Spannungstrichter?
Wenn ein Strom ins Erdreich fließt bildet sich an der Eintrittstelle ein Spannungstrichter. Warum ist der Spannungstrichter an der Eintrittsstelle am größten und nimmt dann ab? LG
5 Antworten
Die Spannung wird in jede Richtung (außer nach oben) abgeleitet. Entsprechend der Leitfähigkeit des Bodens bilden sich in diesem die Spannungsdifferenzen ab. Und diese nehmen, weil beinahe 3-D Ausbreitung nach außen hin stark ab. Das muss also nicht zwangsläufig ein Trichter sein. Der Trichter dürfte die Idealform sein, wenn der Boden durchgängig gleich leitfähig ist. Warum das aber z.B. keine Halbkugel ist kann ich leider auch nicht beschreiben.
Ja, das mit der Halkugel ging mir auch schon mal durch den Kopf. Aber ich weiß es auch nicht. Vielleicht klärt uns ja noch Jemand auf. Erddichte und Feuchte spielen ja auch eine Rolle.
Jede Energiegrösse aus einer Punktquelle nimmt mit dem Abstand von der Quelle ab (meist quadratisch mit dem Abstand). Weil sich alles besser "verteilt" (Licht, Schall, Wärme usw.).
Das Bild vom Spannungs"trichter" ist nicht ganz hilfreich.
Eigentlich wäre es eine Halbkugel, falls man das Erdreich als homogen feucht und homogen dicht annehmen dürfte. Ein Trichter wäre ja ein Kegel.
In der Realität ist es keines von beidem, sondern ein höchst unregelmässiges Gebilde, vielleicht wie ein Eiszapfen oder ein Klumpen Kaugummi.
Dass der Trichter in der Form an der Eintrittsstelle "am grössten" ist (also die obere Öffnung dort hat), hat mir der Defintion zu tun: Dort tritt an der Oberfläche die grösste Schrittspannung auf.
Eigentlich ist die Trichterwand eine Äquipotentialfläche, und es gibt unendlich viele solche Trichter, jeder mit seinem eigenen Potential gegenüber der "echten", neutralen Erde.
Warum das im Wikipedia-Eintrag nicht eine Halbkugel, sondern so ein hyperbolischer "Trichter" ist, weiss ich auch grad nicht. Sie behaupten exponentielle Abnahme, meinen vielleicht aber Abnahme des Potentials mit 1/x oder 1/(x^2), und eine exponentielle Abnahme der Schrittspannung an der Oberfläche.
Irgendwie ist die Frage seltsam gestellt. Es gibt pro Eintrittsstelle nur einen messbaren Trichter der eine vorher unbestimmte Größe hat. An der Eintrittsstelle hast die volle Spannung gegen Erdpotential. Da die Erde aber kein besonders guter Leiter, wie etwa Gold, ist nimmt die Spannung mit der Entfernung ab, sowohl an der Oberfläche als auch in die Tiefe.
Sei sicher dass die Form ganz unregelmäßig ist und weit davon entfernt wie ein echter Trichter auszusehen. Je nach Steinen, Erdart, Feuchtigkeitsverteilung, Wühlmäusen und ihren Gängen ist das eine bizzarre Form.
Unter einem "abnehmenden Spannungstrichter" können wir uns nichts vorstellen.
Natürlich nimmt die elektrische Spannung mit der Entfernung von der Eintrittsstelle ab durch den Spannungsabfall nach Maßgabe den örtlichen Bodenwiderstandes. Das geläufige Bild vom "Trichter" wird der Sache wenig gerecht.
Schon mal was von Erdwiderstand gehört. Um so weiter von der Eintrttstelle (Trichtermitte) entfernt um so höher der Erdwiderstand zu Mitte. Das gilt auch für die Tiefe.
Bei 2D ja. Wie lautet die Formel von Reihe geschalteten Widerständen Rg = R1+R2+R3 usw. Auf deutsch die Widerstände addieren sich. Es ist ein fließender Übergang. Denn tatsächlich ist es so, wenn man es sich das Dreidimensional vorstellt, eine riesige Kombination von Reihen und Parallschaltungen, wobei man nicht festlegen kann wo fangen die Widerstände an und wo enden sie. Man kann sich das so vorstellen. In ein Behälter mit Wasser gefüllt gebe ich in die Mitte der Wasseroberfläche einen Tropfen wasserlösliche Farbe. Die Mitte färbt sich stark ein, zu den Rändern und in die Tiefe wird es immer schwächer.
exakt, quasi unendlich viele kleine Widerstände, und du selbst bist in so einem Spannungstrichter ein Parallelwiderstand einer best. Menge dieser Widerstände, je nach Schrittweite mit einer größeren oder kleineren Schrittspannung, die sich wahrscheinlich nicht nur so nennt, weil man sie genau dort dann auch deutlich spüren dürfte, wenn man zu breitbeinig unterm Bierzelt steht, bei Gewitter.
Der Widerstand des Erdboden wird doch in Ohm pro Meter angeben. Wenn die Eintrittsstelle 10m vom Betriebserder entfernt ist dann teilt sich doch die Spannung z. B 100 v auf die Widerstände auf. Wie kann eine größere Spannung am Anfang abfallen angenommen der Boden ist weitestgehend homogen
Den erdwiderstand kann man sich doch vorstellen wie viele in Reihe geschalteten Widerstände oder?