- Почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах
- Что происходит с птицами на проводах?
- Почему птицы не погибают, когда сидят на линиях электропередач?
- Может ли птицу ударить током?
- Объяснение ученых, почему птиц не бьёт током на проводах
- Почему на человека элементарные законы физики не распространяются?
- Лошадиная авария
При шаговом напряжении меньший потенциал образуется при малом расстоянии, как в случае, когда птица сидит на проводах и ее не бьет ток. Чем больше шаг – тем больше потенциал шагового напряжения. Следовательно, по мере увеличения расстояния между точками опоры усиливается опасность и вероятность поражения электричеством.
Почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах
Наблюдая птиц, сидящих на линиях электропередач, каждый из нас хоть раз задавался вопросом, почему на пернатых летунов ток не действует. При этом более внимательные наблюдатели отмечают, что ЛЭП с классом напряжения от 220 кВ и более птицы не используют в качестве насеста. Чтобы объяснить причины этого мы напомним школьный курс физики, а за одно и основы электробезопасности. Это поможет понять, почему птиц не бьет током на проводах.
В первую очередь сделаем краткий экскурс в школьный курс физики, чтобы вспомнить, что такое электрический ток, напряжение и сопротивление. Электроток (принятое обозначение — I) это не что иное, как движение заряженных частиц (электронов, ионов и т.д.). Важным условием для их направленного движения зарядов является разность потенциалов (напряжение, принятое обозначение U) между двумя точками электрической цепи.
Теперь рассмотрим такую физическую величину, как сопротивление (принятое обозначение R). Под ним подразумевается препятствование проводника к протеканию через него электрического тока. Обратным понятием к сопротивлению является проводимость. Она зависит от таких критериев, как длина, проводника, его сечения, а также удельного сопротивления материала. Рассчитать сопротивление проводника можно по формуле: R = ( l * p ) / S, l – длина, S – сечение, p – удельное сопротивление (табличная величина).
Этих теоретических выкладок будет достаточно для понимания, почему птиц не бьет током на проводах ЛЭП. Если возникли вопросы по теоретической части, получить более подробную информацию, можно с других публикаций на нашем сайте. Мы же перейдем, непосредственно, к рассмотрению феномена.
Что происходит с птицами на проводах?
Для решения задачи необходимо рассмотреть вводные условия. В данном случае они следующие:
- Провод ЛЭП, по которому происходит протекание электричества высокого напряжения.
- Диэлектрик в виде воздуха, окружающего высоковольтные провода и кабели.
- Птицы, спокойно сидящие на проводах и судя по всему, не ощущающие никакого дискомфорта.
Чтобы объяснить это, достаточно вспомнить, что электроток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Птицу, сидящую на проводе, можно представить в качестве резистора, зашунтированного проводником. В результате внутреннее сопротивление тела птицы будет выше, чем у проводника, на который она опирается обеими лапами. Помимо этого на лапках летунов имеется слой ороговевших чешуек, играющих роль изоляторов в точках соприкосновения с проводами.
Сопротивление бесполезно
В результате, мы имеем резистор, сопротивление которого значительно выше, чем у шунтирующего проводника. Это не позволяет проходить электрическому току через тельце птицы, но при этом на нем образуется потенциал равный напряжению в линии электропередач.
Обратим внимание, что пернатые облетают стороной ЛЭП с классом напряжения 220,0 кВ и более, а в сырую погоду и линии 110,0 кВ. Это объясняется образованием электромагнитных полей высокой интенсивности и коронных разрядов на проводах воздушных линий. Исключение составляют некоторые хищные птицы, их можно наблюдать и на линиях 330,0 кВ. По мнению орнитологов, это объясняется наличием определенной устойчивости к воздействию интенсивных электромагнитных полей.
Образование коронных разрядов на высоковольтной ЛЭП.
Представим ту же картину, только уже с человеком. Итак, человек стоит на земле и рукой касается провода. Что произойдет? Правильно, его ударит током. Но почему?
Почему птицы не погибают, когда сидят на линиях электропередач?
Электрический ток — это поток движущихся электронов, направленное движение зарядов. Чтобы привести их в действие, необходимо создать разность потенциалов.
Ток движется от точки с большим количеством заряженных частиц к точке с меньшим их количеством. Разница между ним и создаёт напряжение. Этими точками выступают либо два провода, либо провод и земля. Закон природы требует уравнять количество заряженных частиц в этих точках. Именно это перемещение из точки в точку и есть электрический ток.
Берём провод, находящийся под напряжением, и берём птицу, парящую в воздухе. Воздух — диэлектрик, то есть проводить ток он не может. Когда птичка садится на провода, с ней ничего не происходит. Между проводом и птицей нет тока. Электрический круг не замыкается, ток не проходит, птица остаётся живой и здоровой.
Сев на провод под напряжением (потенциалом), птица сама приобретает потенциал. Для возникновения тока нужна была бы другая точка с меньшим потенциалом, а птицу окружает лишь воздух. Раз нет других проводящих предметов, то и ток через птичку не будет течь.
Может ли птицу ударить током?
Несмотря на то, что птицы могут спокойно сидеть на проводах, это ещё не является гарантией их безопасности. Любая птица может умереть при некоторых условиях.
- Когда птица садится на провода под напряжением, её не ударит током при условии, что обе её лапки находятся на одном и том же проводе.
- Если во время приземления у птицы в клюве будет находиться какой-то предмет, который проводит электричество (проволока, влажная ветка), то её почти наверняка убьёт током.
- Почти наверняка птица погибнет, если во время приземления на провода соприкоснётся крыльями между проводами фазы или заземлённой опорой. В этом случае происходит что-то вроде короткого замыкания: тело птицы подвергается удару током в несколько тысяч ампер, шансы выжить у неё практически равны нулю.
- Если воздух влажный, ионизированный, а напряжение в проводах высокое, птичку тоже может ударить током: такой воздух способен проводить электрический ток.
- Если в процессе отдыха птица прикоснётся к столбу, она станет проводником между разными потенциалами, а, значит, её ждёт удар током.
- В ветреную погоду птица случайно может коснуться другого провода, то есть она станет проводником.
Висящий на высоте нескольких метров провод — отличный «насест» для небольших птиц. Однако знаете ли вы, почему они так спокойно сидят на кабеле, напряжение в котором легко может убить не то что воробья или голубя, но и человека?
Объяснение ученых, почему птиц не бьёт током на проводах
Итак, мы выяснили, что приводит в действие электрический ток. Для его прохождения необходим потенциал, количество заряженных частиц в котором больше или меньше.
Предположим, у нас есть провод и есть птица. Провод является потенциалом с определенным количеством заряженных частиц. Для того, чтобы он ударил током, ему нужно соприкоснуться с другим потенциалом.
Теперь представляем, что на провод села птица. Ее током не ударило. Почему? Потому что птица не является другим потенциалом. Она ведь не провод, она не содержит в себе большее или меньшее количество заряженных частиц.
Даже наоборот, из-за того, что она села обеими лапками на один провод, а ее лапки находятся на одном уровне и на небольшом расстоянии, птица сама становится потенциалом. Но не с другим количеством частиц, а дополнительным потенциалом провода.
А если потенциалы одинаковы, то есть, количество заряженных частиц в них одинаково, то ток не «пойдет». Таким образом и птицу током провод не ударит.
В такой ситуации, когда птица садится на провод и становится его потенциалом, электрический круг не замыкается, электрический ток не проходит, птица остается жива-здорова.
К тому же, есть и другие сопутствующие факторы, которые препятствуют удару током.
Первое – это воздух, который окружает птицу и провод. Воздух, как известно, диэлектрик, поэтому он не может вызвать реакцию тока.
Второе – лапки птицы. Они настолько малы и защищены специальным отталкивающим покрытием, что попросту препятствуют навредить невинной птичке.
В итоге получаем следующую картину.
| ДО | ПОСЛЕ |
|---|---|
 Есть провод и есть птица, которая летает в воздухе. Обе «величины» не соприкасаются и угрозы друг для друга не представляют. |
 Есть провод и птица, которая села на него. В момент приземления птица становится потенциалом провода с таким же количеством частиц. Напряжение равномерно, условий для прохождения тока нет. Птице ничего не угрожает. |
Выходит, что объяснение такой странности более, чем банально. Это совсем не чудо, как кажется многим, это всего лишь законы физики и природы.
Почему на человека элементарные законы физики не распространяются?
А кто вам сказал, что они на человека не распространяются? То, что человека бьет током при касании к оголенному проводу, совсем не значит, что он лишен «птичьих суперспособностей». Объясню на примере.
Представим ту же картину, только уже с человеком. Итак, человек стоит на земле и рукой касается провода. Что произойдет? Правильно, его ударит током. Но почему?
Потому, что человек стоит на земле, а значит становится проводником электрического тока от одного потенциала к другому. Ведь земля – это потенциал с минимумом заряженных частиц, а провод – с максимумом. Вот и выходит, что при касании человека, стоящего на земле, круг замыкается и проходит электрический ток.
Уловили в чем разница между птицей и человеком? Верно, птица летает и не касается другого потенциала, кроме провода. А человек стоит, и одновременно связан с двумя потенциалами.
Но что бы было, если бы человек имел крылья и летал, как птица? Вполне вероятно, что реакция была бы, как и в случае с птицей – ее бы не было. Человек в таком случае тоже стал бы потенциалом, как и птица.
Но человек не может летать, поэтому смысла думать над этой теорией нет. Благо человечество придумало массу техники, которая способна позволить человеку дотрагиваться до электричества без вреда для здоровья.
Когда я была маленькой, нередко задумывалась над тем, почему птиц не поражает током в тот момент, когда они находятся на линии электропередач. Что сказать, я была любознательным ребенком.
Лошадиная авария
Говоря про шаговое напряжение, стоит вспомнить об одном поучительном случае, имевшем место в Ленинграде в 1928 году. Он прекрасно иллюстрирует это физическое явление и получил собственное название – Лошадиная авария.
Произошло это посреди площади, выложенной шестиугольниками из дерева. Здесь располагался чугунный колодец, внутри которого находился разъединитель на 2 кВ. Со временем изолятор просто растрескался, в результате чего разъединитель повис в считанных сантиметрах от стенки. Наверное, это долго не заметили бы, если бы не дождь.
После обильных осадков деревянная мостовая стала не только податливой, но ещё и токопроводящей. Пока по ней ходили люди, ничего страшного не происходило. А вот когда возле колодца проехала тяжело нагруженная телега, покрытие мостовой прогнулось, из-за чего провод замкнулся на колодце, выдавая 2000 вольт окружающей среде.
Люди, у которых шаг был меньше метра, просто получили сравнительно несильный удар током. А вот лошади, тащившей телегу, повезло меньше. Во-первых, её копыта были оснащены металлическими подковами, прекрасно проводящими ток. Во-вторых, расстояние между ногами лошади составило больше полутора метров. В результате ударом тока её просто убило на месте. Причем все это происшествие заняло не больше двух секунд – после этого сработал «автомат».
Произошедшее смогло заинтересовать людей, в том числе и служителей закона – к месту загадочной гибели животного прибыл конный патруль в составе двух милиционеров. К этому времени дежурный на подстанции проверил, все ли в порядке с изоляцией и решил, что отключение произошло случайно, и тут же подал ток. В результате люди, стоявшие или прогуливавшиеся на площади, снова получили небольшой разряд, а вот обе милицейские лошади погибли на месте.
Кстати, точно такой же случай произошел уже в наше время в Великобритании. В графстве Беркшир расположен популярный ипподром, под которым в 2011 году окончательно прохудился подземный кабель. Из-за аварии также погибло несколько лошадей, а вот присутствовавшие люди не пострадали.
