Litar dan Kelajuan Cahaya

Ride Sopan Karak International Speedway (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Litar dan Kelajuan Cahaya

Bab 14 - Jalur Transmisi


Katakan kita mempunyai bateri satu mudah, litar satu lampu yang dikawal oleh suis. Apabila suis ditutup, lampu segera menyala. Apabila suis dibuka, lampu segera menjadi gelap: (Figurebelow)

Lampu kelihatan segera bertindak balas kepada suis.

Sebenarnya, lampu pijar mengambil masa yang singkat untuk filamen untuk memanaskan dan memancarkan cahaya selepas menerima arus elektrik yang mencukupi untuk menguatkannya, jadi kesan itu tidak segera. Walau bagaimanapun, apa yang saya fokuskan ialah keengganan arus elektrik itu sendiri, bukan masa tindak balas filamen lampu. Untuk semua tujuan praktikal, kesan tindakan suis adalah segera di lokasi lampu. Walaupun elektron bergerak melalui wayar sangat perlahan, kesan keseluruhan elektron yang menolak satu sama lain berlaku pada kelajuan cahaya (kira-kira 186, 000 batu sesaat !).

Apa yang akan berlaku, jika wayar yang membawa kuasa ke lampu adalah 186, 000 batu panjang "# 02353.png"> di bawah)

Pada kelajuan cahaya, lampu merespon selepas 1 saat.

Dengan menganggap tidak ada masa pemanasan untuk filamen lampu, dan tiada ketahanan sepanjang 372, 000 mil panjang kedua-dua wayar, lampu akan menyala lebih kurang satu saat selepas penutupan suis. Walaupun pembinaan dan operasi wayar superconducting 372, 000 batu panjang akan menimbulkan masalah praktikal yang besar, secara teorinya mungkin, dan ini "percubaan pemikiran" adalah sah. Apabila suis dibuka semula, lampu akan terus menerima kuasa selama satu saat selepas suis dibuka, maka ia akan de-energikan.

Salah satu cara untuk membayangkan ini adalah untuk membayangkan elektron dalam konduktor sebagai kereta api di kereta api: dihubungkan dengan sedikit "slack" atau "bermain" dalam gandingan. Apabila satu kereta api (elektron) mula bergerak, ia menolak ke depannya dan menarik pada belakangnya, tetapi tidak sebelum kendurnya lega dari gandingan. Oleh itu, gerak dipindahkan dari kereta ke kereta (dari elektron ke elektron) pada halaju maksimum yang dihadkan oleh kelemahan gandingan, menyebabkan gerakan bergerak lebih cepat dari hujung kiri kereta api (litar) ke hujung kanan daripada yang sebenarnya kelajuan kereta (elektron): (Figurebelow)

Pergerakan ditransmisikan dengan baik dari satu kereta ke seterusnya.

Satu lagi analogi, mungkin lebih sesuai untuk subjek talian penghantaran, adalah gelombang di dalam air. Katakan objek rata, berbentuk dinding tiba-tiba bergerak mendatar di sepanjang permukaan air, supaya menghasilkan gelombang di hadapannya. Gelombang akan bergerak sebagai molekul air yang bertemu satu sama lain, memindahkan gerakan gelombang di sepanjang permukaan air jauh lebih cepat daripada molekul air sendiri sebenarnya sedang berjalan: (Figurebelow)

Gerak gelombang dalam air.

Begitu juga, "gandingan" gerakan elektron bergerak lebih kurang pada kelajuan cahaya, walaupun elektron itu sendiri tidak bergerak dengan cepat. Dalam litar yang sangat panjang, kelajuan "gandingan" ini akan menjadi ketara kepada pemerhati manusia dalam bentuk kelewatan masa yang singkat antara tindakan suis dan tindakan lampu.

  • ULASAN:
  • Dalam litar elektrik, kesan gerakan elektron bergerak kira-kira pada kelajuan cahaya, walaupun elektron dalam konduktor tidak bergerak di mana-mana berhampiran dengan halaju itu.