¿Qué efectos causaría la descarga de un supercondensador de alto voltaje a través de la mano?

Estoy tratando de averiguar qué efectos tendría esto a mano. Supongamos que tocamos los contactos de dicho capacitor con el pulgar y el índice de la misma mano (seca y bastante limpia) (pero también me interesa lo que sucedería con otra combinación de dedos si difiere significativamente). Por lo que sé sobre los supercondensadores, el "circuito" resultante tendrá las siguientes características:

  • No durará mucho gracias a la capacidad del supercondensador para descargarse muy rápidamente.
  • Como consecuencia de lo anterior, también tendrá una corriente muy alta.
  • El voltaje caerá a medida que el capacitor se descargue

En cuanto a la capacitancia del supercondensador, digamos que es 1 kilofaradio (¿quizás es una batería completa conectada en paralelo?), Que es bastante. También se cargó a 1 kilovoltio.

He tratado de buscar información relevante sobre esto, pero casi todas las fuentes hablan principalmente, si no solo, sobre los peligros de que la corriente alterna pase por el corazón, que es un escenario muy común en la práctica pero totalmente inaplicable en mi caso donde pasa la corriente continua. sólo a través de una pequeña parte del cuerpo. Los que hablan de otros efectos de la electricidad en el cuerpo humano, mencionan los siguientes peligros adicionales:

  • calefacción
  • electrólisis

Probablemente me he perdido algunos aquí ya que, como dije, esto parece bastante difícil de buscar (probablemente algo bueno en un sentido más profundo, sinceramente). Entonces, ¿qué efectos en la mano/cuerpo tendría esto?

Difícil de decir, pero busque "lesión por descarga eléctrica en la mano" en las imágenes de Google con SafeSearch desactivado, y bueno, no es agradable.
1 kilovoltio a 1 kilofaradio. ¿Qué mano? No veo ninguna mano, veo un muñón de brazo. Un faradio: un culombio de electrones (un amperio) por cada 1 voltio de presión. 1000 veces 1000 son MUCHOS amperios en una fracción de segundo. Investigación: ser golpeado por un rayo completo. Piensa: tronco de árbol golpeado por un rayo. Piensa: temperatura más alta que la del Sol.
NOTA: Las baterías de iones de litio son, en esencia, condensadores. Piense en términos de suficientes baterías de iones de litio en serie para producir 1000 voltios (los autos eléctricos tienen alrededor de 600 voltios) y suficientes en paralelo para producir 1000 amperios instantáneos (1000 faradios). La PIEL humana es un gran aislante, pero perfora la piel (milómetros) y tienes esencialmente agua, y un excelente conductor. Piensa: arañazos, manchas, picaduras de insectos, granos, etc.

Respuestas (3)

El voltaje normal de la red (240/110 voltios) es fácilmente suficiente para causar una descarga, que es desagradable y potencialmente algo peligrosa, pero debido a la resistencia de la piel, que puede oscilar entre 5 KOhms y varios millones de ohmios, el flujo de corriente suele ser insuficiente para causar daño a los tejidos.

La capacidad aislante de la piel es la mayor protección del cuerpo contra los golpes, el voltaje estándar que se cree que es suficiente para romper la resistencia de la piel sería de 500v , ahora 1000 voltios probablemente causarían heridas punzantes finas en la superficie (al principio, se propagarían rápidamente) lo que luego permitiría que fluyan altas corrientes dentro de los propios tejidos causando contracciones tetánicas de los músculos (y como es corriente continua, un agarre que no puede soltar), calentamiento, carbonización de canales a través de la carne y el flujo de corrientes muy grandes , eventualmente devorando la carne creando un patrón fractal enloquecido:

ingrese la descripción de la imagen aquí

https://cutthewood.com/ Uso justo 2021.

Habría desgasificación a medida que la carne se quemaba, probablemente se hinchaba, como la piel de un pollo al que le sale una burbuja de gas cuando lo sacas del horno. Luego fuma mientras la carne se quema.

Esto no tomaría más de unos segundos. Un capacitor de Kilofaradio cargado a 1000v se descargaría bastante rápido, por lo que la desgasificación podría ser bastante dramática, y verías la piel brillando de color naranja mientras se carboniza. Este video ilustra , aunque es una fuente de baja corriente, el efecto en la carne sería más rápido y más dramático, y brillaría más (aunque no lo he probado yo mismo, es probable que haya muchos pequeños chorros de plasma parecidos a llamas después de la vapor inicial).

La carne perdería integridad y los tendones se desprenderían, o las articulaciones de los dedos, lo que permitiría liberar la mano. Habría mucho daño permanente a la carne, los nervios sensoriales y los músculos del antebrazo.

Especulación:

Es posible, quizás solo posible, que si la persona que toca los electrodos con la mano ha realizado mucho trabajo manual y tiene una piel muy gruesa, como un constructor o incluso una gimnasta, esa piel será lo suficientemente gruesa como para evitar que se rompa por un tiempo. es decir, si la piel está seca, habría un shock doloroso y tetania (y agarre si no tuvieran suerte), pero podrían salirse con la suya con poco más que un recuerdo de dolor.

Si hubiera agarre, podrían tener varios segundos o incluso minutos para cortar la corriente/liberar la mano antes de que la piel se rompiera (lo que sucedería eventualmente).

"Un condensador de Kilofaradio cargado a 1000v" está bien... y estoy de acuerdo con la parte de biología... pero ¿estás seguro de que estos condensadores realmente existen? electronics.stackexchange.com/questions/365768/…
El nivel de tecnología especificado era uno donde existe, pero voté a favor de su respuesta desafiante del marco. @Goodies Un mega coulomb es suficiente para hacer el trabajo como lo describí, estoy bastante seguro.
El problema es que se necesita un alto voltaje para lastimar a los humanos, debido a la resistencia de nuestra piel y cuerpo, lo señalaste con precisión. Una mayor capacidad (en faradios) del capacitor solo aumenta la cantidad total de coulombs helados en el capacitor, no aumentará el voltaje de descarga. Ese voltaje está determinado por (igual a) el voltaje de carga. Para permitir altos voltajes de carga, las superficies dieléctricas deben ser gruesas. En un supercondensador, este no es el caso, a menos que lo hagas del tamaño de una casa. No puedo decir que estos no existen, pero sería bastante exótico. Tal vez tales condensadores se usen en el CERN.
Estoy bastante seguro de que serían enormes, la casa puede ser una subestimación a menos que vivan en mansiones donde te encuentras. Lo investigaré más a fondo, veré si puedo encontrar el dieléctrico de última generación en estos días. @Golosinas
Incluso el de la NASA (están involucrados de alguna manera en el desarrollo o la financiación del mismo, con un voltaje de ruptura apropiado, necesitaría un grosor de al menos un mm, lo que limita severamente la carga por área. Nadie se molesta con aplicaciones de alto voltaje , por lo que siempre habría un inversor en el camino de la descarga directa como esta, a menos que: la regla de la genialidad.
@A rogue Ant Gracias por el aporte ... edité la respuesta a continuación ... Encontré algunas fuentes más en línea y cambié "energía" por "carga de culombios". Puede almacenar mucha carga en él, pero la energía es limitada, una de las razones por las que los supercondensadores no pueden reemplazar las baterías.
@Goodies Se llama 'una nube'. Estos condensadores producen rayos.

La capacidad importa menos que el voltaje máximo

Como antiguo aficionado a la electrónica y coleccionista de componentes electrónicos, puedo decir por experiencia que los condensadores mucho más pequeños pueden ser bastante peligrosos, porque son adecuados para altos voltajes. Incluso con condensadores elco de consumo normal, como los que se usaban allá por los años 60 para las fuentes de alimentación de TV. La capacidad de estos elco oscilaba entre 100 micro Farad y, por ejemplo, 0,01 F para los realmente grandes, voltaje máximo, por ejemplo, 400 V. Los triodos y los pentodos estaban involucrados, por eso se hicieron para este rango de voltaje. Estos condensadores pueden volverse bastante peligrosos de manejar cuando se cargan con la fuente de alimentación del televisor.

Los supercondensadores funcionan con voltajes bajos

En un supercondensador , que podría ser de 100 a 200 faradios, podría almacenar una gran cantidad de carga de culombios. Pero, en general, el voltaje de carga máximo de estos componentes es muy pequeño, lo que produce un contenido de energía mucho menor. No se pueden usar voltajes altos, porque perforarían las superficies dieléctricas en un supercondensador. Sería de gran tamaño... o tecnología especial. La tensión de descarga sería igual a la tensión de carga, por lo que tocar los electrodos no tiene consecuencias graves.

Puedo referirme a otra respuesta. Para supercondensadores, el más común es de 2,7 voltios.

https://electronics.stackexchange.com/questions/365768/why-arent-there-any-400v-ultracapacitors

Los supercondensadores que permiten voltajes más altos son muy raros y costosos. Encontré uno debajo, es 130F y puede manejar 62.5V. Un voltaje como ese ciertamente se sentiría en la piel, pero no te matará. Y mira el precio de este bebe..

https://nl.rs-online.com/web/p/electric-double-layer-capacitors/1797440/

¡Si se permitieran voltajes más altos, los supercondensadores reemplazarían las baterías inmediatamente! Son mucho más duraderos que las baterías, un condensador se puede cargar millones de veces, una batería no. Para fondos,

https://www.tecategroup.com/products/ultracapacitors/ultracapacitor-FAQ.php

Una batería de iones de litio es, de hecho, un condensador. Por lo general, una celda tiene poco más de 3,7 voltios.
No del todo... en las baterías, el voltaje permanece en un cierto valor, dependiendo de la construcción y las sustancias químicas de las que está hecha la batería. ¡Si colocara 100 baterías de iones de litio en serie, el conjunto se volvería peligroso de manejar! En los condensadores, el voltaje depende del voltaje de carga y es variable por debajo de cierto límite. Este límite es el voltaje máximo que se puede aplicar antes de que las superficies dieléctricas se dañen o comiencen a tener fugas excesivas (la resistencia interna se vuelve baja).

Podría decir mucho, pero si una imagen vale más que mil palabras, entonces un video vale un millón.

Aquí hay un tipo que juega con cuatro supercondensadores, cada uno con una capacidad nominal de 2,6 kilofaradios, es decir, 2,6 veces más que sus especificaciones.

Soldar una moneda con supercondensadores esa fue una buena moneda

Si cortas uno de esos que está completamente cargado, obtienes algunas chispas que se parecen a las que obtienes al soldar un soldador: algo bueno, podría quemarte gravemente la mano y la muñeca, tal vez hasta el tercer grado, pero nada cinematográfico. Sin embargo, con cuatro de ellos en tándem... observe cómo el tipo los conecta a cosas aleatorias, incluida una placa de circuito y una moneda de diez centavos. ¡Ahora ahí es donde realmente comienza la diversión!

Esa chispa es ciertamente peligrosa, pero me temo que no es una respuesta. Esto puede quemarte la mano, pero lo que ves es el resultado de acortar el capacitor. Una enorme corriente fluye a través de un metal de baja resistencia, a bajo voltaje. La energía se liberará en forma de calor. El voltaje real permanece por debajo de 10V. Puede hacer que el alambre de metal brille con una batería de consumo de 9V. Si pusieras el dedo sobre el metal, también se quemaría. Pero cuando los electrodos solo tocan el pulgar y el dedo anular, no hay metal involucrado, la corriente será casi cero, porque la resistencia de la piel es mucho mayor que la de esa pieza de metal.
El problema es que 1Kv es mucho más que 9v, y la corriente a través de su dedo sería aproximadamente 100x con el supercondensador que describe OP. La resistencia al contacto con la piel es de aproximadamente 500 ohmios, por lo que es 1 KOhm en total. A 1Kv, eso es solo 1A de corriente, pero eso es 1A a 1000V, lo que nos da 1000W, que es mucha energía.
@Goodies Pero tiene 1000V detrás. Eso es suficiente para causar la ruptura de la piel y estás viendo unos pocos cientos de ohmios, varios amperios, eso es miles de vatios. Ahora tienes aún menos resistencia y aún más potencia. ¿Qué tan rápido puede descargar el capacitor su poder?
Nunca podría descargar a un nivel de 1000 voltios. Para un condensador, el voltaje de descarga es (¡máximo!) igual al voltaje de carga. Y un voltaje de carga de 1000 V no es factible con un supercondensador. Ver arriba, el dispositivo se volvería enorme. La energía que el condensador podría contener es limitada.