定,另一方面也利用回饋(feedback)的原理,決定輸出電壓的大小。它也可以保護自己不受過大電流的影響,也可以補償溫度所造成的電壓變化。另外ㄇ字形的金屬片是用來散熱的。

高頻過濾器:電路輸出前我們以一個1微法拉(1μF)的電容跨接兩邊的電路,用來除去來自交流電源或是輸出端兩邊電線任何方向高頻率干擾。


實物投影機看清楚囉~

  • 啟動器

  • LVPS

  • 穩壓整流變壓器

報告:今天討論的內容,挑選其中一部分寫一份研究報告


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