Каким образом напряжению удаётся так быстро распространиться

[dump]

Если присоединить провод длиной несколько тысяч километров к источнику тока, то практически сразу на другом вдоль всего провода появиться напряжение, которое подаёт источник и на другом конце ЭДС.Мне не понятно, почему так происходит, ведь скорость движения электронов очень мала, где-то несколько мм в секунду. Это значит, что как только первые электроны перетекли на провод из источника, они сдвинут все "стоящие перед ними", т.е электроны в проводе "уплотняться", затем после прибытия новых электронов ещё "уплотняться" и так до тех пор, покак электроны поступают из источника. Но скорость поступления электроно очень мала, следовательно, напряжение на проводе должно накапливаться медленно. Почему же напряжение появляется на проводе так быстро?

[ewert]

Скорость распространения волны, грубо говоря, никак не связана со скоростью смещения частиц. Для примера: поперечные звуковые волны распространяются, причём довольно шустро, хотя частицы в продольном направлении вообще не движутся.

[Munin]

Когда смещаются электроны, то смещается и их электрическое поле. И другие электроны, находящиеся далеко впереди, "узнают" об этом сразу, как только до них дойдёт изменение электрического поля. А изменение электрического поля распространяется со скоростью света (иногда медленнее, если весь провод погрузить в диэлектрик).

[dump]

Цитата:

Когда смещаются электроны, то смещается и их электрическое поле

Можно подробнее? Если сместиться их поле, то что это даст? Оно сместиться, далее последует переход атомов из нейтрального состояния в ионное, но величина этого смещения будет равна количеству прибывших электронов. Т.е. скажем, первые 10 электронов уплотнили впереди стоящие на электроны, и в целом заряд провода увеличился именно на эти 10 электронов.

[Munin]

dump в сообщении #726590 писал(а):

Можно подробнее? Если сместиться их поле, то что это даст?

Это повлияет на другие электроны.

Как, по-вашему, электроны "толкаются"? Надеюсь, вы не воображаете, что они соприкасаются боками? Они взаимодействут между собой через электрическое поле.

dump в сообщении #726590 писал(а):

далее последует переход атомов из нейтрального состояния в ионное

Нет. В металле нет ни "нейтрального состояния" атомов, ни "ионного". В металле есть кристаллическая решётка из атомных остовов, и заполняющая эту решётку (почти) свободная электронная жидкость.

dump в сообщении #726590 писал(а):

Т.е. скажем, первые 10 электронов уплотнили впереди стоящие на электроны, и в целом заряд провода увеличился именно на эти 10 электронов.

А потом провод "выплюнул" их с другого конца. И что?

[dump]

Тем более, если провод "выплюнет" их с конца. Сколько пришло электронов, столько и вышло. ткуда тогда появиться заряд на проводе, т.е. то самое напряжение?

[ewert]

dump в сообщении #726631 писал(а):

ткуда тогда появиться заряд на проводе, т.е. то самое напряжение?

А почему заряд -- это напряжение? Почему не удельная теплоёмкость?

[dump]

Потому что напряжение определяется количеством зарядов на проводе, т.е. количеством электронов.

[rustot]

как вода с дальнего конца трубы начинает течь сразу с повышением давления на ближнем, если скорость движения воды всего несколько сантиметров в секунду? так же примерно. чтобы перераспределить давление вдоль трубы нужно подвинуться микроскопической доле воды. причем и эта доля не движется вдоль все трубы на свое место а лишь вдвигается с края, давя на соседние, которые начиная двигаться тоже давят на следующие соседние и эта цепочка движется куда быстрее чем сами частицы воды, потому-что как только частица начала двигаться она уже увеличивает давление на соседние, а не когда до них долетела. но у воды скорость этой передачи силы хотя бы инерционностью частиц сдерживается (нужно время чтобы частица почувствовав силу заметно сдвинулась и начала давить на следующие) и поэтому сильно меньше скорости света, а у электронов инерция ниже плинтуса

электронам в проводе для создания равномерного поля вдоль провода нужно подвинутся еще меньше. в формировании потенциалов вдоль провода учавствует хорошо если триллионная доля всех зарядов. и так же как в воде не "лишние" электроны с конца провода пролетают по всему проводнику, а каждый подвинется на чуть чуть

[ewert]

dump в сообщении #726644 писал(а):

Потому что напряжение определяется количеством зарядов на проводе, т.е. количеством электронов.

Ни разу.

[Munin]

dump в сообщении #726644 писал(а):

Потому что напряжение определяется количеством зарядов на проводе, т.е. количеством электронов.

Вам надо научиться не путать совершенно разные вещи. Вы же килограмм картошки не путаете с квадратным метром грядки, с которого она собрана. Так и тут, понятий не настолько много, чтобы их не осилить. Справитесь. Я в вас верю.

[Rishi]

dump в сообщении #726234 писал(а):

Мне не понятно, почему так происходит, ведь скорость движения электронов очень мала

тут только не надо путать причину и следствие. Возьмите кирпич, положите на ровную поверхность.
Толкните его пальцем, он подвинулся. Возьмите сцементированный блок из ста кирпичей. Толкните его пальцем, он не движется. И тут два варианта либо бульдозер либо сто человек должны одновременно его ткнуть пальцем, то есть рапределённая система.
Насос как бульдозер, преодолевает сопротивление всего объема воды в трубе, действуя в одной точке. Источник электроэнергии создаёт ЭМ поле, которое движется вдоль поверхности проводника к его противоположному концу, вызывая смещение электронов в каждом участке проводника, то есть это распределённая система.

[nikvic]

rustot в сообщении #726652 писал(а):

Как вода с дальнего конца трубы начинает течь сразу с повышением давления на ближнем, если скорость движения воды всего несколько сантиметров в секунду?

Давление распространяется со скоростью звука. Для воды в трубе она несколько меньше "обычной": учитываются упругие свойства трубы.

Так и потенциал вдоль провода, со скоростью света с "поправкой" на свойства среды (уже было).

[Joker_vD]

Rishi в сообщении #727008 писал(а):

Возьмите сцементированный блок из ста кирпичей. Толкните его пальцем, он не движется.

Хм, а у меня двинулся. Правда, пришлось убирать трение, но он сдвинулся.

[rustot]

Rishi в сообщении #727008 писал(а):

Источник электроэнергии создаёт ЭМ поле, которое движется вдоль поверхности проводника к его противоположному концу, вызывая смещение электронов в каждом участке проводника, то есть это распределённая система.

ну само поле никто заставить вдруг вытянуться вдоль проводника когда до этого оно было короткими "шариками" у контактов, не может. оно лишь двигает крайние заряды а уже их перемещение создает поле которое двигает следующие и так далее. в итоге поле вдоль проводника создано по большей части перераспредилившимися зарядами в самом проводнике

хоть процесс распределения поля в проводнике хоть процесс распределения давления в твердом теле когда его начинают двигать можно проэмулировать системой груз-пружина-груз-пружина-груз... без трения и с невесомыми пружинами. формально последний груз начинает двигаться _сразу_ как начинает двигаться первый (ну с задержкой на скорость света), но бесконечно медленно. а "скоростью звука" в данной системе можно считать когда последний груз достигнет значимых скоростей, допустим скорости первого. варьируя массу грузов и жесткость пружин можно добиться какой угодно скорости "звука" вплоть до скорости света. и она никак не связана со скоростью движения самих грузов