Birds on a wire (otra vez) - ¿cómo es que las aves no sienten actual? Que se acaba de hacer un circuito paralelo, no?

Question

He estado pensando acerca de esto y sé que otras personas han respondido esta aquí, pero hay una parte que todavía me sorprende, y tiene que ver con el circuito paralelo.

Si se conecta una batería a una resistencia, y conecte el otro en paralelo, y medir la corriente a través de ambos, habrá una corriente! Es decir, si conecto un $6\ \mathrm V$ de batería a un $100\ \mathrm\Omega$ resistencia ($R_1$) y conectar un $200\ \mathrm\Omega$ resistencia en paralelo ($R_2$), no se sigue de medida $6\ \mathrm V$ a través de ambos (voltaje se conserva en paralelo circuitos, correcto?) y mi actual (por la Ley de Ohm) es

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

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

Eso significa que una resistencia ha $6o\ \mathrm{mA}$ y el otro ha $30\ \mathrm{mA}$. Bien, pero ¿por qué no se puede aplicar esto a un pájaro?

Es decir, un pájaro colocar sus pies sobre un cable no es de completar un circuito entre dos diferentes potenciales, pero se está haciendo un circuito paralelo. Esto es lo que confunde a mucha gente yo creo que incluso a mí. Si la costumbre leyes en paralelo circuitos de aplicar, ¿por qué no se aplican a los pájaros en un alambre?

Una de las explicaciones que he oído es que las aves no son la conexión de dos lugares diferentes posibilidades – pero si ese es el caso, entonces ¿por qué mi circuito paralelo de trabajo? Un resistor debe registrar no corriente (o muy poco) – y sé que si hago la resistencia lo suficientemente grande (el uno en paralelo, dicen, $R_2$) el consumo de corriente será menor. Es que lo que está sucediendo? La resistencia de las aves es suficientemente grande como para que la corriente es pequeña?

Digamos que un pájaro ha $1\ \mathrm{M\Omega}$ de resistencia. Un $600\ \mathrm V$ alambre situaría todavía $0.6\ \mathrm{mA}$ a través de los animales.

Pero eso no me satisface, porque estamos tratando con un $\mathrm{kV}$ escala de alambre a un montón de tiempo. Usted necesitaría para el ave, que es, efectivamente, una bolsa de agua y tal, a tener un montón de resistencia para que funcione, pero tal vez no.

Siempre estoy leyendo que para que el circuito se completa el pájaro (o persona) debe ser conectado a tierra, pero que no tiene sentido para mí, porque entonces no hay circuito paralelo sería el trabajo de las baterías! O incluso que la casa actual, que es básicamente un montón de circuitos en paralelo.

Me siento como que me estoy perdiendo algo aquí, y si alguien me puede decir qué es lo que sería muy apreciada.

Answer 1

Una de las aves piernas están bastante cerca juntos. Una toma de cable de transmisión tiene muy poca resistencia.

Esto significa que el voltaje como una función de la distancia, apenas cambios. Por lo que la diferencia de voltaje entre dos pies aves es, esencialmente, 0, debido a que el potencial en cada pie es prácticamente el mismo. La diferencia de potencial entre el alambre y el suelo puede ser grande; pero el pájaro no está ofreciendo ningún tipo de vía entre el cable y nada en mucho menor voltaje. Sólo se ofrece una vía entre las dos piernas, y así una diferencia de voltaje sigue siendo pequeño.

Añadir a que el pájaro tiene mucho más resistencia relativa de los hilos, ya que el alambre se supone que es para minimizar las caídas de voltaje a través de él. Esto significa que la mayoría de la corriente también el flujo a través del alambre, y relativamente poco corriente de flujo a través de las aves.

El pájaro no está realmente en riesgo a menos que se puede conectar la línea de alta tensión a algo de muy diferente potencial, que la misma línea de un par de pulgadas más abajo no lo es.

Para un ejemplo de los números, Salomón Lento estimado en los comentarios:

Suponga que el alambre es equivalente a 000 de cobre de calibre, 0.0618 ohmios por cada 1000 ft. Suponga que la carga cerca de su capacidad nominal: 300A. Supongamos que un pájaro, tal vez del tamaño de una paloma, con las piernas que agarre el alambre de aproximadamente 1 pulgada de distancia. Según mis cálculos, la diferencia de potencial entre los puntos 1 pulgada de distancia a lo largo de la longitud de alambre será de alrededor de 1.6 milivoltios.

El énfasis es mío. Debería ser bastante fácil de comprobar que la estimación por ti mismo, pero lo que realmente ilustra el problema.

Answer 2

Permítanme decir de antemano: está perfectamente bien! El alambre es un resistor, el ave es una resistencia, y un pájaro parado en un cable con los dos pies hacia abajo es de hecho un paralelo con la resistencia del cable. Esto significa de hecho que la corriente fluye a través de las aves. No es mucho, porque el cable es — por el diseño! — una muy mala resistencia, y birdie es por comparación (y que es lo que cuenta aquí) una buena resistencia de la que no hay mucho que fluye la corriente a través de él.

Aquí es una toma con números reales.

Una línea eléctrica aérea que puede llevar a 1000 amperios tiene, según este catálogo, p. 136, de una resistencia específica de $0.022\ \mathrm{\Omega/km}$o $2.2\times10^{-2}\ \mathrm{\Omega/km}$. Un diez centímetros de estiramiento — suponiendo que el ave extiende a ambos lados de esta distancia conveniente — por lo tanto tiene una resistencia de $1/10\,000$ o $2.2\times10^{-6}\ \mathrm\Omega$.

Para empujar una corriente de 1000 amperios a través de la resistencia de la sentó a horcajadas $10\ \mathrm{cm}$ tramo, $2.2\times10^{-6}\ \mathrm\Omega$, una diferencia de potencial de $$V=I\cdot R=1000\ \mathrm A\times2.2\times10^{-6}\ \mathrm\Omega=2.2\times10^{-3}\ \mathrm V$$ es necesario. Que es la diferencia de potencial entre birdie las piernas, un poco más de 2 milivoltios. Podríamos parar aquí porque sabemos que podemos puente una y mil veces que la diferencia de potencial sin sentir nada, pero vamos para que la diversión continúe. Por último, he dibujado una imagen que quiero mostrar.

De acuerdo a la investigación realizada con el objetivo de ser agradable a nuestra cena, un pollo piernas tienen una resistencia de $1400\ \mathrm\Omega$ cada uno. Debido a que nuestro pájaro es un poco más pequeño, sólo asumimos $2000\ \mathrm\Omega$ por tanto, también ignorando la resistencia del cuerpo entre las piernas, si sólo fuera de la modestia.

Esto implica que la corriente que fluye a través de birdie es $$I=V/R=2.2\times10^{-3}\ \mathrm V/2000\ \mathrm\Omega=1.1\times10^{-6}\ \mathrm A.$$ (Draining a AA battery with that current would take a hundred years or more.) The quoted chicken research paper also mentions that a stunning current of $81\ \mathrm{mA}$ is unreliable; that is $80\,000$ los tiempos de la corriente que fluye a través de birdie en el cable, así que no hay margen para el error, lluvia ácida o picos de tensión.

Aquí es un diagrama de circuito que representa su paralelo, sin tostar de aves. Como usted puede ver, he dibujado el cable como una secuencia de las resistencias, cada uno con una longitud de $10\ \mathrm{cm}$. Normal diagramas de circuitos simplemente ignorar el micro-ohmios y dibujar un alambre recto. Vergüenza sobre ellos! Chicos, que confunde a la gente! Cada alambre es un resistor! Cierto, cada una de las $10\ \mathrm{cm}$ segmento de por sí es una muy débil resistencia; pero de un millón de ellos son molestos suficiente para que la planta de energía debe subir la apuesta para muchos kilovoltios.

Tal vez debería añadir que podríamos llegar a la misma conclusión más fácil. El cálculo del voltaje es bastante innecesario si asumimos que el pájaro no cambia el total de corriente a través del alambre, antes y después. Entonces la corriente (sea cual sea la tensión es la conducción), simplemente se divide de acuerdo a la relación de las resistencias, que es de alrededor de $10^9$, por lo que $1/10^9$th de la $1000\ \mathrm A$ va por el cable que va a través del ave, que es $10^{-6}\ \mathrm A.$

Answer 3

El potencial eléctrico es una diferencia entre dos puntos, y teniendo en cuenta que el cable que el pájaro está de pie tiene poca resistencia, la diferencia de potencial sería insignificante. Esto significa que cuando el ave está de pie con ambos pies en el cable, la diferencia de potencial entre sus dos pies es minúsculo y con su propia alta resistencia, definitivamente no hacerle daño.

El punto que se han hecho, en cuanto a esa 600V es a través de las aves se ha asumido que el ave se coloca una pinza en el cable de alta tensión (600 V) y el otro en circuito de tierra (0V). Por el contrario, para el caso real de que el ave está de pie sobre dos puntos, donde tienen muy similares, la diferencia de potencial, y por la Ley de Ohm la corriente es prácticamente cero. Para ayudar a la comprensión, se puede asumir que el ave es un gran resistencia a la resistencia, y se encuentra paralelo a un alambre conductor.

Y por la misma razón, creo que por que otros dicen que esto no es un circuito paralelo es debido al hecho de que la resistencia despreciable influencia en el circuito.

Answer 4

Permítanme en primer lugar tenga en cuenta que el voltaje en sí no tiene ningún efecto físico - el daño proviene de la corriente eléctrica. Esto sucede de dos maneras:

• a través del calor de Joule, cuando la alta corriente corre a través del cuerpo (esto requiere corrientes de varios Amperios, que rara vez nos encontramos en la vida cotidiana, pero es relevante para las aves)
• a través de la activación de la fibrilación ventricular cuando la frecuencia de la corriente alterna está en resonancia con la frecuencia cardíaca, que es de 50 a 60 Hz (coloquialmente esto se conoce como la electrocución)

Veamos ahora, en el circuito paralelo formado por el pájaro y el trozo de cable entre sus piernas. El voltaje, es decir, la diferencia de potencial entre las patas de ave de la definitivamente no es la misma como la diferencia de potencial entre el alambre y el suelo (que es conocido por ser unos kV). La corriente en el alambre (un par de Amperios) se reparte entre el pájaro y el trozo de cable entre sus piernas: $$i = i_{bird} + i_{wire}.$$ La diferencia de potencial entre las patas de ave de la es $$V = i_{bird}R_{bird} = i_{wire}R_{wire}.$$ La solución de estas tres ecuaciones obtenemos: \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} La resistencia de un cuerpo humano oscila entre 1000 a 100000 Ohmios, dependiendo de si está mojado o no - esto podría ser una buena estimación para el pájaro. La resistencia de un alambre de cobre es de unos pocos Ohmios por cada mil pies (dependiendo del diámetro del alambre). Que es la pieza entre el pájaro de patas tiene una resistencia de unos mOhms. Por lo tanto, $$\frac{i_{bird}}{i} = \frac{R_{wire}}{R_{wire} + R_{bird}} \approx \frac{R_{wire}}{R_{bird}} \ll 10^{-6},$$ es decir, la corriente que fluye a través de las aves es una millonésima parte de la corriente en el alambre o incluso más pequeños! Es demasiado pequeño para causar un daño real. En otras palabras: el trozo de alambre entre las patas de ave de la corto-circuitos de las aves.

Comentarios
Me gustaría volver aquí a algunos de los aspectos que a menudo son pasados por alto cuando se habla de circuitos eléctricos:

• Es posible (y muy común) para tener una alta diferencia de potencial (voltaje) sin flujo de corriente. Los condensadores de forma rutinaria se acumulan tensiones de hasta kilo - y mega-voltios sin una corriente que fluye. La piel humana tiene la tensión de ruptura de alrededor de 500, que es un potencial constante de unos pocos cientos de voltios, no causará ningún flujo de corriente (y de cualquier efecto perjudicial) en todo! Esto es igualmente relevante para un pájaro. De la corriente ALTERNA presenta mayor peligro, porque impedancia de ca de un cuerpo humano es mucho más baja en las frecuencias de 50 hz-60 hz.
• Que el voltaje puede existir sin el actual es importante recordar que al aplicar los Julios de calor de la fórmula: $P = i^2 R$ e $P = V^2/R$ parecen decir lo mismo, pero ambos son aplicables sólo cuando hay un verdadero flujo de corriente, no siempre se aplica un voltaje.
• No hay ninguna perfecta fuentes de la diferencia de potencial - conectar cualquier cosa a un circuito de cambios en el potencial y la corriente en este circuito. En particular, se distingue en la tensión de polarización y la corriente de polarización cuando se habla, respectivamente, acerca de los circuitos diseñados para mantener el mismo nivel de prejuicio o el mismo nivel de corriente. Los fusibles se utilizan para detectar excesivamente alta corriente y evitar que se dañe el circuito (pero interrumpir el flujo de corriente). El pájaro en cuestión se encuentra a sí mismo como una parte de un circuito donde la corriente en lugar de la tensión se mantiene.

Answer 5

Cualitativamente: la baja resistencia eléctrica de las líneas de alimentación significa que no es despreciable la diferencia de potencial eléctrico entre dos estrechamente espaciados puntos en la línea. Como resultado, apenas ninguna corriente fluye a través de una (resistiva) de aves en la línea, y la inmensa mayoría de los actuales se ejecutará a través de la (conductor) de la línea normal.

Cuantitativamente: la de resistencia de pérdidas en las líneas de alta tensión es normalmente de 0,5% por cada 100 millas en una 765 kV de la línea, lo que significa un pájaro que se sienta en la línea con sus pies 10 cm de distancia tiene un voltaje de alrededor de

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

aplicado a través de su cuerpo. Una apuesta segura para un pájaro de la resistencia eléctrica parece ser $500\ \mathrm{\Omega}$, de tal manera que la corriente resultante a través de las aves será

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

a través del cuerpo del ave. El pájaro va a estar bien :)