Почему не бьет током птиц на проводах: биология и физика в действии. Почему птиц на проводах не бьет током

Наверное, каждый человек иногда задумывался, почему не бьет током птиц на проводах, видя целую стайку, рассевшуюся на опасном «насесте». Конечно, те, кто хорошо помнит физику за восьмой класс, без труда могут объяснить этот феномен. Но у большинства людей эти знания оказались невостребованными в жизни, поэтому были благополучно забыты. Попробуем их восстановить.

«Личная защита»

Есть несколько факторов, объясняющих, почему не бьет током птиц на проводах. Сначала рассмотрим биологические, хотя они и менее существенны. Во-первых, на лапках летунов есть слой ороговевших чешуек. В некоторой степени они исполняют роль изоляторов, хотя и довольно слабых. Во-вторых, птицы способны ощущать силу электромагнитного поля. Если провод ЛЭП выдает напряжение в 500 кВ, то пернатые просто избегают на него садиться.

Любопытно то, что птицы при посадке преимущественно выбирают изолированные провода. Трудно сказать, является ли это еще одной причиной, почему не бьет током птиц на проводах: возможно, им просто приятнее и удобнее фиксироваться лапками на изоляции. Хотя у некоторых ученых существует мнение, что это тоже срабатывает защитная чувствительность летунов.

Почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах: обоснование с точки зрения физики

Физическое объяснение феномена куда более существенно. Начнем с того, что для того, чтобы пернатого «дернуло» током, тот должен пройти через птичье тело. А для этого требуется наличие значимой разности потенциалов между какими-то двумя точками. В рассматриваемом случае - между лапками летуна. Однако он сидит на одном проводе, напряжение в котором не меняется на всем протяжении. Соответственно, перепадов не наблюдается. При этом, если рассматривать птицу как ответвление электрической цепи, то ее сопротивление гораздо больше, чем сопротивление самого провода. Так что ток идет по участку, где его «путь» облегчен.

Несколько иначе объясняется, почему не бьет током птиц на проводах с очень высоким напряжением. Через них идет не постоянный ток, а переменный. В этом случае пернатое тело становится, можно сказать, конденсатором: в нем сначала накапливается заряд, а после происходит разрядка. Поскольку тельце птицы невелико, его емкость также мизерна, и проходящий через летуна ток не опасен. Чем больше линейные размеры объекта и его объем, тем больше становится его емкость. Так что, к примеру, если на сядет аист, то добром для него такое приземление не кончится.

Когда все же «дернет» током

Отметим, что птицы все же иногда гибнут при использовании проводов в качестве насеста. Это происходит при соприкосновении какой-нибудь третьей точки (чаще всего крыла) с другим проводом или столбом, поддерживающим линию. В обоих случаях возникает разность потенциалов, и через тело птицы начинает течь ток. Чаще всего такое случается с относительно большими птицами вроде ворон, чей размах крыльев может быть больше, чем расстояние между проводами.

Осторожно с экспериментами!

Хорошо уяснив, почему птиц не бьет током на проводах, нетрудно прийти к выводу, что и человек может повиснуть на них, уцепившись двумя руками (если речь не идет о линиях ЛЭП). Теоретически это верно. Однако нужно помнить, что малейшее прикосновение третьей точкой к любому предмету, который может послужить проводником, убьет экспериментатора. Птицам нетрудно избежать подобного прикосновения: они усаживаются на провода сверху. Вас же кто-то должен подкинуть в воздух, вовремя разорвав контакт с вашим телом. Такой трюк по силам разве что циркачам. Поэтому при обращении с любыми составляющими электроцепи лучше скрупулезно следовать предписанным правилам личной безопасности.

Провода в высоковольтных линиях электропередач не заключены в резиновую изоляцию, они просто закреплены на опорах с помощью изоляторов и таким образом электрически касаются только источника и потребителя тока.

Однако, нередко можно видеть, как птицы сидят на этих проводах. Получается, что птицы хватаются за оголенный провод по которому, протекает огромный ток. Так почему же они при этом не страдают?

Дело в том, что когда птица садится на провод, то создается параллельное соединение проводников. Одним проводником служит сама птица, а другим – участок провода под ногами у птицы. Сопротивление птицы во много-много раз больше сопротивления провода, поэтому по ней протекает ничтожно малый ток, который не может ей повредить (при параллельном соединении общий ток распределяется между параллельными участками цепи обратно пропорционально сопротивлению).

Однако птица все же может погибнуть при неправильном обращении с высоковольтными линиями электропередач. Для этого ей достаточно, сидя на проводе, коснуться металлической части одной из опор, которые удерживают провода. Данные опоры очевидно заземлены так как установлены на Земле. Кроме того, теперь уже сопротивление птицы намного меньше сопротивления воздуха (с которым она в этом случае создает параллельное соединение) поэтому сила тока, которая при этом пойдет через птицу будет огромной. Ток такой большой силы буквально испепелит птицу почти моментально.

Эти редкие птицы, коснувшиеся одновременно провода и опоры, являются единственными жертвами того, что провода в высоковольтных линиях не заключены в изоляцию, а лишь изолированы от опор. При этом случаи гибели птиц никак не сказываются на процессе передачи электроэнергии, никак ему не вредят и не нарушают. Именно поэтому провода по-прежнему и остаются без изоляции, ведь заключить их в неё было бы очень дорого и сложно.

Кроме того, нужно отметить, что не изолированы от внешней среды и воздуха только высоковольтные линии электропередач. Они подвешены на огромных опорах очень высоко.

А вот те провода, которые расходятся от подстанций к домам людей, к фонарям и так далее по столбам небольшой высоты, уже снабжены изоляцией по всей длине (по крайней мере это предусмотрено современной технологией электрификации). В этих проводах, расположенных на значительно меньшей высоте протекает, кстати, уже и не такой большой ток, и напряжение на них меньше. И так как они полностью заключены в изоляцию они уже совсем не угрожают птицам. Хотя причиной для такого изолирования этих проводов является в первую очередь безопасность людей, которые, хоть и с трудом, но также могут вступить с ними в случайный контакт. Ведь эти провода встречаются гораздо чаще, и они гораздо ближе.

Во время наблюдения за тем, как разбрелись по проводам стаи птиц, возникает невольный вопрос: а как так получается, что людям притрагиваться к проводам нельзя, а птицы спокойно ходят по проводам, находящимся под напряжением? В чем здесь секрет — мы и попытаемся разобраться в нашей статье.

Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, нам необходимо знание элементарных основ физики и электротехники. Поэтому без краткого экскурса в теорию не обойтись, но мы постараемся сделать его максимально простым и понятным.

Краткий экскурс в физику

Электроэнергия характеризуется множеством величин, но для ответа на вопрос: почему птицу не бьет током на проводах? — нам важны две из них – это напряжение и ток. Ведь ответ на вопрос кроется в самом вопросе. А если ток?

Итак:

• Для начала определимся, что такое электрический ток. Ток — это направленное движение заряженных частиц. Для того, чтобы эти заряженные частицы пришли в движение, нам необходимо создать разность потенциалов.
• Как известно, разностью потенциалов между двумя точками называют электрическое напряжение. Упрощенно можно сказать, что напряжение — это разность между двумя точками, в одной из которых заряженных частиц много, а в другой мало.
• Закон природы требует уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках. Именно процесс перемещения заряженных частиц из одной точки в другую и называют эклектическим током.
• Подытоживая все вышесказанное, приходим к выводу, что ток возникает между двумя точками с разным напряжением. Обычно этими точками выступают либо два провода, либо провод и земля. Ведь землю принято считать идеальной точкой с потенциалом в «0».

Что происходит с птицами на проводах

Для ответа на вопрос: почему птиц не убивает током на проводах, давайте рассмотрим весь процесс поэтапно:

• У нас имеется провод под напряжением. В нашем случае величина этого напряжения не столь существенна. И у нас имеется птица, которая парит в воздухе. Воздух считается диэлектриком, то есть материалом, не проводящим электрические заряды.
• Птица садится на провод! И ничего не происходит. А не происходит потому, что у нас нет электрического тока между проводом и птицей. Сев на провод под напряжением (или потенциалом), птица сама приобрела потенциал. Но для возникновения тока необходима другая точка с меньшим потенциалом, а птицу окружает воздух, который является диэлектриком.
• Если же к вопросу подойти чисто теоретически, то птицу может ударить током на проводах. Только это должна быть очень большая птица, которая сядет не на провод, а на изоляторы, которые прикрепляют провод к опоре. При этом большая птица должна не просто сесть, а расправить крылья и лечь на изоляторы. Тогда, возможно, на линиях с высоким классом напряжения 330, 500, или 750кВ сможет образоваться электрическая цепь, которая убьет птицу.

• Не очень часто птицы становятся причиной отключения линий электропередач. Порывшись в сети интернет, вы наверняка найдете видео, где птицы, несущие в клюве куски проволоки или другие проводящие материалы, вызывали короткие замыкания на линиях. В этом случае проволока, которую держит в клюве птица, выступает в роли мостика. При ее соприкосновении с одним из проводов и другим проводом или опорой, начинается протекание тока, которое часто называют коротким замыканием.

Человек на проводах

По тем же причинам, почему птиц на проводах не убивает током, и человек может прикасаться к проводам. Только в отличие от птиц мы не можем подлететь к проводу, поэтому используется специальная техника.

Такие работы очень опасны, поэтому на каждом энергопредприятии есть отдельная инструкция выполнения работ под напряжением.

Обратите внимание! Для человека считается смертельным ток в 0,1А. Для сравнения, в электрической лампочке на 100Вт протекает ток примерно 0,5А. Протекание такого тока более чем 0,5 секунды может привести к нарушению действия сердечных мышц и смерти.

• В сети интернет вы могли видеть множество роликов о приземлении парашютистов на провода линий электропередач. При правильном поведении их не било током, и дождавшись отключения линии, они могли спокойно спуститься на землю.
• Данное правило распространяется не только на провода линий электропередач. Выполняя ремонт домашней проводки, тоже иногда используют метод выполнения работ под напряжением. Своими руками делать этого не следует, а вот специалисты иногда его используют.

Полезный совет! Если вы проверили отсутствие напряжения на проводе индикатором, то перед тем, как браться за оголенный конец, проверти его еще рукой. Только делать это нужно тыльной стороной ладони. Ведь в случае, если индикатор сломался и напряжение присутствует, при протекании через тело тока более 0,01А, мышцы сжимаются. Поэтому, взяв провод ладонью, вы крепко сожмете его, а отпустить уже будет сложно. А при проверке тыльной стороной ладони сжавшиеся мышцы отдернут вас от провода.

Вывод

Зная, почему птиц не бьет током на проводах, у вас может появиться предвзятое отношение к электричеству. Действительно, теоретически, изолировав себя от земли, можно выполнять работы практически под любым классом напряжения.

Но даже специалисты, много лет проработавшие в области энергетики, не решаются чинить проводку дома под напряжением. Ведь цена ошибки велика, а преимущества такого ремонта весьма сомнительны.

Прикосновение к проводу высокого напряжения смертельно опасно для человека и животных. Почему же птицы спокойно садятся на высоковольтные провода?

Ответ

Когда птица сидит на высоковольтном проводе, то представляет собой параллельное ответвление электрической цепи: часть тока идёт по проводу, а часть - через тело птицы. Но так как сопротивление тела птицы намного больше сопротивления малого участка провода между её лапками, то и ток, идущий через неё, ничтожно мал и безвреден (можно сказать, что весь ток идёт по проводу, не воспринимая птицу как проводник). Кроме того, лапки птицы расположены на малом расстоянии друг от друга, разность потенциалов между ними очень мала - не десятки тысяч вольт (напряжение между проводом и землёй или проводом и вторым проводом), а милливольты, что, учитывая большое сопротивление, даёт очень малый ток. Как известно, для живого организма опасно не высокое напряжение, а большая сила тока. (Убивает ток, а не напряжение. На этом основаны разные занимательные трюки с высоким напряжением, когда у человека встают дыбом волосы, когда его "эффектно" бьёт током и пр.) Чтобы уменьшить потери энергии при передаче по проводам, силу тока в них делают маленькой, но напряжение - высоким (поэтому у нас провода высоковольтные, но не "высокоамперные").

Если бы птица, сидя на проводе, коснулась земли (вспомните короткометражный мультик "For the Birds" / "О птичках" студии Pixar), то возникло бы замыкание на землю, высокое напряжение дало большую силу тока (закон Ома) и убило птицу.

Провода к столбам прикрепляют через изоляторы, но если птица крупная и может, сидя на проводе, коснуться своим крылом или клювом заземлённой опоры или даже деревянного мокрого столба в дождь, то произойдёт мгновенное замыкание на землю и судьба птицы печальна - тяжелейшие ожоги, паралич и смерть. То же самое при касании другого провода крылом или в результате замыкания проводов струёй фекалий (бывает и такое).

Таких случаев происходит много, особенно с птицами крупного размера. В октябре 2000 года было обследовано 11 километров линии среднего напряжения в заповеднике на озере Тенгиз в Казахстане. Было зарегистрировано множество погибших от удара током птиц: 200 пустельг, 48 степных орлов, два испанских орла-могильника, один орлан-белохвост и один черный гриф. Такие же нерадостные данные получены в результате исследований в странах Европы. Некоторым видам птиц уже грозит полное уничтожение именно из-за гибели от линий электропередач. Поэтому стремятся мачты воздушных линий электропередач конструировать менее опасными для птиц, хотя для таких мачт нужно больше средств, ведь необходимо изоляторы делать большего размера (лучше всего подвесные изоляторы), расстояние между проводами увеличивать, покрывать изоляцией провода на участках вблизи мачт, делать специальные насесты для птиц. Союзы охраны природы разных стран выдвигают перед политиками задачу законодательно обязать строить только безопасные для птиц мачты линий электпропередач, а существующие дополнительно обезопасить, ЛЭП среднего напряжения по возможности прокладывать как подземный кабель, а территории с большим потоком перелётных птиц по возможности освободить от воздушных линий электропередач.

Глядя на пернатых, щебечущих на линиях электропередач, у многих возникает вопрос, нет ли в этом угрозы для их жизни. Есть, только они об этом не догадываются.

Как мы помним из школьного курса физики, электрический ток – направленный поток (или движение) заряженных частиц. В нашем случае, это частицы, бегущие по проводам. А что такое напряжение? Разность потенциалов, проще говоря, разность между двумя проводниками, у одного из которых больше заряженных частиц, а у другого – меньше, или вовсе нет.

• Не пропустите :

Пример – обычная розетка. В состоянии покоя в ней нет тока, поскольку частицы не двигаются. Но как только мы включим любой электрический прибор – проводники, с его помощью, соединятся, частицы придут в движение и пойдет ток. Таким образом, ток появляется там, где есть две точки с различным напряжением. Второй точкой обычно является земля или другой провод. Потенциал земли равен нулю, из-за чего второй провод в розетке и получил свое название.

Почему птиц не бьет током на линиях электропередач

Что происходит, когда птица приземляется на провод, находящийся под напряжением? Она сама приобретает его потенциал (или напряжение) и, с точки зрения физики, выступает ничем иным, как обычным его ответвлением. Вот почему пернатые могут сидеть даже на высоковольтных линиях. Если они будут сидеть спокойно и не пытаться достать другой провод или создать контакт с землей – им ничего не угрожает. Но как только это произойдет – появится разность потенциалов и через тело пойдет смертельный электрический ток.

Что интересно, на подобный «фокус» способны не только летающие создания. Если человек ухватится за линию электропередач, и не будет при этом касаться земли и другого провода – ничего не произойдет. Почувствовать себя птицей можно и в домашних условиях. Если встать на сухой резиновый коврик и сунуть гвоздь поочередно в каждое из отверстий розетки, замыкания не будет. А вот если взять два гвоздя, да сунуть оба сразу – будет потеха. Надеемся, вы не станете повторять подобные эксперименты на практике, поскольку забавно они звучат только на словах.

• Может пригодиться:
  

Может ли птицу стукнуть током

Так все же, может ли птица получить разряд? Безусловно, да. Все, что для этого нужно, – создать разность потенциалов. Коснувшись хвостом или крылом другого провода, пернатый замкнет цепь и получит разряд. Правда, для этого он должен быть довольно крупных размеров, ведь между проводами всегда оставляют приличное расстояние, на случай сильного ветра.