Le zampe di un uccello sono piuttosto ravvicinate. Un filo di trasmissione elettrica ha una resistenza minima.

Ciò significa che la tensione in funzione della distanza cambia appena. Quindi la differenza di tensione tra le zampe di due uccelli è essenzialmente 0, perché il potenziale su ciascun piede è praticamente lo stesso. La differenza di potenziale tra il filo e la terra potrebbe essere grande; ma l'uccello non offre alcun percorso tra il filo e qualcosa a voltaggio molto più basso. Offre solo un percorso tra le sue due gambe, quindi la differenza di voltaggio rimane piccola.

In aggiunta a ciò, l'uccello ha molta più resistenza relativa del filo, poiché si suppone che il filo riduca al minimo la caduta di tensione attraverso di esso. Ciò significa che la maggior parte della corrente fluirà anche attraverso il filo e relativamente poca corrente fluirà attraverso l'uccello.

L'uccello non è realmente a rischio a meno che non sia in grado di collegare la linea ad alta tensione a qualcosa di un potenziale significativamente diverso, cosa che la stessa linea pochi centimetri più in basso non è.

Per un esempio dei numeri, Solomon Slow ha stimato nei commenti:

Supponiamo che il filo sia equivalente a 000-gauge di rame, 0,0618 ohm per 1000 piedi. Supponiamo che stia portando vicino alla sua capacità nominale: 300A. Supponiamo un uccello, forse delle dimensioni di una colomba, con le gambe che stringono il filo a circa 1 pollice di distanza. Secondo il mio calcolo, la differenza di potenziale tra i punti a 1 pollice di distanza lungo la lunghezza di quel filo sarà di circa 1,6 millivolt .

Enfasi mia. Dovrebbe essere abbastanza facile controllare tu stesso questa stima, ma illustra davvero il problema.

Lasciatemi dire in anticipo: Hai perfettamente ragione! Il filo è un resistore, l'uccello è un resistore e un uccello che sta su un filo con entrambi i piedi abbassati è davvero un resistore parallelo al filo. Ciò significa infatti che la corrente scorre attraverso l'uccello. Non è solo molto, perché il filo è - per progettazione! - un resistore pessimo, e birdie è al confronto (e questo è ciò che conta qui) un resistore abbastanza buono da non far scorrere molta corrente attraverso di esso.

Ecco una ripresa con numeri reali.

Una linea elettrica aerea che può trasportare 1000 ampere ha, secondo questo catalogo, p. 136, una resistenza specifica di $ 0,022 \ \ mathrm {\ Omega / km} $ o $ 2,2 \ times10 ^ {- 2} \ \ mathrm {\ Omega / km} $ . Un tratto di dieci centimetri - supponendo che l'uccello si trovi a cavallo di questa comoda distanza - ha quindi una resistenza di $ 1/10 \, 000 $ di quello, o $ 2.2 \ times10 ^ {- 6} \ \ mathrm \ Omega $ .

Per spingere una corrente di 1000 ampere attraverso la resistenza del $ 10 \ \ mathrm {cm} $ stretch, $ 2,2 \ times10 ^ {- 6} \ \ mathrm \ Omega $ , una potenziale differenza di $$ V = I \ cdot R = 1000 \ \ mathrm A \ times2. 2 \ times10 ^ {- 6} \ \ mathrm \ Omega = 2.2 \ times10 ^ {- 3} \ \ mathrm V $$ è necessario. Questa è la potenziale differenza tra le gambe dell'uccellino, poco più di 2 millivolt. Potremmo fermarci qui perché sappiamo che possiamo colmare mille volte quella differenza potenziale senza sentire nulla, ma per il divertimento continuiamo. Ultimo ma non meno importante, ho disegnato un'immagine che voglio mostrare.

Secondo una ricerca condotta con l'obiettivo di essere gentile con la nostra cena, le cosce di pollo hanno una resistenza di $ 1400 \ \ mathrm \ Omega $ span> ciascuno. Poiché il nostro uccello è un po 'più piccolo, assumiamo solo $ 2000 \ \ mathrm \ Omega $ per entrambi, ignorando anche la resistenza del corpo tra le gambe, se non altro modestia.

Ciò implica che la corrente che scorre attraverso il birdie è $$ I = V / R = 2.2 \ times10 ^ {- 3} \ \ mathrm V / 2000 \ \ mathrm \ Omega = 1.1 \ times10 ^ {- 6} \ \ mathrm A. $$ (Scaricare una batteria AA con quella corrente richiederebbe un centinaio di anni o più.) Il documento di ricerca sui polli citato menziona anche che una corrente sorprendente di $ 81 \ \ mathrm {mA} $ non è affidabile; questo è $ 80 \, 000 $ volte la corrente che scorre attraverso l'uccellino sul filo, quindi c'è spazio per errori, piogge acide o picchi di tensione.

Ecco uno schema del circuito che rappresenta il tuo uccello parallelo e non arrostito. Come puoi vedere, ho disegnato il filo come una sequenza di resistori adiacenti, ciascuno con una lunghezza di $ 10 \ \ mathrm {cm} $ . I normali schemi circuitali ignorano semplicemente i micro-ohm e disegnano un filo diritto. Che si vergognino! Ragazzi, questo confonde le persone! Ogni filo è un resistore! Vero, ogni segmento $ 10 \ \ mathrm {cm} $ di per sé è un resistore molto debole; ma un milione di loro sono abbastanza fastidiosi che la centrale deve alzare la posta a molti kilovolt.

Forse dovrei aggiungere che potremmo arrivare più facilmente alla stessa conclusione.Il calcolo della tensione è del tutto inutile se assumiamo che l'uccello non cambi la corrente complessiva attraverso il filo, prima e dopo.Quindi la corrente (qualunque sia la tensione che la guida) si divide semplicemente in base al rapporto delle resistenze, che è di circa $ 10 ^ 9 $ , in modo che $ 1/10 ^ 9 $ th del $ 1000 \ \ mathrm A $ che passa attraverso il cavo sta attraversando l'uccello, che è $ 10 ^ {- 6} \ \ mathrm A. $

Il potenziale elettrico è una differenza tra due punti e, considerando che il filo su cui si trova l'uccello ha poca resistenza, la differenza di potenziale sarebbe trascurabile. Ciò significa che quando l'uccello è in piedi con entrambi i piedi sul filo, la differenza di potenziale tra i suoi due piedi è minuscola e con la sua elevata resistenza, sicuramente non gli farà male.

Il punto che hai fatto, riguardo al fatto che 600 V è attraverso l'uccello ha assunto che l'uccello posizioni un artiglio sul filo sotto tensione (600 V) e l'altro sulla massa del circuito (0 V). Al contrario del caso attuale, l'uccello si trova su due punti, dove hanno differenze di potenziale molto simili, e per la legge di Ohm la corrente è praticamente zero. Per aiutare la comprensione, puoi presumere che l'uccello sia un resistore di resistenza estremamente grande e si trovi parallelo a un filo conduttore.

E per lo stesso motivo, credo che il motivo per cui altri dicono che questo non è un circuito in parallelo sia dovuto al fatto che il resistore ha un'influenza trascurabile sul circuito.

Vorrei prima notare che la tensione in sé non ha alcun effetto fisico: il danno viene dalla corrente elettrica. Ciò avviene in due modi:

• attraverso il calore Joule quando una corrente elevata attraversa il corpo (ciò richiede correnti di diversi Ampere, che raramente incontriamo nella vita di tutti i giorni, ma è rilevante per l'uccello)
• tramite l'attivazione della fibrillazione cardiaca quando la frequenza della corrente alternata è in risonanza con la frequenza cardiaca, cioè 50-60 Hz (colloquialmente questo è noto come elettrocuzione )

Vediamo ora il circuito parallelo formato dall'uccello e il pezzo di filo tra le sue gambe. La tensione, cioè la differenza di potenziale tra le zampe dell'uccello non è sicuramente la stessa della differenza di potenziale tra il filo e la terra (che è nota per essere di pochi kV). La corrente nel filo (pochi Ampere) è ripartita tra l'uccello e il pezzo di filo tra le sue gambe: $$ i = i_ {bird} + i_ {wire}. $$ La potenziale differenza tra le zampe dell'uccello è $$ V = i_ {bird} R_ {bird} = i_ {wire} R_ {wire}. $$ Risolvendo queste tre equazioni otteniamo: \ begin {array} ii_ {bird} = \ frac {iR_ {wire}} {R_ {wire} + R_ {bird}}, \\ i_ {wire} = \ frac {iR_ {bird}} {R_ {wire} + R_ {bird}}, \\ V = \ frac {iR_ {wire} R_ {bird}} {R_ {wire} + R_ {bird}}. \ end {array} La resistenza di un corpo umano varia da 1000 a 100000 Ohm, a seconda che sia bagnato o meno: questa potrebbe essere una buona stima per l'uccello. La resistenza di un filo di rame è di pochi Ohm per mille piedi (a seconda del diametro del filo). Questo è il pezzo tra le zampe dell'uccello che ha una resistenza di pochi mOhm. Quindi, $$ \ frac {i_ {bird}} {i} = \ frac {R_ {wire}} {R_ {wire} + R_ {bird}} \ approx \ frac {R_ { wire}} {R_ {bird}} \ ll 10 ^ {- 6}, $$ cioè, la corrente che scorre attraverso l'uccello è una milionesima parte della corrente nel filo o anche più piccola! È troppo minuscolo per causare danni reali. In altre parole: il pezzo di filo tra le zampe dell'uccello mette in cortocircuito l'uccello .

Remarks
Vorrei tornare qui su alcuni aspetti che spesso vengono trascurati quando si parla di circuiti elettrici:

• È possibile (e molto comune) avere un'elevata differenza di potenziale (tensione) senza che circoli corrente. I condensatori accumulano abitualmente tensioni fino a kilo e mega-volt senza che circoli corrente. La pelle umana ha una tensione di rottura di circa 500 V, ovvero un potenziale costante di poche centinaia di volt non causerà alcun flusso di corrente (e nessun effetto dannoso)! Questo è altrettanto rilevante per un uccello. La corrente CA rappresenta un pericolo maggiore, perché l'impedenza CA di un corpo umano è molto più bassa alle frequenze di 50-60 Hz.
• È importante ricordare che la tensione può esistere senza corrente quando si applica la formula del calore di Joule: $ P = i ^ 2 R $ e $ P = V ^ 2 / R $ sembra dire la stessa cosa, ma entrambi sono applicabili solo quando c'è un flusso di corrente effettivo , non ogni volta che viene applicata una tensione.
• Non ci sono sorgenti perfette di differenza di potenziale: collegare qualsiasi cosa a un circuito cambia i potenziali e le correnti in questo circuito. In particolare, si distinguono polarizzazione di tensione e polarizzazione di corrente quando si parla rispettivamente di circuiti atti a mantenere lo stesso livello di polarizzazione o lo stesso livello di corrente. Fusibili vengono utilizzati per rilevare correnti eccessivamente elevate e impedire che danneggino il circuito (ma interrompono il flusso di corrente). L'uccello in questione si ritrova come parte di un circuito in cui viene mantenuta la corrente anziché la tensione.

Qualitativamente: la bassa resistenza elettrica delle linee elettriche significa che c'è una differenza trascurabile nel potenziale elettrico tra due punti ravvicinati sulla linea. Di conseguenza, a malapena la corrente fluirà attraverso un uccello (resistivo) sulla linea e la stragrande maggioranza della corrente passerà attraverso la linea (conduttiva) normalmente.

Quantitativamente: la perdita resistiva sulle linee elettriche ad alta tensione è tipicamente dello 0,5% per 100 miglia su una linea a 765 kV, il che significa che un uccello seduto sulla linea con i piedi a 10 cm di distanza ha una tensione di circa

$$ \ frac {0,005 * 765.000 \ \ mathrm {V}} {100 * 1600 \ \ mathrm {m}} \ times 0,10 \ \ mathrm {m} \ approx 0.0025 \ \ mathrm {V} $$

applicato su tutto il corpo. Una scommessa sicura per la resistenza elettrica di un uccello sembra essere $ 500 \ \ mathrm {\ Omega} $ , in modo tale che la corrente risultante attraverso l'uccello sarà

$$ 0.0025 \ \ mathrm {V} / 500 \ \ mathrm {\ Omega} = 5 \ times 10 ^ {- 6} \ \ mathrm {A} $$ span>

attraverso il corpo dell'uccello. L'uccello starà bene :)

La dimensione della tensione nel filo non è ciò che determina la corrente attraverso l'uccello. È la differenza di tensione tra i piedi dell'uccello. Se il filo viene caricato da una sorgente da 600 V, la tensione tra le zampe degli uccelli non è 600 V. La differenza di tensione effettiva è molto piccola. Le zampe degli uccelli stanno toccando due punti molto vicini l'uno all'altro sul filo. La caduta di 600 V copre l'intera lunghezza del cavo dalla fonte di alimentazione alla fonte di alimentazione. L'uccello dovrebbe toccare parti del filo a miglia di distanza per sentire una quantità significativa di tensione. Il filo elettrico è anche un buon conduttore, il che significa che la sua resistenza è piccola e quindi la tensione scende solo di una piccola quantità su qualsiasi distanza che un singolo animale potrebbe raggiungere.

Per essere più concreti, supponi di collegare una batteria da 9 V a una lampadina con due fili. Il filo collegato al terminale positivo avrà una tensione di 9V. L'intero cavo intero avrà una tensione di 9V. Ciò significa che, se colleghi una coppia di sonde voltmetro allo stesso filo, misurerai una differenza potenziale pari a zero, perché entrambe le sonde misureranno lo stesso potenziale. È solo quando le sonde sono in contatto con fili diversi che misurerai la differenza di 9V.

Ricorda, sono le differenze di tensione che causano la corrente, non solo una quantità di tensione. Posso essere perfettamente al sicuro in piedi in una torre di 600 piedi. Sono in pericolo solo se cado da quella torre e colpisco il terreno 600 piedi sotto. Se l'uccello sul filo potesse in qualche modo raggiungere la terra o un altro filo a una tensione diversa allo stesso tempo, sentirebbe la piena differenza di potenziale di 600 V, perché due parti del suo corpo sentirebbero tensioni diverse, il che causerebbe una corrente fluire.

Il tuo circuito in parallelo funziona perché il primo resistore provoca una forte caduta del potenziale elettrico da un lato all'altro. Quindi, quando si collega un secondo resistore in parallelo, c'è una differenza di potenziale tra il secondo resistore. L'uccello su un filo è più simile a questo diagramma:

I più indicano la tensione più alta costante sul filo superiore e i negativi indicano la tensione più bassa costante sul filo inferiore. È solo quando un resistore si trova a cavallo di una differenza positivo-negativo che una corrente scorre attraverso di esso. La resistenza dell'uccello in alto, con le sue gambe che toccano parti del filo con tensioni identiche, non avrà corrente che scorre attraverso di essa. Tutta la corrente scorrerà attraverso il filo di resistenza molto più bassa.

L'uccello avrà una resistenza, diciamo, 1 M $ \ Omega $ , mentre il filo tra le zampe degli uccelli avrà una resistenza, diciamo, 0,1 $ \ Omega $ . Calcola la quantità di corrente che fluirà nel resistore $ \ Omega $ da 1 M in una configurazione parallela.

Ciò che è vero per gli uccelli si applica anche agli umani: puoi toccare un filo che trasporta una corrente significativa e non rimarrai scioccato a meno che non ci sia una differenza di tensione tra te e il filo:

Nota che la tensione in sé non ha importanza.In caso di guasto a terra, può accadere che il filo "sotto tensione" (alta tensione) diventi sicuro al tatto:

_{Le immagini sono tratte dall'articolo sul percorso della corrente di shock}

Gli uccelli in realtà non hanno una resistenza molto maggiore degli umani e vengono anche colpiti altrettanto bene quando riescono a completare il circuito per far passare la corrente di shock.

Supponiamo che un uccello abbia 1 MΩ di resistenza. Un filo da 600 V metterebbe comunque 0,6 mA attraverso l'animale.

Questo è il punto cruciale del tuo malinteso. Ci sono due o più fili che escono dal generatore elettrico. 600 volt è la differenza di potenziale elettrico tra di loro, non una proprietà di nessuno dei due fili.

L'uccello fa un circuito non tra i due fili, ma piuttosto tra due sezioni dello stesso filo. Sebbene vi sia effettivamente una differenza molto piccola nel potenziale elettrico tra due sezioni del cavo a causa della resistenza diversa da zero dei conduttori reali, l'utilità di alimentazione utilizzerà sempre un filo abbastanza pesante da mantenere questo potenziale elettrico molto piccolo poiché rappresenta l'energia persa riscaldando il via cavo anziché essere consegnato ai clienti.

Puoi fare alcuni semplici esperimenti per illustrarlo tu stesso con una batteria e un voltmetro. Noterai che il voltmetro ha due cavi, ancora una volta perché la tensione è una differenza di potenziale elettrico e ci vogliono due punti per misurare una differenza. Prova a collegare una lampadina o un LED e una resistenza alla batteria e misura la tensione quando lo strumento è posizionato in parallelo alla batteria rispetto a due estremità dello stesso cavo.

L'uccello è seduto al terminale della sorgente fintanto che l'uccello non è collegato a terra.La resistenza dell'uccello è così alta rispetto alla resistenza del pezzo di filo tra le sue due zampe a cui l'uccello è parallelo.

Cioè, un uccello che lascia cadere le zampe su un filo non sta completando un circuito tra due diversi potenziali

Non è corretto. Se un cavo trasporta, ad esempio, 10 kV per un chilometro, significa che trasporta 10 V su ogni metro o 10 mV su ogni mm.

Non è chiaro cosa stai chiedendo qui.

È quello che sta succedendo? La resistenza dell'uccello è abbastanza grande che la corrente assorbita è piccola?

Sì. Non solo l'uccello ha più resistenza in base alla lunghezza, ma il percorso dell'elettricità attraverso di esso è più lungo: il filo collega due punti in linea quasi retta, ma l'elettricità che attraversa l'uccello deve risalire la sua gamba , su tutto il corpo e lungo l'altra gamba.

Un cavo da 600 V immette comunque 0,6 mA attraverso l'animale.

La tensione si riferisce alla variazione del potenziale elettrico. Ogni voltaggio è una differenza tra potenziale elettrico; non esiste una tensione assoluta. Se una presa è etichettata come 120 V, significa che la differenza tra i due positivi e negativi è 120 V. Ogni tensione richiede due punti; altrimenti non ha senso parlare di "differenza". Dire "filo da 600 V" non ha senso a meno che non sia preso come abbreviazione per qualcos'altro, come "un filo che collega due terminali con una differenza di 600 V tra loro". Sono i terminali, non il filo, che ha la differenza di tensione. Non è possibile guardare in nessun punto particolare del filo e misurare 600 V. Se si dovesse prendere un voltmetro e agganciare entrambi i suoi cavi allo stesso punto, registrerebbe 0 V, indipendentemente da quanta tensione ci sia attraverso il circuito nel suo insieme.

Quindi, se hai 600 V tra la centrale elettrica e una casa e un uccello è sul filo che li collega, i 600 V non sono rilevanti perché l'uccello non sta collegando la centrale elettrica e la casa.

Un'analogia con l'elettricità è l'acqua. La tensione è analoga all'altezza. Se hai un fiume lungo 1000 km e durante il corso del fiume l'altitudine diminuisce di 1000 m, ogni chilogrammo d'acqua deve rilasciare 1000 m * 9,8 m / (s ^ 2) * 1 kg di energia nel corso del flusso verso il basso il fiume. Ma se costruisci un mulino ad acqua e ritagli un canale laterale e fai scorrere parte dell'acqua attraverso il tuo mulino ad acqua, non otterrai quei 1000 m * 9,8 m / (s ^ 2) * 1 kg di energia per kg di acqua, perché quel 1000 m di diminuzione di altitudine è quanto l'acqua scende nel corso dell'intero fiume, non quanto diminuisce nel tuo canale laterale.

Leggo sempre che affinché il circuito sia completo, l'uccello (o la persona) deve essere collegato a terra

Ciò causerebbe la cosiddetta "corrente di spostamento". La corrente di spostamento è dove non c'è un circuito nel senso normale; normalmente in un circuito, la carica si muove attorno al circuito, ma la corrente in qualsiasi parte è uguale alla corrente in uscita, quindi non c'è movimento netto di carica. Nella corrente di spostamento, c'è un movimento netto di carica da un luogo all'altro. Poiché ciò richiede che un oggetto mantenga la carica, la quantità di corrente di spostamento possibile dipende dalla capacità. C'è corrente di spostamento quando l'uccello atterra sul filo, ma poiché la capacità dell'uccello non è molto grande, la corrente di spostamento è piccola. La capacità del terreno, tuttavia, è così massiccia che la corrente può continuare praticamente indefinitamente. Quindi l'elettrocuzione può avvenire sia quando colleghi due terminali con una differenza di tensione, sia quando colleghi la terra a un terminale con una differenza di tensione rispetto alla terra.

Potrei non avere il diritto di rispondere alla parte fisica della domanda, tuttavia, il motivo per cui gli uccelli non conducono l'elettricità è piuttosto ingenuo: i suoi piedi sono fatti di un materiale naturale duro che non conduce l'elettricità .

I piedi e le dita dei piedi di un uccello sono costituiti principalmente da tendini e ossa resistenti.I piedi non hanno molti nervi, vasi sanguigni o muscoli.Questo è ciò che consente a un uccello di atterrare su trespoli di metallo freddo o camminare sul ghiaccio quando la temperatura scende ... e anche di sedersi su pali elettrici e fili che trasportano un alto voltaggio.

Il tuo concetto di fisica può o non può essere corretto, ma la risposta di base alla tua domanda è che i piedi degli uccelli sono molto forti Insulators, quindi nessuna corrente scorre attraverso di loro.Quindi, è inutile applicare concetti di fisica quando la corrente semplicemente non passa ...