Почему провода бьют током? Статья
Опасно ли прикосновение к проводу, находящемуся под напряжением? Безусловно, да. По статистике ежегодно от поражений током умирает около 30 000 человек. Цифры устрашающие. Но почему так происходит и провода бьют током? Попробуем разобраться.
Для начала вспомним, что электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц – электронов или ионов.
Все природные и подавляющее число искусственных материалов делятся на изоляторы и проводники (есть еще полупроводники, но о них речь идти не будет). В изоляторах связь электронов с ядрами в атомах очень прочная, поэтому в них свободных заряженных частиц мало. В результате такие материалы не проводят электрический ток.
С проводниками ситуация другая. В их структуре электроны легко могут покинуть ядро и стать свободными. В толще материала они перемещаются хаотически, но при подключении к источнику питания начинают двигаться в одном направлении. Так и возникает электрический ток.
Элементарная физика: почему птиц не бьет током на проводах.
- Электролитические. В этом случае изменяется физико-химический состав крови или других органических жидкостей.
- Термические. Такие последствия сопровождаются нарушением функциональности внутренних органов, перегреванием кровеносных сосудов или появлением ожогов.
- Биологические. В этом случае теряется контроль над мышцами, что приводит к их спазмам и непроизвольным сокращениям. В результате сложно оторвать руку от провода. Самым опасным является нарушение работы сердечных мышц.
Электрическое сопротивление
- Чем больше электронов проходит через проводник (то есть чем больше ток), тем больше энергии ему передается и тем сильнее он нагревается. Чтобы нивелировать этот эффект, нужно увеличить сечение провода.
- Чем выше сопротивление проводника, тем хуже он проводит ток и сильнее нагревается.
Человеческое тело обладает электрическим сопротивлением. Чем оно выше, тем меньший ток через него может пройти и тем ниже опасность поражения. Одновременно чем выше сопротивление, тем больше вырабатывается тепла при прохождении тока, что может привести к электроожогам.
Сопротивление человеческого тела не является постоянной величиной. Наибольший показатель имеет кожа, а наименьший – спинно-мозговая жидкость. В сухом и незагрязненном состоянии наружный слой кожи вообще является диэлектриком.
В реальных условиях сопротивление тела зависит от нескольких факторов:
- физиологических особенностей (ток проникает в организм человека через каналы потовых желез кожного покрова, поэтому проводимость тела зависит от их количества и интенсивности деятельности);
- температуры и влажности воздуха;
- пола человека (так, у мужчин толщина кожи, а значит и сопротивление, выше);
- возраста (с возрастом толщина кожи и сопротивление увеличиваются);
- состояния кожи (раны, пыль, влага уменьшают ее сопротивление).
Более того, у одного и того же человека сопротивление на разных участках кожи заметно различается. Например, ладони рук имеют показатель в 2–3 раза больший, чем их тыльная сторона.
Законы физики и птицы на проводах
Для понимания «безнаказанности» птиц на проводах, нужно вспомнить закон Ома:
- Его первая часть гласит: — Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах. То есть, показатель зависит от разности потенциалов. Садясь на кабель, птица как бы шунтирует его, то есть соединяет точки схемы электросети. Этими точками становятся места сцепки с лапами. Пернатое берется за провод обоими конечностями, причем, на малом расстоянии. Соответственно, и разница потенциалов получается малой. Вот почему птиц не бьет током на проводах.
- Вторая часть закона Ома гласит: — сила тока обратно пропорциональная сопротивлению проводника. Показатель между металлами высок. А вот сопротивление меж проводом и птицей мало. Поток электронов проходит через тело пернатого, устремляясь дальше по цепи. Разницы напряжений меж кабелем и птицей не возникает, поскольку животное держится за один провод, не касаясь земли. Току некуда уходить, кроме как в птицу.
Сидя на ЛЭП, животное является не потребителем энергии, а проводником, перенимая фиксированный заряд. Вот и получается, что разницы напряжений меж птицей и кабелем нет.
Почему птиц не бьет током на проводах — объясняем просто и понятно
- Большинство пернатых безопаснее чувствуют себя в воздухе. Поэтому животные стараются искать для отдыха или выслеживания добычи возвышенности.
- Если единственная возвышенность в окружающем ландшафте ЛЭП, они предпочтительнее, чем земля.
В каких случаях птиц на проводах может ударить током?
Почему птиц не бьют током провода, когда бьют, — задают некоторые ответный вопрос тем, кто удивляется устойчивости пернатых к току. Физики из МГУ, к примеру, обследуя ЛЭП в Талдомском районе Подмосковья, нашли на 10-ти обследуемых километрах линий 150 погибших животных. Как же они умерли, если не создают с проводами разность потенциалов и напряжений?
Ответы кроются все в том же законе Ома и прочих правилах физики. Итак:
- расстояние меж лап севшей на кабель птицы минимально, если это воробей, а вот крупные пернатые ставят конечности дальше друг от друга, увеличивая тем самым разность потенциалов
- птица перенимает напряжение кабеля, на котором сидит, и рискует погибнуть, задев соседний провод с иным напряжением, что возможно при раскачивании на ветру, близком расположении линий
- пернатые загрязняют пометом деревянные опоры ЛЭП, что приводит к утечке токов и возгоранию столбов, на которых птицы иногда устраивают гнезда
- есть риск посадки животного на участок провода, где повреждена изоляция
Учитывая риски для жизни пернатых и возможные неполадки на линиях по их вине, ученые придумали схемы отпугивания животных от ЛЭП. Самой эффективной считается монтаж репеллентного провода внутри металлической опоры линии электропередач.
Кабель встраивается изолированно от так называемого тела опоры. В проводе — направленное напряжение. Направлено оно на птиц, не смертельно, но неприятно. Ощутив это, пернатые снимаются с кабелей, улетая прочь.
Что может привести к смерти птицы, сидящей на проводе
Несмотря на то, что пернатые могут часами находиться на «растяжках», соединяющих опоры линии электропередач, всё же возникают случаи их гибели. К смерти птицы могут привести несколько факторов.
Так, чаще всего пернатые гибнут, если клювом касаются металлических элементов – траверс. Они заземлены и прикрепляются к опоре линии электропередач. В этом случае птицы получают смертельный удар током.
Кроме этого, к гибели пернатых могут привести случаи, когда они разными частями тела касаются разных проводов. В основном это относится к крупным птицам – воронам, аистам.
Кстати, пернатые избегают устраивать «посиделки» на высоковольтных линиях электропередач. Там, где по проводам проходит ток под напряжением в 200 кВ и выше.
Объясняется это магнитным полем, которое возникает вокруг. Птицы его чувствуют и интуитивно избегают.
