Ciclista ' s hormigueo eléctrico bajo líneas eléctricas

Question

Lo que está ocurriendo a mí durante años. Finalmente me decidí a pedir a los usuarios que están mejor con la "práctica de la física" cuando me dijeron que mi experiencia – que voy a describir momentáneamente – demostrar que soy un adivino, un psíquico, un "sensibil" como la llamamos nosotros. La explicación correcta y claramente necesita la electrodinámica aunque es "de todos los días electrodinámica" y los físicos teóricos no están capacitados para responder rápidamente a estas preguntas, aunque cada uno de nosotros probablemente ha resuelto muchos de los ejercicios que dependen de los mismos principios.

Cuando estoy en bicicleta bajo el poder de líneas – que probablemente tienen un alto voltaje en ellos – me siento una clara sensación de hormigueo choques cerca de mis nalgas y relacionadas con partes del cuerpo por un segundo o así que, cuando estoy en un punto crítico de las líneas de alimentación. Es un sentimiento fuerte, no marginal: se siente como una docena de hormigas que son tacaños mí en el mismo momento. Casi parece claro que algunas corrientes se están ejecutando a través de mis skins a 50 Hz. Me gustaría saber el presupuesto y el cálculo o la justificación) de la tensión, corrientes, etc. que va a través de mi piel y la comparación con el choque que uno obtiene cuando él toca la toma de corriente.

Ahora,

• mi bicicleta, que hace que este efecto particularmente fuerte es una bicicleta de montaña, de Mérida;

• la velocidad es de unos 20 km/h y la velocidad es perpendicular a la dirección de la corriente en la línea de alimentación;

• el asiento tiene un agujero en ella y hay algo de metal – probablemente la realización de uno – a sólo unos centímetros de distancia desde el centro de mis nalgas. Es plausible que estoy en contacto con el metal o cerca de toque;

• mi piel es una especie de sudor durante estos eventos y el líquido no es agua pura, por lo que es, probablemente, mucho más conductivo que el agua pura;

• la temperatura es de 22 °C el día de hoy, la humedad alrededor de 35%, los cielos despejados, 10 km/h de viento;

• las líneas de alimentación puede ser de entre 22 kV y 1 MV y a 50 Hz, la altitud es de decenas de metros, pero yo realmente no lo sé exactamente.

¿Qué tipo de aproximación para las ondas electromagnéticas son relevantes? ¿Qué es la fuerza? Cómo altas corrientes que uno necesita?

Hace falta algo de amplificación de interferencias, etc. (especial) a hacer el efecto detectable? (Sólo recuerdo que experimentan este efecto en dos lugares alrededor de Pilsen; los más frecuentes el lugar donde me siento que está cerca de Druztová, Mayor de Pilsen, república checa.)

Es el movimiento de las ruedas o, incluso, su frecuencia importante? ¿Hay alguna resonancia?

Hace el agujero en el asiento y el metal juega ningún papel? Sólo si usted piensa que estoy loco, otras personas se experimenta el efecto (aunque con diferentes partes del cuerpo), véase, por ejemplo, aquí y aquí. Este archivo PDF que parece sugerir que la de los metales y de la inducción electromagnética es esencial para el efecto, pero la presentación no parece ni muy amplio ni imparcial suficiente.

Un extra de blog discusión sobre este tema aquí:

http://motls.blogspot.com/2012/05/electric-shocks-under-high-voltage.html

Answer 1

Si la línea de alimentación es de 20m de alto, y tiene el voltaje de 1 MV , entonces el campo eléctrico (cerca del suelo), a muy grandes rasgos, es el orden de 1000/30 kv ~ 30 000 v/m (los números son muy aproximados y el campo es complicado porque es un cable cerca de una placa de escenario, y el diámetro del alambre es desconocida, pero no demasiado pequeño, más el aire se vendría abajo, es decir, más de chispa, cerca del alambre).

Te cobran a varias decenas de kilovoltios relativamente a la bicicleta, luego de la descarga a través de la ropa, de nuevo y de nuevo, si la línea es de CA porque la tensión es alterna, si la línea es de DC porque como usted se está moviendo en el campo de los cambios de magnitud.

Las luces fluorescentes de luz hasta debajo de líneas de energía; el campo es así de fuerte.

http://www.doobybrain.com/2008/02/03/electromagnetic-fields-cause-fluorescent-bulbs-to-glow/

Con respecto a la actual, ya que la actual está pulsado (te cobran luego rápidamente se descarga a través del espacio de aire), la corriente puede ser lo suficientemente fuerte como para sentir aun cuando el promedio actual es extremadamente pequeño. El pulso de corriente es la misma que cuando zapped quitarse la ropa, o similares.

Answer 2

En primer lugar, la intensidad de Campo.

Este cálculo es estrictamente un potencial eléctrico de cálculo; la radiación y la inducción son ignorados de forma segura a 50Hz.*

Para un 200kV de la línea de transmisión de 20 m por encima del suelo, el valor máximo del campo eléctrico a nivel del suelo es de alrededor de 1,2 kV/m.** Este número se reduce a partir de los ingenuos 200kV/20m=10 kV/m cálculo por dos efectos:

1) ~1/r en la variación de la intensidad de campo eléctrico (reducción a 3 kV/m). He utilizado el método de imágenes para el cálculo de este campo, con 10 cm de diámetro del conductor a mantener el pico de campo por debajo de la de 1 mv/m desglose de campo.

2) la Cancelación de las otras dos líneas de energía en este sistema de 3 fases, que son en +/-120 grados eléctricos fases con respecto a la primera, y son físicamente desplazamiento en una línea horizontal por la foto. Yo estima 7m separaciones entre líneas adyacentes. El máximo de campo E en realidad se produce aproximadamente dos veces tan lejos como la más externa de la línea; el campo en el centro del conductor es menor.

Siguiente, ¿Pueden sentirlo?

1) El cuerpo humano modelo de circuito para la descarga electrostática es 100pF+1.5 kohm; eso es una burda simplificación, pero mejor que nada. Si uno se imaginó una 2m de altura de la red, el voltaje aplicado a los resultados en un 50Hz corriente de alrededor de 70uA ($C \omega V$). Muy pequeña.

2) habrá un voltaje de CA de la diferencia entre el (aislados) y humanos (aislados) de bicicletas. Un 1m de separación vertical entre sus centros de gravedad produciría aproximadamente 1200V. Este voltaje es bastante pequeño en comparación con algunos de coche-puerta-del tipo de las descargas de electricidad estática, pero todavía sería suficiente para romper un corto espacio de aire (pero no un par de cm), y repetir a 100Hz. Me imagino que sería visible en una parte sensible de la anatomía.

Si la transmisión de voltaje en realidad es de 400 kV, todo el campo de fuerzas y tensiones, por supuesto, el doble.

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(*) En respuesta a un comentario, he aquí una estimación de las olvidadas de la inducción y los efectos de la radiación, cortesía de Maxwell 4 y 3:

Inducción: Supongamos que una línea de alimentación es la realización de un saludable 1000A de corriente CA (f=50 Hz). Luego, por la ley de Ampere, no es una circunferencia de CA de campo magnético; en el cable a tierra a una distancia de 20 metros del campo de la amplitud es de 10 $\mu T$. (Comparar con la de la tierra DC campo de aproximadamente 0,5 gauss, o 50 $\mu T$.)

El flujo de este campo magnético a través de un $1 m^2$ área de bucle (con normal paralelo al suelo y perpendicular al alambre) es de $\Phi = 10 \mu Wb$ CA. A continuación, a partir de la ley de Faraday, la tensión alrededor del bucle es de $d \Phi /dt = 2 \pi f \Phi = 3 mV$ (milivoltios). Tanto para la inducción.

Se puede también calcular el campo magnético resultante de la $1200 V/m$ planta a nivel de campo eléctrico de corriente ALTERNA, que tiene una eléctrica densidad de flujo de $D =\epsilon_0 E = 10.6 nC/m^2$ y un desplazamiento de la densidad de corriente de $\partial D / \parcial t = 2 \pi f D = 3.3 \mu/m^2$. El flujo de este campo a través de un $1 m$ square loop (paralelo al suelo) es de $3.3 \mu$, por lo que el promedio de campo magnético alrededor de la plaza es de $0.8 \mu/m$, para un ridículamente pequeña densidad de flujo magnético de $1 pT$.

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(**) 1 Sep 2014 actualización. Dmytry muy astutamente señala en un comentario que habrá campo eléctrico local intensificación de los efectos de la conductora irregularidades en la superficie plana en el suelo, tales como nuestro ciclista (que, siendo algo sudoroso, tendrá una superficie conductiva). El mismo principio se aplica a los pararrayos.

Para el proverbial esférica ciclista, el campo local será incrementado por un factor de 3, independiente de la esfera del tamaño, mientras que es mucho menor que la distancia a la línea de energía. Resulta que no importa si la esfera está conectado a tierra o aislado, ya que su carga total permanece en 0.

Para obtener más alargadas formas de la intensificación puede ser mucho más alto: para una toma de esferoide prolato con 10:1 dimensiones, el factor de multiplicación es de 50. Esta intensificación de curso realza cualquier sensación que se puede sentir.

Answer 3

A la hora de calcular los voltios por metro de la estática de campo, es importante asumir que la bicicleta es conductor (presumiblemente un marco de aluminio).

Sin el ciclista, se podría utilizar la imagen de los cargos para calcular el campo eléctrico en la bicicleta. Las tres fases debe cancelar parcialmente, y el Arte de Brown cálculo parece razonable, alrededor de 1200 voltios por metro.

Por cierto, hay un adicional de voltaje DC; la atmósfera (en una feria de día de tiempo) lleva a una tensión de alrededor de 60 a 100 voltios en verano y de 300 a 500 voltios por metro en invierno. En los días en que este efecto es de gran tamaño puede ser posible ver más de un efecto.

Cuando se inserta un vertical del conductor en el campo eléctrico de 1200 voltios por metro, el campo eléctrico cerca de los extremos del conductor son mucho más grandes. Para estimar el efecto que usted necesita para adivinar el radio de la parte superior del conductor. Esto depende en el asiento de la construcción; si el asiento es de metal, a continuación, su radio es del orden de 0,1 metros.

A la primera orden, un poste vertical colocado en un campo eléctrico va a terminar con cargos en sus dos extremos. Para un cuadro de la bicicleta de la altura de 1m, los cargos serán separados por aproximadamente 1m. Por supuesto, el cargo requerido para cancelar los antecedentes potencial depende de los radios de los extremos de los polos. (Infinitamente sharp polo crear un infinito campo eléctrico, antes de tomar en cuenta la resistencia eléctrica de ruptura del aire).

Para calcular el campo eléctrico debido a que el cuadro de la bicicleta, primero vamos a decir que el marco es de 1m de altura. Así que los dos extremos de la estructura tendrá que llevar a voltajes de +-600 voltios con respecto al campo producido por la sobrecarga de los cables.

El real campo eléctrico depende de la agudeza del conductor. Muy fuerte conductores tienen muy grandes campos eléctricos. Supongamos que el asiento de la bicicleta tiene un radio efectivo de alrededor de 0.1 metros. ¿Cuál es el campo eléctrico en el asiento?

Supongamos que usted tiene un punto de carga y que produce un voltaje de 600 voltios en un radio de 0,1 metros, con 0 voltios en el infinito. ¿Cuál es el campo eléctrico en el 0,1 metros? Esta es una pregunta acerca de la relación entre la carga, el potencial y el campo. Algunas de las ecuaciones: $$V = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{p}{r}$$ $$E = -\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{p}{r^2}$$ De estos, vemos que el campo eléctrico es mayor por un factor de 1/r = 10/metro. Por lo tanto el campo en las inmediaciones de el asiento de la bicicleta es de alrededor de $ De$ 600\;\; \textrm{voltios} \times 10/\textrm{medidor} = 6000 \;\;\textrm{voltios / metro}.$$

No me sorprendería que una parte sensible de la anatomía humana podría detectar este campo eléctrico; esto equivale a 60 voltios por centímetro.

La mayoría de las personas han comprobado que si se toca la lengua con una batería de 9 voltios se puede sentir el choque. Ahora imaginemos un 50 voltios de la batería atascado en su sudando regiones inferiores. Esto puede muy bien sentirse como un montón de hormigas en los pantalones.

Answer 4

Mi enfoque sería para tratar a sí mismo como el plato de un paralelo de la placa del condensador. Hacer los siguientes supuestos:

eps = 9e-12

A = área de la superficie de usted + bicicleta ~ 1 metro cuadrado

d = distancia a la línea de alimentación de ~20 metros

V = 1000 kV

Entonces la corriente es I = C*dV/dt = (eps*A/d)*(2*pi*50)*V = 140 microamperes.

Ahora, ¿es realmente posible sentir 140uA? Según el sitio web de OSHA, 1mA es el mínimo actual puede sentir de tu mano a tu pie (http://www.osha.gov/SLTC/etools/construction/electrical_incidents/eleccurrent.html). Así 140uA no está lejos, y tal vez usted puede hacer algo de argumento acerca de la densidad de corriente, siendo superior donde es canalizado a través del asiento. Más probable, los nervios son más sensibles en algunas áreas del cuerpo que otros.

Dudo mucho que en el ciclismo de velocidades hay un importante corriente de movimiento a través de los campos magnéticos de las líneas.

Answer 5

No estoy seguro de que la siguiente es relevante, pero tal vez lo que se siente es causado por la acción del campo eléctrico en el vello de su piel. Escribí en otra parte de este sitio web acerca de este efecto: "el campo eléctrico polariza, en lugar de cargos, el pelo, y luego actúa sobre el resultado dipolos eléctricos, a juzgar por las fórmulas en: "Actas del 2005 IEEE de Ingeniería en Medicina y Biología de la 27 Conferencia Anual, Shanghai, China, 1-4 de septiembre de, 2005", pág. 4266. "Análisis de Movimiento del Vello en ELF Campo Eléctrico de la Exposición", H. O. Shimizu, K. Shimizu. De acuerdo a las fórmulas, es esencial que el campo eléctrico no es uniforme. Los autores afirman buen acuerdo con los resultados experimentales." También es posible que, como otros han escrito aquí, piezas de metal de la moto modificar el campo eléctrico, mejorando el efecto.