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Elektrischer Ohmscher Widerstand und Spannungsteiler einfach erklärt


Baden im See bei Gewitter

 

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Zahlenbeispiele

Spannungsteiler, Grundlagen (1)

Spannungsteiler, Experiment 1

Spannungsteiler, Experiment 2

Spannungsteiler, Grundlagen (2)

Stromteiler, Grundlagen

Zusammenfassung + Beispiel

Beispiel 1: Innenwiderstand 1,5V Bat.

Beispiel 2: Innenwiderstand 12V Bat.

Beispiel 3: Vogel auf Leitung

Beispiel 4: Ältere Hauselektrik

Beispiel 5: Lichterkette

Beispiel 6: Transformator

Beispiel 7: Föhn in Badewanne

Beispiel 8: Baden im See bei Gewitter

Beispiel 9: Lügendetektor

Beispiel 10: Lampenkontrolle

Beispiel 11: Hochspannungsleitung

Beispiel 12: Vorglühanlage, Diagnose

Beispiel 13: Blankdraht Durchlauferhitzer
Beispiel 14: Waschbecken und Steckdose

Genaueres zu Stromschlägen

 

Das hauptsächlich Gefährliche an einem 230V~ Wechselspannungsunfall ist nicht nur die Spannung selbst (mit der daraus resultierenden Stromstärke) sondern auch die Zeitdauer, die ein Mensch dieser Wechselspannung ausgesetzt ist.

 


 

Bei Blitzschlägen handelt es sich um sehr viel höhere Stromstärken bei allerdings extrem kurzen Einwirkungsdauern, zusätzlich liegt hier ein lawinenartiger Gleichstromfall vor.

 

Das bedeutet, dass man sowohl Einwirkungsdauer als auch Frequenz bei den folgenden Überlegungen ausser Acht lassen kann und nur die (von ggfs anderen Faktoren abhängende) Stromstärke in Betracht zu ziehen braucht. 


Eine oft gehörte Behauptung bezüglich "Baden im See bei Gewitter" ist die:

Bei Gewitter solle man das Wasser verlassen, da der beim Schwimmen aus dem Wasser herausragende Kopf eine Erhöhung darstellt und vom Blitz deshalb bevorzugt getroffen wird.


Das ist zu einfach gedacht und beruht wohl auf der Vorstellung, dass die Unterseite der Gewitterwolke haargenau parallel zur unter ihr befindlichen Wasseroberfläche ist und die dazwischen befindliche Luftschicht ein homogenes Dielektrikum darstellt. Die wahren Verhältnisse sind aber viel komplizierter.


Ein Blitz kann ohne weiteres *zwischen* zwei nicht zu hohe Gebäude, Bäume, usw. einschlagen. Ein einsamer, nicht zu grosser Baum auf weiter Flur wird höchstwahrscheinlich *nicht* vom Blitz getroffen; statt dessen schlägt er irgendwo anders direkt auf die Erdoberfläche ein. Auch ist man in Tälern kaum sicherer als auf Hügeln.

Wenn man dies alles berücksichtigt, dann spielen Erhebungsunterschiede von deutlich weniger als einem Meter für den Blitzeinschlagsort offenbar überhaupt keine Rolle. Insbesondere ist es eher unwichtig, ob aus der Wasseroberfläche ein Kopf herausragt oder nicht.

Diese Kernaussage wird auch vom VDE vertreten.

 

Der eigentliche Grund, das Seewasser bei Gewitter zu verlassen, ähnelt dem Fall 3 im Kapitel "Föhn in der Badewanne" und hat wieder mit Spannungsteilung zu tun.


Das Bild ähnelt dem Bild im Kapitel "Föhn in der Badewanne".

In der Mitte ist die Einschlagstelle des Blitzes symbolisch mit einer Million Volt markiert. Baden Gewitter SpannungDer Strom fliesst in allen Richtungen vom Einschlagspunkt weg. In hinreichender Entfernung vom Einschlagspunkt kann man näherungsweise den Pol 0V annehmen (im Bild kreisförmig dargestellt; im Wasser ist es eine dreidimensionale Halbkugel mit der Wasseroberfläche als Schnittfläche).

Die Widerstände (grüne Rechtecke) symbolisieren Teilstücke von  Strompfaden im Wasser.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Verbindungen zwischen den Teilstücken verzichtet. Natürlich muss man sich das Ganze dreidimensional vorstellen (Halbkugel mit Wasseroberfläche = Schnittfläche).

 

Ein Schwimmer, egal wie er im Wasser orientiert ist, bildet zwangsläufig ein Teilstück eines Strompfades, mit seinem Herz genau zwischen dem Einschlagspunkt und dem 0V Pol. 

 

Anders als beim Föhn in der geerdeten Badewanne ist man beim Blitzschlag in einen See um so sicherer, je weiter man sich vom Einschlagspunkt entfernt befindet, weil mit zunehmender Entfernung sowohl die Spannung als auch (nur aufgrund der Kreis- bzw. Halbkugelgeometrie) die Stromdichte abnimmt.

 

Es gibt unterschiedliche Ansichten, ab welcher Entfernung vom Einschlagspunkt die Spannung und damit die Ströme auf ein für den Menschen ungefährliches Mass abgeklungen sind.

Aber man kann immerhin mit Sicherheit sagen, dass man im Wasser von einem Strom durchflossen wird, wenn in der Nähe ein Blitz einschlägt.

An Land ist das anders, denn dort berührt man für gewöhnlich nur mit den Beinen den Boden, die Herzgegend ist hier auf jeden Fall weit entfernt von eventuellen Körperströmen.

Allerdings besteht an Land ein anderes Problem: Die Leitfähigkeit von Erde ist geringer als die von Wasser bzw. der Widerstand höher als der von Wasser. Dies führt dazu, dass der Strom beim Einschlag schlechter abfliesst, und demnach in grösserer Entfernung vom Einschlagspunkt noch für den Menschen gefährliche Spannungen herrschen. Der "Einzugsbereich" des Blitzes ist an Land also grösser. Dem kann man jedoch entgegen treten indem man sich mit geschlossenen Beinen hinstellt.

 

Zusammenfassung

 

Insgesamt handelt es sich bei diesem Thema um sehr geringe Risiken, denn Blitzeinschläge in Menschen sind extrem selten (und werden oft sogar noch überlebt). 

 

In freiem Gelände ist man nicht wesentlich sicherer als in einem See.

 

Das Baden bei Gewitter im See ist nicht deshalb gefährlich, weil man mit dem Kopf ein bevorzugtes Ziel darstellt, sondern weil ein Blitzschlag *irgendwo* im See (oder auch in der Nähe des Ufers) der Situation "Föhn in wassergefüllter, geerdeter Badewanne" ähnelt.

Der Ratschlag, sich bei Gewitter an Land zu begeben, führt keine wesentlich grössere Sicherheit herbei, da an Land der Einzugsbereich von Blitzeinschlägen grösser ist und die Geländegeometrie mit darauf befindlichen Bäumen usw. nicht auf das mögliche Einschlagsverhalten von Blitzen schliessen lässt.

 

Die sicherheitstechnisch optimale Verhaltensvariante ist, sich bei Gewitter in *geschlossene* Bauten (Häuser, *stehende(!)* Autos, Höhlen) zu begeben. Sonstige Massnahmen, die darauf abzielen, in freiem Gelände ein möglichst unattraktives Ziel für den Blitz abzugeben, sollten nur ergriffen werden, wenn

 

1. es nicht mehr möglich ist, während des Gewitters geschlossene Bauten zu erreichen,

2. man glaubt, dass Blitzschlag überhaupt ein nennenswertes Risiko darstellt. 

 

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