Zdarzało Ci się przyglądać jak ptaki siedzą na drutach elektrycznych linii wysokiego napięcia? No właśnie, spryciarze. Dlaczego ptaki mogą siedzieć na drutach wysokiego napięcia? Jak one to robią, że prąd płynący po przewodach linii wysokiego napięcia nie robi im krzywdy?

• Jak sądzisz, dlaczego ptaki mogą siedzieć na drutach elektrycznych wysokiego napięcia, a człowiek nie może ich dotykać?
• Co wspólnego ma prąd ze strumieniem wody?
• Dlaczego lepiej stać na jednej nodze, w pobliżu uszkodzonego przewodu elektrycznego?
• Dlaczego nasze ciało to dobry przewodnik?
• Kiedy ptak siedzi na drucie elektrycznym to przez jego ciało przepływa prąd?

Dlaczego prąd nie porazi ptaków, siedzących na drutach elektrycznych linii wysokiego napięcia?

Obserwując ptaki, siedzące na liniach przewodów wysokiego napięcia, widzimy że prąd jakby je omijał bo intuicja podpowiada nam, że powinny raczej zostać porażone prądem. Dlaczego one mogą sobie siedzieć spokojnie, a nam się mówi, że nie wolno dotykać przewodów elektrycznych?

Jeśli wyobrazimy sobie, prąd jako strumień wody to oczywiste staje się, że jako ten strumień, prąd wybiera drogę tam, gdzie ma najmniejszy opór. Ptaki, siedzące na przewodach wysokiego napięcia są raczej niewielkie. Odległości między ich nóżkami czyli punktami styku z przewodem elektrycznym, są dla prądu zatem również małe. Mając do wyboru przejść przez ciało ptaka czy przez przewód, prąd wybiera drogę przewodem, bo stawia mniejszy opór. Niemniej przez ciało ptaka przechodzi prąd ale jest on na tyle mały, że nie porazi go.

Sytuacja się zmienia gdy ptak siedząc na przewodach elektrycznych równocześnie dotknie np. skrzydłem drugiego przewodu, słupa lub ziemi. Do takiej sytuacji może łatwiej dość gdy ptak jest duży, kiedy np. rozprostowuje skrzydła. Prąd mając do wyboru ciało ptaka (zbudowane w dużym stopniu z wody, więc to dobry przewodnik) lub powietrze, które jest bardzo dobrym izolatorem, wybierze wtedy ptaka i porazi go dotkliwie. Podobna sytuacja dotyczy również człowieka.

Dlaczego lepiej stać na jednej nodze, w pobliżu uszkodzonego przewodu elektrycznego?

Natomiast jeżeli będziemy w sytuacji kiedy np. przewód elektryczny upadnie na ziemię to aby uniknąć porażenia powinniśmy oddalić się od uszkodzonego przewodu skacząc na jednej nodze. Nie dotykając drugą nogą podłoża nie zamykamy obwodu i prąd nas nie porazi.

W innej sytuacji, kiedy ktoś jest porażony prądem bo dotknął np. uszkodzonego słupa. Aby mu pomóc, wolno go dotknąć tylko kijem (szczotką, miotłą) inaczej jak go dotkniemy ręką to obwód elektryczny zostanie zamknięty i również nas porazi prąd.

Z tego powodu również, robotnicy pracujący przy linii wysokiego napięcia noszą specjalne przewodzące kombinezony. Mają ona za zadanie działać jak klatka Faradaya i sprawić aby prąd nie płynął przez ciało człowieka, a po powierzchni kombinezonu.

Czy przez ptaka przepływa prąd kiedy siedzi na drutach wysokiego napięcia?

Tak, przez ciało ptaka przepływa prąd ale o zbyt małym natężeniu aby mógł mu wyrządzić jakąkolwiek krzywdę. W momencie kiedy człowiek chwyci się przewodu wysokiego napięcia obiema rękami zamyka obwód i wtedy przepłynie prąd przez jego ciało. Ale będzie to dużo większy prąd. Natężenie tego prądu będzie wynosić ok. 10 mA przy instalacji o napięciu 500kV. Będzie zatem większe niż natężenie prądu przechodzącego przez ciało ptaka, które u niego wynosi ok. 1 mA. Człowiek jest dużo większy. Przyczyną tego jest inny opór jaki napotyka prąd przepływając przez ciało człowieka. Jest to związane z większym rozmiarem liniowym ciała człowieka i tym samym większą pojemnością.

Prąd o natężeniu 10 mA jest już na tyle duży, że staje się nieprzyjemny dla człowieka i powoduje nieprzyjemny i mocny skurcz mięśni. Przy wartości prądu powyżej 16 mA u dorosłego mężczyzny dochodzi do porażenia mięśni i tak mocnego spazmu mięśniowego, że człowiek nie będzie wstanie puścić chwyconego kabla. Z racji tego, że serce jest mięśniem, przepływający duży prąd zaburza jego pracę co jest niebezpieczne dla życia. Ważny jest tutaj też czas. Im dłużej płynie prąd przez ciało tym bardziej jest to niebezpieczne dla życia. Prąd przepływający przez ciało człowieka o natężeniu ok. 70 mA może spowodować jego śmierć.

Podsumowując. Dlaczego ptaki mogą siedzieć na drutach wysokiego napięcia?

Ptaki mogą siedzieć na przewodach wysokiego napięcia i nie będą porażone prądem ponieważ:
– nie uziemiają kabli na których siedzą, czyli wtedy gdy równocześnie nie dotykają słupa, ziemi lub innego kabla.
– przez ciało ptaka przepływa prąd o na tyle małym natężeniu, że nie jest w stanie mu zaszkodzić.
Ale duży ptak jednak poczuje nieprzyjemny przepływ prądu przez jego ciało.

Dlaczego człowiek nie może dotykać drutów linii wysokiego napięcia?

Po pierwsze, my jesteśmy dużo więksi od ptaków. W związku z tym ciało człowieka ma dużo większą pojemność niż ciało ptaka. Po drugie, mamy zbyt duży rozstaw między rękami niż ptak między swoimi nóżkami. Oba powyższe czynniki sprawiają, że wisząc na obu rękach na drutach wysokiego napięcia przez ciało człowieka przepłynie prąd o natężeniu przynajmniej 10 mA. Jak pisałam wcześniej taki prąd jest już bardzo niebezpieczny dla nas. Ale najważniejsze jest to, że dotykając kabli wysokiego napięcia nie można być uziemionym. Czyli nie można dotykać ziemi, słupa czy drugiego kabla.

Na warsztatach z fizyki dla dzieci zamknęliśmy oczywiście językiem obwód baterii 4,5V. Czuliśmy mrowienie na języku i nie mieliśmy już ochoty na dalsze próbowanie organoleptyczne prądu. Podobno Volta, kiedy eksperymentował przy tworzeniu baterii w 1800r., nie miał żadnych narzędzi i językiem sprawdzał czy prąd płynie. Dobrze, że czuł tylko mrowienie, a nie kopanie…

Zapraszam również do mojego innego wpisu na temat ptaków: Jak ptaki odnajdują drogę?