Номер 455, страница 71 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Электрическое напряжение - номер 455, страница 71.

Условие.

455. Когда дуга трамвайного вагона замыкает цепь, то по верхнему проводу и по рельсу идёт одинаковый ток. Почему же, стоя на земле и касаясь проволоки, соединённой с верхним проводом, человек будет поражён током, а прикосновение к рельсу безопасно?

Решение.

Решение

Опасность поражения электрическим током зависит не от силы тока, протекающего в проводнике, а от разности потенциалов (напряжения), которая прикладывается к телу человека.

Верхний контактный провод трамвайной линии находится под высоким напряжением относительно земли (обычно около 600 В). Земля, на которой стоит человек, имеет нулевой потенциал. Когда человек касается провода, его тело замыкает электрическую цепь между проводом и землей. Из-за большой разности потенциалов $\text{U}$ через тело человека, имеющее сопротивление $\text{R}$, потечет опасный для жизни ток $\text{I}$. Согласно закону Ома, $I = U/R$. При напряжении 600 В и сопротивлении тела человека (которое может быть около 1000 Ом), ток может достигать $I = 600 \, В / 1000 \, Ом = 0.6 \, А$, что является смертельным.

Рельс, в свою очередь, выполняет функцию обратного провода и соединен с "землей" на тяговой подстанции, то есть он заземлен. Поэтому потенциал рельса практически равен потенциалу земли. Когда человек, стоящий на земле, касается рельса, между его рукой и ногами почти нет разности потенциалов ($U \approx 0$). Следовательно, через его тело не потечет значительный ток. Основной ток от трамвая продолжает течь по пути наименьшего сопротивления — по самому рельсу, а не через тело человека.

Таким образом, несмотря на то, что ток в верхнем проводе и в рельсе одинаков, условия для поражения человека принципиально различны из-за разницы в потенциалах этих элементов цепи относительно земли.

Ответ: Прикосновение к верхнему проводу опасно, потому что между проводом и землей существует высокое напряжение, создающее смертельный ток через тело человека. Прикосновение к рельсу безопасно, так как рельс заземлен, и его потенциал практически равен потенциалу земли, из-за чего опасная разность потенциалов на теле человека не возникает.