Птицы на проводе (снова) - как это птицы не чувствуют тока? Они просто делают параллельную цепь, не так ли?

Question

Птицы на проводе (снова) - как это птицы не чувствуют тока? Они просто делают параллельную цепь, не так ли?

Джесси

Я думал об этом, и я знаю, что другие люди ответили на этот вопрос здесь, но есть одна часть, которая все еще ставит меня в тупик, и она связана с параллельными цепями.

Если я подключу батарею к резистору, а параллельно к нему подключу другую и измерю ток на обоих резисторах, то будет ток! То есть, если я подключу $6\ \mathrm V$ батарея к $100\ \mathrm\Omega$ резистор ( $R_1$ ) и подключите $200\ \mathrm\Omega$ резистор параллельно ему( $R_2$ ), я бы еще померил $6\ \mathrm V$ через оба (напряжение сохраняется в параллельных цепях, верно?), и мой ток (по закону Ома)

я "=" \frac{В}{р} \Rightarrow я "=" \frac{6 В}{100 Ом} "=" 0,06 А

$I=\frac VR\Rightarrow I=\frac{6\ \mathrm V}{100\ \mathrm\Omega}=0.06\ \mathrm A$

я "=" \frac{В}{р} \Rightarrow я "=" \frac{6 В}{200 Ом} "=" 0,03 А

$I=\frac VR\Rightarrow I=\frac{6\ \mathrm V}{200\ \mathrm\Omega}=0.03\ \mathrm A$

Это означает, что один резистор имеет $6o\ \mathrm{mA}$ а у другого есть $30\ \mathrm{mA}$ . Ну и хорошо, но почему это не относится к птице?

То есть птица, опускающая лапы на провод, не замыкает цепь между двумя разными потенциалами, а создает параллельную цепь. Это то, что смущает многих людей, я думаю, включая меня. Если применимы обычные законы для параллельных цепей, то почему они не применимы к птицам на проводе?

Одно из объяснений, которые я слышу, состоит в том, что птицы не соединяют два места с разным потенциалом, но если это так, то почему моя параллельная схема работает? Один резистор не должен регистрировать ток (или очень мал) — и я знаю, сделаю ли я резистор достаточно большим (параллельный, скажем, $R_2$ ) текущая ничья будет меньше. Это то, что происходит? Сопротивление птицы достаточно велико, чтобы потребляемый ток был мал?

Допустим, у птицы $1\ \mathrm{M\Omega}$ сопротивления. А $600\ \mathrm V$ провода бы еще поставить $0.6\ \mathrm{mA}$ через животное.

Но это меня не удовлетворяет, потому что мы имеем дело с $\mathrm{kV}$ провод весов много времени. Вам нужно, чтобы птица, которая фактически является мешком с водой и тому подобным, имела большое сопротивление, чтобы это сработало, но, возможно, это сработает.

Я всегда читаю, что для того, чтобы цепь была полной, птица (или человек) должна быть заземлена, но для меня это не имеет смысла, потому что тогда никакая параллельная цепь не будет работать от батарей! Или даже домашний ток, который представляет собой множество параллельных цепей.

Я чувствую, что мне чего-то здесь не хватает, и если кто-нибудь может сказать мне, что это такое, это будет очень признательно.

Дэвид З.

Я удалил ряд комментариев, которые пытались ответить на вопрос и/или ответы на них. Имейте в виду, что комментарии следует использовать для предложения улучшений и запроса разъяснений по вопросу, а не для ответа.

Питер - Восстановить Монику

Обратите внимание, что реальный элемент, соответствующий батарее в вашем сценарии «если я подключу батарею к резистору, а параллельно к нему подключу другую и измерю ток на обоих, будет ток» — это генератор в электростанция. И да, если вы прикоснетесь к двум клеммам генератора, создав параллельное соединение, которое перекроет почти все сопротивление между клеммами, как вы это делаете с аккумулятором, вы умрете эффектным образом.

Кригги

У кого-нибудь есть доступ к птице, чтобы измерить сопротивление между ее ногами? Мой google-fu слаб, и я не могу найти реальное измерение, и у меня нет домашней птицы.

Питер - Восстановить Монику

@Criggie Мне нужно было время, но я придумал это . Я включил это в свой ответ . Кажется, они измеряют ~ 1 кОм / ногу, что я нашел довольно маленьким, учитывая сухие когти и т. Д. Теперь, когда я думаю об этом, они измеряли цыплят в каком-то зажиме, который может значительно отличаться от сидящей птицы. Но ошибка будет преувеличивать ток.

Ответы (11)

Птицы на проводе (снова) - как это птицы не чувствуют тока? Они просто делают параллельную цепь, не так ли?

Я удалил ряд комментариев, которые пытались ответить на вопрос и/или ответы на них. Имейте в виду, что комментарии следует использовать для предложения улучшений и запроса разъяснений по вопросу, а не для ответа.
Обратите внимание, что реальный элемент, соответствующий батарее в вашем сценарии «если я подключу батарею к резистору, а параллельно к нему подключу другую и измерю ток на обоих, будет ток» — это генератор в электростанция. И да, если вы прикоснетесь к двум клеммам генератора, создав параллельное соединение, которое перекроет почти все сопротивление между клеммами, как вы это делаете с аккумулятором, вы умрете эффектным образом.
У кого-нибудь есть доступ к птице, чтобы измерить сопротивление между ее ногами? Мой google-fu слаб, и я не могу найти реальное измерение, и у меня нет домашней птицы.
@Criggie Мне нужно было время, но я придумал это . Я включил это в свой ответ . Кажется, они измеряют ~ 1 кОм / ногу, что я нашел довольно маленьким, учитывая сухие когти и т. Д. Теперь, когда я думаю об этом, они измеряли цыплят в каком-то зажиме, который может значительно отличаться от сидящей птицы. Но ошибка будет преувеличивать ток.

JMac · Answer 1

Ноги птиц расположены довольно близко друг к другу. Провод электропередачи имеет очень малое сопротивление.

Это означает, что напряжение как функция расстояния практически не меняется. Таким образом, разность потенциалов между ногами двух птиц практически равна нулю, потому что потенциал на каждой ноге практически одинаков. Разность потенциалов между проводом и землей может быть большой; но птица не предлагает никакого пути между проводом и чем-либо с гораздо более низким напряжением. Он предлагает путь только между двумя ногами, поэтому разница в напряжении остается небольшой.

Вдобавок к этому у птицы гораздо большее относительное сопротивление, чем у провода, поскольку предполагается, что провод минимизирует падение напряжения на нем. Это означает, что большая часть тока также будет протекать по проводу, а относительно небольшой ток будет протекать по птице.

Птица на самом деле не подвергается риску, если только она не может соединить высоковольтную линию с чем-то значительно отличающимся потенциалом, чего не может сделать та же самая линия на несколько дюймов ниже.

Для примера цифр Соломон Слоу прикинул в комментариях :

Предположим, что провод эквивалентен меди калибра 000, 0,0618 Ом на 1000 футов. Предположим, что его номинальная мощность близка к номинальной: 300 А. Предположим, птица размером с голубя с ногами, которые держат проволоку на расстоянии около 1 дюйма друг от друга. По моим расчетам, разность потенциалов между точками, отстоящими друг от друга на 1 дюйм по длине этого провода, будет около 1,6 мВ .

Акцент мой. Самостоятельно проверить эту оценку несложно, но она действительно иллюстрирует проблему.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Комментарии перемещены в чат, поэтому ваша ссылка больше не работает. Кроме того, насколько большая птица нам понадобится, чтобы она могла приготовить сама себя?
можно расчёт поподробнее? (расстояние между ногами, сопротивление птицы) и добавить ожидаемый ток, проходящий через птицу для этих 1,6 мкВ?
@njzk2 Просто $V=IR$ , с $I$ предполагается как 300 $A$ согласно комментарию, и с сопротивлением 0,0618 Ом на 1000 футов и захватом 1 дюйм вы можете рассчитать сопротивление между двумя точками. Это дает вам 0,001545 $V$ . Я расписывал это более подробно, но оно было удалено, вы должны сами проверить математику.

Питер - Восстановить Монику · Answer 2

Заранее скажу: Вы совершенно правы! Провод — это резистор, птица — это резистор, а птица, стоящая на проводе обеими ногами, действительно является параллельным проводу резистором. Это действительно означает, что через птицу течет ток. Это как раз не много, потому что провод — по задумке! — очень плохой резистор, а пташка для сравнения (и это здесь важно) достаточно хороший резистор, через который протекает не большой ток.

Вот пример с реальными цифрами.

Воздушная линия электропередач, которая может нести 1000 ампер, имеет, согласно этому каталогу, с. 136, удельное сопротивление $0.022\ \mathrm{\Omega/km}$ , или $2.2\times10^{-2}\ \mathrm{\Omega/km}$ . Десятисантиметровое растяжение — при условии, что птица преодолевает это удобное расстояние — имеет, таким образом, сопротивление $1/10\,000$ из этого, или $2.2\times10^{-6}\ \mathrm\Omega$ .

Пропустить ток в 1000 ампер через сопротивление двухполюсника. $10\ \mathrm{cm}$ потягиваться, $2.2\times10^{-6}\ \mathrm\Omega$ , разность потенциалов

В "=" я \cdot р "=" 1000 А \times 2.2 \times 10^{- 6} Ом "=" 2.2 \times 10^{- 3} В

$V=I\cdot R=1000\ \mathrm A\times2.2\times10^{-6}\ \mathrm\Omega=2.2\times10^{-3}\ \mathrm V$ необходим. Это и есть разность потенциалов между лапками птички, чуть больше 2 милливольт. Мы могли бы остановиться прямо здесь, потому что знаем, что можем преодолеть тысячекратную разницу потенциалов, ничего не почувствовав, но давайте продолжим для удовольствия. Наконец, не в последнюю очередь я нарисовал картину, которую хочу показать.

Согласно исследованиям , проведенным с целью сделать наш обед приятным, куриные ножки обладают сопротивлением $1400\ \mathrm\Omega$ каждый. Поскольку наша птица немного меньше, мы предполагаем только $2000\ \mathrm\Omega$ для обоих, также игнорируя сопротивление тела между ног, хотя бы из скромности.

Это означает, что ток, протекающий через птичку, равен

я "=" В / р "=" 2.2 \times 10^{- 3} В / 2000 г. Ом "=" 1.1 \times 10^{- 6} А .

$I=V/R=2.2\times10^{-3}\ \mathrm V/2000\ \mathrm\Omega=1.1\times10^{-6}\ \mathrm A.$ (Разрядка батарейки АА при таком токе заняла бы сто лет или больше.) В цитируемой исследовательской работе по курице также упоминается

81 m A

$81\ \mathrm{mA}$ ненадежен; то есть

80 000

$80\,000$ раз превышает ток, протекающий через птичку на проводе, так что есть место для ошибки, кислотного дождя или скачков напряжения.

Вот принципиальная схема, изображающая вашу параллельную необжаренную птицу. Как видите, я нарисовал провод в виде последовательности соседних резисторов, каждый длиной $10\ \mathrm{cm}$ . Обычные принципиальные схемы просто игнорируют микроомы и рисуют прямой провод. Позор им! Ребята, это смущает людей! Каждый провод - это резистор! Правда, каждый $10\ \mathrm{cm}$ сегмент сам по себе является очень слабым резистором; но миллион из них настолько раздражает, что электростанция должна поднять ставку на многие киловольты.

Я, пожалуй, должен добавить, что мы могли бы прийти к тому же заключению легче. Расчет напряжения совершенно не нужен, если предположить, что птица не изменяет общий ток через провод до и после. Тогда ток (независимо от того, какое напряжение его вызывает) просто разделяется в соответствии с отношением сопротивлений, которое составляет примерно $10^9$ , так что $1/10^9$ й из $1000\ \mathrm A$ Прохождение через провод проходит через птицу, которая $10^{-6}\ \mathrm A.$

Сочетание стандартных и научных обозначений немного сбивает с толку, ИМО. Не лучше ли быть последовательным, например, записать 1000A как 1 * 10^3?
@IanKemp Ну, 1000 А и 2000 Ом (точнее, 1436 Ом или что-то еще на ногу) были даны в литературе, которую я цитировал в этом формате. Я думал, что тысячи достаточно легко понять. Остальные я оставил научными для облегчения вычислений. О, и на изображении/схеме я обнаружил, что 0,000001 А очень хорошо иллюстрирует суть. Кого волнует показатель степени более или менее (правильно ли я их понял?).
Хороший ответ, особенно последняя часть, касающаяся игнорирования напряжения. Это правда, что дополнительное сопротивление птицы не увеличит нагрузку на цепь измеримым образом.
Я удалил ряд устаревших комментариев и/или ответов на них.
Учитывая эти числа и расстояние 100 км, сопротивление всей линии от трансформатора к трансформатору будет 2,2 х 10-2 х 100 км = 2,2 Ом. Таким образом, напряжение линии будет 1000 А x 2,2 Ом = 2,2 кВ. но мы знаем, что типичная линия электропередачи имеет напряжение в сотни кВ. Какой был бы ток в птице, если бы это была линия 380 кВ?
@thentangler Это падение 380 кВ происходит не только на проводе , но и на проводе и на всех потребителях. 380 кВ по проводу приведет к току 190 кА по этому проводу, что приведет к потерям мощности I*V=57 ГВт, что составляет 570 кВт/м. Птица все равно не умрет от удара током (падение напряжения всего 3,8 В на метр), но летающий расплавленный и испаренный металл может поджечь ее перья.
Если вы знаете только напряжение линии 380 кВ и сопротивление типичного кабеля из неизолированной меди (около 0,0022 Ом/км), как рассчитать ток, протекающий через птицу? Как вы получили 1000A? ссылка на каталог больше не существует.
Да, я заметил битую ссылку. Нужно использовать waybackmachine, но сейчас я разговариваю по мобильному телефону. Я думаю, что 1000 ампер исходили из спецификаций производителя. Ток зависит от потребителей на другом конце.

Филип.П. · Answer 3

Филип.П.

Электрический потенциал — это разница между двумя точками, и, учитывая, что провод, на котором стоит птица, имеет небольшое сопротивление, разностью потенциалов можно пренебречь. Это означает, что когда птица стоит обеими ногами на проводе, разность потенциалов между ее двумя ногами ничтожна и с ее собственным высоким сопротивлением определенно не причинит ей вреда.

Высказанная вами точка зрения относительно того, что 600 В проходит через птицу, предполагает, что птица кладет один коготь на провод под напряжением (600 В), а другой - на заземление цепи (0 В). В отличие от реального случая, птица стоит на двух точках, где они имеют очень похожую разность потенциалов, и по закону Ома ток практически равен нулю. Чтобы облегчить понимание, вы можете предположить, что птица представляет собой резистор с чрезвычайно большим сопротивлением, и она расположена параллельно проводнику.

И по той же причине я считаю, что почему другие говорят, что это не параллельная цепь, это связано с тем, что резистор оказывает незначительное влияние на цепь.

пользователь132372

На самом деле это параллельная цепь. Просто провод имеет гораздо меньшее сопротивление, чем птица, поэтому птица получает очень небольшой ток (не нулевой, но, вероятно, ниже всех сенсорных порогов).

Джурис

Чтобы отреагировать на путаницу OP с параллельными цепями, вы можете включить сопротивление 62 мОм параллельно с сопротивлением мегаом и наблюдать, как весь ток протекает по проводу и почти ничего не проходит через птицу.

Егоме2003

Схема в корне неверна. На нижнем проводе должен быть показан дополнительный резистор со значением, например, 2 Ом, чтобы ограничить ток, протекающий через цепь. В противном случае провода расплавятся.

пользователь 2705196

Схема не имеет смысла. Диаграмма одновременно показывает, что два конца батареи имеют одинаковый потенциал и что существует разность потенциалов 600 В. Этого не может быть.

Питер - Восстановить Монику

@Džuris Это было бы правильное изображение (хотя сопротивление сильноточного воздушного кабеля больше похоже на 1E-6 Ом / 10 см). Я создал подобную диаграмму в своем ответе .

Клонекс

@ user2705196 Очевидно, это просто указывает на источник напряжения 600 В.

пользователь 2705196

@Clonkex Тот факт, что разность потенциалов управляет током, лежит в основе путаницы ОП. Поскольку эта диаграмма неверна, вы можете прочитать ее как разность потенциалов 600 В между ногами птицы. Это именно проблема. (Потому что, если бы ЭДС напряжения источника была реальной разницей напряжений между ногами птицы, ток действительно был бы огромным.)

Клонекс

@user2705196 user2705196 Я не понимаю, почему диаграмма неверна. Он показывает источник напряжения 600 В, но не показывает его на ногах птицы. Вы понимаете, что птица представлена резистором 1 МОм? Он подключен параллельно с очень высоким сопротивлением по сравнению с проводом, что означает, что потенциал напряжения на ногах птицы невероятно мал.

пользователь 2705196

@Clonkex Я вижу! Извините, я должен был разъяснить это по-другому. Эти принципиальные схемы на самом деле имеют техническое значение. Все провода имеют нулевое сопротивление. Таким образом, все, что на этих схемах соединено только проводами, должно иметь одинаковый электрический потенциал. И это источник этой путаницы. Потенциал нужно как-то сбросить в цепи. Должен быть еще один резистор. Это не просто придирки, а очень трудно понять, что такое электрический потенциал!

пользователь 2705196

en.m.wikipedia.org/wiki/Node_(схемы)

Клонекс

@user2705196 user2705196 Должен признаться, я до сих пор не понимаю. Если предположить, что провод имеет нулевое сопротивление, конечно, весь ток будет протекать через этот гипотетический идеальный провод и птицу с нулевым потенциалом на ногах.

Роджер Вадим · Answer 4

Прежде всего отмечу, что само напряжение не имеет физического воздействия — вред исходит от электрического тока. Это происходит двумя способами:

за счет джоулевого тепла при прохождении через тело большого тока (для этого нужны токи в несколько ампер, с чем мы редко сталкиваемся в повседневной жизни, но для птицы это актуально)
через запуск фибрилляции сердца, когда частота переменного тока находится в резонансе с частотой сердца, то есть 50-60 Гц (в просторечии это известно как поражение электрическим током )

Давайте теперь посмотрим на параллельную цепь, образованную птицей и куском проволоки между ее лапками. Напряжение, т.е. разность потенциалов между ногами птицы, определенно не совпадает с разностью потенциалов между проводом и землей (которая, как известно, составляет несколько кВ). Ток в проводе (несколько ампер) распределяется между птицей и куском провода между ее лапками:

я "=" я_{б я р г} + я_{ж я р е} .

$i = i_{bird} + i_{wire}.$ Разность потенциалов между ногами птицы равна

В "=" я_{б я р г} р_{б я р г} "=" я_{ж я р е} р_{ж я р е} .

$V = i_{bird}R_{bird} = i_{wire}R_{wire}.$ Решая эти три уравнения, получаем:

\begin{matrix} я_{б я р г} "=" \frac{я р_{ж я р е}}{р_{ж я р е} + р_{б я р г}}, \\ я_{ж я р е} "=" \frac{я р_{б я р г}}{р_{ж я р е} + р_{б я р г}}, \\ В "=" \frac{я р_{ж я р е} р_{б я р г}}{р_{ж я р е} + р_{б я р г}} . \end{matrix}

$\begin{array} ii_{bird} = \frac{iR_{wire}}{R_{wire} + R_{bird}},\\ i_{wire} = \frac{iR_{bird}}{R_{wire} + R_{bird}},\\ V = \frac{iR_{wire}R_{bird}}{R_{wire} + R_{bird}}. \end{array}$ Сопротивление человеческого тела колеблется от 1000 до 100000 Ом, в зависимости от того, мокрое оно или нет — это может быть хорошей оценкой для птицы. Сопротивление медного провода составляет несколько Ом на тысячу футов (в зависимости от диаметра провода). То есть кусок между лапами птицы имеет сопротивление несколько мОм. Таким образом,

\frac{я_{б я р г}}{я} "=" \frac{р_{ж я р е}}{р_{ж я р е} + р_{б я р г}} \approx \frac{р_{ж я р е}}{р_{б я р г}} ≪ 10^{- 6},

$\frac{i_{bird}}{i} = \frac{R_{wire}}{R_{wire} + R_{bird}} \approx \frac{R_{wire}}{R_{bird}} \ll 10^{-6},$ т.е. ток, протекающий через птицу, составляет миллионную долю тока в проводе или даже меньше! Это слишком незначительно, чтобы причинить какой-либо реальный ущерб. Другими словами: кусок провода между лапами птицы закорачивает птицу .

Замечания
Здесь я хотел бы вернуться к некоторым аспектам, которые часто упускают из виду при обсуждении электрических цепей:

Возможно (и очень часто) иметь высокую разность потенциалов (напряжение) без протекания тока. Конденсаторы обычно накапливают напряжения до кило- и мегавольт без протекания тока. Кожа человека имеет напряжение пробоя около 500В, то есть постоянный потенциал в несколько сотен вольт вообще не вызовет протекания тока (и каких-либо вредных последствий)! Это в равной степени относится и к птице. Большую опасность представляет переменный ток, так как сопротивление тела человека переменному току значительно ниже на частотах 50-60 Гц.
То, что напряжение может существовать без тока, важно помнить при применении формулы тепла Джоуля: $P = i^2 R$ и $P = V^2/R$ кажется, говорят одно и то же, но оба применимы только тогда, когда есть реальный ток , а не всякий раз, когда подается напряжение.
Не существует идеальных источников разности потенциалов — подключение чего-либо к цепи изменяет потенциалы и токи в этой цепи. В частности, различают смещение напряжения и смещение тока , когда говорят соответственно о схемах, предназначенных для поддержания того же уровня смещения или того же уровня тока. Предохранители используются для обнаружения чрезвычайно высокого тока и предотвращения повреждения цепи (но прерывания протекания тока). Рассматриваемая птица оказывается частью цепи, в которой поддерживается ток, а не напряжение.

По сути, даже если птица сядет на фут провода между двумя клеммами, она не умрет от удара током (также ее можно поджарить, расплавив провод :) )
По проводу течет такой же ток, как если бы на нем не было птицы. Так что не плавится.
Как говорил мне мой отец, Убивают усилители .
Также обратите внимание, что электрические линии предназначены для передачи потенциала, а не тока. Ток имеет неприятное свойство нагревать провод, что является просто потерей. Потенциал может передаваться практически без потерь. Вот почему мы ставим на эти электрические линии много-много киловольт, и почему эти электрические линии не работают даже близко к их фактическому пределу тока (если бы это было так, то линии светились бы ночью!). Птица чувствует только эффект тока, который электрические корпорации стремятся оптимизировать.
Опасность тока, протекающего через сердце, не в дефибрилляции - это было бы лекарство, вводимое устройством, метко названным "дефибриллятором" :-). Опасность представляет фибрилляция. Как это ни парадоксально, дефибрилляцию также пытаются провести, пропуская ток через сердце; яд сам по себе лекарство. Similia similibus curentur...
@ Peter-ReinstateMonica, спасибо, я соответствующим образом исправил ответ.
@cmaster-reinstatemonica Это хороший момент! Моя цифра тока в проводе взята несколько неожиданно.
@ cmaster-reinstatemonica Хммм .... электрические линии, безусловно, рассчитаны на максимально возможный максимальный ток. В реальной жизни этот ток может быть 1000 Ампер и выше. Электрические линии передают энергию/время или мощность. Электроэнергия - это ток x напряжение, поэтому вам нужны оба. (Предметы, несущие только потенциал , — это ваш шерстяной свитер или нейлоновая расческа; ни один из них не может управлять чем-то большим, чем нерв в кончике вашего пальца.) В идеале вы хотели бы поддерживать низкое напряжение для простоты, но тогда токи и потери становятся слишком большими, но в общем, вы хотите как можно больше тока .
@Peter-ReinstateMonica, по моим оценкам, ток через птицу $\ll 10^{-6}$ тока в проводе, так что даже на 1000 Ампер безопасно. Я, вероятно, должен добавить это к ответу.
@ Peter-ReinstateMonica Хорошо, моя формулировка была слишком упрощенной. Конечно, вы правы в том, что компании хотят передать мощность $P = U\cdot I$ . Моя точка зрения заключалась в том, что при определенном $P$ , они хотят $I$ быть как можно меньше. А это значит, что они используют максимально возможную $U$ . Они не хотят передавать $I$ , они только передают столько $I$ как они должны для того, чтобы доставить требуемый $P$ .
@ Вадим, я не согласен с вашим комментарием о том, что «само по себе напряжение не имеет физического эффекта». Джоулев нагрев в равной степени может быть выражен как I^2R, V^2/R или IV. Чтобы через ваше тело протекал смертельный ток, вам нужно приложить к телу смертельное падение напряжения — и наоборот. Это правда, что вы можете безопасно коснуться точки в цепи, которая находится в кВ относительно некоторой назначенной земли, если никакая другая часть вашего тела не заземлена, но в равной степени верно и то, что вы можете коснуться точки, в которой проходит кА, поэтому пока вы гораздо более активное сопротивление, чем нагрузка, через которую проходит ток.
@Penguino «Безопасно коснитесь точки, несущей kA»: я говорю, что «это усилители убивают», мы (очевидно) имеем в виду усилители через тело . Усилители в других местах не имеют значения - хорошо замечено! ;-)
@Penguino Я добавил замечания, касающиеся вашего комментария.
@Pinguino, Вадим, убивает не напряжение, а разность потенциалов, $\Delta V$ ;). Выражение «усилители убивают вас» связано с тем, что импеданс кожи (последовательно с электродами) настолько изменчив (на порядки величины), что он не имеет никакой прогностической медицинской ценности. 1 мА тока, с другой стороны, полностью решает вопрос, поскольку было приложено любое напряжение, необходимое для подачи 1 мА тока через кожу. Если вы приложите электроды под кожу, вольты будут такими же описательными, как и амперы.
@Lenzuola 1. В своем посте я описал механизмы, с помощью которых электрическое напряжение / ток вызывает повреждения. 2. Приравнивание тока к напряжению/разнице потенциалов только потому, что в некоторых ситуациях они связаны, неверно: а) можно иметь большую разность потенциалов без тока, б) разность потенциалов не говорит о том, способен ли источник питания выдержать вредное воздействие. текущий.
@Вадим: Ток определяется разностью потенциалов. Материал может иметь сложную, нелинейную, зависящую от времени связь между током и потенциальным полем (скажем, искровой разрядник), но если токи текут, они управляются $\Delta V$ (даже если мтл сверхпроводник, ток создавался временной ЭДС). Это работает и в обратном направлении: если есть $\Delta V$ есть ток. Источник с высоким напряжением может быть не в состоянии обеспечить ток, необходимый для того, чтобы убить меня, только потому, что $\Delta V$ падает, как только я дотрагиваюсь до него, возможно, из-за высокого внутреннего R.
@Lenzuola все это уже обсуждалось в моем посте и в этой теме ... более строгим физическим языком.
Мне кажется, что "настоящая" формула мощности - IV. Формулы I^2R и V^2/R просто вытекают из концепции, что по определению R = V/I. Сопротивление конденсаторов в этом смысле - при котором нет тока, но высокое напряжение - практически бесконечно. То есть P = V ^ 2 / R - это не то, что верно только при протекании тока, а то, что верно только для постоянного R, когда V = IR. В противном случае это уже не так. Применение его к конденсаторам вводит в заблуждение.
@PonderStibbons $I=V/R$ это закон Ома, который может выполняться или нет - тепло все равно отдается $I^2R$ . Об обобщении закона Ома на более сложные схемы см. здесь: en.m.wikipedia.org/wiki/Electrical_impedance .
@RogerVadim Я инженер-электронщик и знаком с векторным анализом. А теперь, пожалуйста, перечитайте и подумайте над тем, что я говорю.
@PonderStibbons хорошо, давайте согласимся, что $w=\mathbf{j}\cdot\mathbf{E}$ , согласно теореме Пойнтинга

Джефф · Answer 5

Качественно: малое электрическое сопротивление линий электропередач означает, что между двумя близко расположенными точками на линии имеется пренебрежимо малая разница в электрическом потенциале. В результате почти никакой ток не будет протекать через (резистивную) птицу на линии, а подавляющее большинство тока будет проходить через (проводящую) линию, как обычно.

Количественно: резистивные потери на высоковольтных линиях электропередач обычно составляют 0,5% на 100 миль на линии 765 кВ , что означает, что птица, сидящая на линии с расставленными ногами на расстоянии 10 см, имеет напряжение около

\frac{0,005 * 765, 000 В}{100 * 1600 м} \times 0,10 м \approx 0,0025 В

$\frac{0.005*765,000\ \mathrm{V}}{100*1600\ \mathrm{m}} \times 0.10\ \mathrm{m} \approx 0.0025\ \mathrm{V}$

применяется по всему его телу. Беспроигрышная ставка на электрическое сопротивление птицы, по-видимому, $500\ \mathrm{\Omega}$ , так что результирующий ток через птицу будет

0,0025 В / 500 Ом "=" 5 \times 10^{- 6} А

$0.0025\ \mathrm{V} / 500\ \mathrm{\Omega} = 5 \times 10^{-6} \ \mathrm{A}$

через тело птицы. Птичка поправится :)

Что помогает. Хотя я не знал, что разность потенциалов ведет себя таким образом, потому что, например, когда вы подключаете цепи в доме, я знаю, что проводка может быть длиннее, чем проводка в другом месте, но я предполагаю, что все мои розетки обеспечивают ~ 120 В (в США) - так почему же мое короткое соединение в одной части дома в основном имеет такое же напряжение, как и другая часть, которая находится в 2 раза дальше?
«Линия электропередач, работающая на 500 кВ, протяженностью 100 км» не означает , что по длине провода существует градиент 5 В/м. «Линия электропередачи» означает линию электропередачи . На одном конце находится источник питания (например, генерирующая станция), а на другом — нагрузка . Большая часть напряжения падает на нагрузке. Я не знаю, каков фактический градиент напряжения по длине проводников в дальней линии электропередачи, но я предполагаю, что самое большее несколько милливольт на метр.
@SolomonSlow это имеет смысл, и я не рассматривал это. Таким образом, фактическое падение напряжения на метр линии электропередач будет еще меньше.
В дополнение к комментарию @SolomonSlow, электрическая сеть состоит из линий электропередач различного напряжения, соединенных трансформаторами, которые повышают или понижают напряжение. На электростанции напряжение может быть преобразовано из 11 кВ в 500 кВ, которое затем проходит через сеть передачи на многие сотни километров, затем оно понижается, скажем, до 11 кВ (субпередача) для меньших расстояний, а затем, наконец, 400 В (распределение) к сети. предпосылка.
Потери мощности @SolomonSlow из-за сопротивления линии электропередачи обычно составляют 5%. Таким образом, если 95 % энергии рассеивается в нагрузке, вы получаете 95 % падения напряжения на нагрузке и 5 % на проводе. Таким образом, вы можете разделить напряжение между ногами еще на 20 раз (очень, очень приблизительные цифры).
@toolforger, Re, "разделить... еще на 20". Эм. По сравнению с чем? Я не дал цифр в своем комментарии к этому ответу. Хотя в другом ответе я предложил просто посмотреть на мощность и сопротивление на единицу длины проводника. Их легко найти в таблицах . Если вы это сделаете, то напряжение питания и длина линии передачи даже не входят в уравнение.
1Е5 Ом, вероятно, завышает сопротивление птицы на два порядка. И, как указывали другие, падение напряжения на 10 см, учитывая, скажем, 1000 ампер, протекающих через резистор 1E-6 Ом, которым является отрезок провода, конечно, не 5 В, а 1/1000 Вольт.
Я улучшил приблизительные цифры и подкрепил их некоторыми ссылками. Вывод, конечно, остается в силе, различия в основном компенсируются, поэтому разница в конечном результате составляет всего один порядок.

Марк Х · Answer 6

Величина напряжения в проводе не определяет ток через птицу. Это разница в напряжении между ногами птицы. Если провод подключен к источнику 600В, то напряжение между лапками птиц не 600В. Фактическая разница в напряжении очень мала. Ноги птиц соприкасаются с двумя точками очень близко друг к другу на проводе. Падение 600В происходит по всей длине провода от источника питания обратно к источнику питания. Птица должна была бы касаться частей провода на расстоянии нескольких миль, чтобы почувствовать какое-либо значительное напряжение. Электрический провод также является хорошим проводником, а это означает, что его сопротивление невелико, поэтому напряжение падает лишь незначительно на любом расстоянии, которое может достичь одно животное.

Чтобы быть более конкретным, скажем, вы подключаете 9-вольтовую батарею к лампочке двумя проводами. Провод, подключенный к положительной клемме, будет находиться под напряжением 9В. Весь провод будет иметь напряжение 9В. Это означает, что если вы подключите пару щупов вольтметра к одному и тому же проводу, вы измерите нулевую разность потенциалов , потому что оба щупа будут измерять один и тот же потенциал. Только когда щупы соприкасаются с разными проводами, вы сможете измерить разницу в 9В.

Помните, что именно разница в напряжении вызывает ток, а не просто величина напряжения. Я могу быть в полной безопасности, стоя в 600-футовой башне. Мне грозит опасность только в том случае, если я упаду с этой башни и упаду на землю на 600 футов ниже. Если бы птица на проводе могла каким-то образом одновременно добраться до земли или другого провода с другим напряжением, то она почувствовала бы полную разность потенциалов в 600 В, потому что две части ее тела чувствовали бы разные напряжения, что вызвало бы ток. течь.

Ваша параллельная схема работает, потому что первый резистор вызывает большое падение электрического потенциала с одной стороны на другую. Итак, когда вы подключаете второй резистор параллельно, на втором резисторе возникает разность потенциалов. Птица на проволоке больше похожа на эту схему:

Плюсы указывают на постоянное более высокое напряжение на верхнем проводе, а минусы указывают на постоянное более низкое напряжение на нижнем проводе. Только когда резистор охватывает положительно-отрицательную разность, через него протекает ток. Резистор наверху, ножки которого касаются частей провода с одинаковым напряжением, через него не будет протекать ток. Весь ток будет течь по проводу с гораздо меньшим сопротивлением.

У птицы будет сопротивление, скажем, 1 МОм. $\Omega$ , а провод между лапами птиц будет иметь сопротивление, скажем, 0,1 $\Omega$ . Рассчитайте силу тока, который будет протекать через 1 м $\Omega$ резистор в параллельной конфигурации.

Это тоже очень помогает, я не понимал, что если я подключусь в конфигурации, которую вы показываете, вольтметр будет показывать ноль (хотя это имеет смысл)
Кроме того, ваш ответ помогает мне НАМНОГО лучше понять это, и, поскольку мне нужно обсудить это со студентами, я хотел быть уверен, что смогу сделать это связно.
Я также склонен думать о проводе как о большом количестве действительно очень маленьких резисторов, соединенных последовательно. В этом случае резистор для птиц представляет собой высокое сопротивление, подключенное параллельно одному из крошечных линейных резисторов.
@DavidWaterworth Точно я думаю - см. мой ответ :-).
Здесь должен быть еще один резистор параллельно резистору для птиц! Также, мелкая придирка, провод не "заряжается" от источника 600 В.
@user2705196 user2705196 Исправлена формулировка «заряжено». Я нарисовал схему таким образом, чтобы подчеркнуть отсутствие сопротивления по сравнению с птицей. Отсутствие резистора на проводе означает, что весь ток будет течь по проводу.

Дмитрий Григорьев · Answer 7

То, что верно для птиц, в равной степени применимо и к людям: вы можете коснуться провода, по которому проходит значительный ток, и вас не ударит током, если между вами и проводом нет разницы напряжений :

Обратите внимание, что само напряжение не имеет значения. При замыкании на землю вполне может случиться так, что «живой» (высоковольтный) провод станет безопасным для прикосновения:

_{Картинки взяты из статьи о пути ударного тока}

Сопротивление птиц на самом деле не намного выше, чем у людей, и они также получают удары током, когда им удается замкнуть цепь для прохождения ударного тока.

То есть технически человек, касающийся провода под напряжением, скажем, в его доме, например, при установке новой потолочной лампы, обычно тоже ничего не должен чувствовать? Потому что обычно это не так.
@Gnudiff Проблема в переменном токе. Каждый контакт будет переключаться между напряжениями с высокой частотой. Так что теоретически, если бы вы прикоснулись к контакту точно в нужный момент в течение очень короткого времени, вы бы не испытали шока.
@ Пол, но в линиях высокого напряжения тоже используется переменный ток?
Особенно да. Я не эксперт в этом, но, насколько я знаю, главное преимущество переменного тока в том, что вы теряете меньше энергии на больших расстояниях.
@Gnudiff Если у вас дома есть DC, вы точно ничего не почувствуете. На фотографиях, которые я разместил, есть источники постоянного напряжения, а не переменного. Линии постоянного тока существуют , и они имеют меньшие потери мощности по сравнению с переменным током. Прикосновение к проводу переменного тока под напряжением возможно, если вы носите костюм Фарадея (так ремонтируются критические линии переменного тока под напряжением).
@DmitryGrigoryev, но птицы касаются проводов переменного тока.

Фил Фрост · Answer 8

Допустим, птица имеет сопротивление 1 МОм. Провод на 600 В по-прежнему пропускал бы через животное ток 0,6 мА.

В этом суть вашего непонимания. Из электрического генератора выходит два или более провода. 600 вольт - это разница в электрическом потенциале между ними, а не свойство самого провода.

Птица замыкает цепь не между двумя проводами, а между двумя отрезками одного и того же провода. Несмотря на то, что разница в электрическом потенциале между двумя отрезками провода действительно очень мала из-за ненулевого сопротивления реальных проводников, энергосистема всегда будет использовать достаточно толстый провод, чтобы поддерживать этот электрический потенциал на очень низком уровне, поскольку он представляет собой потерю энергии при нагревании. провода, а не доставляться клиентам.

Чтобы проиллюстрировать это, вы можете провести несколько простых экспериментов с батареей и вольтметром. Вы заметите, что вольтметр имеет два провода, опять же, потому что напряжение — это разность электрических потенциалов , а для измерения разности требуется две точки. Попробуйте подключить лампочку или светодиод и резистор к аккумулятору и измерить напряжение, когда мультиметр подключен параллельно аккумулятору, по сравнению с двумя концами одного и того же провода.

Алекс · Answer 9

Птица сидит на клемме источника до тех пор, пока птица не подключена к земле. Сопротивление птицы настолько велико по сравнению с сопротивлением куска проволоки между двумя ее ногами, которым птица параллельна.

Накопление · Answer 10

То есть птица, опускающая лапы на провод, не замыкает цепь между двумя разными потенциалами.

Это неправильно. Если по проводу проходит, скажем, 10 кВ на километр, то он несет 10 В на каждый метр или 10 мВ на каждый миллиметр.

Непонятно, что вы здесь спрашиваете.

Это то, что происходит? Сопротивление птицы достаточно велико, чтобы потребляемый ток был мал?

Да. Мало того, что птица имеет большее сопротивление на единицу длины, но и путь электричества через нее длиннее: провод соединяет две точки почти по прямой линии, но электричество, проходящее через птицу, должно идти вверх по ее ноге. , по всему телу и вниз по другой ноге.

Провод на 600 В по-прежнему пропускал бы через животное ток 0,6 мА.

Напряжение относится к изменению электрического потенциала. Каждое напряжение представляет собой разницу между электрическим потенциалом; абсолютного напряжения не существует. Если розетка помечена как 120 В, это означает разницумежду двумя положительными и отрицательными 120V. Каждое напряжение требует двух точек; иначе не имеет смысла говорить о "разнице". Выражение «провод 600 В» не имеет смысла, если только оно не используется как сокращение для чего-то другого, например, «провод, соединяющий две клеммы с разницей в 600 В между ними». Разница в напряжении именно в клеммах, а не в проводе. Вы не можете посмотреть на какую-то конкретную точку провода и измерить 600 В. Если вы возьмете вольтметр и подключите оба его провода к одной и той же точке, он зарегистрирует 0 В, независимо от того, какое напряжение на проводе. цепь в целом.

Таким образом, если у вас есть 600 В между электростанцией и домом, и птица находится на проводе, соединяющем их, 600 В не имеют значения, потому что птица не соединяет электростанцию и дом.

Одной из аналогий электричества является вода. Напряжение аналогично высоте. Если у вас есть река длиной 1000 км, и по ходу реки высота над уровнем моря уменьшается на 1000 м, то каждый килограмм воды должен выделять 1000 м * 9,8 м/(с^2) * 1 кг энергии в ходе течения вниз. река. Но если вы построите водяную мельницу, вырежете боковой канал и направите часть воды через водяную мельницу, вы не получите 1000 м*9,8 м/(с^2)*1 кг энергии на кг массы. воды, потому что уменьшение высоты на 1000 м — это то, насколько вода опускается по течению всей реки, а не то, насколько она уменьшается в вашем боковом русле.

Я всегда читаю, что для того, чтобы цепь была полной, птица (или человек) должна быть заземлена.

Это вызовет так называемый «ток смещения». Ток смещения - это когда нет цепи в обычном смысле; обычно в цепи заряд перемещается по цепи, но ток на входе в любую часть равен току на выходе, поэтому чистого движения заряда нет. В токе смещения есть чистое перемещение заряда из одного места в другое. Поскольку для этого требуется, чтобы объект удерживал заряд, величина возможного тока смещения зависит от емкости. Когда птица приземляется на провод, возникает ток смещения, но, поскольку емкость птицы не очень велика, ток смещения невелик. Однако емкость земли настолько велика, что ток может продолжаться практически бесконечно.

Нил Джи · Answer 11

Нил Джи

Возможно, я не имею права отвечать на вопрос о физике, однако причина, по которой птицы не проводят электричество, довольно наивна: их ноги сделаны из твердого природного материала, который вообще не проводит электричество .

Ноги и пальцы птиц состоят в основном из жестких сухожилий и костей. На ногах не так много нервов, кровеносных сосудов или мышц. Именно это позволяет птице приземляться на холодные металлические насесты или ходить по льду при понижении температуры… а также садиться на электрические столбы и провода под высоким напряжением.

Ваша концепция физики может быть правильной, а может и нет, но основной ответ на ваш вопрос заключается в том, что ноги птиц являются очень сильными изоляторами , поэтому через них не протекает ток. Таким образом, бесполезно применять понятия физики, когда ток просто не проходит....

JMac

Откуда вообще эта цитата? Это кажется совсем неправильным. Я чертовски уверен, что если бы птица поместила свои ноги на два разных провода с разным напряжением, через нее протекал бы ток, но сопротивление не остановило бы ток полностью.

Нидж

Это нонсенс. Птичьи лапы проводят электричество, и материал в кавычках либо нуждается в очень сильном цитировании, либо не должен быть в кавычках.

Дэвид Уотерворт

Идеальные изоляторы очень редки, хотя, вероятно, в этом есть доля правды. Когти птиц могут иметь очень высокое электрическое сопротивление по сравнению, скажем, с человеческими ступнями. Тогда ток, протекающий через них, будет пропорционально ниже при том же напряжении. Плюс электрический ток рукопашный хуже, чем ножной из-за пути тока и расположения нашего сердца. согласен, хотя цитата неверная

Отметка

Все проводит электричество, если на него подать достаточное количество вольт.

Ядерная халтура

Таким же образом человек мог схватиться за провод и остаться совершенно невредимым. Падение напряжения на таком коротком отрезке провода с высокой проводимостью составляет всего около 1 мВ. Соедините это с сопротивлением человека в 1000 Ом (если он промокнет насквозь), он почувствует ток 0,001 мА, что значительно ниже диапазона «незаметно» на диаграмме на en.wikipedia.org/ wiki/Электрическая_травма . Даже раскинув руки как можно шире (падение напряжения примерно в 70 раз), вы можете почувствовать легкое покалывание. Кто или что схватится за провод, значения не имеет - это может быть птица, белка или человек, все в безопасности.

Максатысячи

Я нашел большую часть этого цитируемого раздела на projectbeak.org/adaptations/feet.htm , но утверждение после многоточия, похоже, было добавлено ответчиком.

Питер - Восстановить Монику

@Nij "Чепуха" - сильно сказано. Если бы ноги и ноги птички проводили так же, как и провод, на котором она сидит, они бы по-братски разделили ток, и через него протекали бы 500 ампер. Это может вызвать мерцательную аритмию. (Сначала я думал, что птичка испарится, но это, конечно, не более верно для хорошо проводящей птицы, чем для хорошо проводящей проволоки: при переходе теряется не так много энергии.)

Таннер Светт

«Таким образом, бесполезно применять понятия физики, когда ток просто не проходит» – Вовсе нет. Законы электричества прекрасно применимы к птице, которая является идеальным изолятором. В частности, закон Ома говорит вам, что если сопротивление бесконечно, а напряжение конечно, то ток равен нулю.

проф. Леголасов

Не говорите НАСА, мы не хотим, чтобы они уничтожали популяцию птиц, чтобы использовать свои ноги для этой космической техники!

Птицы на проводе (снова) - как это птицы не чувствуют тока? Они просто делают параллельную цепь, не так ли?