Vor langer Zeit schrieb mein Highschool-Lehrer die beliebte Frage an Bord,
"Warum bekommt ein Vogel, der auf einer stromführenden Leitung sitzt, keinen Stromschlag?"
Er gab uns vier Möglichkeiten (ich erinnere mich nicht an alle), darunter war die offensichtliche "da die Füße des Vogels den Boden nicht berühren" und wir entschieden uns natürlich für diese.
Er sagte uns, dass diese Antwort eigentlich nicht zufriedenstellend (oder eher unvollständig) sei, da der Strom im Draht kein Gleichstrom, sondern ein Wechselstrom sei.
Der Körper des Vogels ist wie ein Kondensator zu behandeln (da der Widerstand des Vogels aufgrund seiner geringen Längsausdehnung vernachlässigt werden kann, da beide Füße auf nahezu gleicher Spannung liegen), der für kleine Frequenzen eine große Impedanz bietet .
Aus diesem Grund ist der Strom durch den Körper des Vogels vernachlässigbar und er wird nicht geschockt.
Nun, die folgenden Antworten und Links darin:
schlagen vor, dass es tatsächlich die fehlende Erdung ist, die verhindert, dass der Vogel gebraten wird. (Zusammen mit beiden Füßen an effektiv der gleichen Stelle)
Die meisten Leute in den vorherigen Antworten schienen nichts über die Wechselnatur des Stroms und der Impedanzen usw. erwähnt zu haben, die dadurch im Körper des Vogels erzeugt werden.
Welche Erklärung ist richtiger?
PS: Plausibler erscheint mir die Erklärung, die mein Lehrer gegeben hat.
Welche Erklärung ist richtiger?
Die Antwort auf die zweite Frage, die Sie zitieren, ist die beste.
Um einen „Stromschlag“ zu erleiden, muss eine nicht unbedeutende Strommenge durch den Körper fließen. Die Strommenge, die fließt, ist eine Funktion der Impedanz des Vogels und der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Kontaktpunkten.
Der zweite Punkt ist hier entscheidend. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Kontaktpunkten ist im Wesentlichen Null. Die Füße eines Vogels sind vielleicht ein paar Zentimeter voneinander entfernt und berühren DEN GLEICHEN Draht. Der einzige Spannungsunterschied zwischen den beiden Füßen kommt von Verlusten im Draht selbst und diese sind über eine so kurze Distanz minimal. Stromleitungsdrähte sind speziell darauf ausgelegt, so wenig Verluste wie möglich zu haben!
Große Vögel werden tatsächlich gelegentlich durch Stromschläge getötet. Das liegt einfach daran, dass ein Teil ihres Körpers etwas berührt (oder ihm zu nahe kommt), das NICHT derselbe Draht ist, auf dem sich ihre Füße befinden, und der ein anderes Potenzial hat. Es muss nicht geerdet werden, jeder andere Phasendraht reicht genauso gut (wenn nicht sogar besser).
Das AC-Argument hält nicht viel Wasser. Der Vogel hat zwar eine Kapazität, aber sie ist klein und die Netzfrequenz ist sehr niedrig. Wenn wir für den Vogel eine Kapazität von vielleicht 50 pF (ein Mensch etwa 100 pF) und 50 Hz annehmen, ergibt das eine Reaktanz von 16 im Vergleich zu einigen für die ohmsche Impedanz des Vogels. Die Kapazität trägt also nur etwa 1/1000 zum Gesamtstrom bei.
Edit wegen Kommentar:
Dies ist eine Teilantwort, die den Titel der Frage anspricht:
Sind die "Vogel sitzt auf einem Stromkabel"-Antworten falsch?
was laut OP
schlagen vor, dass es tatsächlich die fehlende Erdung ist, die verhindert, dass der Vogel gebraten wird. (Zusammen mit beiden Füßen an effektiv der gleichen Stelle)
Auch wenn man den Vogel als Kondensator behandelt , aus einer Antwort in electronics.se
Auf dem Draht sitzend ist es wie C2 im Bild, und C2 ist kurzgeschlossen, umgangen. Die beiden Punkte haben die gleiche Spannung, und die Spannung am leitenden Draht für jedes Bein des Vogels ist gleich, auch wenn sie abwechselnd ist.
Ob es Wechselwirkungen höherer Ordnung mit den elektromagnetischen Feldern gibt, die ein Vogel als "Kribbeln" oder als Gefühl der Spannung in den Drähten daneben wahrnehmen könnte, wird durch die anderen Fragen beantwortet.
Niemand in den vorherigen Antworten schien etwas über die Wechselnatur des Stroms und der Impedanzen usw. erwähnt zu haben, die dadurch im Körper des Vogels erzeugt werden.
Das ist nicht richtig, da meine eigene Antwort auf eine der zitierten Fragen ausdrücklich erwähnt, dass sich Wechsel- und Gleichströme in ihrer schädlichen Wirkung unterscheiden. Die Gefahr des Wechselstroms besteht darin, dass er unwillkürliche Muskelkontraktionen hervorruft und damit Herzflimmern auslöst, was die typische Todesursache bei alltäglichen Stromschlägen ist. Dies ist mit viel geringeren Potentialunterschieden möglich als die schädlichen Auswirkungen des Gleichstroms, die hauptsächlich auf die Erwärmung des Joule zurückzuführen sind ( weitere Einzelheiten finden Sie in den Referenzen in dieser Antwort ). Da sich der Vogel jedoch parallel zum Draht befindet, sind die erzeugten Ströme zu schwach, um Schaden anzurichten.
Anmerkung: Beachten Sie auch, dass es eigentlich auf den Strom und nicht auf die Potentialdifferenz ankommt: Letztere kann ohne Stromfluss vorhanden sein und nach dem Schließen des Stromkreises erheblich abfallen.
Alle Gründe sind relevant. Wenn nur eine Bedingung nicht erfüllt wäre, würde der Vogel einen Stromschlag erleiden:
Wenn der Vogel Erde und Draht oder zwei verschiedene Phasendrähte berührt, ist dies das einzige, was zwischen den Elektronen und einer großen Spannungsdifferenz steht, und es wird in kürzester Zeit gut gemacht.
Wenn der Vogel auf einem guten Widerstand stehen würde, vergleichbar mit seinem eigenen Widerstand zwischen seinen Füßen, bräuchten Sie nicht viel Strom auf dem "Draht", um den Vogel zu töten.
Wenn der Vogel einen ausreichend großen Kondensator berühren würde, würde ausreichend Strom durch den Vogel fließen, um ihn zu töten.
Wenn die Wechselfrequenz der elektrischen Stromquelle hoch genug wäre, würde der Vogel heiße Füße bekommen, da sein eigener Körper als Kondensator fungiert. Das würde den Vogel nicht unbedingt töten, da solch hohe Frequenzen die Nervenzellen nicht stören. Das ist der gleiche Trick, als wenn ein Zauberer Leuchtstoffröhren durch Berühren zum Leuchten bringt.
Zum Glück für die Vögel ist im Allgemeinen keine dieser Bedingungen erfüllt:
Ihre beiden Füße berühren denselben Draht, sodass zwischen ihren Füßen kein relevanter Spannungsunterschied besteht. Und dieser Draht ist sowohl sehr dick als auch aus einem gut leitenden Metall, so dass sein Widerstand vom Widerstand des Vogels völlig in den Schatten gestellt wird. Folglich fließt ein vernachlässigbarer Bruchteil des Stroms des Drahts durch den Vogel. Und das ist das einzige, was die Vögel überhaupt berühren.
Der Körper des Vogels ist klein, ebenso wie seine Kapazität. Außerdem ist die Wechselfrequenz niedrig. Der Strom, der den Körperkondensator des Vogels (ent-)lädt, wird durch diese Faktoren gesteuert. Und sie sind so klein, dass die Strömung den Vögeln scheinbar keine Beschwerden bereitet.
Nebenbemerkung:
Viele "einfache" physikalische Probleme sind so. Sie sehen einfach aus, sie scheinen eine einfache Antwort zu haben. Bei genauerem Hinsehen stellt man jedoch fest, dass sie gar nicht so einfach sind. Sehr häufig stellt sich heraus, dass mehr als ein Effekt im Spiel ist, dass etwas (un-)wichtige Störfaktoren ignoriert wurden (wie Luftwiderstand in Kanonenkugelfragen usw.) und dass die einfache Antwort nur so lautet gut, da diese Störfaktoren eigentlich klein sind. Es ist wichtig, sich dieser ignorierten Faktoren bewusst zu werden, damit sie berücksichtigt werden können, wenn eine Änderung der experimentellen Parameter dazu führt, dass sie relevant werden.
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