Простые вопросы про молнию

[Аурелиано Буэндиа]

Два простых вопроса физикам. В статье ловцы молниинаписано, что напряжённость
электрического поля планеты составляет у её поверхности примерно 130 В/м.

1. Как Вы думаете, почему человека ростом 1.8 м не бьет током?
2. Где при грозовом разряде плюс и минус (на Земле или на грозовой туче)?
(Ответы прошу обосновывать)

[e2e4]

Это тест на знания или реальные вопросы на которые необхоимо найти ответ?

Очевидно, что

Цитата:

Как Вы думаете, почему человека ростом 1.8 м не бьет током?

Напряженность электррического поля не есть разность потенциалов. Именно разность потенциалов есть условие для протекания электрического тока.

Цитата:

Где при грозовом разряде плюс и минус (на Земле или на грозовой туче)?

Скажу честно - не знаю. Но предполагаю, что грозовой разряд образуется по причине трения между слоями воздуха, между воздухом и землей. Соответственно, возможны два механизма образования разности потенциалов: из-за трения воздух-земля. Тут просто надо понять как перераспределяются носители заряда. Из-за трения воздух-воздух. Тут у одной тучи будет +, у другой - относительно земли. ИМХО.

К чему эти вопросы?

[Аурелиано Буэндиа]

e2e4 писал(а):

К чему эти вопросы?

Праздное любопытство. Интересно мнение физиков. А разве напряжение не равно $El=234$ В? Вообще-то ответ я знаю, но пока промолчу

[Dolopihtis]

Думаю, причина здесь в том , что емкость этого "воздушного конденсатора" очень мала, поэтому при большом напряжении заряд невелик, и, соответственно , ток ,протекающий через тело человека тоже очень мал.

[e2e4]

Этта. Разница потенциалов между подошвами человека и макушкой действительно будет несколько сотен вольт. Но ток будет очень мал из-за огромного слоя диэлектрика - воздуха между головой человека и тучей. Нет носителей заряда. Для возникновения тока необходим пробой, т.е. молния.
Аналогично можно сказать про конеденсатор, в котором разность потенциалов между произвольной точкой x внутри конденсатора и положительной пластиной составит $U = Ex$, но поместите в эту точку x проводник, соедините его с той же положительной пластиной - ток не потечет (потечет оч. маленький).

Добавлено спустя 4 минуты 8 секунд:

Dolopihtis, емкость тут ни причем ИМХО.

[Dolopihtis]

Да, наверно Вы правы, если весь заряд сосредоточен высоко в туче .

[$]

Цитата:

1. Как Вы думаете, почему человека ростом 1.8 м не бьет током?

А почему должно бить то током? 

Иногда все же бьет током- когда молния в голову ударяет))))

Добавлено спустя 1 минуту 57 секунд:

Да, вы можете спокойно стоять на большом генераторе Ван-де- Граафа и вас не будет бить током, хотя напряженность эл поля можеть быть на порядки выше. Чтобы вас идарило током через воздух, небходим пробой воздуха.

[Mopnex]

Кстати, недавно разговор был с одним товарищем по поводу молний. Он говорит, что разности потенциалов между тучей и землей не должно хватать для пробития слоя воздуха, даже влажного, не говоря о сухих грозах. Он приводил цифры, но хотелось бы услышать другие мнения.

[photon]

Mopnex писал(а):

Кстати, недавно разговор был с одним товарищем по поводу молний. Он говорит, что разности потенциалов между тучей и землей не должно хватать для пробития слоя воздуха, даже влажного, не говоря о сухих грозах.

Дело в том, что образуется ионизированный канал, проводимость которого велика

[Mopnex]

А почему не создается такой канал между проводами ЛЭП, где расстояние метра 2, а напряжение 220 киловольт?

[$]

Mopnex писал(а):

А почему не создается такой канал между проводами ЛЭП, где расстояние метра 2, а напряжение 220 киловольт?

Потому что пробой диэлектрика (газов и воздуха в частности) - пороговый процесс. Должно выполнятся условие- в достаточно большом обьеме (по сравнению с средней длиной свободного пробега молекул газа, иначе будет нечто напоминающее "коронный разряд") напряженность эл поля достаточна для того, чтобы между столкновениями с молекулами газа разгонять электроны до энергии выше потенциала ионизации (это "лавинный пробой"- электроны и ионы множатся в таком процессе и очень быстро).

Провода ЛЭП рассчитывают именно (помимо прочиз параметров) так, чтобы не превышать напряжение пробоя воздуха. Если вы видели ЛЭП на полмегавольта и более- то увидели бы "расщепленные провода" - это техническое решение, позволяющее снизить напряженность поля при заданной разности потенциалов.

Добавлено спустя 4 минуты 24 секунды:

Напряжение пробоя воздуха при нормальных условиях по поядку велисины - мегавольты/метр. Поэтому провода ЛЭП работают довольно далеко от порога пробоя воздуха. Важно учитывать, что поле от проводов ЛЭП сильно неоднородно, максимольно на поверхности проводов, поэтому от пробоя "защищает" довольно большой диаметр провода, когда этого недостаточно, можно применить "расщепленные" провода ЛЭП.

[д' Умка]

Считается что пробойный потенциал для воздуха не менее 3 кВ на 1 мм (По крайней мере как я помню такие номы применяются для расчётов дорожек в печатных платах). Для 2 метров нужно как минимум 6 МегаВольт. Для пробоя растояния от облака до земли нужны просто заоблачные потенциалы (просто облачные не подходят). Однако молния - это не воздух. Молния - проводящий канал из плазмы. А вот как уж он образуется до сих пор наука плохо представляет, хотя и имеет множетсво гипотез. Видимо какой-то лавинообразный процесс, достаточно небольшого пробоя и вслед за небольшим зарядом по созданому каналу.. как шарахнет!!! Мне кажется - это дождь виноват, капли-то падают уже заряженные - налицо небольшой ток.

[$]

Mopnex писал(а):

Кстати, недавно разговор был с одним товарищем по поводу молний. Он говорит, что разности потенциалов между тучей и землей не должно хватать для пробития слоя воздуха, даже влажного, не говоря о сухих грозах. Он приводил цифры, но хотелось бы услышать другие мнения.

Скорее всего ваш собеседник был прав. В случае однородного эл. поля напряжения в грозовых облаках недостаточно. Только поле повидимому сильно неолднородно и пробой начинается в областях где есть локальное превышение напряжения пробоя, а потом процесс распространяется из этой области далее, ведь если образовался проводящий плазменный канал в области высокого напряжения, на его конце опять есть условия для локального превышения напряжения пробоя. Так повидимому это дело и распространяется.

Поскольку напряжение пробоя падает с высотой (из за падения давления; это верно для некоторого предела, пока не попадаем в область вакууума например, там свои законгмерности пробоя- могут определятся процессами на электродах) то логично ожидать, что в большинстве случаев пробой начинается в облаках и спускается на землю ("меньшинство случаев" я оставил на пробой начинающийся с земли, так где сильно кривая поверхность и есть локально высокие напряженности поля- вроде деревьев, людей , молниеотводов и т.п. ).

[Зиновий]

Аурелиано Буэндиа писал(а):

Два простых вопроса физикам. В статье ловцы молниинаписано, что напряжённость
электрического поля планеты составляет у её поверхности примерно 130 В/м.

1. Как Вы думаете, почему человека ростом 1.8 м не бьет током?
2. Где при грозовом разряде плюс и минус (на Земле или на грозовой туче)?
(Ответы прошу обосновывать)

1. Человека, стоящего на земле не бьет током потому, что происходит мгновенная поляризация человека полем (время релаксации) и напряженность поля в теле человека становится равной нулю.
См. законы электростатики.
2. Тучи могут иметь различный знак заряда, в следствии чего происходят разряды (молнии) между двумя тучами.

[e2e4]

Зиновий писал(а):

Человека, стоящего на земле не бьет током потому, что происходит мгновенная поляризация человека полем (время релаксации) и напряженность поля в теле человека становится равной нулю.

Объясните тогда пожалуйста, почему человека все-таки бьет током, если он, стоя на одном проводнике (положительном), схватится за другой проводник (отрицательный). Ведь по вашему, напряженность поля в теле человека, находящегося между двумя проводниками - ноль, а, следовательно, неоткуда возникнуть разности потенциалов.