Скорость тока

[Davidson]

Мне задали задачку. Есть два одинаковых по длине интернет соединения на медных кабелях. На одном соединении человек отправляет сигнал в один бит. В начало другого соединения бьёт молния. Что достигнет другого конца кабеля быстрее? Информация в один бит или разряд молнии?

[Munin]

Одинаково.

[ArtDen]

Думаю, что сигнал от молнии дойдет быстрее. Буду дома, нарисую картинку с объяснением. Если вкратце, то диэлектрическая проницаемость кабеля разная для сигналов молнии и вручную отправленного бита.

[ArtDen]

В общем, вот.

Сигнал распространяется по кабелю со скоростью близкой к $v = \frac{c}{\sqrt{\varepsilon}}$, где $c$ - скорость света, $\varepsilon$ - диэлектрическая проницаемость диэлектрика между проводами кабеля

Вот на картинке коаксиальный кабель в случае передачи данных человеком:

Подача сигнала на вход осуществляется изменением разности потенциалов между центральной жилой и оплёткой. На выходе читается разность потенциалов. На скорость распространения сигнала основное влияние оказывает диэлектрическая проницаемость материала внутри кабеля.

Когда же к конец такого кабеля ударяет молния, то разность потенциалов создаётся не между жилами кабеля, а между кабелем и землёй. Точнее сказать, что разность потенциалов между концом кабеля и землёй на порядки выше чем разность потенциалов между жилами кабеля. Поэтому на картинке жилы просто соединены:

Сигнал в данном случае распространяется с одной стороны - по кабелю, который можно воспринимать как одну жилу, а с другой - по земле. На скорость распространения сигнала влияет диэлектрическая проницаемость между землёй и кабелем, которая складывается из диэлектрической проницаемости воздуха и оболочки кабеля. Если кабель находится далеко от земли, то диэлектрической проницаемостью оболочки можем пренебречь.

Если учесть, что материал диэлектрика кабеля - полиэтилен, то получаем, что скорость распространения сигнала в случае с молнией выше, т.к. $\varepsilon$ полиэтилена равна 2.25, а воздуха близка к 1.

[Kosterik]

Вроде как по логике бит движется медленнее чем удар молнии, потому что время составная часть его.
Ну или по другому - скорость молнии выше чем скорость бита, а скорость бита выше чем скорость байта, и т.д

[ArtDen]

Если кому интересно, могу замерить скорости распространения сигналов на практике. Естественно, что молнию заменю чем-нибудь более безопасным

[Davidson]

ArtDen ого, спасибо за подробное объяснение, я даже и не думал учитывать возможность разницы потенциалов кабеля и земли

[ArtDen]

Davidson
Всё зависит от того, теоретическая это задача или практическая. Т.к. если теоритическая, и молния ударяет строго в одну жилу кабеля, не затрагивая другую + не происходит пробоя между жилами из-за высокой разности потенциалов, а диэлектрическая проницаемость материала кабеля не зависит от напряжённости внешнего электрического поля, то прав Munin. Если же тебя интересует как это будет в реальности, то возможно что прав я ))