Stromschlag bei 0V?
Man nehme einen Stromkreis mit Spannungsquelle U, dessen Pluspol geerdet ist, und einen Verbraucher R, also ein ganzer einfach Kreis. Nun fällt ja über diesem einen Widerstand die ganze Spannung ab. Also ,,vor‘‘ dem Widerstand haben wir das Potential U V und ,,hinter‘‘ dem Widerstand haben wir das Potential 0 V. Wenn nun ein Mensch, der auch geerdet ist den Draht irgendwo beim Potential 0 V berührt, bekommt er keinen schlag, weil ja keine potentialdifferenz da ist. Warum aber ist das so? Die Frage hat folgenden Hintergrund: wenn der Mensch den Draht berührt, so wird ja auch über ihn, weil er ja geerdet ist, der Stromkreis geschlossen. Also im Prinzip kann man sagen der Mensch ist jetzt zu dem anderen Widerstand R in Reihe geschaltet oder ? Und daraus folgt, das sich nun der Strom verändert I=U/Rg =U/R+R(Mensch) .
also der Stromkreis müsst doch einfach weiterlaufen, nur das der Widerstand jetzt größer ist. Warum aber passiert das nicht?
4 Antworten
Aus der Frage wird nicht ganz klar, welches "Schaltschema" du betrachten möchtest.
- So wie du's beschreibst, gilt das Bild links: Der Mensch ist nirgends in Serie geschaltet. Sondern er liegt parallel zur direkten grünen Verbindung vom Widerstand zum Pluspol, der geerdet sein soll. Falls die grüne Verbindung ideal ist, herrscht an beiden Enden Nullpotential, er kann keine Spannung abbekommen und kein einziges Nano-Ampère fliesst durch den Menschen. Wenn die Leitung natürlich sehr lange und nicht ideal leitend ist, so können zwischen Hand und Fuss des Menschen ein paar Millivolt oder gar Volt messbar sein, und somit auch ein kleiner ungefährlicher Strom durch ihn fliessen.
- Gefährlich kann eher sein, wenn die Berührung gemäss Bild rechts passiert. Dann ist der Mensch parallel zum roten Widerstand, und bekommt somit auch die ganze Spannung der Quelle ab.
1.Gibt es auch eine Möglichkeit den Stromkreis so zu berühren, das man in Serie zum Widerstand R „geschaltet“ ist?
2.Könnte man im Bild links nicht sagen, dass der Mensch und das grüne Drahtstück zusammen in Reihe zu R geschaltet sind? Und gemäß der kirchhoffschen Gesetze müsste dann über den Draht und dem Menschen eine Spannung U abfallen?
- Nein, jedenfalls nciht als reine Serieschaltung (siehe Frage 2). Serieschalten ginge nur, wenn man den Stromkreis unterbricht und sich dazwischen schaltet.
- Doch, im Prinzip richtig. Mensch und Draht sind unter sich fast parallel, falls der Widerstand der Erde vernachlässigt wird. Da aber dieser Erdwiderstand nicht null ist, liegen also Mensch und Erde in Serie. Diese Serieschaltung liegt parallel zum grünen Drahtstück. Und diese Parallelschaltung liegt in Serie zum Widerstand R. Es ist also eine gemische Schaltung
- Und ja, wenn der Draht nicht null Ohm hat (also ein realer Draht ist), dann hat man über dem Drahtstück wie schon erwäht einen kleinen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall teilt sich aber wegen der Serieschltung von Erdwiderstand und Menschwiderstand wiederum auf beide dieser Widerstände auf.
Also man kann das ja jetzt Entwerfer so begründen wie ich es geschrieben habe: also dass der Mensch, wenn er an die 0V Potential fasst, dass man das als Parallelschaltung auffassen kann, durch den Mensch aber nur ganz ganz ganz wenig Strom fließt.
andererseits kann man ja auch einfach sagen wenn man an 0V Potential fasst und selbst auf dem Potential 0V steht, dann gibts keine Spannung, weil keine potentialdifferenz.
Sind diesen beiden Erklärungen äquivalent zueinander? Denn nach der zweiten erklärung, mit der potentialdifferenz würde ja gar kein Strom fließen, in der ersten Erklärung hingebogen haben wir ja eine Parallelschaltung aus Mensch und Draht und da kann ja durchaus ein wenig Strom fließen.
Die beiden Aussagen sind fast äquivalent zueinander. Es kommt ja immer draufan, wie die Fragestellung ist und ob man etwas vernachlässigen darf oder nicht.
Die erste Aussage berücksichtigt die reale Eigenschaft, dass der grüne Draht nicht exakt null Ohm hat.
Die zweite nimmt an, dass der grüne Draht ideal ist (exakt 0 Ohm), dann gibt es gar keine Spannung und auch keinen Stromfluss durch den Menschen.
Nimmt die zweite Formulierung nicht eher an, dass der Widerstand 0 ist also des Drahts und dadurch der ganze Strom nur durch den Draht fließt?
1.bin mir jetzt nicht ganz sicher ob ich das richtig verstehe weil die eine Erklärung stützt sich ja nur auf die Eigenschaften von Schaltungen also parallel, Reihe etc.
die andere stützt sich ja generell auf die Eigenschaften elektrischer Felder (Spannung als potentialdifferenz). Wie könnte man denn beide Aussagen ineinander überführen bzw. die eine Aussage durch die jeweils andere vielleicht erklären ?
2.wenn der Draht wirklich Widerstand 0 hätte, und der Mensch dan dran fassen würde, dann hätte man ja trotzdem wieder die Parallelschaltung aus Draht und Mensch und nach der Rechnung Käme aber als ersatzwiderstand für diese Parallelschaltung 0 raus. Aber wie kann das sein? Der Mensch hat ja immerhin einen Widerstand also irgendwas muss da ja sein.
besser gesagt: was macht es für einen Unterschied ob der Mensch parallel zu einem idealen Draht geschaltet ist oder zu einem realen Widerstand, warum fällt einmal Spannung ab und einmal nicht
3.ich sage es mal so: ich hab ja quasi am Anfang gesagt: der Stromkreis läuft so wie er da ist. In dem Moment wo der Mensch „Teil“ des Kreises wird, merkt der Stromkreis das und verändert sich. Entweder: der Draht wo der mensch dranfasst supraleitet und der Mensch bekommt keinen Strom ab, da trotz des anfassendes der Widerstand bei 0 bleibt.
oder : der Widerstand ist zwar da aber der Strom ist verschwinden gering.
das Problem was ich habe ist eher : einerseits schaut man ja im Stromkreis sich den Widerstand an und den Strom und kann daraus den Spannungsabfall folgern, andererseits kann man auch wie in dem grünen Bild direkt feststellen, dass der Spannungsabfall null ist, obwohl man gar nichts über den Widerstand und den Strom weiß. Wie ist das zu verstehen?
Eben: Indem man sich entscheiden muss, ob man den Widerstand des grünen Drahts vernachlässigen darf. Wenn man darf oder will, wird das Ersatzschema (das man immer zeichnen sollte) eben einfacher. Und damit auch die Aussage(n)
Ohmsches Gesetz, mein Guter:
- Parallelschaltung mit 0 Ohm muss zwingend null sein, egal was da parallel noch ist. Hast ja die Formel selbst hingeschrieben; null mal etwas gibt und bleibt null
- Und Spannungsabfall an einem 0-Ohm-Widerstand ist null, egal wie hoch der Strom ist: U = R * I. Null Ohm mal I gibt eben null Volt.
Alles klar ich denke so hab ich es verstanden
falls ich nochmal eine Frage habe melde ich mich
vielen Dank
Eine Sache ist mir doch noch eingefallen:
sagen wir mal, wir haben den Stromkreis mit U=10 V und R=10 Ohm und dementsprechend I=1A
der Draht sei real, der Widerstand aber sehr sehr klein.
in dem Moment, wo ich jetzt an den Draht fasse wie ganz oben im Bild links, schalte ich mich ja parallel zum Draht und dadurch ändert sich dann ja der gesamtwiderstand des Stromkreises
und dadurch auch der Strom I und auch der Spannungsabfall an R
richtig?
Richtig. Die Aenderung ist aber absolut minim, vielleicht nicht mal messbar.
Deine Darstellung ist etwas konfus. Bei praktischen Aktionen am öffentlichen Stromversorgungsnetz sprechen wir zur Verkürzung gewöhnlich von der "Spannung x Volt", wenn wir die Spannung von x Volt gegen Erde meinen. Ansonsten sind bei Spannungsangaben immer die beiden im Potential differierenden Kontaktstellen zu nennen, zwischen denen wir eine Spannung messen, also Spannung zwischen Punkt A und Punkt B. Deshalb sind Angaben Deiner Art völlig unverständlich:
"Also ,,vor‘‘ dem Widerstand haben wir das Potential U V und ,,hinter‘‘ dem Widerstand haben wir das Potential 0 V."
An Widerstände kennzeichnen wir so wenig Vorder- und Rückseiten wie an Kartoffeln. Wenn der Pluspol der Spannungsquelle geerdet ist, dann haben wir
- zwischen den beiden Anschlussstellen des Verbrauchers die Quellspannung,
- zwischen dem Pluspol am Verbraucher und der Erde keine Spannung und
- zwischen dem Minuspol am Verbraucher und der Erde die Quellspannung.
Ein geerdeter Mensch, der einen geerdeten Körper berührt, überbrückt keine Potentialdifferenz, bei dem liegt keine Spannung an, der kann so keinen Stromkreis schließen. Wie sollte der ohne Spannung einen elektrischen Schlag erhalten? Der Weg von der Erde über den menschlichen Körper und wieder zur Erde führt doch über keine Spannungsquelle!
Klugscheissermodus an:
Aber nur, solange Mensch und Stromkreis auch wirklich am selben Erdpotential hängen :-) Die Erde kann nämlich an verschiedenen Orten unterschiedliche Potentiale haben. Der Effekt wird dich nicht durch Stromschlag umbringen, aber vielleicht durch Frustration beim Design von Audiogeräten. Da kommt es dann zu ganz merkwürdigen Ausgleichsströmen, die Brummen verursachen.
Klugscheißermodus ab! Das hat alles keinen Bezug zur gestellten Frage!
Mensch ist aber auch parallel geschaltet zum Leiter, der den Widerstand mit dem Pluspol verbindet.
Wieso soll der Mensch geerdet sein? An ihm ist doch keine Erdungsklemme und einem Draht der mit der Erde verbunden ist.?
man kann es ja mal konkret durchrechnen: sagen wir U=10 V und R= 10 Ohm dann hätten wir am Anfang 1A. Wenn der Mensch R= 1000 Ohm nun den Draht wie im linken Bild berührt, ist es parallel zum drahtstück geschaltet und er und das Drahtstück zusammen sind in Reihe zu R. Bedeutet wir haben eine reihenschaltung. Also ist Rg= R1+R2. R1= 10 V
1/R2= 1/Rmensch +1/Rdraht
sagen wir der Drahtwiderstand ist ganz klein nahezu null.
dann hätten wir: R2= (Rmensch*Rdraht)/Rmensch+Rdraht
und das ist dann sehr sehr sehr klein. Also R2~0. bedeutet dort fällt quasi keine Spannung ab. Und da Rmensch>>Rdraht fließt auch der ganze Strom nur durch den Draht.
so korrekt?