Почему не бьет током птиц на проводах: биология и физика в действии. Почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах

Прикосновение к проводу высокого напряжения смертельно опасно для человека и животных. Почему же птицы спокойно садятся на высоковольтные провода?

Ответ

Когда птица сидит на высоковольтном проводе, то представляет собой параллельное ответвление электрической цепи: часть тока идёт по проводу, а часть - через тело птицы. Но так как сопротивление тела птицы намного больше сопротивления малого участка провода между её лапками, то и ток, идущий через неё, ничтожно мал и безвреден (можно сказать, что весь ток идёт по проводу, не воспринимая птицу как проводник). Кроме того, лапки птицы расположены на малом расстоянии друг от друга, разность потенциалов между ними очень мала - не десятки тысяч вольт (напряжение между проводом и землёй или проводом и вторым проводом), а милливольты, что, учитывая большое сопротивление, даёт очень малый ток. Как известно, для живого организма опасно не высокое напряжение, а большая сила тока. (Убивает ток, а не напряжение. На этом основаны разные занимательные трюки с высоким напряжением, когда у человека встают дыбом волосы, когда его "эффектно" бьёт током и пр.) Чтобы уменьшить потери энергии при передаче по проводам, силу тока в них делают маленькой, но напряжение - высоким (поэтому у нас провода высоковольтные, но не "высокоамперные").

Если бы птица, сидя на проводе, коснулась земли (вспомните короткометражный мультик "For the Birds" / "О птичках" студии Pixar), то возникло бы замыкание на землю, высокое напряжение дало большую силу тока (закон Ома) и убило птицу.

Провода к столбам прикрепляют через изоляторы, но если птица крупная и может, сидя на проводе, коснуться своим крылом или клювом заземлённой опоры или даже деревянного мокрого столба в дождь, то произойдёт мгновенное замыкание на землю и судьба птицы печальна - тяжелейшие ожоги, паралич и смерть. То же самое при касании другого провода крылом или в результате замыкания проводов струёй фекалий (бывает и такое).

Таких случаев происходит много, особенно с птицами крупного размера. В октябре 2000 года было обследовано 11 километров линии среднего напряжения в заповеднике на озере Тенгиз в Казахстане. Было зарегистрировано множество погибших от удара током птиц: 200 пустельг, 48 степных орлов, два испанских орла-могильника, один орлан-белохвост и один черный гриф. Такие же нерадостные данные получены в результате исследований в странах Европы. Некоторым видам птиц уже грозит полное уничтожение именно из-за гибели от линий электропередач. Поэтому стремятся мачты воздушных линий электропередач конструировать менее опасными для птиц, хотя для таких мачт нужно больше средств, ведь необходимо изоляторы делать большего размера (лучше всего подвесные изоляторы), расстояние между проводами увеличивать, покрывать изоляцией провода на участках вблизи мачт, делать специальные насесты для птиц. Союзы охраны природы разных стран выдвигают перед политиками задачу законодательно обязать строить только безопасные для птиц мачты линий электпропередач, а существующие дополнительно обезопасить, ЛЭП среднего напряжения по возможности прокладывать как подземный кабель, а территории с большим потоком перелётных птиц по возможности освободить от воздушных линий электропередач.

Во время наблюдения за тем, как разбрелись по проводам стаи птиц, возникает невольный вопрос: а как так получается, что людям притрагиваться к проводам нельзя, а птицы спокойно ходят по проводам, находящимся под напряжением? В чем здесь секрет — мы и попытаемся разобраться в нашей статье.

Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, нам необходимо знание элементарных основ физики и электротехники. Поэтому без краткого экскурса в теорию не обойтись, но мы постараемся сделать его максимально простым и понятным.

Краткий экскурс в физику

Электроэнергия характеризуется множеством величин, но для ответа на вопрос: почему птицу не бьет током на проводах? — нам важны две из них – это напряжение и ток. Ведь ответ на вопрос кроется в самом вопросе. А если ток?

Итак:

• Для начала определимся, что такое электрический ток. Ток — это направленное движение заряженных частиц. Для того, чтобы эти заряженные частицы пришли в движение, нам необходимо создать разность потенциалов.
• Как известно, разностью потенциалов между двумя точками называют электрическое напряжение. Упрощенно можно сказать, что напряжение — это разность между двумя точками, в одной из которых заряженных частиц много, а в другой мало.
• Закон природы требует уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках. Именно процесс перемещения заряженных частиц из одной точки в другую и называют эклектическим током.
• Подытоживая все вышесказанное, приходим к выводу, что ток возникает между двумя точками с разным напряжением. Обычно этими точками выступают либо два провода, либо провод и земля. Ведь землю принято считать идеальной точкой с потенциалом в «0».

Что происходит с птицами на проводах

Для ответа на вопрос: почему птиц не убивает током на проводах, давайте рассмотрим весь процесс поэтапно:

• У нас имеется провод под напряжением. В нашем случае величина этого напряжения не столь существенна. И у нас имеется птица, которая парит в воздухе. Воздух считается диэлектриком, то есть материалом, не проводящим электрические заряды.
• Птица садится на провод! И ничего не происходит. А не происходит потому, что у нас нет электрического тока между проводом и птицей. Сев на провод под напряжением (или потенциалом), птица сама приобрела потенциал. Но для возникновения тока необходима другая точка с меньшим потенциалом, а птицу окружает воздух, который является диэлектриком.
• Если же к вопросу подойти чисто теоретически, то птицу может ударить током на проводах. Только это должна быть очень большая птица, которая сядет не на провод, а на изоляторы, которые прикрепляют провод к опоре. При этом большая птица должна не просто сесть, а расправить крылья и лечь на изоляторы. Тогда, возможно, на линиях с высоким классом напряжения 330, 500, или 750кВ сможет образоваться электрическая цепь, которая убьет птицу.

• Не очень часто птицы становятся причиной отключения линий электропередач. Порывшись в сети интернет, вы наверняка найдете видео, где птицы, несущие в клюве куски проволоки или другие проводящие материалы, вызывали короткие замыкания на линиях. В этом случае проволока, которую держит в клюве птица, выступает в роли мостика. При ее соприкосновении с одним из проводов и другим проводом или опорой, начинается протекание тока, которое часто называют коротким замыканием.

Человек на проводах

По тем же причинам, почему птиц на проводах не убивает током, и человек может прикасаться к проводам. Только в отличие от птиц мы не можем подлететь к проводу, поэтому используется специальная техника.

Такие работы очень опасны, поэтому на каждом энергопредприятии есть отдельная инструкция выполнения работ под напряжением.

Обратите внимание! Для человека считается смертельным ток в 0,1А. Для сравнения, в электрической лампочке на 100Вт протекает ток примерно 0,5А. Протекание такого тока более чем 0,5 секунды может привести к нарушению действия сердечных мышц и смерти.

• В сети интернет вы могли видеть множество роликов о приземлении парашютистов на провода линий электропередач. При правильном поведении их не било током, и дождавшись отключения линии, они могли спокойно спуститься на землю.
• Данное правило распространяется не только на провода линий электропередач. Выполняя ремонт домашней проводки, тоже иногда используют метод выполнения работ под напряжением. Своими руками делать этого не следует, а вот специалисты иногда его используют.

Полезный совет! Если вы проверили отсутствие напряжения на проводе индикатором, то перед тем, как браться за оголенный конец, проверти его еще рукой. Только делать это нужно тыльной стороной ладони. Ведь в случае, если индикатор сломался и напряжение присутствует, при протекании через тело тока более 0,01А, мышцы сжимаются. Поэтому, взяв провод ладонью, вы крепко сожмете его, а отпустить уже будет сложно. А при проверке тыльной стороной ладони сжавшиеся мышцы отдернут вас от провода.

Вывод

Зная, почему птиц не бьет током на проводах, у вас может появиться предвзятое отношение к электричеству. Действительно, теоретически, изолировав себя от земли, можно выполнять работы практически под любым классом напряжения.

Но даже специалисты, много лет проработавшие в области энергетики, не решаются чинить проводку дома под напряжением. Ведь цена ошибки велика, а преимущества такого ремонта весьма сомнительны.

Вы когда-нибудь задумывались, почему птиц на проводах не бьет током? В детстве нам всегда говорили держаться подальше от электрических проводов. Запрещали засовывать пальцы в розетку и так далее. Но почему птиц, которые сидят на высоковольтных проводах, не бьет током?

Электричество может быть очень опасным. Тока, достигающего сердца человека всего за несколько секунд, достаточно, чтобы прервать естественный его ритм. Кроме всего прочего, ток может вызвать серьезные проблемы в функционировании других органов тела. Однако если высоковольтные кабели настолько опасны, почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах? Все дело в особенной природе движения тока.

Электричество - лениво

Суть заключается в том, что электричество невероятно лениво — оно всегда принимает самый легкий путь движения. В физике мы говорим, что электричество (или ток) движется от точки наивысшего потенциала до точки наиболее низкого потенциала. Вот почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах. Можно представить себе то, как электричество проходит через объект, сравнивая его движения с броском мяча с горы. Мяч всегда будет падать вниз. Мяч никогда не полетит на гору. Концы проводов имеют разные потенциалы, поэтому электричество движется по проводу.

Поскольку обе лапы птицы находятся на одной и той же проволоке, между ними нет разницы в потенциале (представьте себе птицу как плоскогорье, где мяч не будет ни падать, ни спускаться с горы). Электричество слишком лениво, чтобы проходить через птицу: оно просто предпочтет продолжить движение по проводу. Собственно, вот и весь секрет, почему птиц не бьет током на проводах.

Объяснение на примере из жизни

Представьте себе, если вам нужно было сходить в свой местный магазин, чтобы купить хлеба и молока. Вы можете выбрать один из двух возможных маршрутов: по хорошей ровной тропинке или через грязное болото. Вероятнее всего, вы выберете пешеходную дорожку, потому что по ней пройтись гораздо легче. Именно это и делает электричество, оно движется по самому простому пути, который мы называем путем наименьшего сопротивления. Инженеры специально проектируют провода так, что электричество легко движется по ним.

С другой стороны, наши тела и тела птиц оказывают большое сопротивление электричеству, спускающемуся по ним. Поэтому электричество будет преимущественно продолжать движение вниз по проводу, поскольку это более легкий путь для него, чем прохождение через птицу. Именно по этим причинам наши пернатые друзья могут с радостью сидеть на линиях электропередач, не превращаясь в курочек-гриль.

Почему птиц не бьет током на проводах: есть одно но!

Что если мы хотим, чтобы птиц ударило током? Что если мы вообразим себя каким-то жестоким супергероем, который хочет истребить всех птиц? Что мы можем сделать, чтобы заставить их получить электрический шок от сидения на проводе? Ну, мы могли бы внести большой вклад в потенциал между птицей и проволокой. Есть два простых способа сделать это. Во-первых, мы могли заставить птицу коснуться одного из других силовых кабелей, проходящих рядом (силовые кабели обычно работают с разными потенциалами, поэтому, если бы птица одновременно коснулась двух проводов, через нее бы прошло электричество).

Также мы могли бы установить связь между птицей и землей. Потенциал земли отличается от потенциала силового кабеля, поэтому электричество будет проходить из кабеля на землю через птицу. Вот почему людям очень важно не прикасаться к силовым кабелям.

Теперь мы, зная, почему птиц не бьет током на проводах, можем научить человека, прикасаясь к высоковольтным кабелям, не получать удара: осталось только научиться балансировать на проводах, подобно птице.

Интересно, как рабочие ремонтируют электрические провода, не получая удара током? Дело в том, что одежда и оборудование электриков изготовлены из изоляционных материалов. Изоляционные материалы, такие как каучук, являются материалами с низким показателем электропроводимости. Другой метод — проведение работ на вертолете. Поскольку ни рабочий, ни вертолет не связаны с землей, работник может спокойно работать с кабелем. Однако, даже несмотря на тот факт, что техника безопасности продолжает улучшаться каждый день, профессия электрика все еще является одной из самых опасных. Ах, как жаль, что мы не птицы, как жаль, что мы не летаем!

В заключение

Причина, почему птиц не бьет током на проводах, заключается в том, что обе ноги птицы имеют одинаковый потенциал, поэтому электричество не проходит через них. Во-вторых, птица обеспечивает большую устойчивость к электричеству, проходящему через нее, чем силовой кабель, поэтому электричество будет проходить через силовой кабель. Пока птицы не прикасаются к чему-либо еще, например к земле или другому кабелю, они будут продолжать сидеть там, наблюдая за нами сверху. Итак, теперь вы знаете, почему птиц не бьет током на проводах. Как видите, физика может быть очень интересной и познавательной!

Наверное, каждый человек иногда задумывался, почему не бьет током птиц на проводах, видя целую стайку, рассевшуюся на опасном «насесте». Конечно, те, кто хорошо помнит физику за восьмой класс, без труда могут объяснить этот феномен. Но у большинства людей эти знания оказались невостребованными в жизни, поэтому были благополучно забыты. Попробуем их восстановить.

«Личная защита»

Есть несколько факторов, объясняющих, почему не бьет током птиц на проводах. Сначала рассмотрим биологические, хотя они и менее существенны. Во-первых, на лапках летунов есть слой ороговевших чешуек. В некоторой степени они исполняют роль изоляторов, хотя и довольно слабых. Во-вторых, птицы способны ощущать силу электромагнитного поля. Если провод ЛЭП выдает напряжение в 500 кВ, то пернатые просто избегают на него садиться.

Любопытно то, что птицы при посадке преимущественно выбирают изолированные провода. Трудно сказать, является ли это еще одной причиной, почему не бьет током птиц на проводах: возможно, им просто приятнее и удобнее фиксироваться лапками на изоляции. Хотя у некоторых ученых существует мнение, что это тоже срабатывает защитная чувствительность летунов.

Почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах: обоснование с точки зрения физики

Физическое объяснение феномена куда более существенно. Начнем с того, что для того, чтобы пернатого «дернуло» током, тот должен пройти через птичье тело. А для этого требуется наличие значимой разности потенциалов между какими-то двумя точками. В рассматриваемом случае - между лапками летуна. Однако он сидит на одном проводе, напряжение в котором не меняется на всем протяжении. Соответственно, перепадов не наблюдается. При этом, если рассматривать птицу как ответвление электрической цепи, то ее сопротивление гораздо больше, чем сопротивление самого провода. Так что ток идет по участку, где его «путь» облегчен.

Несколько иначе объясняется, почему не бьет током птиц на проводах с очень высоким напряжением. Через них идет не постоянный ток, а переменный. В этом случае пернатое тело становится, можно сказать, конденсатором: в нем сначала накапливается заряд, а после происходит разрядка. Поскольку тельце птицы невелико, его емкость также мизерна, и проходящий через летуна ток не опасен. Чем больше линейные размеры объекта и его объем, тем больше становится его емкость. Так что, к примеру, если на сядет аист, то добром для него такое приземление не кончится.

Когда все же «дернет» током

Отметим, что птицы все же иногда гибнут при использовании проводов в качестве насеста. Это происходит при соприкосновении какой-нибудь третьей точки (чаще всего крыла) с другим проводом или столбом, поддерживающим линию. В обоих случаях возникает разность потенциалов, и через тело птицы начинает течь ток. Чаще всего такое случается с относительно большими птицами вроде ворон, чей размах крыльев может быть больше, чем расстояние между проводами.

Осторожно с экспериментами!

Хорошо уяснив, почему птиц не бьет током на проводах, нетрудно прийти к выводу, что и человек может повиснуть на них, уцепившись двумя руками (если речь не идет о линиях ЛЭП). Теоретически это верно. Однако нужно помнить, что малейшее прикосновение третьей точкой к любому предмету, который может послужить проводником, убьет экспериментатора. Птицам нетрудно избежать подобного прикосновения: они усаживаются на провода сверху. Вас же кто-то должен подкинуть в воздух, вовремя разорвав контакт с вашим телом. Такой трюк по силам разве что циркачам. Поэтому при обращении с любыми составляющими электроцепи лучше скрупулезно следовать предписанным правилам личной безопасности.

Всем известно, что линии электропередач находятся под напряжением, и прикасаться к ним не стоит ни в коем случае. Но вот птиц, сидящих на проводах, это обстоятельство совершенно не волнует. Провода для птиц - это удобное место для отдыха и общения, и к тому же недосягаемое для кошек. Как же пернатым удается оставаться целыми и невредимыми?

Оказывается, для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо вспомнить школьный курс физики, а точнее ту его часть, что связана с электродинамикой. Линии электропередач служат для передачи электроэнергии в виде электрического тока. Электрический ток, передаваемый по проводам, бывает переменным и постоянным. Но в подавляющем большинстве случаев по линиям электропередач протекает именно переменный ток.

Как происходит удар током или электрошок? Подобная неприятность случается во время прохождения электрического тока через тело. А происходит это по причине большой разницы напряжения в точках соприкосновения с проводниками, в нашем случае с проводом.

Теперь посмотрим, что происходит с небольшой птичкой, садящейся отдохнуть на провод. Во время приземления птица касается двумя лапами только одного провода, поэтому напряжение в двух точках касания одинаково. Другого контакта ни с какими другими предметами (проводниками тока) птица не имеет. При этом разница напряжения отсутствует, и пернатые в полном здравии продолжают сидеть на проводах. Но стоит птице покрупнее совершить неловкое движение, например, задеть крылом столб-опору ЛЭП, соседний провод или ветку дерева, нависающую над линией, как тут же возникает разница потенциалов, ведущая к печальным последствиям.

Вторым немаловажным моментом является размер тела. Птица выступает в роли конденсатора, то есть в ней накапливается некоторый заряд тока и происходит его разрядка. Поскольку размеры тела невелики, то и емкость конденсатора будет мала. Но с животными покрупнее в подобном случае, может также произойти неприятность - емкость их тел окажется выше. Вследствие чего также может произойти удар током.

В случае с более крупными живыми существами, в том числе и с человеком, контакт с линиями электропередач неизменно приводит к трагедии. Человек всегда на чем-то стоит, он не может держаться на проводах и больше ничего не касаться. А в случае соприкосновения с другими предметами, как мы уже выяснили выше, возникает разница напряжения, которая и приводит к удару током. Таким образом, получается, что секрет птиц, сидящих на проводах, заключается в их малых размерах и в том, что они способны сидеть на проводе без соприкосновения с другими предметами.