人體充當電話線,是科學還是神話?

2019-08-14   周志宏glee

大部分上小學的孩子都會唱「少年先鋒隊隊歌」,這是1961年上映的故事片《英雄小八路》的主題歌。電影講述了在1958年金門炮戰期間,五名少先隊員手拉手接通被炸斷的電話線,保證了指揮所與前線重炮兵三連通訊的故事。

《英雄小八路》連環畫,五個孩子手拉手串起電話線

一段時間裡,這個故事曾引發廣泛爭議:人體真的可以充當電話線?人真的能經受住強大的電流?人體電阻那麼大,電話還能打得通嗎?有些人藉此質疑這又是一個經過包裝的英雄神話故事。

人體真的能充當電話線嗎?我們今天就從科學的角度來為你進行解析。

人到底能承受多大電流?

人體是可以導電的,因為人體內充滿著水分和電解質。人體大約有60%是水,一個體重70公斤的成年男性體內約有42升水,其中23升水在細胞內部,19升是細胞外液(包括血漿和細胞間質液等)。純水的導電性很差,但細胞是通過電解質來傳輸營養物質,它們是可以導電的,人體的電阻大致介於1000Ω~100000Ω之間,如果你手上有汗或者有傷口,身體電阻有可能低至800Ω。

人體含有60%以上的水,並且遍布血管,人體是導電體

我們都知道36V是安全電壓,安全電壓值是怎麼來的?這個很少有人知道。

由於人體可以導電並且存在電阻,當大電流通過身體時,它會加熱細胞,從而對細胞造成破壞。除了燒灼外,電流還可以引起心臟纖維性顫動、干擾神經電訊號,從而對人體造成傷害。研究表明,220V的交流電可以在幾分之一秒內使30mA的電流穿過身體,引起心肌纖維性顫動,當通過的電流達到200mA時心臟就會停止跳動,進而導致腦部缺血缺氧死亡。相比之下,300~500mA的直流電才可以引發心顫,因此直流電相對要安全一些。

電如老虎,我們一定要注意用電安全

一般情況下,人在觸電後能自行擺脫的交流電流為10mA、直流電流為50mA,它被稱為最大擺脫電流;10mA也被稱為安全電流。一般條件下行業規定的安全電壓是36V,但對人體長時間施加36V電壓也可能有害健康。

低於36V被稱為弱電

人體可以耐受36V的交流電壓,這不表明我們對電流沒有感覺。1mA交變電流就可以讓我們感覺手指發麻、5mA時我們會覺得刺痛、10mA會使我們肌肉痙攣、當電流值達到20mA時我們就會感到呼吸困難、灼燒劇痛、完全不能自主擺脫,看起來就像是被電「吸住」了一樣。雖然說20mA的電流短時間不會造成生命危險,但長時間不能擺脫會對心臟和神經系統造成嚴重傷害。

如果你不確定電線是否有電,請不要冒險去抓它;如果你一定要嘗試,也最好用手外側觸碰。

小心觸電!

電話線的電壓是多少?

今天的有線電話大多是集中恆流供電的,電話機本身不負責供電。電話線的電壓分為響鈴電壓和摘機電壓,當電話響鈴時,電話線端子上測得的電壓通常是48V,響鈴信號會疊加在這個電流之上;摘機之後線路電壓會降為8~12V,這時候響鈴信號停止,電話線上傳輸的是語音信號。

但半個世紀前的老式電話卻不是這樣,當時的響鈴信號需要通過一個小型的手搖發電機發出,這個小發電機安裝在電話機上。所以我們在電影里經常會看見這樣的鏡頭:打電話的人先要按住電話機使勁搖一通手柄,然後再拿起話筒「喂喂喂......」。

一台古老的磁石式電話機

這種老式電話機叫磁石式電話機,它沒有電話號碼,兩台電話之間是一對一「單線聯絡」。這是真正的單線,因為電話線不是我們現在常見的雙絞線,它只有一條,依靠大地來形成迴路。並且,最早的時候電話線並不是銅的,它就是一根鐵絲!

志願軍通信兵踏著積雪布設電話線

為什麼叫磁石式電話機?因為它的手搖發電機里有磁鐵和線圈,當我們快速搖動手柄,線圈會在齒輪帶動下切割磁力線,從而產生頻率15~26Hz、電壓50~100V、最大功率為2.2W的交流電,交流電信號通過電話線傳到遠方電話機,驅動響鈴,通知對方「快接電話」。而當對方拿起話筒時,話音信號將由電話機里兩節1.5V的碳性乾電池供電,電話線上傳輸的自然也就只有3V直流電了。

磁石電話中的小發電機

別看這種古老的磁石電話機僅靠3V乾電池供電,並且使用的僅是一根鐵絲做電話線,由於受話器靈敏度非常高,其通話距離通常可以達到21公里!也就是說在幾公里的範圍內,磁石電話完全能夠清晰傳遞語音信號。

人體連接電話線可行嗎?

我們通過功率P=UI,(簡化起見,假設功率因數為1)

可以計算出磁石式電話線路最大電流為22mA:

I = P/U = 2.2W÷100V = 0.022A

進一步我們可以計算出其線路阻抗約為4500Ω:

R = U/I =100V ÷ 0.022A = 4545Ω

通信兵布線,畫面前方地面是用完的線軸,遠方士兵肩上扛著一卷電話線

考慮到故事中指揮所與炮兵陣地之間的距離最多也就幾公里遠,8至10月期間福建的氣溫還是比較炎熱,在緊張狀態下手心出的汗不會少,因此五個小學生手拉手接通電話線,也就只相當於在電話線中間串聯了一個幾千歐姆的電阻,並不會對訊號傳輸與通話質量造成太大影響。並且,22毫安的最大電流僅僅是響鈴時的幾秒鐘時間,響鈴的過程中會感覺到身體發麻和刺痛;當指揮部與前線炮兵陣地電話接通之後,電壓隨即降至3V以下,對健康完全不夠成影響。不信你可以把兩節AA電池串起來,摸一摸兩頭看看有沒有麻手的感覺就知道了。

戰爭時期軍用電話機

用身體串起電話線並不是故事中孩子們的發明,他們也是之前從通信兵那兒聽說可以這麼做。事實上,在戰爭時期,緊急情況下用身體連接電話線並不是什麼新鮮事兒。在炮火紛飛的戰場,連接被炮火炸斷的電話線是通信兵的日常工作,當電線不夠時,士兵們就會毫不猶豫地拉起電話線的兩端,以血肉之軀連接線路,確保部隊通訊暢通。

志願軍鋼鐵電話連部分戰士合影

在1952年抗美援朝金城防禦戰中,當時第十二軍直屬電話連的幾名官兵在通訊線路被炸斷的情況下,手拉手連接電話線,確保了指揮線路暢通,戰役目標最終達成。憑藉戰爭中「打不斷、炸不爛」的鋼鐵精神,這支連隊被志願軍總部授予「鋼鐵電話連」榮譽稱號。

志願軍總部授予的「鋼鐵電話連」錦旗

無獨有偶,在1952年10月14日上甘嶺保衛戰中,597.9高地半小時就落下7、8萬發炮彈炸彈。志願軍第15軍45師135團1營營部電話班副班長牛保才冒著猛烈的炮火搶接電話線,他在左腿被敵軍炮彈彈片打斷的情況下,拼盡力氣爬到斷線的地點,用嘴咬住一個線頭,又用一隻手拉住另一個線頭,讓電流通過自己的身體接通線路,保證了前沿部隊的通訊聯絡長達3分鐘,直至壯烈犧牲。牛保才後被追記特等功及「二級戰鬥英雄」稱號。

結論:

由上面真實的事例以及科學的分析結果,我們可以得出結論:以身體連接電話線不僅能做到,在戰爭時期它就已經成為所有通信兵熟知的常識。這既不會因「強大的電流」傷害我們的身體,也不會因人體的大電阻而阻礙信號傳輸。

《英雄小八路》或許只是個故事,但許許多多通信兵早已在戰場上用他們的實踐證明,以身體連接電話線不僅可以做到,並且也是符合科學道理的。

以身體連接電話線,符合科學,並且可以做到