Hallo
Wie sich der Strom im Erdreich verbreitet und wie der Spannungstrichter (siehe bitte das Bild) entsteht ist mir klar.
Meine Frage: Würde sich der Strom auch so im Erdreich verbreiten, wenn wir IT-Netzwerk (Isole Terre) hätten und L eine Berührung mit der Erdoberfläche hätte (wie im Bild)? Ich vermute natuerlich nein. Aber warum verbreitet sich der Str! om Vom Blitz im Erdreich so wie im Bild, obwohl der Stromkreis nicht geschlossen ist?
Vielen Dank
Hi!
Die Erde ist in gewissem Maße leitfähig, und dann kommt es zu Influenz.
Im Physikunterricht würde man das so machen:
Zwei zunächst ungeladene und gegen Erde isolierte Metallkugeln werden mit einer Spannungsquelle gegeneinader aufgeladen, die Spannungsquelle wird dann wieder entfernt. Obwohl hier jetzt anscheinend kein Stromkreis existiert, könnte man dennoch die volle Spannung zwischen den Kugeln messen - du weißt ja, die Ladungen erzeugen ein E-Feld, und Spannung ist letztlich sowas wie die Änderung des E-Feldes pro Weg.
Jetzt wurde ja keine Ladung zwischen Erde und Kugeln ausgetauscht, also keine Spannung, oder? Nun, doch, denn wenn die Erde leitfähig ist, zieht die Ladung einer Kugel eine gegenpolige Ladung in der Erde an. Das heißt, da ist ein E-Feld, und E-Feld bedeutet Spannung. Wenn man mit der Kugel die Erde berührt, fließt eine Ladung, im Extremfall kann es schon kurz vorher zu einer Bltzentladung kommen.
Beim Gewitter hat man keine kugeln, es kommt z.B. durch Reibung von Hagelkörnern zu einer Ladungstrennung zwischen oberen und unteren Luftschichten, die untere zieht dann Ladungsträger aus der Erde an, und irgendwann knallt es auch in Richung Erde.
Zurück zum Strom:
Wenn in einem stinknormalen TN-Netz der N am Anfang einer langen Leitung unterbrochen ist, wirst du auf dieser Leitung zwischen N und L sowie zwischen N und PE irgendwas im Bereich von 115V messen, weil der völlig isolierte N sich durch Influenz was zwischen L und PE einfängt.
Man kann das auch besser erklären, indem man die das ganze als Kondensatorschaltung mit 230V zwischen L und PE sieht. Die bilden zusammen mit dem unterbrochenen N dann einen Spannungsteiler:
L----------+-----------------
|
===
|
(N)--------+-----------------
|
===
|
PE---------+-----------------
Genauso hätte man zwischen einer Phase und Erde im IT-System eine gewisse Spannung. Der mögliche Strom, der da bei leitender Verbindung fließen kann, hängt davon ab, wie lang die Leitung ist, denn die Länge bestimmt die Kapazität zwischen Erde und Leiter.
Nachtrag: Wenn man z.B. drei Phasen (IT) eng nebeneinander herlaufen hat, heben sich deren Felder in Richtung Erde weitgehen auf. Das ist aber nur so lange so, wie es nicht doch an irgendeiner Stelle eine leitende Verbindung gibt.
Beim ersten Fehler dieser Art im IT-System kann in so einer Situation in guter Näherung kein Strom fließen. Wir reden natürlich über Wechselstrom und überall, wo zwei leitfähige Körper isoliert voneinander liegen, bilden diese immer einen Kondensator. Es wird also immer einen Stromfluss geben, allerdings in Abhängigkeit der Ausdehnung des IT-Systems im Bereich von Bruchteilen eines Milliamperes bis zu wenigen Milliampere.
In der Gründerzeit wurden in unserer Gegend Stromnetze als IT-Systeme ausgeführt, weil man die wohl für sicherer hielt. Ein gesamtes Stromnetz als IT-System ist praktisch aber unmöglich, da es immer Isolationsfehler geben wird und auch Isolationsfehler die Kapazität eines großen Netzes so hoch ist, dass sicher mehrere Ampere zwischen den vermeintlich isolierten Teilen fließen können.
Das Bild zeigt ein TN-C-System.
Ich sehe unter Ra und Rb das Symbol für „Erde“. Erde und Erde sind hochgradig leitfähig verbunden.
Danke dir.