光が電気と競争する実験を手配した場合、結果はどうなりますか？たとえば、スイッチが閉じられると同時に赤いレーザーが発射され、10メートルの距離にあるメーターを備えた12ゲージの銅線のループに110ボルトが印加されます。また、電気の速度は印加された電圧または導体の抵抗？このテストでは、距離が空気中10メートルであるとしましょう。正確な答えを探していません。概算で問題ありません。
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- 標準的なデモンストレーションでは、ケーブルに電気パルスを送信します。長さ数百メートル。入射パルスと反射パルスは、ケーブルの長さに強く依存し、約1マイクロ秒離れたオシロスコープで視覚化できるため、ケーブル内の信号伝搬速度を決定できます。
- デジタルTVの時代以前は、テレビでこの実験を行うことができました。シールドが不十分なケーブルTV回線のローカルチャネルに合わせて調整されたテレビでは、ゴースト画像がメイン画像からわずかに同期しなくなることがありました。これは、より強力な有線信号よりもわずかに早く到着する無線ローカル放送信号が原因です。'適切な機器を使用すれば、遅延の違いを測定できると思います。かなり高い精度。
- 関連： ibiblio.org/h arris / 500milemail.html
- Victor Storm 'の回答、"ベストとして選択"、"優れたケーブル"と"優れたケーブル。"しかし、Peter Cordes 'の答えは、
- アナログTVのゴーストを考えました。マルチパス効果が原因でした。
回答
電気の速度は、概念的には電磁気の速度です。ワイヤー内の信号。これは、透明な媒体内の光速の概念にいくぶん似ています。したがって、通常は低速ですが、真空中の光速よりもそれほど遅くはありません。速度はケーブルの構造にも依存します。ケーブルの形状と絶縁の両方が速度を低下させます。優れたケーブルは光速の80％を達成します。優れたケーブルは90％を達成します。速度は電圧や抵抗に直接依存しません。ただし、周波数が異なれば減衰も異なります。あなたの例では、スイッチを入れた瞬間が、減衰する高周波フロントを表しています。入力では電圧が非常に速く増加しますが、出力では遅延があるかのように徐々に増加します。最初の低レベル信号はほとんど光速でそこに到達するため、それ自体は実際には遅延ではありませんが、その振幅は徐々に増加し、ケーブルと回路のインピーダンスに依存する大幅な遅延で最大電圧に到達します。 （主にケーブルのインダクタンスについて）。ワイヤーの代わりに高速同軸ケーブル（3GHz衛星TVケーブルなど）を使用すると、遅延ははるかに短くなります（光速から全電圧までの80〜90％）。これがお役に立てば幸いです。
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- グラスファイバーの光も、光の真空速度よりも遅いです。
- I ' "優れた同軸ケーブル"に興味があるので、' 伝搬速度が0.9cの標準同軸ケーブルの種類はありますか？アプリケーションは何ですか？。
- @uhoh：このドキュメントには、最大91％の標準速度が示されています cdn.shopify.com/s/ files / 1/0986/4308 / files / Cable-Delay-FAQ.pdf -テストに成功したら、さらに増やす方法もあります（'（できます）高電圧バイアスを適用して誘電効果を変更します）。高速の必要性は、速度値自体ではなく、テレコムおよびデジタルオーディオアプリケーションで重要な、より高速のケーブルの帯域幅が広く、ジッターが低いためです。
- It 'コスト、実用性、パフォーマンスの間のトレードオフ。伝搬速度がcに近い同軸ケーブルが必要な場合、誘電体はほとんど空気である必要があります。ただし、空気は中心導体を中心に保持しません。これは、同軸ケーブルで非常に重要です。したがって、いくつかの誘電体サポートが必要です。誘電体は、たとえばPTFEフォームにすることができます。
- ただし、同軸ケーブルで可能な限り最速の伝搬速度に関心を持つ人はほとんどいません。 "ほとんどが空気の"誘電体を使用する理由は、損失が非常に少ないためです。これは、送信される電力が巨大な（損失が誘電体を溶かす）または距離が非常に長い…
回答
また、電気の速度は、印加される電圧または導体の抵抗に依存しますか？
導体の抵抗だけでなく、インダクタンスも。また、アースや他の導体への静電容量もあります。
レーザーとは異なり、電気回路には完全なループが必要であることを忘れないでください。電気を運ぶための配線には、通常2本の導体（場合によっては3番目の接地導体）が含まれます。これは家庭用配線の場合です。
伝送ライン は、他の導体へのコンデンサを備えた抵抗性および誘導性要素の"ラダー"としてモデル化できます。 （リンクされたウィキペディアの記事からの画像）。これは、伝送ラインの1つの"ブロック"です。これを繰り返し、抵抗/インダクタンス/静電容量がゼロになる間、数が無限大になるときに制限をとることによって、実際の伝送ラインをモデル化できます。 （通常、導体を分離する絶縁体の抵抗であるGdxは無視できます。）
この伝送線路のモデルは、電信方程式と呼ばれます。伝送線路が均一であると想定しています。 その長さ全体。同じワイヤ内の異なる周波数"異なる
ウィキペディアの伝送線路の記事は、長さ
の伝送線路におけるAC信号の位相シフトについてこの方程式を導き出します。 span class = “math-container”> $ x $ 。 （彼らは、 $-\ omega \ delta $ による位相の進みは、 $ \による時間遅延と同等であると指摘しています。 delta $ 。）
$ V_out（x、t）\ approx V_in（t- \ sqrt {LC} x）e ^ {-1 / 2 \ sqrt {LC}（R / L + G / C）x} $
これらすべての最終結果は次のとおりです。電気信号は、光速の何分の1かで伝播します。電磁力は（仮想）光子（ https://en.wikipedia.org/wiki/Force_carrier ）によって運ばれるため、これは理にかなっています。
さらに読む：
- https://practicalee.com/transmission-lines/ は、実用的なものと理想的なものを示しています（損失なし）、 $ t_ {PD} = \ sqrt {L_0 \ cdot C_0} $ 伝搬遅延式と
$を示します\ displaystyle Z_ {0} = {\ sqrt {\ frac {L_0} {C_0}}} $ 特性インピーダンス、およびプリント回路基板上のトレースの形状に関するいくつかの事項。
家庭用配線の伝送線路特性の数値を見つけることができませんでした。これらは「高周波信号の送信には適していないため、ほとんどの人がわざわざ測定するものではありません。
イーサネット配線（Cat5eなど）は導体を撚り合わせ、撚りの均一性に厳しい制限があります。メートルあたり（およびその他特性）。配線の変動により特性インピーダンス（AC信号の場合）が変化し、信号の反射が発生するため、これは高周波信号を伝送する場合に重要です。 （ https://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching ）。 AC電源ケーブルは通常、ワイヤをまったくねじらないため、高周波信号はRF放射に対してエネルギーを失います。
電源スイッチが1つの導体にのみある場合でも、スイッチを切り替えると、伝送ラインの一方の端に電圧差が適用されます。知りたいのは、そのパルスがもう一方の端にいつ（どのような形で）現れるかです。終わり。
家庭用電力は50または60Hz ACであるため、電圧差が（ほぼ）ゼロのときにスイッチを投げると、メーターが勝ちます。」 t送信遅延+メーターの感度しきい値を超えて変化する位相の1秒未満の値を測定します。それが起こらないと仮定して、それをDCスパイクとしてモデル化する方が簡単です（電力位相の変化は、10m以上のワイヤの伝送線路遅延よりもはるかに遅いためです）。
したがって、ワイヤの伝送線路特性は、電源スイッチが切り替えられてから電源が入るまでの時間遅延を決定するものです"表示される"ワイヤーの遠端にあります。
相対性/同時性について議論したい場合は、ミラーと、検出器を物理的に隣に配置する伝送ラインを使用して実験を行います。スイッチですが、10メートルの配線で電気的に分離されています。
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- 電子機器スタック交換からのチミング：'送電線について言及しているのは、この質問に対する本当の答えだけです…したがって、ここでは'上位5つです。
回答
C類推により、一端にバルブを備えたパイプ内の水について考えてみましょう。
パイプが空の場合、バルブを開くと、遠端に水が現れる前に、水の分子がパイプの全長を移動する必要があります。所要時間は、パイプ内の水の速度を表します。
一方、パイプにすでに水が充填されている場合は、バルブを開くとすぐに、遠くから水が流れ始めます。終わり。このはるかに短い時間は、情報（バルブの開放）がパイプを伝わる速度、つまり本質的に水中の音速を表します。
水と電気の類似性を強調する：
最初のケースは、電子自体の速度（または電子ドリフト）に対応します。 2番目のケースは電磁波の伝播に対応します。
電気回路の場合、正しい水のアナロジーは、すでに水で満たされたパイプです。ワイヤーに沿ってエネルギーを運ぶ電子は常に存在します。スイッチは単にそれらを押し進める可能性を適用または除去します。スイッチを閉じて導体のどこかに影響を与えるまでにかかる時間による電気の「速度」を測定することは、（ほぼ）光の速度に匹敵する媒体（導電体）内の電磁波の速度を測定することです。真空中。
回答
それは、光が通過する媒体の状況とタイプによって異なります。ワイヤー電気の通過しています。ただし、両方を無視できれば、光速は速くなります。これは、光が電磁波であり、光子には質量がないため質量がないためです。一方、電気は質量のある電子の流れであり、影響は少ないですが影響があります。全体の速度。ただし、この場合はで、電子の速度について話します。 流れるエネルギーは、に関係なく、常に光の速度と等しくなります。ただし、通常、速度は通過するエネルギーから計算されます。ワイヤーは、光のワイヤーよりも遅くなります。より明確な説明をここに示します：
https://www.quora.com/Does-electricity-travel-at-the-speed-of-light
これがお役に立てば幸いです！
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- 私たち'電子の速度ではなく、信号の速度について話している。電子自体は非常に遅い。 en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_electricity および en.wikipedia.org/wiki/Drift_velocity
- の速度信号は光速よりも遅くなりますが、エネルギーの速度は同じになります。
回答
厳密な意味で$ “$電気の速度$” $はありません。電荷と電磁界を区別する必要があります。電気の速度は、電子のドリフト速度（数mm /秒）またはケーブルを取り巻く電磁界の速度（cに近い）のいずれかです。電力は、ポインティングベクトル$ S = E \ times H $で示されるように、EMフィールドによって排他的に送信されます。 （EとSは完全導体内ではゼロです）。 DCの場合、ルールは単純に次のとおりです。a）導体内には、電荷の伝達（電流）がありますが、電力の伝達はありません。 b）アイソレータ内には、送電はありますが、電荷はありません。