Рассказываем, почему птицы не гибнут на проводах, зачем пожарные заземляют машины и как фокусникам удается «управлять» электричеством в миллион вольт.
1. Почему птицы могут не просто трогать провода, а даже спокойно на них сидеть? Там же напряжение десятки и сотни тысяч вольт!
Тела птиц даже не находятся под напряжением. Напряжение — это разность потенциалов. Если два потенциала, приложенные к телу, равны, то напряжение равняется нулю. Когда мы смотрим на провод линии электропередач и говорим: «Провод под высоким напряжением!» — мы имеем в виду, что потенциал провода относительно земли (!) высокий. Как только птица коснется одновременно провода и, к примеру, опоры ЛЭП, то есть металлической части, имеющей контакт с землей, — вспышка… и, как говорил герой известного фильма: «Птичку жалко!»
2. Смертельно опасным для человека является ток 0,1 ампера, написано в правилах электробезопасности. В то же время на всех электрических щитах пишут: «Осторожно! Высокое напряжение! Опасно для жизни!» Что же в итоге убивает: ток или напряжение?
Фактически убивает ток. И чем больше его величина, тем он опаснее. Именно ток проникает внутрь организма и поражает внутренние органы. В частности, вызывает фибрилляцию сердца — беспорядочное сокращение сердечных мышц. Но проникнуть в организм не так просто. Его защищает кожный покров, имеющий высокое электрическое сопротивление. Для того, чтобы его преодолеть, необходимо приложить достаточный уровень напряжения. Так что ток и напряжение работают сообща: напряжение пробивает сопротивление кожного покрова и предоставляет току доступ к внутренним органам.
3. Возможно, вы видели в интернете ролики с «электрошоу», где человек управляет молниями, находясь на расстоянии от источника электроэнергии. При этом напряжение может доходить до миллионов вольт (иначе бы электричество не смогло «пробить» воздушное пространство между источником и человеком), но человек остается жив и даже улыбается. В чем фокус?
Фокусники пользуются эффектом, который называется «скин-эффект». Его суть в том, что ток высокой частоты распределяется не равномерно по проводнику (в данном случае по телу человека), а преимущественно в поверхностном слое. То есть течет по коже, не затрагивая внутренние органы. Эта особенность высокочастотного тока, помимо «электрошоу», широко используется в медицинских целях.
4. Единая энергосистема нашей страны, помимо обеспечения наших с вами домов и квартир светом, генерирует и поставляет электроэнергию в другие страны. В частности, в Финляндию. Для отправки российских электронов в финские дома в 1981 году была сделана вставка постоянного тока (ВПТ) (единственная в России!). Почему это было так необходимо?
Несмотря на то, что частоты энергосистем обеих стран совпадают (и равны 50 герц), сам процесс подключения одной системы к другой без использования ВПТ чрезвычайно сложен. Подключение должно быть синхронным. Ток (и соответственно напряжение) в обеих странах изменяется с частотой 50 герц, то есть каждые 0,01 секунды меняет знак с + на – и наоборот (вспоминаем из школьной программы, как выглядит синусоида). Включение называют синхронным, потому что оно должно произойти в тот момент, когда ток в энергосистеме Финляндии имеет ту же величину и знак, что и ток в энергосистеме России. Несинхронное включение может стать спусковым крючком для крупной системной аварии. Все эти трудности можно обойти при использовании ВПТ: российский переменный электрический ток выпрямляется и передается «в руки» финских энергетиков, которые уже преобразуют его обратно в переменный пятидесятигерцовый ток.
5. Каждый, кто имеет дело с электричеством, должен сдавать экзамен на знание норм электробезопасности. Некоторые правила стоит знать всем, потому что их нарушение может стоить жизни. Вот, например, вопрос на экзамене: «Как необходимо действовать, если рядом с вами с опоры линии электропередачи упал провод?» Специалисты-энергетики ответят: «Необходимо уходить от места падения провода гусиным шагом». Но как это — гусиным шагом?
В данном случае это значит маленькими шажками. При этом пятка передней ноги, не отрываясь от земли, приставляется к носку задней. Вас ударит током, если тело попадет под напряжение. Напряжение — это разность электрических потенциалов. Следовательно, чтобы не попасть под напряжение, необходимо, чтобы все части тела были с одинаковым потенциалом. При падении провода электрический потенциал снижается по экспоненте в радиальном направлении от места падения провода. Если вы попытаетесь бежать, то есть сделаете широкий шаг в направлении от места падения провода, у вашей задней ноги будет потенциал значительно больший, чем у передней. Разница потенциалов не будет равна нулю — ваше тело попадет под напряжение. Дальше вы почувствуете на себе действие закона Ома. Приятного и полезного в этом будет мало. Поэтому уходить нужно маленькими шагами (тем самым гусиным шагом), стараясь держать ступни как можно ближе друг к другу. Так электрический потенциал обеих ног будет практически одинаковый, и вы останетесь живы.
6. У зданий, построенных возле электростанций, подстанций и других электроэнергетических объектов, можно увидеть таблички с надписью «место заземления пожарных машин». Зачем пожарные машины надо заземлять?
Электричество может нанести вред, если к разным частям тела одновременно приложены разные потенциалы. При аварии велика вероятность, что пожарная машина получит потенциал, отличный от потенциала земли. Например, если рядом с ней окажется оборудование, оставшееся под напряжением.
Больше того, машина стоит на резиновых шинах, наполненных воздухом. Значит, не имеет гальванического (электрического) соединения с землей. В таком случае, если пожарный, стоящий на земле, прикоснется рукой или любой другой частью тела к машине, его тело получит разные потенциалы одновременно: у ног будет нулевой потенциал (потенциал земли), а у руки — потенциал, отличный от нуля. Поэтому корпус машины заземляют — соединяют с землей, устраняя разность потенциалов.
7. Как вы уже поняли, заземление важно для электробезопасности людей. Но заземляют даже те объекты, где людей практически нет. К примеру, одно из требований при транспортировке нефтепродуктов — трубопровод должен быть заземлен. Почему?
Движение нефтепродукта относительно другого вещества (материала трубопровода) приводит к возникновению электростатических зарядов. Накапливаясь, они могут стать причиной электрического разряда, иначе говоря искры. Искра + пары нефти = взрыв. Поэтому трубопровод соединяют с землей (заземляют), а в жидкие углеводороды добавляют антистатические присадки.
Юра Цюпко
