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隔电墙与水电阻

家庭电热水器工作时,加热器内胆里的水有时也会通电。为保证人的洗浴安全,电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道,在电热水器漏电且接地线失效时,能形成“隔电墙”(如图乙)。隔电墙(Safe Care)是一种简称,它确切的表述法是“水电阻衰减隔离法”。它是利用了水本身所具有的电阻的特性,通过对管径和距离的调整,形成“隔电”的效果。

干燥时人体电阻的平均值约1000~2000Ω,皮肤潮湿时,阻值降为300Ω左右。隔电墙中每1cm水电阻约200Ω。为保证人体安全,只要控制通过人体的电流不超过一个阈值即可。因此在设计隔电墙时,一般会尽量增加水流的长度,以达到增大电阻,减小电流的目的。如图丙,将水流路径设计成螺旋线结构来增加水流的长度。

虽然隔电墙有一定的保护作用,但为了保护自己生命安全,最有效的措施,还是淋浴的时候把电热水器插头拔掉。

(1) 曲长管道应选用导电性能(好/差)的材料制成。
(2) 淋浴时,水电阻与人体呈(串联/并联)关系。
(3) 不同环境下人体导电情况不同,为保证安全,加在人体的电压不能超过最大安全电压的三分之一,称为绝对安全电压,结合皮肤潮湿时人体电阻可知,通过人体的绝对安全电流为:不超过A。
(4) 为保证安全,隔电墙中水流的长度至少为cm。
(5) 若图丙螺旋线长度可用表达式为L=0.5πnd近似计算(其中n为螺线圈数,d为最大直径)。当隔电墙直径为4cm时,为保证生命安全,螺线圈数n至少为圈(取整数)。
【考点】
导体与绝缘体; 串联电路和并联电路的辨别; 电压和电压的单位换算; 欧姆定律及其应用;
【答案】

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