Laienhaft gefragt: Ist man deswegen in einem Fardayschen Käfig, z.B. Auto/Flugz. geschützt, weil Strom bzw. Ladung immer über den äußeren Querschnitt abfließt?
2 Antworten
So ähnlich, ja.
Der faradaysche Käfig (Flugzeug) um gibt dich komplett mit gut leitfähigem Material.
Wenn du deinen Körper als eine Anordnung von Widerständen betrachtest, kannst du dich da drin drehen und wenden, wie du willst: Der Käfig schließt deine "Ausgänge" kurz, so dass kein Spannungsabfall über deinen Körper durch Spannung von außen möglich ist.
Also bildest du zusammen mit dem Käfig ein kurzgeschlossenes Widerstandsnetzwerk.
Ich hoffe, man kann es erkennen:
Wenn die Spannung extrem hoch ist und du sie "hart" an den Käfig anlegst, kommt es natürlich trotzdem zu Spannungsabfällen innendrin, da das Material, aus dem der Käfig besteht, einen gewissen spezifischen Widerstand hat. Je nachdem, wie potent die Spannungsquelle ist, kann es dich trotzdem grillen.
Im Fall eines Blitzes hast du aber noch die Luftstrecke, die trotz Durchzündung ordentlich was hochohmiger ausfällt als der Widerstand des Käfigs, wodurch der Spannungsabfall am Käfig trotzdem klein genug ausfällt, dass du es verkraftest (Spannungsteilerprinzip).
Lies den Text danach.
Oder schau dir das Bild an.
Wenn der Blitz mit seinen ca. 100MV reinpfeffert, fällt das meiste auf der Luftstrecke ab.
Also du hast einen Spannungsteiler aus 2 Widerständen.
(+) -----[ R_Luftstrecke_1 ]----------[ R_Käfig ] -------- (-)
Die Luftstrecke ist viel hochohmiger und hat damit den meisten Spannungsabfall.
Und wenn R_Käfig tatsächlich einen gefährlichen Spannungsabfall annehmen sollte, musst du Pechvogel noch auf eine Weise berühren, dass der Spannungsabfall auch dich trifft.
Da ein Flugzeug üblicherweise mit Kunststoff ausgekleidet wird, ist das unmöglich.
Ich dachte bei der hohen Spannung wird auch Kunststoff bedingt leitfähig, warum spürt man keinen leichten Schlag wie bei einem Weidezaun?
Weil die Spannung über R_Käfig nicht so hoch werden kann wegen R_Luftstrecke.
Die Flugzeugaußenhülle ist kein dünner Leiter sondern eine flächige Blechhülle. Der Widerstand ist daher seeeeehr klein.
Damit die Spannung durch einen Isolator durchschlägt, muss sie schon eine gewisse Höhe haben.
Überlege mal, wie das bei einem X-Kondensator ist: Das Dielektrikum zwischen den Platten ist nicht sonderlich dick, hält aber ca. 2kV aus, ohne durchzuschlagen. Nun überlege mal, wie viel kV es bei der verhältnismäßig dicken Auskleidung des Innenraums braucht, um durchzuschlagen.
So viele kV fallen über R_Käfig nicht ab, so dass es nicht zum Durchschlag kommt.
Ich beginne einzelne Schnipsel zu verstehen :)
Ich kann dir jetzt nicht die ganze Physik dahinter erklären, sorry.
Du hast einige Fachbegriffe als Tags angegeben, weshalb ich davon ausgegangen bin, dass du zumindest ein paar Kenntnisse hast, was elektrisches Feld, Kondensatoren, Spannungsteiler, Strom, Spannung etc. betrifft.^^
Bin 55
Physikunterricht ist schon länger her.
Aber ich bin in jedem Fall schon schlauer als vorher, vielen Dank!
Die einfachere Erklärung wäre tatsächlich die, die du gegeben hast: Der allermeiste Strom fließt durch den faradayschen Käfig, und damit an den Insassen vorbei.
Da es keine perfekten Leiter mit gänzlich ohne Widerstand gibt, hat der faradaysche Käfig einen ganz minimalen Widerstand (der "spezifische Widerstand", den das für den Käfig verwendete Material naturgegeben hat).
Der Blitz muss von Himmel zu Boden eine Luftstrecke zurücklegen. Diese hat einen deutlich höheren Widerstand als der Käfig .
Nur wo ein Widerstand ist, kann Spannung abfallen.
Wenn Widerstände in Reihe liegen (hier der Fall), verteilen sich die Spannungen im Verhältnis der Widerstände (Spannungsteilerprinzip).
Luftstrecke = viele Ohm
Käfig = nahezu 0 Ohm
Beträgt ein Widerstand 0 Ohm, ist das ein Kurzschluss, wo kein Spannungsabfall möglich ist.
Spannung versursacht Strom.
Fließt zu viel Strom durch deinen Körper, bekommst du einen Schlag, denn der Strom ist letztlich, was dich killt.
Das Widerstandsverhältnis spielt eine Rolle.
Im Faradayschen Käfig bist Du Teil des gesamten Leiters, hast aber einen wesentlich höheren Widerstand als die umgebende Hülle.
Fasst Du mit isoliertem Schuhwerk die Hülle an beiden Enden an, so fließt auch ein Strom durch Deinen Körper. Der Widerstand von Hand zu Hand beträgt ca. 750 Ω.
Angenommen, die Hülle hat einen Widerstand von 1 Ω, so teilt sich auch die Spannung im Verhältnis 1 : 750 auf. Schießen 100.000 V in die Hülle, so sind es zwischen Deinen Händen rund 133 V. Und dann fließt ein Strom von 177 mA durch Deinen Körper.
Deshalb gilt bei Gewitter: Nie die Karosserie anfassen, wenn man im Fahrzeug sitzt.
"Je nachdem, wie potent die Spannungsquelle ist, kann es dich trotzdem grillen."
Aber wie kommt es dann dass man im Auto oder Flugzeug rein gar nichts spürt?
Liegt das daran dass die Spannung durch die hochohmige Luft muss, also eben nicht direkt angelegt wird?