Si un circuito conmutado simple tiene 1 año luz de longitud, ¿tomaría 1 año para que la corriente COMIENCE a fluir cuando el interruptor esté cerrado?

Answer 1

No. La propagación del campo eléctrico comienza de inmediato, pero llevará un año llegar a la carga.

tanto por “simple”. ¡un par de cables superconductores (línea de transmisión sin resistencia) que abandona nuestro sistema solar y conecta el restaurante Douglas Adam’s al final del universo! Sería un experimento costoso. un año luz es 9.4607 × 10,000,000,000,000 km.

la fuerza centrífuga en ese cable sería indignante. y la electricidad que generaría también escandalosa. 1996 Experimento de anclaje satelital.

Pero aquí está su experimento mental aplicado en parte a los giroscopios láser, donde el tiempo que tarda la luz en viajar es el principio básico de los sensores. y también tu idea de cables largos.

El diseño actual de un giroscopio de anillo láser es enviar 3 haces de luz alrededor en un círculo. detectan que el avión se ha movido midiendo que la luz llega antes o más tarde que cuando el avión no se está moviendo.

ahora este invento es de alta tecnología muy costosa (alrededor de $ 250,000), por lo que los inventores encontraron una manera de hacerlo más barato al reemplazar el vidrio con bobinas de kilómetros de cables de fibra óptica baratos. porque es más fácil medir las diferencias de fase después de microsegundos que nanosegundos. y el costo cae a alrededor de $ 2000.

Answer 2

No, la luz es una onda electromagnética. La corriente viaja como una onda electromagnética a la velocidad de c. La corriente no es que los electrones se muevan de un lado a otro en un alambre que circula a centímetros por segundo. La corriente viaja en la superficie de un cable como una onda electromagnética a la velocidad de c.

Contrariamente a las creencias equivocadas, la corriente no es el movimiento de partículas cargadas. Si hay partículas cargadas capaces de moverse, se moverán. Si no hay cargos, la corriente fluirá independientemente. Nuestra noción de lo que es la corriente debe cambiar. La corriente de desplazamiento ha dejado esto bastante claro, aunque todavía tenemos que cambiar nuestras nociones de corriente.

Corriente de desplazamiento

“El campo magnético entre las placas es el mismo que el exterior de las placas, por lo que la corriente de desplazamiento debe ser la misma que la corriente de conducción en los cables, es decir, I_D = I, que extiende la noción de corriente más allá de un mero transporte de cargar. ”

Simplemente no hemos llegado a extender nuestra noción todavía, creyendo que lo tenemos todo resuelto, incluso si el electromagnetismo es una de las grandes incógnitas en la ciencia junto con la gravedad. Tendemos a ignorar estas pequeñas inconsistencias para no tener que reelaborar las teorías para que coincidan con la realidad.

Daré un ejemplo de la creencia moderna de la corriente. Digamos que tiene una tubería llena de agua que está quieta en la tubería (ambos extremos elevados). Cuando el agua comienza a fluir hacia la tubería, ¿es necesario esperar hasta que el agua que ingresa a la tubería ya llena para que comience a salir por el otro extremo? No, la segunda agua comienza a entrar en la tubería, el agua comienza a salir por la tubería. Aunque simplista, puede pensar en un cable eléctrico utilizando este mismo principio. Ya está lleno de carga y tan pronto como se agrega más carga, la corriente comienza a fluir inmediatamente.

Answer 3

Hablando teóricamente e ignorando realidades inconvenientes como la resistencia de la línea, que sería “enorme”, hay dos posibles respuestas que me vienen a la mente:
1. Sí, tomaría un año porque la electricidad viaja a la velocidad de la luz. (Ignorando las realidades inconvenientes).
2. Sería instantáneo porque los electrones no viajan a través de todo el circuito a la velocidad de la luz. Dado que hay electrones libres en todo el conductor, actúa como un que. Cuando se empuja 1 electrón al extremo negativo de la cola, se expulsa al extremo positivo. Esto crea un flujo instantáneo aparente. En lo que respecta al funcionamiento del circuito, ES instantáneo.

Answer 4

La información todavía tiene que viajar del interruptor a la fuente de energía. La información se incorpora como efectos materiales. Por lo tanto, debe considerar qué forma toma esa información.

Antes de que se cierre el interruptor, hay un gradiente en el campo eléctrico a lo largo de esos cables muy largos y a través del espacio en el interruptor abierto. Cerrar el interruptor crea un salto (un gradiente pronunciado) en el campo eléctrico en los contactos. Este salto viaja a lo largo de los cables a una velocidad no mayor que la de la luz, generando corriente de electrones a medida que avanza.

Esa es una imagen muy básica. Los detalles dependen de la naturaleza del cable, la fuerza de la fuente de alimentación, etc. Un cable de un año de luz probablemente sea imposible.

Answer 5

Como otros han mencionado, cuando se aplica voltaje en el extremo del “interruptor” del cable, una onda se propagará por el cable y llegará a la carga en más de un año. El tiempo real depende de la geometría y los materiales del cable. En el cable coaxial estándar, por ejemplo, la velocidad de propagación es aproximadamente 2/3 de la velocidad de la luz.

Si tiene un generador de funciones o un generador de impulsos (puede construir uno con un temporizador 555 o algún otro circuito), un osciloscopio de dos canales y un cable coaxial de gran longitud, ¡puede probarlo en casa! Simplemente conecte el generador de funciones y el canal 1 del osciloscopio a un extremo del cable, y conecte el otro extremo del cable al canal 2. (Coloque una resistencia igual a la impedancia del cable –50 ohmios o 75 ohmios– en el extremo para evitar la reflexión)

Si visualiza ambos canales simultáneamente, puede ver el retraso entre cuando el pulso llega al canal 1 y cuando llega al canal 2. Si tiene 100 pies de cable, el retraso será de aproximadamente 150 nanosegundos, lo que debería ser fácilmente visible incluso en un alcance de bajo presupuesto. Luego puede extrapolar el resultado a un cable de un año luz de largo si lo desea.

Answer 6

No, lo que lleva un año es la corriente para llegar al otro extremo, de ahí los campos de voltaje y EM. Es como una onda de compresión dentro de un tubo, las partículas comienzan a moverse inmediatamente cuando se abre la válvula, pero toma tiempo de velocidad de sonido para llegar al otro extremo.

Answer 7

No. La corriente comenzaría a fluir de inmediato. Solo piensa en ello. ¿Cómo sabría el otro extremo después de un año que es hora de que fluya algo de corriente? La energía se propagará a una velocidad finita. En la fuente (si es donde está el interruptor) las cosas comienzan de inmediato. El efecto llega al final después de un tiempo. Un año sería un límite inferior; en realidad los materiales reales disminuirán la velocidad de la ola. Lea un poco sobre los efectos de la línea de transmisión.

Answer 8

No, suponiendo que haya voltaje en el interruptor, la corriente comenzará de inmediato. Piense en un tubo de un año de luz lleno de agua. El agua comenzará a fluir tan pronto como abra la válvula.