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Nachricht |
peterbanana
Gast
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 peterbanana Verfasst am: 03. Okt 2023 01:46 Titel: Blitzschutz durch faradayschen Käfig - wie genau? |
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Also warum ein faradayscher Käfig ein E-Feld abschirmt verstehe ich (siehe z.B. Animation bei faradayscher Käfig wikipedia). Aber was genau passiert denn nun, wenn ein Blitz den Käfig trifft, warum da z.B. die Insassen eines Autos geschützt sind, das verstehe ich noch nicht:
Ich habe gehört, Elektronen fließen dann nur an der äußeren Oberfläche des Käfigs, angeblich weil sie dort den größten Abstand haben. Aber 1. warum sollten sich die Elektronen außen dicht an dich drängen (obwohl sie sich doch gegenseitig abstoßen) und innen ganz viel Platz lassen? Und 2. wenn wir an den Innenseiten lauter positive Ladungen haben, warum wirken die sich nicht auf den Innenraum aus?
Eine andere Erklärung, die ich gehört habe, ist, dass Metall ja so gut leitet, dass die Ladung über das Metall rasch abfließen kann und somit die Insassen eines Autos vom Blitz verschont bleiben. Aber wenn das die Erklärung ist, warum wird dann 3. gleichzeitig auch davor gewarnt, sich bei Gewitter in die Nähe von Metallstangen zu begeben, da es zu Überschlägen kommen kann?
Kennt ihr Seiten, die diese Fragen richtig gut erklären oder könnt ihr selbst weiterhelfen? |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 03. Okt 2023 16:55 Titel: Re: Blitzschutz durch faradayschen Käfig - wie genau? |
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| peterbanana hat Folgendes geschrieben: | | 1. warum sollten sich die Elektronen außen dicht an dich drängen (obwohl sie sich doch gegenseitig abstoßen) und innen ganz viel Platz lassen? |
Die Elektronen wollen nicht nur weg von ihren nächsten Nachbarn, sondern von allen anderen Elektronen - also auch denen auf der gegenüberliegenden Seite des Käfigs. Würden sie sich über den Innenraum verteilen, dann wären zwar ihre Abstände zu Elektronen in ihrer unmittelbaren Umgebung größer, aber der überwiedenden Zahl der Elektronen wären sie dann näher, als wenn sie sich auf der Oberfläche drängeln. Durch das quadratische Abstandsgesetz der elektrostatischen Wechselwirkung ist der Innenraum im Energieminimum frei von Ladungen. Mit anderen Abstandsgesetzen könnte das anders aussehen, aber so ist unser Universum niht konstruiert.
| peterbanana hat Folgendes geschrieben: | | Und 2. wenn wir an den Innenseiten lauter positive Ladungen haben, warum wirken die sich nicht auf den Innenraum aus? |
Auch das ist eine Folge des Quadratischen Abstandsgesetzes. Das sorgt dafür, dass eine homogen geladene Kugelschale auf Ladungen in ihrem Inneren keine resultierende Kraft ausübt. Nach Außen verhält sie sich dagegen wie eine gleich große Punktladung im Zentrum. Das ist auch eine Möglichkeit, die Ladungafreiheit des Innenraums zu erklären. Wenn es dort Ladungwen gäbe, dann würden sie sich gegenseitig nach außen drücken, während es keine Kraft gibt, die sie nach innen drückt.
| peterbanana hat Folgendes geschrieben: | | Eine andere Erklärung, die ich gehört habe, ist, dass Metall ja so gut leitet, dass die Ladung über das Metall rasch abfließen kann und somit die Insassen eines Autos vom Blitz verschont bleiben. Aber wenn das die Erklärung ist, warum wird dann 3. gleichzeitig auch davor gewarnt, sich bei Gewitter in die Nähe von Metallstangen zu begeben, da es zu Überschlägen kommen kann? |
Metalle sind zwar üblicherweise gute Leiter, aber keine Supraleiter. DIe Spannung eines Blitzes ist so hoch, dass da selbst mit dem Spannungsabfall in einer Metallstange genug übrig bleiben kann, um Menschen in unmittelbarer Umgebung zu töten.
Davon abgesehen bilden sich an Hohen dünnen Metallgegenständen Fangentladungen, die Blitze anziehen. Wenn Du mit der Stange in Kontakt bist, dann könntest Du selbst zum Blitzmagnet werden. Die Vorentladung weiß ja nicht, dass die Stange ein besserer Leiter ist und wenn der Plasmakanal komplett ist, dann spielt das ohnehin keine große Rolle mehr. |
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Silent
Gast
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| Silent Verfasst am: 05. Okt 2023 16:49 Titel: Re: Blitzschutz durch faradayschen Käfig - wie genau? |
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Hi,
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | ....
Metalle sind zwar üblicherweise gute Leiter, aber keine Supraleiter. DIe Spannung eines Blitzes ist so hoch, dass da selbst mit dem Spannungsabfall in einer Metallstange genug übrig bleiben kann, um Menschen in unmittelbarer Umgebung zu töten.
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In diesem Punkt irrt Dr.Stupid: das Problem ist nicht die hohe Spannung, sondern die hohe Stromstärke. Wenn man den Käfig an zwei Stellen berührt, ist man selber Teil des Käfigs und dann schlägt die Stromteilerregel zu.
Grüße |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 05. Okt 2023 18:36 Titel: Re: Blitzschutz durch faradayschen Käfig - wie genau? |
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| Silent hat Folgendes geschrieben: | | das Problem ist nicht die hohe Spannung, sondern die hohe Stromstärke. Wenn man den Käfig an zwei Stellen berührt, ist man selber Teil des Käfigs und dann schlägt die Stromteilerregel zu. |
Ohne Spannung kein Strom. Wenn der Käfig überall das gleiche Potentzial hätte, dann könnte man ihn an zwei Stellen berühren, ohne dass ein Strom fließt. Der hohe Strom ist eine Folge des Spannungsabfalls durch den elektrischen Widerstand des Käfigs. |
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Silent
Gast
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| Silent Verfasst am: 06. Okt 2023 15:53 Titel: |
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Hi,
Klugscheißer-Modus AN:
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Ohne Spannung kein Strom. |
In supraleitenden Schaltkreisen fließt Strom bei Spannung = 0.
Innerhalb eines Faradayschens Käfig bekommt man nichts von den Spannungsverhältnissen außerhalb es Käfigs mit. Man kann nur den Strom durch den Käfig messen.
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | DIe Spannung eines Blitzes ist so hoch, dass da selbst mit dem Spannungsabfall in einer Metallstange genug übrig bleiben kann, um Menschen in unmittelbarer Umgebung zu töten. |
Wenn die Stromlieferfähigkeit des Blitzes zu niedrig ist, nützt eine hohe Spannung gar nichts. Über einen Kunststoffteppich schlürfen erzeugt auch ein Blitz von 10.000 Volt, der wäre tödlich, wenn er genügend Strom liefern könnte. Entladungen haben Stromquellen nicht Spannungsquellen Charakter.
Grüße |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 06. Okt 2023 18:18 Titel: |
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| Silent hat Folgendes geschrieben: | | In supraleitenden Schaltkreisen fließt Strom bei Spannung = 0. |
Deshalb habe ich oben erwähnt, dass es einen Spannungsabfall gibt, weil Metalle keine Supraleiter sind.
| Silent hat Folgendes geschrieben: | | Wenn die Stromlieferfähigkeit des Blitzes zu niedrig ist [...] |
Ist sie aber nicht. Es ist genug Ladung da. Aber die kann nur zu einem tödlichen Strom führen, wenn es eine hinreichende Potentialdifferenz gibt. Das Ohmsche Gesetz macht für Blitze keine Ausnahme. |
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DrBest
Gast
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| DrBest Verfasst am: 06. Okt 2023 21:43 Titel: |
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vertrauen sie keinem falschen propheten, blitze sind ungefährlich wenn sie im käfig sind |
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