Faradayischer Käfig!!!

[TheMaster007]

Hallo, hab mal ne Frage zum Faradayischen Käfig. Das ist ja das gleiche Prinzip wenn ein Blitz ins Auto einschlägt. So, aber wieso kriege ich keinen gewischt, wenn ich z.B. oben und unten IM Auto ein Verbindung herstelle.

Ich hab mal gehört dass sich die Elektronen auf der Außenschale ausbreiten. Stimmt das und wenn ja warum ist das so???

Warte auf Antwort!!

Danke

 

[toni]

Hi!

Wenn du dich IM Käfig befindest, wird dir so gut wie nie was passieren, da dein Wiederstand grösser ist, als der des Metallmantels.

Strom sucht sich (vereinfacht gesagt) den Weg des kleineren Wiederstandes. Und das ist nun mal der Käfig und nicht du.

Anders sieht's aus, wenn du einen Körperteil hinausstreckst. Da kann dann ein Blitz etc. genau so blöd kommen, dass es dein Körperteil erwischt.

Ausserdem gibt es wirklich den Effekt, dass sich negative Ladungsträger auf der Oberfläche des Käfigs sammeln sobald ein Feld von Aussen aufgebaut wird und eine Art Elektrisches Schild bilden.


LG
Toni

edit: Korrekturen...

 

[TheMaster007]

Achso, das mit dem Auto hat dann also nur zu tun, weil unser körperwiderstand zu hoch ist (im Gegensatz des Autos) und deswegen wird es für uns nicht gefährlich.

Und wie war das jetzt mit den Elektronen auf der Hülle. Verteilen die sich rund um das Auto oder was???

Ich habe gehört wenn man im Auto sitt und ein blitz schlägt ein, kann kein strom fließen weil man kein Potentialunterschied hat. Aber warum??

Danke für eure Hilfe

 

[toni]

Hallo!

Ich habe gehört wenn man im Auto sitt und ein blitz schlägt ein, kann kein strom fließen weil man kein Potentialunterschied hat. Aber warum??

Mal von der anderen Seite berachtet - Wo sollte einer sein?

Bei einem Blitz der ins auto einschlägt ist der Potentialunterschied zwischen 'Wolke' und Erde. Dieser nimmt eigentlich nur das Auto als "Abkürzung" da der Wiederstand des Autos für eine kleine Teilstrecke zwischen Wolke und Erde niedriger ist als in der Luft. Durch die gute leitende Eigenschaft des Autos ist daher die Spannungsdifferenz zwischen Dach und Felgen relativ gering und im Gegensatz zu dir oder der Luft nahezu Wiederstandsfrei. Wenn du im Auto sitzt hast du immer ein ähnliches potential wie dein Auto. Wurscht ob da jetzt der Blitz gerade einfährt oder nicht.
Deshalb is es Wurscht ob du gegen Erde z.B. 0V oder 100.000V hast, da du die Erde sowie die Spannungsquelle nie berührst. --> Der Wiederstandsmäßig kürzeste Weg ist NICHT durch dich. Warum sollte der Strom daher Umwege machen?

Anders ausgedrückt: Wenn du (Nicht ausproieren!!!) die Erde nicht berührst (isoliert) und einen Stromkreis an beliebiger Stelle berührst wird dir nichts geschehen, solange deine Isolierung hält.
Wenn du den Stromkreis an 2 Stellen berührst, gibt's zwischen den 2 Stellen eine Spannungsdifferenz und der Strom wird über dich fliessen, Mengenmäßig genau in dem Verhältnis des Wiederstandes zwischen Dir und dem paralellen Drahtstück aufgeteilt.
Wenn du also mal auf L1 und auf N greifst, wird das verdammt viel ein. Wenn du aber 2 Stellen des L1 berührst wird das sehr wenig / nicht mal merklich sein.
Genauso verhält es sich mit dem Blitz. Wenn du im Freien stehst gibt's 2 Wege:
- über die Luft
- über dich.
Da zweiteres viel 'attraktiver' ist wird der meiste Strom durch dich fliessen.

Wenn du im Auto sitzt und im blödsten Fall Dach und Bodenplatte berührst gibt's 3 Wege.
- übers Auto
- über die Luft neben dem Auto
- über dich.
Da das Auto viel weniger Wiederstand hat als du oder die Luft wird der Löwenanteil des Stroms über das Auto geführt.

 

[TheMaster007]

Mal angenommen, der Autowiderstand von Dach bis Felge beträgt 0,1 Ohm. Es fließt jetzt ein Strom vom Blitz aus über das Auto von ca. 1kA. So jetzt herrscht also zwischen dach und felge ein Potentialunterschied von 100V (U=R*I).

Wenn ich jetzt an das Dach packe und unten auf dem Boden des Autos, dann bin ich doch auch an ca. 100V. Jetzt fließt doch ein gefährlicher Strom, oder???

Ich versteh das Prinzip wahrscheinlich nicht. Fließt denn überhaupt kein strom über mich und nur klitzeklein etwas???

Danke für deine Hilfe

 

[Kurt M]

diese Rechungen würden für Gleichstrom zutreffen, aber der Blitz ist ein Impuls mit extrem kurzer Dauer.
Und bei allen hochfrequenten Strömen muss man den Skineffekt berücksichtigen, welcher den Elektronenfluss auf die Außenhaut des Leiters drängt.
Der Strom innerhalb des Käfigs wird schon allein dadurch sehr niedrig sein.

 

[TheMaster007]

Vielleicht wird das ja mein Problem sein...

Was ist denn der Skineffekt??? Hat das hier was zu sagen???

 

[emil17]

Blitz und Auto

Lies mal
http://de.wikipedia.org/wiki/Faradayscher_Käfig
>Mal angenommen, der Autowiderstand von Dach bis Felge beträgt 0,1 Ohm. Es fließt jetzt ein Strom vom Blitz aus über das Auto von ca. 1kA. So jetzt herrscht also zwischen Dach und Felge ein Potentialunterschied von 100V (U=R*I).

>Wenn ich jetzt an das Dach packe und unten auf dem Boden des Autos, dann bin ich doch auch an ca. 100V. Jetzt fließt doch ein gefährlicher Strom, oder???

Eben nicht, da du nicht Teil des Spannungsgradienten bist, der den Strom verursacht. Deswegen bleibt der Strom 'aussen'. Eigentlich unlogisch.
Andersrum ist es logisch: Weil innerhalb des Käfigs keine Spannungsdifferenz herrscht, gibt es auch gar nix, was den Strom durch die Insassen hindurchdrücken koennte. Ist genauso wie wenn an einer überlasteten Leitung auch noch eine nicht benutzt Steckdose haengt, der passiert auch nix (wobei, wenn das Haus abbrennt, sie dann auch hin ist).
Blitze haben typischerweise Ströme von einigen 10 ... 100 kA.
Wenn du das Auto allerdings erdest ... Aber wer fährt schon ohne Reifen herum.

 

[TheMaster007]

Also ich versteh das so:

Wenn man ein geschlossenen metallischen Leiter hat, der innen hohl ist, und jetzt ein elektr. Feld von aussen draufwirken lassen, dann richten sich die Protonen und Elektronen in der Autohülle so aus, das sie das elektr. Feld von außen kompensieren.

Aber meiner Meinung nach müssten doch dann die Elektronen an die Fahrerdecke gehen und die Protonen auf den Fahrerboden.

Bei wikipedia steht aber was davon, dass sich die Elektronen rundrum auf die Aussenhaut setzen.

Aber warum???

Das versteh ich noch nicht!!

Warte auf Antwort

Danke

 

[emil17]

Faraday-Käfig

habe es auch eher so verstanden wie du. Warum sollen die Elektronen überall nach aussen? Es reicht fuer das Verständnis aber aus, sich vorzustellen, dass aufgrund der raeumlichen Ausdehnung und der freien Beweglichkeit der Ladungsträger im metallischen Hohlkörper im Inneren kein von aussen wirksames Feld, und damit auch keine Spannungsunterschiede, ins innere durchdringen koennen. Die Ladungsträger (übrigens keine Protonen, sondern Metallatome denen jeweils ein oder mehrere Elektronen fehlen) gleichen jeglichen räumlichen Potentialunterschied sofort aus. Und da ein Feld als Potentialunterschied pro Entfernung (Feldstärken misst man in V/m) definiert ist, ist deshalb innerhalb eines Leiters keine Spannung und deshalb kein Feld vorhanden.
Das Problem kommt daher, dass sich die gewöhnliche Hauselektrik mit fliesdsenden Strömen beschäftigt, während sich die Elektrostatik mit nicht fliessenden Ladungen befasst. In einem Stromnetz wird ja dafür gesorgt, dass die Ladungsträger abfliessen können und sich eben nicht am Ende des Leiters ansammeln. D.h. namhafte Feldstärken können sich dort gar nicht erst ausbilden, und elektrostatische Effekte kann man normalerweise vernachlässigen. Wenn es dich auflädt, indem du dich isoliert stellst und einen Aussenleiter anfasst, dann diesen im Moment maximaler Spannung loslässt, sodass du mit 310 V Spitzenspannung gegen 0 aufgeladen bist, und dann Erde anfasst, so wirst du nichts merken, weil die umgesetzt Energie eben winzig klein ist. Fasst du aber beide Leiter gleichzeitig an, so werden dauernd Ladungsträger nachgeliefert, und es fliesst derjenige Strom, den 220 V Eff durch dich hindurchdrücken können, was, wie diejenige, die es noch erzählen können, als unangenehm empfunden wird.

 

[TheMaster007]

Also reicht das Wissen, was ich über den faradayschen Käfig besitze, vollkommen aus, wie ich dir ja erklärt habe.

Das was du gerade erzählt hast, mit dem Aufladen, wenn ich einen Außenleiter anpacke (isoliert gegen Erde) und dann Potential Erde berühre!

Geht das wirklich?? Ensteht dann ein Funkenschlag?? Ist der gefährlich??

Danke