Номер 51.14, страница 184 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 51. Сила тока. Напряжение. Сопротивление. Глава 7. Электрические явления - номер 51.14, страница 184.

51.14[н] Почему опасно подходить ближе чем на 10 м к месту касания оборванного уличного электрического провода с землёй?

51.14 [н]

Решение

Подходить близко к месту касания оборванного уличного провода с землей опасно из-за возникновения так называемого шагового напряжения. Это явление объясняется следующими физическими процессами:

1. Растекание тока по земле. Когда провод под высоким напряжением касается земли, ток с него начинает растекаться по поверхности земли во все стороны. Земля, особенно если она влажная, является проводником, но имеет определенное электрическое сопротивление. В результате вокруг точки касания возникает электрическое поле.

2. Падение потенциала. Из-за сопротивления земли электрический потенциал не падает до нуля мгновенно, а уменьшается постепенно по мере удаления от точки касания. Наибольший потенциал будет в точке касания, а на большом удалении он будет близок к нулю. Таким образом, на поверхности земли образуется градиент потенциала.

3. Возникновение шагового напряжения. Когда человек идет вблизи места обрыва провода, его ноги оказываются в разных точках земли. Поскольку потенциал в этих точках различен, между ногами человека возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов и называется шаговым напряжением ($U_{шаг}$).

4. Опасность для человека. Под действием шагового напряжения через тело человека, идущего по замкнутой цепи "нога – тело – нога", начинает протекать электрический ток. Сила этого тока ($I_{чел}$) определяется законом Ома:

$I_{чел} = \frac{U_{шаг}}{R_{чел}}$

где $R_{чел}$ – сопротивление тела человека.

Чем ближе человек находится к точке касания провода, тем резче изменяется потенциал с расстоянием. Следовательно, тем больше будет шаговое напряжение при той же длине шага и, соответственно, тем больше и опаснее будет ток, проходящий через тело. Ток силой уже в 100 мА (0,1 А) считается смертельно опасным, так как может вызвать фибрилляцию сердца и остановку дыхания.

Рекомендация не подходить к оборванному проводу ближе чем на 10 метров (в сухую погоду, в сырую — еще дальше) основана на расчетах, которые показывают, что на таком расстоянии шаговое напряжение падает до относительно безопасных значений.

Ответ: Подходить к месту касания оборванного провода с землей ближе чем на 10 м опасно, потому что земля в этом месте находится под напряжением. При ходьбе между ногами человека возникает разность потенциалов (шаговое напряжение), которая создает в теле опасный для жизни электрический ток. Чем ближе к проводу, тем это напряжение выше. Расстояние в 10 метров считается зоной, за пределами которой шаговое напряжение падает до безопасного уровня.