Elektrizität ist kein Gas, das sich ausdehnt, um irgendetwas zu schockieren, das damit in Kontakt kommt. Elektrizität ist ein Fluss von Hochspannung zu Niederspannung. Das Berühren eines geladenen Objekts ist nur dann gefährlich, wenn Sie zu einem aktuellen Pfad werden - wenn Sie damit irgendwohin gelangen. Selbst wenn die Erde eine Nettoladung hätte, stellen Sie sie nirgendwo zur Verfügung, damit Sie nicht schockiert werden. Es ist ein bisschen wie ein Vogel auf einer Stromleitung.

Ich werde die konkrete Frage beantworten, weil es eine dieser lustigen Fragen ist, bei denen alle Einheiten falsch und die Skalen einfach absurd sind.

Bedeutet dies auch, dass ich a loslasse? Millionen Ampere Strom in die Erde, jedes Lebewesen, das barfuß geht, sollte sofort sterben?

Es hängt davon ab, wie lange Sie es tun und mit wie viel Kraft. Und (überraschenderweise) stirbt nicht alles in einem Feuer! Sie werden nur in der folgenden globalen Umweltkatastrophe sterben.

Eine Million Ampere scheint viel zu sein. Es ist, wie viel Strom in einer typischen Railgun verbraucht wird. Aber es sind nur ungefähr 10 Lichtschläge. Die Erde wird oft vom Blitz getroffen und wir leben noch. Dies liegt zum Teil daran, dass die Erde so groß ist, dass sie eine enorme Menge an Energie benötigt, um ihre Ladung zu ändern, aber auch daran, dass der Blitz so kurz ist.

Die ursprüngliche Frage ist Unsinn, weil der Verstärker ein ist Durchflussmaß, nicht Menge. Es ist wie zu fragen, ob Sie die Erde mit einer Million Pfund Wasserdruck überfluten könnten . Das ist viel Druck (Ampere), aber es bedeutet nichts, es sei denn, Sie wissen, wie viel Wasser vorhanden ist (Volt) und wie lange Sie es anwenden (Zeit).

I. Ich gebe Ihnen ein weiteres Beispiel dafür, wie elektrische Einheiten leicht missverstanden werden können.

Ampere sind kein Maß für Energie. Sie sind nur ein Maß für die Geschwindigkeit des elektrischen Flusses. Sie müssen auch wissen, wie lange dieser Fluss aufrechterhalten wird. Ein Coulomb misst den potenziellen Gesamtladungsfluss über die Zeit. 1 Coulomb ist 1 Ampere für 1 Sekunde. 1 Million Ampere für 1 Sekunde wären 1 Million Coulomb. 1 Million Coulombs ist doppelt so hoch wie die Ladung der Erde. 1 Million Coulombs klingt groß und gefährlich, oder? Nicht so schnell.

1 Ampere für 1 Million Sekunden ist ebenfalls 1 Million Coulomb. So ist 1000 Ampere für 1000 Sekunden (ca. 18 Minuten). Was hat noch 1 Million Coulombs? Eine Autobatterie. Ja, eine Autobatterie kann dich töten, aber sie wird die Menschheit nicht ermorden, wenn du sie auf den Boden fallen lässt. Ein bekannter Begriff für das Aufladen ist die Amperestunde, die genau das sagt, wie viele Stunden ein Ding 1 Ampere liefern kann. 1 Amperestunde sind 3600 Coulomb. 300 Amperestunden sind 1 Million Coulomb.

Es ist wie der Unterschied zwischen 1 Million Liter Wasser auf einmal und 1 Million Liter Wasser, das langsam auf Sie nieselt. Es sind immer noch eine Million Liter Wasser, aber einer wird dich ertränken und der andere wird dich nur feucht und verärgert machen.

Das letzte Puzzleteil ist die elektrische Potentialdifferenz oder Volt. Um zu wissen, wie viel Energie geliefert wird, wie schnell Sie die Ampere und die Volt und wie lange kennen müssen. Lange Rede, kurzer Sinn, 1 Ampere für 1 Sekunde (das ist 1 Coulomb) bei 1 Volt ist 1 Wattsekunde, was 1 Joule ist, die Standardeinheit der Energie.

Also zu Wenn Sie wissen, wie viel Energie geliefert wird, müssen Sie Ampere, Volt und Sekunden kennen.

Nehmen wir hier den Mythbusters-Ansatz und geben Ihnen den gewünschten Effekt. Was würde es brauchen, um tatsächlich alle Menschen zu schockieren? Ich werde mit der Untergrenze von 300 mA Gleichstrom bei 110 Volt gehen, die erforderlich ist, damit das Herz fribilliert (Wechselstrom ist tödlicher, aber die Erde ist kein Wechselstromgenerator). Und sagen wir nur 100 Millisekunden (meine Quelle sagt nur "Bruchteil einer Sekunde"). Ich benutze die Untergrenze, um dies der maximalen Chance zu geben, zu arbeiten.

Um die Menschheit zu Tode zu schockieren, müssen wir die Ladung der Erde sehr schnell um 300 mA ändern. Wenn wir es langsam machen, wird sich die Ladung der Menschheit langsam ändern und es wird keine merkliche Wirkung geben.

Wie immer bei solchen Berechnungen im großen Maßstab ist es gut, die grundlegende Energie herauszufinden. 300 mA bei 110 Volt sind 33 Watt. Für 100 Millisekunden sind es 3,3 Joule. Wir müssen 7 Milliarden Menschen töten, das sind mindestens 21 Milliarden Joule. Das ist ungefähr die Menge an Energie, die benötigt wird, um ein Haus ein Jahr lang zu heizen. Völlig machbar.

UPDATE Zu diesem Zeitpunkt habe ich einen Fehler gemacht und Volumengleichungen anstelle der Oberflächenladung verwendet und im Allgemeinen alles falsch verstanden. @Floris macht es richtig in ihrer Antwort, aber ich werde meine falschen Kritzeleien aus historischen Gründen hier oben lassen.

300 mA für 100 Millisekunden sind 0,3 Ampere für 0,1 Sekunden oder 0,03 Coulomb. Um alle zu erreichen, müssen wir die Ladungsdichte (Coulomb pro Kubikmeter) der gesamten Erde um nur 0,03 erhöhen. Wie schwer kann das sein? Das Erdvolumen beträgt 1e21 m ^ 3, multiplizieren Sie das mit 0,03 C / m ^ 3 und Sie erhalten 3,25e19 C. Es scheint viel zu sein und ist es auch, aber es ist bedeutungslos, ohne die Spannung zu berücksichtigen.

Um zu bestimmen, wie viel Energie dies verbrauchen wird, müssen wir die Spannung einstecken: 110 Volt. 3.25e19 Coulombs bei 110 Volt sind 3.5e21 Joule, was ungefähr entspricht, wie viel Energie von der Sonne in sechs Stunden auf die Erde trifft oder die Hälfte unserer geschätzten Erdölreserven. Das ist eine Menge Energie, die in 100 ms geliefert wird.

Es wird eine enorme Explosion in der Größenordnung des größten bekannten Ausbruchs in der Erdgeschichte verursachen. Wie 5000 unserer größten Atombomben, die gleichzeitig abgefeuert werden. Viel kleiner als der Aufprall, der die Dinosaurier getötet hat, aber wahrscheinlich genug, um beispielsweise in Colorado alles zu zerstören und wahrscheinlich alle in der Nachbarschaft zu töten.

Und das ist für eine perfekte Energieübertragung. Es gibt wahrscheinlich viele Ineffizienzen und Verluste, sodass Sie wahrscheinlich 5 bis 10 Mal mehr Energie benötigen. Immer noch nicht genug, um die Erdoberfläche zum Schmelzen zu bringen.

Herzlichen Glückwunsch! Wenn Sie 3.5e21 Joule in die Hände bekommen, es in eine elektrische Ladung umwandeln und es in 100 ms irgendwie zur Erde bringen können, könnten Sie jedem auf dem Planeten einen Herzinfarkt versetzen! Und Sie würden dabei nur einen oder zwei große US-Bundesstaaten zerstören. Jeder, der überlebt, stirbt wahrscheinlich in der daraus resultierenden globalen Umweltkatastrophe. Viel Spaß!

UPDATE Auch hier sind meine Berechnungen für die gesamte Erdladung falsch. @Floris macht es richtig in ihrer Antwort. Ich lasse aus historischen Gründen meinen Umschlagfehler zurück.

Erstens sind wir nicht die besten Leiter, daher fällt es dem Strom möglicherweise relativ schwer, durch uns zu fließen.
Aber ich glaube, der wahre Grund ist, dass Sie auch eine hohe Potentialdifferenz benötigen, damit der Strom durch Sie fließt
Wie ein Blitz, der einen großen Potentialunterschied zwischen den Wolken und der Erde benötigt (so groß, dass eine neutrale Erde diesen großen Unterschied meistens nicht ergibt, aber eine Ansammlung entgegengesetzter Ladung von der auf der Wolke benötigt). Also ohne diesen Potentialdifferenz passiert nichts.
(Hinweis: Die Erde verursacht tatsächlich eine Spannungsdifferenz von etwa 200 V pro Meter, also haben wir diese große Potentialdifferenz, aber die Erde neigt dazu, jedes Objekt, das sie berührt, neutral zu machen - um dasselbe zu haben Potential als seine Oberfläche - also verzerren wir die Äquipotentiallinien, die die Erde erzeugt. Weitere Informationen hierzu finden Sie in Feynman Lectures Vol2)

Ein Kontrapunkt zu Schwerns Antwort (die aufschlussreich war, aber ich glaube in einigen wichtigen Punkten falsch - aber ich werde ein paar Zahlen daraus ausleihen).

Ich denke, die richtige Art, die Frage zu stellen ist:

Wenn ein Strom von 300 mA für 100 ms einen Menschen tötet, wie hoch sollte sich das elektrische Feld um den Körper ändern, um diesen Strom zu induzieren?

Wenn die Erde als leitende Kugel mit dem Radius R mit Ladung Q behandelt wird, ist das Feld an der Oberfläche

$$ E = \ frac {Q} {4 \ pi \ epsilon_0 R ^ 2 } $$

Die Änderungsrate des elektrischen Feldes beträgt also

$$ \ frac {dE} {dt} = \ frac {dQ / dt} {4 \ pi \ epsilon_0 R ^ 2} = \ frac {I} {4 \ pi \ epsilon_0 R ^ 2} \ tag1 $$

Nun benötigen wir eine Schätzung des Stroms, der induziert wird, wenn sich das elektrische Feld ändert. Wir können Maxwell verwenden:

$$ J = \ epsilon_0 \ epsilon_r \ frac {\ delta E} {\ delta t} \ tag2 $$

Kombinieren von (1) und (2) ) Wir erhalten

$$ J = \ frac {\ epsilon_r I} {4 \ pi R ^ 2} \ tag3 $$

Die relative Permittivität des Körpers variiert stark mit dem Gewebe und Häufigkeit - siehe zum Beispiel dieses Papier. Zum Zwecke der Schätzung werde ich eine runde Zahl für die Permittivität von Wasser verwenden - 100 -, die viel niedriger als bei vielen Geweben ist und uns somit ein leichter zu treffendes Ziel gibt.

Wir müssen die umrechnen Verschiebungsstrom zu einem mittleren Strom im Körper durch Multiplikation mit dem Körperquerschnitt. Wenn die durchschnittliche Person einen Taillenumfang von 38 Zoll hat (Quelle: www.cc.gov/nchs/fastats/body-measurements.htm), ist dies eine Fläche von ungefähr 1/7 m $ ^ 2 $, also

$$ J_ {krit} = 7 I_ {krit} \ ca. 2 A / m ^ 2 $$

Lösen (3) nach $ I $ (dem Strom, den wir benötigen würden, um die "Erde" zu versorgen Kugel ") wir erhalten

$$ I = \ frac {4 \ pi R ^ 2 J} {\ epsilon_r} \ ca. 10 ^ {13} A $$

Das ist viel Strom zur Quelle ... denken Sie daran, dass dies eine Nettoladung darstellt, die wir der Erde zuführen müssen (sie muss von irgendwoher kommen, "nicht von der Erde"). Um eine solche Nettoladung auf die Erde zu bringen, müssten wir eine Rakete mit einer äquivalenten Nettoladung belasten und in den Weltraum schicken. Aber nur zum Spaß werden wir akzeptieren, dass wir das können - vielleicht gibt es einen Leiter zwischen Erde und Mond, und wir legen eine große Batterie dazwischen. Wie viel Energie wird also benötigt, um so viel Ladung zu bewegen?

Dafür benötigen wir das Potential der Erdoberfläche als Funktion der Ladung. Wir wissen, dass dies

$$ V = \ frac {Q} {4 \ pi \ epsilon_0 R} $$

ist. Wenn der Strom 0,1 Sekunden lang fließt, hätten wir insgesamt $ Q = 10 ^ {12} C $ und das Potential ist

$$ V = 1,4 \ cdot 10 ^ {15} V $$

Die tatsächliche Potentialdifferenz von Kopf bis Zehen wäre 400 MV (denken Sie daran - dies ist nicht "Sie sind in Kontakt mit Leitern", sondern "während sich das Feld um Sie herum ändert, wird Strom in Ihrem Körper induziert").

Natürlich steigt die Spannung mit dem Gebühr tut, und die Gesamtmenge der geleisteten Arbeit wäre

$$ E = \ frac12 QV = 7 \ cdot 10 ^ {26} J $$

Dies alles in 1 erledigen / Zehntelsekunde erfordert eine momentane Leistung von $ 7 \ cdot 10 ^ {27} W $, die etwas größer ist als die Leistung der Sonne (die $ 4 \ cdot 10 ^ {26} W $ entspricht Wolfram alpha

In diesem Fall sind wir meiner Meinung nach ziemlich sicher. Der einzige Weg, wie Dr. Evil mit diesem Plan davonkommen kann, besteht darin, es in umgekehrter Reihenfolge zu tun: Pumpen Sie zuerst die Ladung aus dem Erde zum Mond (langsam), dann alles in einem kosmischen Blitz zurückfließen lassen ke. Ich bin mir nicht sicher, ob der Mond in der Umlaufbahn bleiben würde, während wir ihn aufladen ... die elektrostatische Anziehung würde ziemlich stark werden. Aber das könnte das Thema für einen anderen Beitrag sein.

In der Energiewirtschaft gibt es ein Konzept der "Spannung einer Stufe" *. Wenn eine Hochspannungsleitung in den Boden leckt und nicht abgeschaltet wird, wird in der Nähe dieses Punktes die Erdspannungsdifferenz über einen einzelnen menschlichen Schritt berechnet (wenn ein Fuß näher als der andere ist) kann ausreichen, um eine Person zu töten; Deshalb kann es gefährlich sein, sich nach einem Sturm oder ähnlichem heruntergefallenen Drähten zu nähern. Heutzutage ist dies aufgrund automatisierterer Erkennungs- und Abschaltsysteme weniger ein Problem, aber vor einigen Jahrzehnten war es eine wichtige Gefahr.

Der Abstand ist für Hochspannungsleitungen von Bedeutung, z. 30 kV - 330 kV Bereich, aber selbst für solche Beträge ist es kein großer Bereich - die Spannung verschwindet ziemlich schnell; und selbst in der Nähe würden Sie keinen Stromschlag erleiden, wenn Sie nur dort stehen würden, ohne einen langen Schritt zu machen.

[*] Möglicherweise sollte im Englischen ein anderer Begriff verwendet werden, der von anderen Sprachen stammt.