《环球科学》超值订阅季!拼豆快来直播间抢福利吧!小女小心
4月24日(周五)晚20:00,孩玩锁定“环球科学”视频号直播间,不幸你可以获得:
9.9元秒杀三本《环球科学》杂志!离世
全年订阅超值优惠,也样加送杂志、拼豆周边和英语提升超多好礼!小女小心
全程专刊、孩玩周边、不幸杂志抽不停!离世
还有全场半价名额等你来!也样
撰文 | 王怡博
审校 | 二七
1891年5月21日,拼豆在美国哥伦比亚大学的小女小心讲台上,尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)让25万伏特的孩玩高频电流贯穿全身,使得周身迸发出“电焰之光”,却毫发无损。他在《特斯拉自传》(My Inventions and Other Writings)中回忆道,“我现在仍能回想起观众们讶异的表情。”
135年后的今天,孩子们触碰“拼豆”玩具配套的小型电熨斗时,却没能幸免。
今年3月中旬,山西运城的一名小女孩在熨烫拼豆图案时,家中摄像头记录下惊险一幕:熨斗突然起火,火花四溅。女孩立刻拔掉电源,但手已被烫伤。更严重的事故发生在同月的贵州贵阳——另一名小女孩同样因为玩拼豆,在熨烫环节触电,最终因医治无效不幸离世。
两起悲剧让人不禁追问:为什么特斯拉能用高压电流做演示而安然无恙,孩子们却在一个看似简单的玩具上丢了性命?要回答这个问题,需要回到19世纪末那场著名的“电流之争”(The War of the Currents)。
特斯拉坐在他的线圈旁,这张照片已被证实是由两张照片合成得到的。图片来源:wikimedia commons/CC BY-SA 4.0
以命试电
按照加拿大电气工程专家克里斯·瓦拉尔贾伊(Chris Varaljai)2020年发表的研究,19世纪70和80年代,沉迷于电力研究的特斯拉起初并没有意识到电的危险。那时,他与乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)推崇的交流电系统,正与托马斯·爱迪生(Thomas Edison)主张的直流电系统展开展开激烈对决,即“电流之争”。
爱迪生认为,电力输送应该采用直流电,因为这种系统允许低压输电,比较安全。特斯拉和威斯汀豪斯则力推交流电,认为高压交流电便于长距离输送电力,同时可以利用变压器改变入户线路的电压,把高电压转换为低电压,保障家庭用电安全。
双方谁也说服不了谁,于是开始竞相证明各自系统的安全性,以及对方系统的危险性。而正是这场竞争,意外推动了人类对电击(electric shock)危险的系统认知。
1888年,电气咨询工程师哈罗德·布朗(Harold Brown)在爱迪生的支持下,在哥伦比亚大学矿业学院用交流电电死了一条狗,以此证明交流电的危险。这些演示甚至推动美国纽约州采用交流电执行死刑,并由此创造出一个新词——电刑(electrocution)。爱迪生作证称,1000伏特的交流电就足以让人迅速死亡,且没有任何痛苦。
然而事实并非如此。1890年,威廉·凯姆勒(William Kemmeler)的成为第一位在纽约州电椅上被处决的人,过程极其可怕,远比绞刑更加残忍。
与此同时,特斯拉则以自身为盾,反复进行人体通电实验,让大功率电磁线圈释放的电流通过他的身体,以此证明超高频振荡电流是相对安全的——正如本文开头描述的一幕。
尽管爱迪生一心想彻底禁用交流电,交流电最终还是战胜了直流电,至今仍在全球电力系统中占据主导地位。更重要的是,这场争夺让特斯拉真正开始关注电气安全问题。
图片来源:unsplash
1896年,一名美国商人乔治·科莱特(George Collet)在安装弧光灯时,因使用一根涂有金属漆的装饰条,意外触电身亡。当时人们对电击危险的认知还很有限。这起事故被美国多地媒体广泛报道,让公众意识到电力并非只会带来光明,也暗藏杀机。特斯拉也由此认识到,是时候向大众普及电气安全知识了。他在接受一家报社采访时解释说,金属漆、潮湿木材等物质具有导电性,是导致意外的罪魁祸首,并告诫人们只要双脚不直接接触地面或站在干燥的绝缘体上,就能有效阻断电流穿过人体的路径。
事实上,人们很快发现,电的危险性不只在于电击,错误安装的电线和设备,同样可能引发火灾。1895年,美国各地已出现五种互不一致的电气安装规范,令工程师、电工和建筑商无所适从。为解决这一混乱局面,1896年美国成立了一个委员会,着手制定一部全国通用的电气安全标准。这一努力最终推动美国《国家电气规范》(National Electrical Code, NEC)于1897年首次正式发布。
可以说,到19世纪末,人们已经普遍认识到电击可能造成严重伤害甚至死亡。但关于电击对人体具体影响的研究和数据仍然极为有限,科学家并不清楚多大的电流会引发特定的生理反应。比如,究竟多强的电流会导致心脏骤停?
生命红线
直到20世纪50年代,这些问题才有了相对明确的答案。1956年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的电气工程教授查尔斯·达尔齐尔(Charles Dalziel)受托发明一种电击谷仓苍蝇的装置,并由此开启了他对电击现象的研究。在那个缺乏相关数据的年代,他对动物、自愿参与的人类受试者,以及他自己进行了测试,首次系统揭示了电流强度与人体生理反应之间清晰的对应关系。
达尔齐尔发现,在60赫兹的交流电下,成年男性平均在1.1毫安左右产生刺痛感,而女性由于神经系统更敏感,在0.7 毫安时便能察觉。随着电流增强,痛感明显加剧:男性会在电流增大到约16毫安时,因无法忍受而本能地松开电源,女性的极限则是10.5毫安。一旦超过这些阈值,受试者的肌肉便会发生不可控的强直性收缩,就像被电“吸住”一样,无法自主脱离危险源。
接着,当电流继续升至15毫安(女性)或23毫安(男性)以上时,胸部肌肉的剧烈收缩会导致呼吸极其困难。而最为致命的威胁是,当100毫安左右的电流持续流经心脏约3秒时,便会引发心室颤动,使心脏失去泵血功能,导致死亡。
达尔齐尔还揭示了电流的大小与通电时间的平方根成反比,表明即便电流强度较低,若持续时间足够长,同样致命。其次,他证实民用电常用的50至60赫兹频率,恰恰对心脏的威胁最大,最易诱发致命的心室颤动。
此外,在调查电气事故时,达尔齐尔发现许多致命悲剧都源于接地故障——当带电导体与地面或设备外壳发生意外接触时,就会产生接地故障。为了预防此类事故,他发明了接地故障断路器(GFCI)。这一里程碑式的装置,巧妙地将磁感应电路与当时刚刚兴起的半导体技术结合在一起。
图片来源:unsplash
达尔齐尔还根据他的研究结果,把接地故障断路器的触发电流设定在极其灵敏的5毫安。这意味着,只要发生小至5毫安的漏电,电路就会在数秒内被迅速切断。在证实了这套设备预防电气死亡事故的高效性后,美国《国家电气规范》正式将其纳入强制安装要求。
可以说,达尔齐尔发明的接地故障断路器,从根本上重塑了现代电气安全防护体系,挽救了无数人的生命。
防线的漏洞
然而,这道防线并非万能。它的有效性建立在一个前提下:电器本身必须遵循基本的工业设计底线。一旦底线失守,再周全的保护也形同虚设。拼豆玩具引发的悲剧,正是一个血淋淋的例子。
一个合格的熨斗,应当具备接地保护或绝缘设计,并配备过热断电保护。但调查发现,市面上一些拼豆玩具配套的小熨斗,并没有温控保护,甚至直接外接220伏的市电。通电仅3分钟,拼豆底板温度就超过130℃,且会持续升温。
干燥环境下,人体电阻约为1000至3000欧姆。这意味着,一旦发生短路或外壳漏电等故障,220伏的市电很可能会瞬间在人体内产生高达220毫安的电流,足以在毫秒之间引发心室颤动,夺走一个孩子的生命。
事实上,我国《电玩具的安全》国家标准给出了清晰的底线:玩具应为电池玩具、变压器玩具或者双电源玩具,其供电电压不应超过24伏。在24伏环境下,通过人体的电流会被锁定在24毫安以内;即便孩子的手心出汗,电阻骤降至500欧姆,这一电流也会限制在48毫安以下。这个强度的电流会带来明显的痛感或肌肉收缩,但还不至于跨越那道“死亡红线”。
图片来源:小编
另一条红线
拼豆玩具的危险,远不止电击这一条红线。如果说电流的袭击是瞬间的杀手,加热塑料释放的化学物质则是隐秘的慢性侵蚀。
拼豆的主要成分通常是聚乙烯(PE)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),它们的熔点普遍低于130℃,小熨斗底板的温度可以达到甚至超过这个数值——毕竟“熨斗”的目的,就是让塑料熔融,从而将一颗颗独立的豆子拼在一起。在这个温度窗口内,这些塑料会发生热分解,释放出酸类、酯类、不饱和烃类,乃至甲醛、乙醛和一氧化碳等有毒物质。
如果孩子在通风不良的室内玩耍,这些肉眼看不见的化学气体就会持续侵袭呼吸道与神经系统,把原本的乐趣,一点点变成健康的代价。而随着拼豆在网络上爆火,这种风险也被成倍放大。
事实上,拼豆最初并不是为娱乐而设计的。它的起源可以追溯到20世纪60年代初。彼时,瑞典工程师古纳尔·克努特森(Gunnar Knutsson)发明了一种带孔板盘,能让珠子稳固地排列在特定位置,拼出复杂的图案,主要用于养老院老人的康复训练。到了20世纪80年代,美国Perler公司把这项发明引入到北美市场,并将其重新定位为益智玩具,常用于锻炼儿童专注力。
21世纪初,拼豆进入中国,并且从2024年底起,突然席卷了年轻人的世界。在社交平台小红书上,“我染上了拼豆”的浏览量一度达到近28亿次;抖音上,“拼豆”话题视频播放量也曾突破80亿次。第三方市场研究机构魔镜洞察的数据显示,2025年拼豆在主流电商平台的销售额达到2.91亿元,同比增长近9倍。
然而,社交平台上数以十亿计的流量背后,是大量试图分一杯羹的“三无”厂家。此前的调研就发现,出问题的玩具往往存在“三无”“未取得3C认证证书”“不符合GB 6675系列强制性国家标准”等情况。这次调查同样显示,许多拼豆玩具为了压缩成本,根本没有3C认证。这不仅带来电气危险,更是让原本用于解压、益智的玩具,变成了一个个微型的“有毒化学工厂”。
当我们用手指捏起或用镊子夹起一根根彩色塑料小管,在模板上小心翼翼地拼出花朵、小动物或心爱的角色时,可曾想过,那个最后用来加热定型的工具可能会让人付出烫伤、触电等惨痛的代价?而这道红线,又该由谁来守?
参考链接:
本文来自微信公众号“环球科学”。如需转载,请在“环球科学”后台回复“转载”,还可通过公众号菜单、发送邮件到newmedia@huanqiukexue.com与我们取得联系。相关内容禁止用于营销宣传。文章中引用的图片、音频、视频文件等资料的版权归版权所有人所有,如有侵权请联系删除。