빛의 속도 대 전기의 속도

전기의 속도는 개념적으로 전자기의 속도입니다. 투명 매체의 빛의 속도 개념과 다소 유사합니다. 따라서 일반적으로 낮지 만 진공 상태의 빛의 속도보다 너무 낮지는 않습니다. 속도는 케이블 구조에 따라 다릅니다. 케이블 구조와 절연은 모두 속도를 감소시킵니다. 좋은 케이블은 광속의 80 %를 달성합니다. 우수한 케이블은 90 %를 달성합니다. 속도는 전압이나 저항에 직접적으로 의존하지 않습니다. 그러나 주파수에 따라 감쇠가 다릅니다. 귀하의 예에서 스위치를 켜는 바로 그 순간이 감쇠되는 고주파수 프런트를 나타냅니다. 입력에서는 전압이 매우 빠르게 증가하지만 출력에서는 지연이있는 것처럼 점진적으로 증가합니다. 초기 저레벨 신호가 거의 빛의 속도와 함께 도달 할 것이기 때문에 실제로 지연은 아니지만 그 진폭은 점차적으로 증가하고 케이블 및 회로 임피던스에 따라 상당한 지연이있는 전체 전압에 도달합니다. (주로 케이블 인덕턴스). 유선 대신 고속 동축 케이블 (예 : 3GHz 위성 TV 케이블)을 사용하면 지연 시간이 훨씬 짧아집니다 (전체 전압에 대한 광속의 80-90 %). 이것이 도움이되기를 바랍니다.

댓글

• 유리 섬유의 빛도 빛의 진공 속도보다 느립니다.
• I ' " 우수한 동축 "이 궁금합니다. ' 전파 속도가 0.9c 인 표준 동축 케이블 유형이 있습니까? 응용 프로그램은 무엇입니까? .
• @uhoh :이 문서는 최대 91 %의 표준 속도를 보여줍니다. cdn.shopify.com/s/ files / 1 / 0986 / 4308 / files / Cable-Delay-FAQ.pdf -또한 성공적으로 테스트 했으므로 '이를 추가로 늘리는 방법도 있습니다. 고전압 바이어스를 적용하여 유전체 효과를 변경하십시오). 높은 속도에 대한 요구는 속도 값 자체가 아니라 속도가 더 높은 케이블이 통신 및 디지털 오디오 애플리케이션에서 중요한 더 높은 대역폭과 낮은 지터를 갖기 때문에 높습니다.
• It ' 비용, 실용성 및 성능 간의 균형입니다. 전파 속도가 c에 가까운 동축 케이블을 원한다면 유전체는 대부분 공기 여야합니다. 그러나 공기는 동축에서 매우 중요한 중심 도체를 중앙에 고정하지 않습니다.따라서 일부 유전체 지원이 필요합니다. 예를 들어 유전체는 PTFE 폼일 수 있습니다.
• 그러나 동축에서 가능한 가장 빠른 전파 속도에 관심이있는 사람은 거의 없습니다. " 대부분의 공기 " 유전체가 사용되는 이유는 손실이 매우 적기 때문이며 전송되는 전력이 다음과 같은 경우 중요합니다. 거대하거나 (손실이 유전체를 녹일 수 있음) 거리가 매우 깁니다 …

또한 전기의 속도는 적용된 전압이나 도체의 저항에 따라 달라 집니까?

도체의 저항 뿐만 아니라 인덕턴스입니다. 또한 접지 및 / 또는 다른 도체에 대한 커패시턴스입니다.

전기 회로에는 레이저와 달리 완전한 루프가 필요합니다. 전기를 운반하기위한 배선에는 일반적으로 2 개의 도체 (때로는 세 번째 접지 도체)가 포함됩니다. 가정용 배선의 경우입니다.

전송선 는 다른 도체에 대한 커패시터가있는 저항성 및 유도 성 요소의 " 사다리 "로 모델링 할 수 있습니다. (링크 된 위키피디아 기사의 이미지). 이것은 전송선의 하나의 " 블록 "입니다. 이를 반복하여 실제 전송선로를 모델링 할 수 있으며, 저항 / 인덕턴스 / 커패시턴스가 0이되는 동안 숫자가 무한대로 이동함에 따라 한계를 취합니다. (일반적으로 도체를 분리하는 절연체의 저항 인 Gdx를 무시할 수 있습니다.)

이 전송선 모델을 전신 기사 방정식 이라고합니다. 전송선이 균일하다고 가정합니다. 길이에 걸쳐 있습니다. 동일한 와이어의 다른 주파수는 " 다른 참조 " $ R $ 및 $ L $ 값, 주로 피부 효과 ( 더 높은 주파수에서 더 높은 저항) 및 근접 효과 . 스위치를 튕겨서 발생하는 충격은 사실상 구형파이며 이론적으로는 구성 요소가 포함되어 있기 때문입니다. 무한히 높은 주파수에서.

Wikipedia의 전송 라인 기사는 길이의 전송 라인에서 AC 신호의 위상 편이에 대해이 방정식을 유도합니다. span class = “math-container”> $ x $ . (그들은 $-\ omega \ delta $ 의 단계적 발전은 $ \의 시간 지연과 동일하다고 지적합니다. 델타 $ .)

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

이 모든 것의 최종 결과는 전기 신호는 빛의 속도의 일부로 전파됩니다 . 전자기력은 (가상) 광자 ( https://en.wikipedia.org/wiki/Force_carrier )에 의해 전달되기 때문에 의미가 있습니다.

추가 자료 :

• https://practicalee.com/transmission-lines/ 는 실용성과 이상을 보여줍니다 ( 무손실) 및 $ t_ {PD} = \ sqrt {L_0 \ cdot C_0} $ 전파 지연 공식 및 $를 보여줍니다. \ displaystyle Z_ {0} = {\ sqrt {\ frac {L_0} {C_0}}} $ 특성 임피던스 및 인쇄 회로 기판의 트레이스 형상에 대한 정보

가정용 배선의 전송선 특성에 대한 번호를 찾지 못했습니다. 그들은 “고주파 신호를 보내는 데 부적합하므로 대부분의 사람들이 측정하는 것을 귀찮게하지 않습니다.

이더넷 배선 (예 : Cat5e)은 도체를 함께 꼬고 꼬임의 균일 성을 엄격하게 제한합니다. 미터당 (및 기타 형질). 이는 배선의 변화가 특성 임피던스 (AC 신호의 경우)를 변경하고 신호 반사를 일으키기 때문에 고주파 신호를 전달하는 데 중요합니다. ( https://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching ). AC 전원 케이블은 일반적으로 전선을 전혀 비틀 지 않으므로 고주파 신호는 RF 방출로 에너지를 잃게됩니다.

전원 스위치가 하나의 도체에만 있더라도 스위치를 넘기면 전송 라인의 한쪽 끝에 전압 차이 가 적용됩니다. 우리가 알고 싶은 것은 펄스가 다른 쪽 끝에 언제 (그리고 어떤 모양으로) 나타날지입니다. 종료.

가정용 전력은 50Hz 또는 60Hz AC이므로 전압 차이가 (거의) 0 일 때 스위치를 던지면 미터가 이겼습니다. ” t 전송 지연 + 위상이 미터의 민감도 임계 값을 지나서 변경되는 1 초의 일부를 측정합니다. 그런 일이 발생하지 않는다고 가정하고 DC 스파이크로 모델링하는 것이 더 쉽습니다 (전력 위상이 10m 전선의 전송 라인 지연보다 훨씬 느리게 변하기 때문입니다.)

따라서 전선의 전송선 특성은 전원 스위치가 전원으로 전환 될 때 " 나타나는 "를 연결합니다.

누군가 상대성 / 동시성에 대해 논쟁하고 싶다면 미러와 감지기를 물리적으로 옆에 두는 전송선으로 실험을 수행하십시오. 스위치이지만 여전히 10 미터의 배선으로 전기적으로 분리되어 있습니다.

댓글

• 전자 스택 익스체인지에서 움켜 쥘 수 있습니다. '이 질문에 대한 실제 답인 전송선을 언급하는 유일한 회사입니다 … 그래서 여기 ' 하이 파이브입니다.

C 비유하면 파이프에 물이 있고 한쪽 끝에 밸브가 있습니다.

파이프가 비어있는 경우 밸브를 열면 물 분자가 파이프 전체 길이를 이동해야 먼 끝에서 물이 나오는 것을 볼 수 있습니다. 걸린 시간은 파이프 안의 물의 속도를 나타냅니다.

반면, 파이프에 이미 물이 충전 된 경우 밸브를 열 자마자 물이 먼 곳에서 흘러 나오기 시작합니다. 종료. 이 훨씬 짧은 시간은 정보 (밸브 열기)가 파이프를 따라 이동하는 속도를 나타냅니다. 본질적으로 물 속의 소리의 속도입니다.

물과 전기의 비유 :

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첫 번째 경우는 전자 자체의 속도 (또는 전자 드리프트)에 해당합니다. 두 번째 경우는 전자파의 전파에 해당합니다.

전기 회로의 경우 올바른 물 비유는 이미 물로 채워진 파이프입니다. 와이어를 따라 에너지를 전달하는 전자는 항상 존재합니다. 스위치는 단순히 그들을 밀어 붙일 가능성을 적용하거나 제거합니다. 스위치를 닫을 때 도체를 따라 어딘가에 영향을 미치는 데 걸리는 시간으로 전기의 “속도”를 측정하는 것은 광속 (거의)에 필적하는 매체 (전기 도체)의 전자파 속도를 측정하는 것입니다. 진공 상태에서.

모두 빛이 통과하는 매체의 상황과 유형에 따라 다릅니다. 전선의 전기가 지나가고 있습니다. 그러나 둘 다 무시할 수 있다면 빛의 속도가 빨라질 것입니다. 그 이유는 빛이 전자파이기 때문입니다. 즉, 광자는 질량이 없기 때문에 질량이 없다는 의미입니다. 반면에 전기는 질량을 가진 전자의 흐름이며, 거의 영향을 미치지 않습니다. 전체 속도입니다. 하지만 이 경우에는 전자의 속도에 대해 이야기합니다. 에너지 흐름은 항상 빛의 속도와 동일합니다. .하지만 일반적으로 속도는 통과하는 에너지로 계산됩니다. 빛보다 느립니다. 여기에 더 명확한 설명이 나와 있습니다.

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

도움이 되었기를 바랍니다.

댓글

• 우리 ' 전자의 속도가 아니라 신호의 속도입니다. 전자 자체는 매우 느립니다. en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_electricity 및 en.wikipedia.org/wiki/Drift_velocity
• 속도 신호는 빛의 속도보다 느리지 만 에너지의 속도는 같습니다.

엄격한 의미에서 $ “$ 전기 속도 $”$는 없습니다. 전하와 EM 필드로 구분되어야합니다. 전기의 속도는 전자의 드리프트 속도 (수 mm / 초 정도)이거나 케이블을 둘러싼 EM 필드의 속도 (c에 가까운) 일 수 있습니다. 전력은 Poynting-vector $ S = E \ times H $로 표시되는 EM 필드에 의해 독점적으로 전송됩니다. (E와 S는 완벽한 도체 내에서 0입니다). DC의 경우 규칙은 단순히 다음과 같습니다. a) 도체 내에는 전하 전송 (전류)이 있지만 전력 전송은 없습니다. b) 아이솔레이터 내부에는 전력 전송이 있지만 전하 전송은 없습니다.