Сколько вольт может выдать зарядка — опасные блоки
И тут встает самый главный вопрос. Откуда взяться такому напряжению в заряднике, на котором четко написано — 5V. Для начала не мешает вспомнить устройство блока питания.
Все современные зарядные устройства являются импульсными. Очень грубо их схему можно представить следующим образом:
Сетевое напряжение 220В выпрямляется диодным мостом и сглаживается всякими фильтрами. В результате получается очень высокое и постоянное напряжение.
Далее это напряжение при помощи каскада транзисторов преобразуется в высокочастотный сигнал и подается на импульсный трансформатор. В нем происходит понижение и через еще один фильтр мы получаем на выходе, те самые постоянные 5V.
И это мы еще не рассматриваем современные устройства, с так называемой быстрой зарядкой. У них напряжение, которое выдает блок питания при почти полностью разряженном телефоне, вовсе не 5В.
Стандартов там несколько, и все они основаны на том, что на начальном этапе, зарядка либо увеличивает силу тока, либо подаваемое напряжение. Причем в разы. Например у технологии Qualcomm Qiack Charge, зарядка может выдать до 20 вольт!
Высоковольтная часть схемы зарядного устройства гальванически развязана от низковольтной при помощи импульсного трансформатора. Провода связаны между собой только индуктивно.
Получается, что высокое напряжение никак не должно попасть в низковольтную часть. При двух НО:
если не повреждена изоляция
если блок питания не упал в лужу
В случае с ванной комнатой нам даже лужа не нужна.
Повышенная влажность и конденсат очень сильно снижают изоляцию всей схемы. А еще в трансформаторе зарядника, не всегда между витками первичной и вторичной обмотками есть слой скотча или изоленты.
Если одна обмотка просто намотана поверх другой, то их разделяет всего лишь слой лака толщиной в несколько микрон. И при перегреве или импульсных помехах в сети, есть большая вероятность пробоя.
Стоит также учитывать влияние флюса, который зачастую остается на плате после пайки. Кислотный флюс при попадании на него воды, образует электролит, который здорово проводит ток.
Кроме всего этого, есть еще один элемент цепи. Это конденсатор, который связывает две обмотки между собой. Он необходим для гашения помех и от его качества зависит безопасность всего блока питания.
Некачественный конденсатор может пробить полностью, и тогда сетевое напряжение просочится на низковольтную сторону.
Видите как много опасностей запрятано в этом маленьком блочке.
Из-за чего опасный тот или иной ток
Тяжесть поражения человеческого организма зависит от многих факторов:
- Силы тока и напряжения;
- Продолжительности воздействия;
- Типа тока и частоты;
- Сопротивления человеческого тела — величины непостоянной, зависящей от множества факторов.
Разные травмы при поражении электротоком обусловлены природой движения частиц: переменный вызывает хаотичные судороги внутренних органов, постоянный — нагрев, ожоги, разрушение тканей организма.
Сила тока и напряжение
Важным параметром, определяющим опасность поражения, является сила тока. Опасным считается переменный электроток 10–15 мА и выше, постоянный — 50–80 мА.
Вам это будет интересно Определение резонанса
Для человека переменный ток опаснее постоянного при напряжениях, с которыми людям чаще всего приходится сталкиваться в повседневной жизни. Удар постоянного электротока происходит при напряжении 120 В, для переменного тока подобное поражение происходит при U=42 В.
При высоком напряжении (500 В и выше) постоянный ток представляет такую же опасность для организма, как и переменный. При более высоком U, он становится даже более опасным для человека.
Измерение амперметром
Длительность поражающего воздействия
С увеличением времени воздействия происходит разрушение эпидермиса в месте контакта, снижение сопротивления человеческого тела, увеличение силы протекающего электротока. Усиленное потоотделение в этот момент способно снизить сопротивление в десятки раз. Длительный контакт с электричеством вызывает накопление отрицательных воздействий на ткани организма.
Сопротивление человеческого тела
Закон физики гласит: чем выше сопротивление, тем меньше сила тока в цепи. Состояние эпидермиса во многом определяет величину общего сопротивления человеческого организма (до 90%). Неповреждённые, сухие, огрубевшие кожные покровы обладают свойствами диэлектрика. Удельное сопротивление тела человека в этом случае составляет 40 000–100 000 Ом.
Причины снижения сопротивления тела человека
Величина не является постоянной. Зависит от площади воздействия и плотности контакта, продолжительности прохождения тока через тело. Значение имеет толщина кожных покровов – у женщин и детей он более тонкий, подвергается наибольшему поражению.
Причины снижения сопротивления:
- Высокая температура, потоотделение;
- Повреждения эпидермиса;
- Повышенная влажность в помещении.
Важно! Лица, находящиеся в состоянии алкогольного опьянения, подвергаются особой опасности поражения электричеством из-за резкого падения сопротивления
Тип тока и частота
Число колебаний полюсов в сети электропитания называется частотой. В России и странах СНГ принята стандартная величина 50 Гц, что означает — каждую секунду направление переменного тока меняется 50 раз. К постоянному электротоку эта единица измерения не имеет отношения, электроны движутся в одном направлении.
Справка! Наибольшую опасность представляют поражения с частотой в диапазоне от 50 до 500 Гц.
Частота 50 Гц
При частоте свыше 20 кГЦ, благодаря скин-эффекту, переменный ток не причиняет вреда человеку, проходя по поверхности кожных покровов и не проникая внутрь организма. Никола Тесла доказал это опытным путём касаясь голыми руками электродов с потенциалом 100 кВ с частотой 100 кГц.
Вам это будет интересно Электрическое поле и его характеристики
Заземление и защита УЗО
Раньше ванна имела непосредственный контакт с землей через металлические трубы. Сегодня при широком использовании пластика, ванну заземляют напрямую от щитка. Делается это в целях безопасности и уравнивания потенциалов всех металлических предметов в ванной комнате.
По-хорошему, при такой утечке с мокрым зарядником, у вас должно сработать УЗО. Но это если вы его смонтировали на ванную комнату или отдельную розетку в ней. 
Именно это устройство обеспечит вашу максимальную безопасность. Даже при отсутствии заземления. Ему главное увидеть разницу токов в нулевом и фазном проводе, которая сразу появляется при утечке.
Исходя их всего вышесказанного, давайте сделаем главные выводы. Зарядка USB с напряжением всего 5В, действительно может убить вас в ванной и для этого должны совокупно сложиться несколько факторов:
1
При этом в электрощитке в обоих случаях отсутствует УЗО. Не думайте, что акриловая ванна вас спасет. Она также не безопасна. Утечка тока в ней может случится как по трубам, так и непосредственно по мыльной воде.
23
При этом влага может попасть внутрь заранее, еще при наборе горячей воды в ванну, когда вокруг все потеет как зеркало.
Поэтому оставляйте подобные девайсы и гаджеты за пределами ванной комнаты и никогда не заряжайте телефоны в сырых и влажных помещениях.
Источник — AlexGyver.
Сопротивление тела человека
Наше тело — это в первую очередь не мышцы, а вода, которая замечательно проводит ток. Но эта водичка надежно спрятана под кожей, сопротивление которой весьма высоко. И более того, в разных местах у разных людей, данные будут очень сильно отличаться.
Например, сопротивление между сухих ладоней человека может достигать 10мОм (десять мегом). Это очень большая величина.
Но если при этом вы увеличиваете площадь контакта, то это же сопротивление сразу уменьшается в сотни раз.
Кроме того, если на вашем теле есть какие-то ранки или порезы, это еще в несколько раз снизит вашу защиту.
Это то же самое, что и провод в изоляции, у которого в одном месте будет случайный надрез от ножа. Аналогично и с вашей кожей. При любой утечке, весь ток устремится именно в эту точку.
А теперь представьте себе ванну, где ваше мокрое, размякшее тело полностью находится в контакте с водой. Как вы думаете, какое сопротивление оно будет иметь?
Только при замерах не повторяйте эксперименты обладателей премии Дарвина.
Как поговаривают, моряк ВМС США, однажды решил замерить свое «внутреннее сопротивление» без погрешности, которую дает кожа.
С этой целью он целенаправленно проткнул острыми щупами мультиметра подушечки пальцев и получил смертельное поражение, всего лишь от батарейки в 9 вольт. Ссылка на англо-язычный источник данного случая — здесь.
Мы же в ванной измерять сопротивление будем между сливом и рукой.
При опущенной руке в воду, цифры показывают значение около 1кОм.
При этом не стоит забывать про наличие мозолей и грубость кожи. У девушек, которые получше заботятся о своих руках чем парни, это сопротивление еще ниже. 
И все это при условии чистой воды. В ситуации с грязной или мыльной от шампуня, данные замеров будут значительно отличаться. Но мы берем идеальные условия.
Исходя из всего этого, для дальнейших испытаний опасных для жизни, условное тело человека заменяем резистором в 1кОм.
Конечно он не вполне учитывает реальные составляющие сопротивления человеческого тела, но для понимания самого процесса сгодится и такой вариант.
Подставляя полученные данные в формулу, наблюдаем следующую пропорцию:
То есть, чтобы через человека лежащего в ванной пошел ток в 30мА, напряжение согласно закону Ома, должно быть равно всего лишь 30 Вольт.
Закон Ома в ванной комнате
Все дело в том, что usb зарядник не всегда выдает эти самые 5В. И при определенных обстоятельствах, напряжение в зарядке может подскочить. Чтобы понять причину, как заряжающийся смартфон может убить человека в ванне, придется вспомнить школьный курс физики, а именно закон Ома.
Данная формула является чуть ли не фундаментальной для всей электрики. Согласно ей — ток в цепи, напрямую зависит от приложенного напряжения, и имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. То есть, чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем больше сила тока.
По аналогии к нашему случаю, эту формулу можно перевести в следующую наглядную зависимость:
Начнем в первую очередь с причины смерти — с тока. Да, да, убивает именно ток, а вовсе не напряжение. При определенной величине силы тока, происходит фибрилляция сердца и его паралич.
Какой это должен быть ток? Вот таблица, широко известная всем электрикам:
Гарантировано убивает ток в 100мА. Но это в нормальных условиях. Для человека лежащего в ванне, при определенной ситуации вполне хватит значения более 30мА.
Поэтому то в электрощитки для защиты человека, и устанавливают чаще всего именно УЗО на 30мА.
Хотя для ванной комнаты, специалисты рекомендуют устанавливать устройства защитного отключения с током на 10мА.
Все что выше (100мА, 300мА) считается в первую очередь уже противопожарной защитой. И подобные УЗО на розетки лучше не ставить.
Ваши мышцы при токе более 30мА (даже постоянном), начинают непроизвольно сокращаться, дыхание сбивается и вы можете элементарно утонуть в ванне. Поэтому и будем исходить из этой расчетной величины.
То есть, будем считать, что если ток от зарядника превысит величину в 30мА, ванна автоматически превратится в электрический стул.
Некоторые внимательные пользователи, читающие всякие надписи на девайсах, обратят внимание — как же так, на блоке питания ведь четко указано, что при 5V он выдает ток в целых 2 Ампера!
Значит согласно вышеприведенной табличке, такая штука должна наповал убивать любого. Но дело в том, что ток в цепи является не причиной, а следствием. То что указано на блоке питания, это его максимально возможное значение, которое он способен выдать без вреда для себя. То есть, грубо говоря не сгорит и будет исправно работать длительное время.
А какой же ток при этом пойдет через человека? Именно той величины, который диктует закон Ома. Он будет зависеть от сопротивления человека и напряжения выдаваемого блоком питания.
