比卡超的10萬伏特到底有多強？｜星島教室
發佈時間：12:23 2024-12-12
在寶可夢的世界中，比卡超那標誌性的「10萬伏特」絕招可說是深入民心，多次電擊火箭隊及為主角小智取得不少勝利的對戰。這隻可愛的電氣鼠不僅是最具代表性的寶可夢之一，更為我們帶來了一個探討科學的好機會。究竟「10萬伏特」的電壓到底有多強，而在現實世界中又代表甚麼？今天，就讓我們一起從科學的角度來解開這個謎題。
何謂「伏特」？
「伏特」其實是電壓單位，以日常生活為例，香港的市電電壓是220伏特，因此我們的家居電器大多是以220伏特的電壓去驅動，「10萬伏特」約是455倍的市電電壓；如果以常見的AA電池為例，一粒AA電池是1.5伏特，那麼「10萬伏特」便是約6萬多粒AA電池串聯在一起的總電壓。這樣聽起來，「10萬伏特」是不是十分厲害？當然，對比自然界中可高達1億伏特的閃電，仍有所不及，不過「10萬伏特」絕對遠超我們日常生活中大部分可接觸到的電壓值。
電壓、電流與電阻
但要理解比卡超「10萬伏特」的威力，我們不能單單只從電壓去看，因為即使電壓高也未必會對人體造成傷害，反而需要有足夠的電流，然而電流又會受到電阻影響。因此，在一個完整的電力系統中，我們須考慮電壓（V）、電流（I）和電阻（R）3個電力的基本要素。
「電壓」就像是推動水管內的水流流動的推動力，單位是伏特（V）；「電流」則像是水管內的水流流動，單位是安培（A）；而「電阻」則像是水管中的障礙物，決定了電流流動的難易程度，單位是歐姆（Ω），而它們之間的關係，可用「歐姆定律」這一條物理公式來表達︰
V = I × R
從以上物理公式，可明白到︰
電壓（V）、電流（I）和電阻（R）三者是互相影響；
相同電阻下，電壓越大，便像是有更大的推動力推動水流流動，因此電流會上升；
相同電壓下，電阻越大，水管中的障礙物會使水流流動變慢，因此電流會下降。
「10萬伏特」會致命？
剛剛我們學習到電流的大小決定了電對人體的殺傷力，其實當一定的電流流經我們身體時，會加熱身體組織甚至影響我們的神經控制、對心臟的控制。事實上，0.1安培的電流便足以致命。以下是一些不同大小的電流對我們身體的影響︰
0.005A電流：有電擊感覺，一般沒有傷害
0.01A電流：使肌肉發生纖維性抽搐，可能無法自行鬆脫電線
0.03A電流：呼吸困難
0.05A電流：心室纖維震顫
0.1A電流：接觸幾秒，便足以致命
1A電流：身體組織因過熱而嚴重燒傷
而電流的大小則取決於電壓及電阻。因此，對比AA電池及市電電壓，「10萬伏特」的確大得驚人，然而人體的電阻值亦是我們需要考慮因素之一。人體的電阻在皮膚乾燥時，電阻約為10萬歐姆，以下可嘗試用剛剛所學的「歐姆定律」去計算電流值︰
V = I × R
100,000 = I × 100,000
I = 1A
經計算後，我們發現「10萬伏特」會致使1安培的電流經過人體，是足以致命，因它是0.1安培的10倍電流！如此看來，如果現實世界中真的發生此情況，主角小智早就在第一天與比卡超相遇時被「電死」了，動畫亦會在第一集之後失去主角了。
空氣：絕緣保護罩
不過，聰明的讀者們可能會想到，主角小智是零距離接觸比卡超的情況下受到「10萬伏特」，但於動畫中大部分的「10萬伏特」都是在一定的遠距離下擊中對方，距離是否會使「10萬伏特」的威力下降呢？
遠距離的「10萬伏特」與零距離的「10萬伏特」，最大的分別就是電必須先流經空氣，再流至我們的身體當中。然而，空氣的電阻是非常高的，是一種絕緣體，即是電於一般情況下無法容易通過的物質。因此，倘若要遠距離放電，必須達到非常高的電壓才能使電短暫流經空氣，形成「電擊穿」的現象，而「10萬伏特」大約只能穿透2至3厘米，根本無法成功遠距離擊中對方，所以在現實世界中是不能發生的。
居家用電安全守則
事實上，電與我們生活息息相關，為我們的生活帶來許多便利，但倘若使用不慎，依然會對我們帶來極大的影響。如於家居用電時，我們常聽到「手濕切勿接觸電器的開關，容易造成觸電」。因為雖然電器大多用絕緣體的塑膠包裝電器外殼及電線，而人體乾燥的皮膚亦有很高的電阻值，但當我們手濕時，濕潤的皮膚會使電阻值降至1000歐姆以下，使流經我們人體的電流大大提升，造成觸電。此外，當我們發現有人觸電的時候，亦不要用手直接接觸，反而應使用木棍這類絕緣體把人與電源分隔，從而保護自身安全。
透過探討比卡超的「10萬伏特」，我們學習到重要的電學知識和安全概念。空氣作為天然絕緣體的特性，既展現了大自然的奧妙，亦提醒我們要時刻注意用電安全。雖然現實中不會遇到比卡超的電擊，但在日常生活中謹慎用電的習慣卻是至關重要的。
小思考，大智慧
- 如果空氣的擊穿電壓是3,000V/mm，要讓比卡超的電擊能達到5米遠的目標，需要多少伏特？
- 為甚麼高壓電塔下方會豎立警告牌，禁止放風箏？
參考答案
- 5米 = 5,000mm所需電壓 = 3,000V/mm × 5,000mm= 15,000,000V（1千5百萬伏特）
- 風箏的線若是導電材料（如含金屬絲)，將成為電流流至我們人體的通道。即使是絕緣體的線，但當遇到潮濕天氣甚至下雨，水亦會使線的電阻大大下降，加上高空較易產生電弧放電，非常容易造成觸電的危險。
本欄逢周四刊登，由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿，旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料，引發學生探求知識的興趣，將學習融入生活，培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。
文：香港道教聯合會圓玄學院第三中學STEAM統籌主任陳恩鴻
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