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よく人に電気ショックをあたえるスタンガンや罰ゲーム用のおもちゃを
「電圧は高いけど電流は大したことないのでまずこれで死ぬことはない」
と解説する人がいます。
しかしオームの法則では電圧と抵抗が決まれば電流は決まるので、
極端な話鉄塔の6万ボルトとスタンガンの6万ボルトのどちらであっても同じ抵抗を持つ人が感電すれば同じだけの電流が流れるのではないのですか?
そして実際に感電した場合、前者は黒こげ、後者は動けなくなるだけで済みますが、このような差はなぜ起こるのですか?

A 回答 (7件)

電源に充分な電力量が無ければ大きな電流は流れません。


スタンガンでは乾電池を昇圧しているだけで、人が黒こげになるような大エネルギーを持っていないからです。
無理に電圧を上げているのでそのぶん電流は下がります。
オームの法則で電流が決まるのは電力源に充分な余裕がある場合で、
それが少なければ蛇口をひねっても少量の水しか出ないのと同じで低い電流しか得られません。
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端子をショートした場合に流れる電流がまるで違います。

その原因は回路の“内部抵抗”の大きさに大きな差があるからなのです。

スタンガンの場合電池電圧をトランジスタやトランス、コンデンサなどで昇圧しているのでそれらの抵抗分が大きいいために流せる電流が制限されます。
仮に電池を100本並列につなぎ十分な余裕が有ってもあの大きさのケースに入る部品では抵抗(正確にはインピーダンス)が大きくなってしまい人間に押し当てたときは瞬時に電圧が下がるので死ぬ事はないのです。6万ボルトというのは多分電極間に電流が流れていない状態を言うのでしょう。


でも仮にですよ乾電池を1000個並列につなぎ電圧は1.5Vでも昇圧回路のインピーダンスが十分小さければ人体に押し当てても6万ボルトを維持するでしょうから間違いなく死にます。
頭と足の間に掛ければ黒こげになるでしょうね。
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この場合の電流は単位時間あたりの流れた電子の数です。

十分な数の電子がなければ十分な電流が流れません。
>抵抗を持つ人が感電すれば同じだけの電流が流れる
これは十分な数の電子があればそうですがなければ、あるだけの電流しか流れません。

>前者は黒こげ、後者は動けなくなるだけ
電流が違うためです。
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電源の内部抵抗が高くて人間に触れた瞬間に電圧が下がる


というのももちろんあるが
流れている時間が短いというのもそれと同じぐらい重要だと思う。

スタンガンに触った瞬間、静電気放電した瞬間の数ナノ秒は
たしかにその電圧なりの大電流が流れている。
ただ、高周波電流(短時間のパルス電流も高周波のうち)は
表皮効果により人体の奥深くまで入り込めないので
心臓が止まるとかそんなことにはならない。
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>実際に感電した場合、前者は黒こげ、後者は動けなくなるだけで済みますが、このような差はなぜ起こるのですか?



電源には、供給能力と云うものがあります。 その差です。

高圧送電線には、当然ながら、人間が黒焦げになる以上の電流の供給能力があります。 すなわち、電源電圧の変動はないということです。

スタンガンのようなものは、供給する側で、電流制限をすることが出来ますし、してあります。 
パルス波にすれば、1パルスの電圧、電流、パルス間隔を自由に設定できます。

電源供給能力については、例えば、マンガンタイプの1.5V乾電池のショートしたときに流れる電流が、2Aだとします。
この電池の電圧を、特殊回路で1万倍に上げたとします。 この状態でショートさせると、元の電流の1万分の1、すなわち 0.2mA しか流れません。 
この場合は、電流制限をしてなくても、流そうとしても電源の電圧が降下してしまう、すなわち、供給能力が無いということです。
こういうう機器での電圧は、端子を開放した状態の電圧を指すことが多いようです。

人間の体には、少なからずの抵抗があります。 1.5V そのままでは、電流は0に近い値です。 電圧を上げると、機器で設定した電流まで確実に流せるようになります。 また、身体を流れる経路も広く複雑になりますので、強いショックを与えることが出来るようになります。 

パルス波の場合は、電圧、電流とパルスの間隔を適切に選ぶことで、死に至らない範囲で、強いショックを与えるように設定できます。 (90万Vというものもあります)
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オームの法則を何かと混同されていますね


電圧をいくら高くしても電流を流し続ける能力が小さければオームの法則に従った電流は流れません
たとえば
滝の高さを考えてみましょう
高さは電圧、水量は電流
こう考えるといくら電圧を上げても滝に流れ込む水量が少なければたいした力がないことは明らかですね
スタンガンのような高圧発生装置は細い電線をたくさん巻いて高圧を発生させます
電源装置の内部抵抗はとても大きいのです
瞬間に高圧を発生させるのが目的なので連続して流すと内部抵抗のために電圧はゼロになってしまうのです
だから連続して高圧を発生させるのではなく断続して高圧を発生させています
ぱちぱち音がするのはそのためです

電圧では死なないというのは誤解です
感電死するのは60ミリアンペア以上の電流が流れると細胞が電流熱で死ぬので長時間流れ続けると人間が死んでしまいます
ところが電流容量が小さい電源でも電圧が高いと神経細胞がショック死をすることがあります
1万ボルトくらいの電撃を受けると筋肉が突然に激しく動きまったく自分の意思で制御することが出来ません
白黒ブラウン管テレビのアノード電圧は12000ボルトくらいですが
2ミリアンペアを流す能力しかありません
電球をつなぐと電圧はゼロになってしまい高圧回路が過負荷で壊れてしまいます
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NO-1さんのお答えが正解ですが、もう少し身近な話では。



学校で習うのは、貴方のとおりですが、実は抵抗はもう一つあるのですね。
電池と豆電球を考えると、電球の抵抗は当然ですが、回路は閉じられているもので、電池のマイナスからプラスにも、電池の中で電流が流れています。これで、完全な閉回路になるわけですね。
で、もう一つの抵抗は電池の抵抗と言うわけ。通常内部抵抗と言われています。
電池の種類でゆけば、マンガン電池、アルカリ電池、ニカド(ニッケル水素)の順で、内部抵抗が低くなります。ラジオのような低い電流で使う時は、それぞれの差は出ませんが、ミニ4駆などモーターを回す時(大きい電流を必要とするとき)、モーターの抵抗+電池の内部抵抗で電流は決まりますから、内部抵抗の少ない電池のほうが有利になります。
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