A fény sebessége és az áram sebessége

Az elektromosság sebessége fogalmilag az elektromágneses sebesség. jelet a vezetékben, amely némileg hasonlít az átlátszó közegben a fénysebesség fogalmához. Tehát általában alacsonyabb, de nem sokkal alacsonyabb, mint a vákuum fénysebessége. A sebesség a kábel felépítésétől is függ. A kábel geometriája és a szigetelés egyaránt csökkenti a sebességet. A jó kábelek elérik a fénysebesség 80% -át; kiváló kábelek elérik a 90% -ot. A sebesség nem függ közvetlenül a feszültségtől vagy az ellenállástól. Ugyanakkor a különböző frekvenciák eltérő csillapításúak. A példádban a bekapcsolás pillanatában egy nagyfrekvenciás front jelenik meg, amelyet csillapítanak. Míg a bemenetnél a feszültség nagyon gyorsan növekedne, a kimenetnél fokozatosan, mintha késéssel növekedne. Ez önmagában nem késleltetés, mert a kezdeti alacsony szintű jel szinte a fénysebességgel eljutna oda, de amplitúdója csak fokozatosan növekszik, és a teljes feszültséget jelentős késéssel éri el, amely a kábeltől és az áramkör impedanciájától függ. (főleg a kábel induktivitásán). Ha vezeték helyett nagy sebességű koaxiális kábelt (például egy 3GHz-es műholdas TV-kábelt) használ, a késés sokkal rövidebb lenne (a fénysebesség 80-90% -a a teljes feszültségig). Remélem, ez segít.

Megjegyzések

• A üvegszál fénye is lassabb, mint a fény vákuumsebessége.
• I ‘ m kíváncsi a ” kiváló koaxra “, így én ‘ ve megkérdezte Van-e szabványos koaxiális kábel, amelynek terjedési sebessége 0,9 c? Mi lenne az alkalmazás? .
• @uhoh: Ez a dokumentum a normál sebességet 91% -ig mutatja cdn.shopify.com/s/ files / 1/0986/4308 / files / Cable-Delay-FAQ.pdf – Vannak olyan módszerek is, amelyek tovább növelhetik őket, mivel sikeresen teszteltem ‘ (lehet változtassa meg a dielektromos hatást nagyfeszültségű torzítás alkalmazásával). A nagy sebességek iránti igény nem önmagában a sebességérték miatt van, hanem azért, mert a nagyobb sebességű kábelek nagyobb sávszélességgel és alacsonyabb rázkódással rendelkeznek, ami kritikus fontosságú a telekommunikációs és digitális audio alkalmazásokban. = “8642572e49”>

Ezenkívül a villamos energia sebessége függ az alkalmazott feszültségtől vagy a vezető ellenállásától?

Nem csak a vezetők ellenállása , hanem az induktivitása is. És a föld és / vagy a másik vezető kapacitása is.

Ne feledje, hogy az elektromos áramkör teljes láncot igényel, ellentétben a lézerrel. Az áramellátás vezetékei általában 2 vezetőt (és néha egy 3. földvezetéket) tartalmaznak. Ez a helyzet a háztartási vezetékekkel.

A távvezeték modellezhető a rezisztív és induktív elemek ” létrájaként ” kondenzátorokkal a másik vezetőhöz. (Kép a linkelt wikipédia cikkből). Ez egy átviteli vonal egyik ” blokkja “. Valódi távvezeték modellezhető ennek megismétlésével, és figyelembe véve a határt, amikor a szám végtelenbe megy, míg az ellenállás / induktivitás / kapacitás nulla. (Általában figyelmen kívül hagyhatja a vezetékeket elválasztó szigetelő ellenállását, a Gdx-et.)

A távvezeték ezen modelljét távíró egyenleteinek hívják. Feltételezi, hogy az átviteli vonal egységes hosszában. Különböző frekvenciák ugyanabban a vezetékben ” lásd ” különböző $ R $ és $ L $ értékek, elsősorban a bőrhatás miatt ( nagyobb ellenállás magasabb frekvencián) és közelségi hatás . Ez számunkra sajnálatos, mert a kapcsoló elfordításából származó impulzus gyakorlatilag négyzethullám, amelynek elméletileg vannak összetevői végtelenül magas frekvenciákon.

A Wikipedia átviteli vonalának cikke ezt az egyenletet vezeti le az AC jel fáziseltolódására egy $ x $ . (Rámutatnak, hogy a $ – \ omega \ delta $ fázisban történő előrelépés egyenértékű a $ \ delta $ .)

$ V_out (x, t) \ kb V_in (t – \ sqrt {LC} x) e ^ {- 1 / 2 \ sqrt {LC} (R / L + G / C) x} $

Mindennek az a végeredménye, hogy az elektromos jelek a fénysebesség bizonyos hányadán terjednek . Ennek értelme van, mert az elektromágneses erőt (virtuális) fotonok hordozzák ( https://en.wikipedia.org/wiki/Force_carrier ).

További olvasmány:

• https://practicalee.com/transmission-lines/ praktikus és ideális ( lossless) és megmutatja a $ t_ {PD} = \ sqrt {L_0 \ cdot C_0} $ terjedési késleltetés képletet és $ \ displaystyle Z_ {0} = {\ sqrt {\ frac {L_0} {C_0}}} $ jellegzetes impedancia, és néhány dolog a nyomok geometriájáról a nyomtatott áramköri lapon.

Nem volt nagy szerencsém számokat találni a háztartási vezetékek távvezetéki jellemzőihez. “Nem alkalmasak nagyfrekvenciás jelek küldésére, ezért ezt a legtöbb ember nem veszi mérni.

Az Ethernet vezetékek (például a Cat5e) összekapcsolják a vezetőket, és szigorú korlátozások vonatkoznak a sodrások egyenletességére. méterenként (és egyéb jellemzők). Ez azért fontos a nagy frekvenciájú jelek továbbításához, mert a huzalozás változása megváltoztatja a jellemző impedanciát (váltakozó áramú jelek esetén) és jelvisszaverődést okoz. ( https://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching ). A váltakozó áramú kábelek általában egyáltalán nem csavarják a vezetékeket, így a magas frekvenciájú jelek energiát veszítenek az RF-sugárzásoktól. “6d5f7c86f9”>

C onsider analógia szerint, víz egy csőben, szeleppel az egyik végén.

Ha a cső üres, a szelep kinyitásakor a vízmolekuláknak a cső teljes hosszában be kell haladniuk, mielőtt a túlsó végén víz keletkezne. Az idő jelzi a víz sebességét a csőben.

Másrészt, ha a cső már fel van töltve vízzel, amint kinyitja a szelepet, a víz kezd kifolyni a messziről vége. Ez a sokkal rövidebb idő azt a sebességet jelöli, amellyel az információ (a szelep nyitása) végigment a csövön – lényegében a víz hangsebessége.

A víz és az áram közötti analógia felsorolása:

Az első eset megfelel az elektronok sebességének (vagy elektronsodródásnak); a második eset az elektromágneses hullámok terjedésének felel meg.

Elektromos áramkör esetén a helyes vízanalógia a már vízzel töltött cső lenne. Az energiát a vezeték mentén hordozó elektronok mindig jelen vannak; a kapcsoló egyszerűen alkalmazza vagy eltávolítja a lehetőségeket, hogy végigtolja őket. A villamos energia “sebességének” mérése egy kapcsoló bezárásához szükséges idő alatt, hogy valahol a vezető hatása legyen, a közegben (elektromos vezető) lévő elektromágneses hullámok sebességének mérése, amely összehasonlítható (majdnem) a fény sebességével légüres térben.

Mindez attól függ, hogy milyen körülmények között folyik át a fény, és a típustól vezetékes elektromosság halad. Ha azonban mindkettő elhanyagolható, akkor a fénysebesség nagyobb lesz. Ennek az az oka, hogy a fény elektromágneses hullám, vagyis nincs tömege, mivel a fotonoknak nincs tömege. Másrészt az elektromosság olyan elektronok áramlása, amelyeknek tömegük van, és bár kevés, de hatással lesz a teljes sebesség. Azonban , amikor ebben az esetben az elektronok sebességéről beszélünk. Ha a a áramló energia mindig megegyezik a fény sebességével, függetlenül attól, hogy mi . Általában azonban a sebességet az átmenő energia számítja ki a vezeték, amely akkor lassabb, mint a fényé. Itt világosabb magyarázat található:

https://www.quora.com/Does-electricity-travel-at-the-speed-of-light

remélem, hogy ez segít!

Megjegyzések

• Mi ‘ nem az elektronok sebességéről beszélünk, hanem a jel sebességéről. Az elektronok maguk is nagyon lassúak. Lásd: hu.wikipedia.org/wiki/Speed_of_electricity és hu.wikipedia.org/wiki/Drift_velocity
• A sebesség a jel lassabb lesz, mint a fénysebesség, de az energia sebessége megegyezik.

Szigorú értelemben nincs $ “$ villamos sebesség $” $. Meg kell különböztetni a töltést és az EM-mezőt. Az elektromosság sebessége lehet az elektronok sodródási sebessége (néhány mm / sec értékkel), vagy a kábelt körülvevő EM-mező sebessége, közel c-hez. Az elektromos energiát kizárólag az EM-mező adja át, amint azt a Poynting-vektor jelöli: $ S = E \ H-szor H $. (E és S nulla a tökéletes vezetőn belül). A DC esetében a szabály egyszerűen a következő: a) A vezetőn belül van töltésátadás (áram), de nincs erőátvitel. b) Az izolátoron belül van áramátvitel, de nincs töltésátvitel.