ÖPHO 2000

PHYSIKOLYMPIADE, 17.10.2001
Rund um die Steckdose
1.) Miss mit einem Ohmmeter deinen Körperwiderstand zwischen beiden Händen. In welchem
Bereich liegt dieser Wert, wenn die Haut an den Kontaktstellen zuerst trocken und dann
feucht ist? Welchen Einfluss hat die Größe der Kontaktfläche?
2.) Als potentiell lebensbedrohlich für den Menschen wird eine Stromstärke von über 50 mA
eingestuft. Ab welcher Spannung wäre auf Grund deiner Messung eine elektrische Anlage
demnach als gefährlich einzustufen?
Der Elektrozaun
Ein elektrischer Viehhüter erzeugt Gleichspannungen von wenigen Millisekunden Dauer. Die
Quellenspannung erreicht dabei 10 kV bei einem eingebauten Serienwiderstand von 50 kΩ. Im
Betrieb wird eine Anschlussklemme des Geräts mit dem Elektrozaun verbunden, die zweite mit der
Erde.
1.) Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit ein Tier oder ein Mensch einen elektrischen Schlag
erhält? Zeichne das vollständige Schaltbild des Stromkreises.
2.) Von welcher Stromstärke wird ein Mensch durchflossen, wenn sein Widerstand zur Erde in
einer nassen Wiese nur 10 kΩ beträgt?
3.) Welchen Einfluss hat eine Verminderung dieses Widerstands auf die Stromstärke? Wie könnte
eine solche Verminderung zu Stande kommen?
4.) Wie lange darf der Stromschlag höchstens dauern, wenn die durch das Opfer fließende
Landungsmenge 2,5 mC nicht übersteigen darf? Die Stromstärke soll während des Stromschlags
mit dem Wert aus Aufgabe 2) als konstant angenommen werden.
5.) Gemäß einer Schutznorm für solche Einrichtungen darf die gesamte vom Gerät nach außen
abgegebene Energie eines Impulses höchstens 8 J betragen. Wird dieser Grenzwert in der
angegebenen Situation eingehalten?
6.) Du gibst deiner Freundin die Hand und berührst den Zaun mit der anderen Hand. Wer von euch
wird von einer größeren Stromstärke durchflossen? Zeichne ein Ersatzschaltbild dieser
Situation.