¿Por qué clavar un cuchillo en una tostadora en funcionamiento da una descarga?

Question

Entiendo por qué meter un cuchillo en una tostadora produce un fenómeno explosivo. Completa la conexión conductora entre los dos agujeros de la toma de corriente y los 250 voltios, más o menos, que los separan hacen que una corriente considerable se precipite a través de una resitancia casi nula. En otras palabras, el cuchillo crea un cortocircuito.

Pero no entiendo por qué la persona recibiría una descarga. Para simplificar el problema, podemos suponer que la persona sostiene un trozo de aluminio con dos ramas, una en cada agujero de la salida.

En cualquier momento, la tensión entre cada orificio de salida y la tierra es presumiblemente algo del mismo orden de magnitud que la tensión entre los dos orificios de salida. Así que la corriente viajará por ambos caminos posibles con corrientes inversamente proporcionales a las resistencias, es decir, 300-1000 ohmios para el cuerpo humano y algunos $10^{-7}$ o $10^{-8}$ Ohms para el aluminio, así que básicamente la corriente que viaja a través de la persona hasta el suelo no debería tener ninguna importancia, ¿verdad?

Si el trozo de aluminio sólo se introduce en un orificio, la corriente fluye por completo a través de la persona, pero si se introduce en ambos, no.

Answer 1

Aquí es donde puedes matarte con el truco del cuchillo y la tostadora.

la línea de alimentación de CA en la que se enchufa la tostadora consta de una línea caliente (cable negro) que tiene 120 VCA y una línea de retorno a tierra (cable blanco) que está a cero VCA o muy cerca de ello.

La tostadora tiene un interruptor en su interior que alimenta el cable de la resistencia desnuda dentro de las ranuras cuando se presiona la palanca hacia abajo y lo apaga cuando la tostada está hecha. esto parece:

cable negro (120VAC)------interruptor-----hilo de resistencia-----hilo blanco (0VAC)

En las tostadoras y tomas de corriente más antiguas, el enchufe puede insertarse en la toma de corriente de una de las dos formas siguientes: una en la que el cable caliente va al interruptor (como se muestra arriba) y otra en la que el cable caliente se conecta al cable de la resistencia. En esta configuración, el cable de la resistencia está a 120VAC incluso cuando la tostadora está apagada.

En este caso, si usted toca el cable de la resistencia con su cuchillo, su mano está conectada a 120VAC que quiere desesperadamente fluir al potencial de tierra. Si el suelo es de hormigón y está un poco húmedo, tu cuerpo completa el circuito y recibes una fuerte descarga. Si el suelo es de linóleo seco, puedes sentir un sorprendente cosquilleo.

Tenga en cuenta que esto puede ocurrir INCLUSO CON LA TOSTADORA APAGADA.

En las tostadoras modernas y en las tomas de corriente modernas, el enchufe y la toma de corriente están diseñados para que no puedas meter el enchufe "al revés": el lado caliente siempre estará conectado al interruptor, de modo que si el interruptor está apagado, el cable desnudo del interior de la tostadora está a 0VAC y tocarlo con un cuchillo no te dará una descarga.

Ahora tratamos el caso en el que la tostadora está encendida y se introduce un cuchillo en la ranura MIENTRAS SE ESTÁ TOSTANDO, y se toca el cable de resistencia del interior. El extremo del cable de resistencia que está más cerca del interruptor está a 120VAC y el extremo que está más cerca del cable blanco de retorno está a ~0VAC. En la mitad de la longitud del cable de la resistencia, el voltaje está a ~60VAC.

Si su cuchillo toca el cable en un punto a lo largo de su longitud en el que el voltaje presente allí es suficiente para establecer un flujo de corriente a través de su cuerpo, recibirá una descarga (ver arriba).

Si tiene la suerte de tener una tostadora con un enchufe de 3 clavijas, entonces todas las partes metálicas del interior de la tostadora que NO están en contacto con el cable de resistencia están conectadas a una buena toma de tierra eléctrica. esto incluye las finas guías de los cables que evitan que las tostadas toquen los cables calientes. en este caso, si usted introduce un cuchillo en la ranura, lo más probable es que su cuchillo toque un cable guía ANTES de entrar en contacto con el cable caliente, y si el cuchillo toca entonces el cable caliente, la corriente se pondrá en cortocircuito a tierra a través de una vía mejor que la proporcionada por su cuerpo, y usted no recibirá una descarga.

Answer 2

Si metes un trozo de aluminio en una toma de corriente, se producirá un cortocircuito: la corriente se disparará y el disyuntor se disparará o el fusible se fundirá. Así que esto no simplifica el problema, sino que lo cambia por otro diferente.

El cable utilizado en la resistencia de una tostadora, a diferencia de un trozo de aluminio, tiene una resistencia relativamente alta, por lo que el voltaje que se le aplicaría sería casi todo el voltaje de CA, como has sugerido. Por lo tanto, si se introduce un cuchillo en una tostadora convencional y su hoja entra en contacto con un elemento calefactor (alambre al rojo vivo), es probable que tenga un alto voltaje (no necesariamente un voltaje de CA completo, pero yo no apostaría por ello).

Si el mango del cuchillo no está aislado de la hoja, este voltaje se aplicará también a la persona que sostiene el cuchillo. El efecto sobre la persona, al igual que en otros casos similares (como meter un trozo de aluminio en un agujero apropiado de una toma de corriente), dependería de la situación.

Por ejemplo, si la persona está de pie en un charco de agua o toca una tubería de agua conectada a tierra con la otra mano, el efecto podría ser muy grave o incluso mortal. De lo contrario, la persona podría experimentar una ligera descarga, pero yo no lo probaría.