3. uzdevums
Eksperimentāli noteikts, ka Zemes elektriskā lauka intensitāte Zemes virsmas tuvumā ir aptuveni 130 V/m.
Cik liels ir spriegums starp diviem punktiem: viens punkts atrodas uz Zemes, bet otrs 1,70 m augstumā virs tās? Kāpēc cilvēks, kura auguma garums ir aptuveni 1,70 m, nejūt Zemes elektriskā lauka iedarbību?
Atrisinājums
Elektriskā lauka intensitāti un spriegumu starp izraudzītajiem lauka punktiem saista sakarība
, kur
E – elektriskā lauka intensitāte, U – spriegums starp izraudzītajiem
lauka punktiem, d – attālums starp šiem punktiem.
Tālāk
E = 130 V/m
d = 1,70 m |
|
U = 130 · 1,70 ≈ 220 V
|
F – ?
Tālāk |
|
Starp punktiem, kuros atrodas cilvēka kājas un galva, Zemes elektriskajā laukā spriegums ir aptuveni 220 V. Kāpēc tad mēs nejūtam elektriskā lauka iedarbību? Savukārt gadījumā, kad spriegums ir daudz mazāks, piemēram, pieskaroties 4,5 V baterijas poliem, var sajust strāvas triecienu. Kāpēc pieskaršanās elektrotīklam, kura spriegums ir 100...120 V, var būt ne vien sāpīga, bet pat bīstama?
Tālāk
Elektriskais lauks attēlots ar intensitātes līnijām un ekvipotenciālajām virsmām, ja tajā neatrodas cilvēks. Spriegums starp punktiem 1,70 m attālumā vertikālā virzienā ir aptuveni 220 V.
Cilvēka ķermenis ir vadītājs, tāpēc ķermeņa virsma elektriskajā laukā izturas kā ekvipotenciāla virsma.
Tālāk
Cilvēka klātbūtne elektriskajā laukā izliec ekvipotenciālās virsmas aptuveni tā, kā redzams attēlā.
Tālāk
Elektriskajā laukā cilvēka ķermenī notiek lādiņu pārdalīšanās, taču šī lādiņu pārvietošanās (elektriskā strāva) ir ļoti īslaicīga un tik vāja, ka cilvēks to nesajūt.
Atbilde
Spriegums Zemes virsmas tuvumā cilvēka auguma augstumā ir aptuveni 220 V. Cilvēka ķermenis ir vadītājs, tāpēc tā virsma elektriskajā laukā ir ekvipotenciāla virsma un visos tās punktos ir vienāds potenciāls (spriegums ir nulle).