Wovon hängt es ab, wie weit Strom im Wasser leitet?
Also z.B. wenn ein Blitz im Meer einschlägt
Wie nahe darf ich im Wasser stehen, dass ich nichts mitbekomme (natürlich sieht man den Blitz von weiten ;) )
und kann ich das irgendwie berechnen? Formeln?
5 Antworten
Die Leitfähigkeit hängt von der Menge an leitfähigen Schwebstoffen wie z.b. Meersalz ab und ist überall unterschiedlich. Auch die Wassertiefe (Entfenung zum Grund/zur elektrischen Erde) spielt eine Rolle. Und natürlich die Spannung des Blitzes.
Schlägt der Blitz ins Wasser ein, so bildet sich ein Spannungstrichter. Schwimmst Du neben dem Blitzeinschlag, so hast Du bessere Überlebenschancen als bei einem Einschlag vor oder hinter Dir. Grund ist die Distanz, welche Dein leitfähiger Körper zwischen den einzelnen Distanzradien des Enschlages überbrückt.
Tauchst Du unterhalb des Blitzeinschlages ausgerechnet an der Spitze des Spannungstrichters, dann dürfte dies Dein Ende bedeuten.
Berechnen kann man vieles. Aber hierfür habe ich keine Formel parat. Macht aber auch wenig Sinn, da sich jeder Blitzeinschlag von den anderen unterscheidet.
google sacht
Im Wasser verteilt sich der Blitzstrom über große Flächen. Aufgrund der guten Leitfähigkeit des Wassers fließen auch in mehr als 100 Meter Entfernung vom Einschlagsort noch Ströme, die beim Schwimmer einen Schock auslösen und zum Ertrinken führen können. Schwimmen oder Waten ist bei Gewitter lebensgefährlich.
und hier noch paar antworten
https://www.gutefrage.net/frage/blitz-schlaegt-im-meer-ein-wie-weit
"Aufgrund der guten Leitfähigkeit des Wassers ......"
Das ist hinsichtlich der Stoffeigenschaften des Wassers grundverkehrt, selbst bei ionisiertem Meerwasser. Siehe dazu meinen Kommentar zu meiner obigen Antwort!
das hängt im wesentlichen von 3 faktoren ab:
- leitfähigkeit des wassers, also wie schmutzig das wasser ist
- die spannung
- ob und wie die spannungsquelle geerdet ist. bzw. wie tief das wasser ist.
Im Folgenden betrachte ich nur Unfälle durch entferntere Blitzeinschläge, also ohne Körperberührung mit dem Blitz. Letzteres wäre ohnehin absolut tödlich. Das Risiko solcher tödlicher Unfälle ist bei Aufenthalten im offenen Gewässer ungleich höher als an Land! Der im Wasser stehende Mensch lenkt den Weg des Blitzes um.
Die Stromleitung im Leiter ist so wenig begrenzt wie z.B. ein Lichtstrahl. Die Spannung fällt mit dem Quadrat der Entfernung vom Einschlagsort ab sowie nach Maßgabe der Widerstände von Wasser, Boden und Übergangsflächen.
Die Größenordnungen der elektrischen Widerstände versuche ich hier einmal zu veranschaulichen: Der spezifische elektrische Widerstand beträgt im Vergleich zu Kupfer (aufgerundet 0,02 Ω · mm2/m) bei
- feuchtem Sand das 10 000-fache
- Meerwasser das 25 000 000-fache
- Seewasser das 100 000 000-fache
- Leitungswasser das 1 000 000 000-fache
- reinem Wasser das 1 000 000 000 000-fache
Der feuchte Sandboden leitet somit schon 10 000 mal mehr elektrischen Strom (10_000-fache spezifische Leitfähigkeit) als das Seewasser. Wenn also das Unfallopfer mit den Füßen auf dem Meeresboden steht, kommt es bei der elektrischen Leitung praktisch schon gar nicht mehr auf das Wasser an (Der Schwimmer ist ungleich weniger gefährdet!), sondern fast nur noch auf den Boden. Und hier gelten hinsichtlich der Entfernungen im Prinzip die gleichen Regeln wie bei Blitzunfällen an Land. Der gravierende Unterschied zwischen dem nassen und dem trockenen Unfall liegt nur darin, dass beim Opfer mit zunehmender Eintauchtiefe im Wasser sich der Übergangswiderstand zwischen Körper und Boden wegen der zunehmenden Grenzfläche von Wasser und Haut verringert, v.a. an den Beinen wegen der sog. Schrittspannung. Dieser Faktor ist unabhängig von der Entfernung.
Beim Unfall mit entfernten Blitzen an Land kommt es hauptsächlich auf die Spannung und die Ladungsmenge des Blitzes an, auf die Leitfähigkeit des Bodens, die Feuchte des Bodens, die Entfernung vom Blitzeinschlagsort, die Übergangswiderstände am Boden (z.B. Schuhmaterial) und die Schrittlänge.
Von den genannten Einflussgrößen kann das potentielle Opfer nur die Schrittlänge beeinflussen: Je weiter am Boden die Füße auseinander stehen, desto größer ist hier die Schrittspannung, d.h. die über die Strecke zwischen den Füßen am Boden abfallende Spannung. Diese Spannung bewirkt einen Stromfluss zwischen den Füßen über den menschlichen oder auch tierischen Körper. Fische trifft das nicht, Elefanten schon. Denen traue ich es durchaus zu, dass sie solche Gefahren kennen.
Alles klar, oder noch Fragen dazu?
Wie ich sehe, taucht bei dem Thema auch hier wieder ein verbreiteter Irrtum auf. So schreibt hier z.B. "TechPech1984":
"Aufgrund der guten Leitfähigkeit des Wassers ...."
Das ist grundverkehrt. Tatsächlich ist ja Wasser ein sehr schlechter spezifischer elektrischer Leiter und ohne ionisierende Zusätze wie z.B. Kochsalz (NaCl) ein ausgesprochener elektrischer Isolator. Wie kommt dieser Irrtum zustande?
Wir unterscheiden Stoffe nach ihrer spezifischen elektrischen Leitfähigkeit (die Umkehrung des spezifischen elektrischen Widerstandes), bezogen auf die Querschnittsfläche und die Länge eines Leiters. Die Leitfähigkeit (Umkehrung des Widerstandes) eines Körpers vergrößert sich auf das 1000-fache, wenn ich den Leiterquerschnitt auf das 1000-fache vergrößere (bei Vernachlässigung thermischer Effekte).
Elektrische Leiter begegnen uns im Alltag als Kupferdrähte mit Querschnittsflächen in der Größenordnung von 1 Quadratmillimeter. Wenn ich nun aber das Wasser eines Sees als elektrischen Leiter betrachte, dann komme ich bei einer Gewässerbreite von 1000 m und eine Gewässertiefe von 10 m auf eine Leiter-Querschnittsfläche von 1000 mal 10 Quadratmeter bzw. 10_000_000 Quadratmillimeter. Das bedeutet stark vereinfacht, dass dieses spezifisch schwach leitende Seewasser angesichts seiner ungeheuren Querschnittsfläche pro Meter Leiterlänge den gleichen Widerstand aufweist wie ein Kupferdraht mit dem Querschnitt von 100 Quadratmillimetern bzw. von 100 parallel geführten Kupferdrähten mit je 1 Quadratmillimeter. Fazit:
Nur unter Berücksichtigung ungeheurer Leiter-Querschnittsflächen bei öffentlichen Gewässern wird also Wasser zu einem „außerordentlich guten elektrischen Leiter“. Nicht das Wasser hinsichtlich seiner Stoffeigenschaften leitet den Strom gut, sondern der gesamte Wasserkörper des öffentlichen Gewässers aufgrund seiner Querschnittsfläche gegenüber der Achse des Stromflusses.
Alles klar, oder noch Fragen dazu?
Im Prinzip reicht diese Stromleitung unendlich weit.
Allerdings nimmt die Feldstärke mit dem Quadrat der Entfernung ab. Deshalb wirst Du ab der Entfernung von 1 Km (Abschwächung um 1 Million gegen den Abstand von 1 m) wirklich nichts mehr spüren können.
Die Größe eines Kreises als Funktion des Radius.
Der Strom fließt hauptsächlich auf der Oberfläche (wenn er zusätzlich noch nach unten dringt, dann reduziert sich die Feldstärke noch weiter). Und da mit zunehmendem Abstand der Bereich größer wird, auf den sich der Strom verteilt.
Hi.. danke für deine Antwort, welche Formel beschreibt dies?
LG