Taser

skyluke89
ciao a tutti!

ho un dilemma stupidissimo: riguarda come da titolo il taser, l'arma che colpisce una vittima con una scossa ad altissima tensione (50000 V) ma basso amperaggio (qualche decina di mA).

Allora, quello che sappiamo è che la pericolosità di una scossa per un uomo non è data dalla tensione, ma dalla corrente che circola. Perciò correnti al di sopra di, ad esempio, 100 mA possono diventare letali. (sto facendo una stima).
Ora, queste armi di solito non sono mortali, quindi di solito le correnti che generano sono basse, facciamo appunto max 100 mA. Quello che non capisco è: ai capi dei 2 'dardi' c'è davvero una differenza di potenziale di 50000 V? Perchè in tal caso non mi spiego come è possibile che, quando le 2 frecce di attaccano alla vittima, possano produrre una corrente cosi bassa: infatti la resistenza del corpo umano è circa $ 2000 Omega $, quindi se ai capi del corpo si applicano 50000 V, la corrente che vi scorrerebbe dentro dovrebbe essere $ (50000 V) / (2000 Omega) = 25 A $, che è una corrente mortale a dir poco. Quindi quello che suppongo io è che in realtà i 2 dardi facciano scorrere una corrente fissata, ma in realtà la ddp ai capi dei 2 sia molto minore di 50000 V... o no?
mi sapete dire se e dove sbaglio?

Risposte
Falco5x
Non ne so nulla, però provo a immaginare dove sta il trucco.
Quella che tu non consideri è la resistenza interna del generatore.
Infatti un generatore reale può essere immaginato come un generatore ideale con in serie una resistenza. In questo caso la f.e.m. del generatore ideale può essere benissimo 50.000 V, però la resistenza interna in serie ad esso può essere di 500 k$\Omega$, cosicché la corrente che esce è di sicuro minore di 100 mA per quanto bassa sia la resistenza del carico. Se il carico è ad esempio 2000 $\Omega$ la scarica iniziale si innesca a 50.000 V però subito dopo la tensione si ripartisce, parte sulla resistenza interna del generatore (quasi tutta) e parte sul carico in modo proporzionale ai valori delle resistenze. In questo caso sul carico scende a 200 V e sul carico scorrono i previsti 100 mA. Se poi consideriamo però anche gli aspetti capacitivi allora magari la corrente inziale ha un picco altissimo, però dura talmente poco da non risultare comunque letale.

skyluke89
ma le 2 resistenza (quella interna e quella di carico) a 'circuito chiuso' saranno in serie tra loro? perchè in parallelo non possono essere, in tal caso ai capi di entrambe ci sarebbero comunque 50000 volt e la corrente che scorre in quella di carico sarebbe lo stesso elevata; l'unica configurazione possibile quindi è che siano in serie tra loro, ma in tal caso ritorno al mio ragionamento iniziale, ovvero sulla resistenza interna avviene una certa caduta di tensione, e la tensione che effettivamente si presenta ai capi di quella di carico sarà molto minore dei 50000 volt iniziali.. no?

Falco5x
Se tu sai cosa si intende per generatore di tensione equivalente sai bene che la resistenza interna va considerata in serie, altrimenti una resistenza in parallelo al generatore ideale è come se non esistesse agli effetti del circuito esterno.
Sul carico in effetti la tensione reale è bassa se la corrente è bassa. E questa corrente è determinata quasi esclusivamente dalla resistenza interna del generatore. In realtà, se guardi bene, un generatore di tensione elevatissima con in serie una resistenza pure elevata è molto più simile a un generatore di corrente ideale che a un generatore di tensione ideale. Dunque la tua conclusione è corretta.
Non sottovalutare però il discorso che ti facevo sulla capacità. Può essere che in parallelo alla resistenza interna ci sia un condensatore equivalente. In tal caso la scarica sulla resistenza di carico (il corpo umano) avviene sostanzialmente caricando questo condensatore, il quale nell'istante iniziale si presenta come un cortocircuito. Dunque la tensione dei 50.000 V all'istante iniziale può presentarsi tutta sul carico, dando così luogo a una corrente elevatissima. Però questo fenomeno può essere anche brevissimo, dell'ordine del microsecondo se il condensatore ha capacità dell'ordine dei nanofarad, e il fatto che il condensatore si carichi rapidissimamente fa sì che la corrente dopo essere partita dal valore iniziale elevato che ho detto decresca rapidissimamente con una curva esponenziale decrescente. In tal modo il corpo assume una "botta" iniziale di corrente altissima, ma la carica totale che passa è comunque limitata, tale da non produrre danni permanenti.

Davvi1
In realtà quello che conta è l'energia trasferita dall'arma al corpo umano, che è molto bassa.

Possiamo schematizzare l'arma come un condensatore carico, la cui energia è facilmente calcolabile e soprattutto è intrinsecamente "sicuro", dato che più di tot energia non la può immagazzinare, quindi non si corre il rischio di uccidere una persona per il solo fatto che un dispositivo elettronico non ha funzionato.

La forte corrente si ha solo all'istante iniziale ma l'impulso è brevissimo, ciò permette di non bruciare il corpo umano che non sarebbe in grado di smaltire energie più alte di un certo valore.

skyluke89
ok grazie a entrambi; in effetti è vero, bisogna considerare sicuramente anche gli aspetti capacitivi. In effetti io consideravo semplicemente che la pericolosità fosse data solo dalla corrente che scorre, in realtà è la carica totale che passa a determinare la pericolosità, quindi se la corrente anche se inizialmente è elevatissima passa in un tempo brevissimo (come nella scarica del condensatore) allora il danno è limitato. Il mio discorso quindi sulle sole componenti resistive era un pò 'limitato' in effetti, perchè in effetti il circuito interno di un taser presenta anche delle capacità. Per cui direi che è a tutti gli effetti possibile che ai capi della 'resistenza umana' si presentino 50000 volt come tensione, ma soltanto nell'istante iniziale, cioè quando il condensatore è ancora carico al massimo.
Avete risolto il mio dubbio, grazie!

@Falco5x: effettivamente la mio domanda del post precedente era insensata, come hai detto tu la resistenza interna va considerata in serie, non in parallelo! Mea culpa! :roll:

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