Скорость электрического тока

[VladimirKalitvianski]

Peter_Ivanovitch в сообщении #789418 писал(а):

Стандартное - это какое?
"Лампочка загорится через 2 часа"?

Да, лампочка разгорится через два часа. Кусок провода в потенциалом это еще не источник, а в лучшем случает слабая ёмкость, о которой мы сейчас не говорим (нет ее, как и сопротивления).

[Peter_Ivanovitch]

VladimirKalitvianski в сообщении #789425 писал(а):

Peter_Ivanovitch в сообщении #789418 писал(а):

Стандартное - это какое?
"Лампочка загорится через 2 часа"?

Да, лампочка разгорится через два часа. Кусок провода в потенциалом это еще не источник, а в лучшем случает слабая ёмкость, о которой мы сейчас не говорим (нет ее, как и сопротивления).

У Вас, знатока релятивизма, 18 млн км электрическое поле одолеет за 2 часа?
У меня, ортодоксального физика - за 1 минуту. Но это мелочи.
---
Не надо передёргивать, не за ломберным столиком
В задаче явно сказано - не "разгорится", а "загорится", то есть подразумевается, когда по нити накала лампы пойдёт ток. А пойдёт он сразу же после включения рубильника.
---
Кусок провода длиной 18 млн км, на мой взгляд, это как качественно выполненное защитное заземление,но никак не "слабая ёмкость". Знаете, как работает заземление и для чего применяется?
---
И я вот не пойму только одного - а каким боком тут теория относительности? Ведь что-то должно пропасть за горизонт событий и попасть в сингулярность? Может быть, лампочка, а может, выключатель? Разве не так?

[profrotter]

Лампочка "загорится", когда ток через неё превысит некоторое пороговое значение.

[VladimirKalitvianski]

Peter_Ivanovitch в сообщении #789432 писал(а):

В задаче явно сказано - не "разгорится", а "загорится", то есть подразумевается, когда по нити накала лампы пойдёт ток. А пойдёт он сразу же после включения рубильника.

Я исходил из того, что провод длиной в два световых часа. Разгорится это правильней, так как будет иметь место переходной процесс. Ток то пойдет сразу, но ничтожный из-за ничтожной емкости длинной части провода. Чтобы его поддержать, надо дать волне падения потенциала пропутешествовать всю длину провода. Если мы исключим индуктивность, то все равно два часа, а если включим ее в рассмотрение, то и того больше. А если включим емкость провода, то да, загорится сразу, но не на полную мощность, так как у конденсатора потенциал сразу начинает падать. В любом случае разгорится (выйдет на стационар) не раньше двух часов. Ждите.

[Peter_Ivanovitch]

profrotter в сообщении #789437 писал(а):

Лампочка "загорится", когда ток через неё превысит некоторое пороговое значение.

И что?
Вы хоть поняли смысл вопроса из посёлка Безенчук ?

-- 16.11.2013, 23:39 --

VladimirKalitvianski в сообщении #789449 писал(а):

Peter_Ivanovitch в сообщении #789432 писал(а):

В задаче явно сказано - не "разгорится", а "загорится", то есть подразумевается, когда по нити накала лампы пойдёт ток. А пойдёт он сразу же после включения рубильника.

Я исходил из того, что провод длиной в два световых часа. Разгорится это правильней, так как будет иметь место переходной процесс. Ток то пойдет сразу, но ничтожный из-за ничтожной емкости длинной части провода. Чтобы его поддержать, надо дать волне падения потенциала пропутешествовать всю длину провода. Если мы исключим индуктивность, то все равно два часа, а если включим ее в рассмотрение, то и того больше. А если включим емкость провода, то да, загорится сразу, но не на полную мощность, так как у конденсатора потенциал сразу начинает падать. В любом случае разгорится (выйдет на стационар) не раньше двух часов. Ждите.

Переходной процесс имеет место быть всегда
Ток пойдёт сразу (уже плюс), причем весьма приличный по силе.
Предлагаю Вам провести натурный эксперимент, поставив себя на место лампочки.
Возьмите медный провод, припаяйте его к железному ведру и закопайте ведро во влажную землю. Можно для вящего эффекта полить могилку ведра соляным раствором. Подойдёт раствор обычной пищевой соли.
Конец провода от ведра положите на пол перед электророзеткой и встаньте на него голыми пятками. Возьмите в руку железный гвоздь 80-ку или сотку и суньте сначала в ноль розетки, а затем - в фазу - таким образом Вы поставите себя на место лампочки из опыта.
Сможете самостоятельно оценить, ничтожный ли ток пойдёт или весьма приличный... Заодно узнаете, что из себя представляет нормально выполненное защитное заземление.
Удачи.
Желаю Вам всяческих успехов в изучении реальной физики.
Если случится худшее, не волнуйтесь, для Вашей могилки закажу надпись - "Его сгубило курение. Он прокуривал в школьном туалете в 9...10 классе уроки физики"

[guryev]

Прежде всего, 18 миллионов км - это световая минута, а не час.

Насчёт лампочки - уже ответил EEater. Например, если линия без потерь, то:

Сначала лампочка загорится (сразу) и будет гореть с постоянной яркостью так, как если бы была подключена через активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии. Гореть она будет в течение двух минут (практически - дольше, так как скорость распространения электромагнитной волны в линии меньше c).

По истечении этого времени, возможны варианты:

1. Линия замкнута. Тогда, если сопротивление лампочки равно волновому сопротивлению линии, лампочка загорится так, как если бы была подсоединена прямо к источнику. Если сопротивления различаются, лампочка загорится поярче, чем вначале, ещё через две минуты - ещё ярче и постепенно дойдёт до максимальной яркости, как при непосредственном соединении.

2. Линия разомкнута. Тогда, если сопротивление лампочки равно волновому сопротивлению линии, она просто погаснет. В противном случае, она потускнеет, через две минуты потускнеет ещё больше, и так далее, пока не погаснет совсем.

3. Линия нагружена сопротивлением, равным её волновому сопротивлению. Тогда лампочка будет гореть по-прежнему, без изменений.

[VladimirKalitvianski]

Peter_Ivanovitch в сообщении #789451 писал(а):

Предлагаю Вам провести натурный эксперимент, поставив себя на место лампочки.

Если Вы говорите об эквивалентности длинного провода заземлению, то Вы предполагаете бесконечную емкость провода. Бесконечная емкость действительно даст ток сразу, но мы же ее исключили, или Вы не согласны? Или Ваш вопрос с подвохом - начали о релятивизме, а имели ввиду бесконечно большую емкость? Про емкость мы тоже знаем.

[Peter_Ivanovitch]

guryev в сообщении #789460 писал(а):

Прежде всего, 18 миллионов км - это световая минута, а не час.

Похвально, что заметили.

Цитата:

Насчёт лампочки - уже ответил EEater. Например, если линия без потерь, то:

Сначала лампочка загорится (сразу) и будет гореть с постоянной яркостью так, как если бы была подключена через активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии. Гореть она будет в течение двух минут (практически - дольше, так как скорость распространения электромагнитной волны в линии меньше c).

Представьте, что 36 млн км провода уложены "колечком"- как тут определить волновое сопротивление линии?

Цитата:

По истечении этого времени, возможны варианты:

1. Линия замкнута. Тогда, если сопротивление лампочки равно волновому сопротивлению линии, лампочка загорится так, как если бы была подсоединена прямо к источнику. Если сопротивления различаются, лампочка загорится поярче, чем вначале, ещё через две минуты - ещё ярче и постепенно дойдёт до максимальной яркости, как при непосредственном соединении.

Вопрос был такой - когда загорится лампочка - сразу же или через 2 часа (минуты)?

-- 17.11.2013, 00:01 --

VladimirKalitvianski в сообщении #789462 писал(а):

Peter_Ivanovitch в сообщении #789451 писал(а):

Предлагаю Вам провести натурный эксперимент, поставив себя на место лампочки.

Если Вы говорите об эквивалентности длинного провода заземлению, то Вы предполагаете бесконечную емкость провода. Бесконечная емкость действительно даст ток сразу, но мы же ее исключили, или Вы не согласны? Или Ваш вопрос с подвохом - начали о релятивизме, а имели ввиду бесконечно большую емкость? Про емкость мы тоже знаем.

Емкость провода? Я исключил емкость провода?
Где и когда?
А теперь предлагаю БЕСКОНЕЧНУЮ емкость провода?
Да пусть даже емкость провода равна 0 - то есть провод не может накапливать заряд - и что же, ток пойти не сможет? От потенциала батареи к нулевому потенциалу провода?
Я же Вам рекомендую - проведите эксперимент. С ведром. Или у Вас ведро заземления - это ведро с бесконечно большой емкостью (для электронов)?

[VladimirKalitvianski]

(Оффтоп)

Peter_Ivanovitch в сообщении #789463 писал(а):

Я же Вам рекомендую - проведите эксперимент. С ведром.

Пустое.

[ua4wi]

Добрый день

...не вникая глубоко в переходные процессы:
- в данном случае лампочка загорится сразу
- токи в точках А и В возникнут не одновременно
- вообще время загорания лампочки зависит от расстояния её до коммутирующего ключа

...:))
...с уважением, Алексей

[guryev]

Peter_Ivanovitch в сообщении #789463 писал(а):

Представьте, что 36 млн км провода уложены "колечком"- как тут определить волновое сопротивление линии?

Неважно. Важно то, что:

Peter_Ivanovitch в сообщении #789333 писал(а):

... индикаторы в точках А и В мгновенно и одновременно покажут наличие тока.

это неверно

Peter_Ivanovitch в сообщении #789333 писал(а):

... ток должен появиться ... в А - через два часа

и это неверно.

Насчёт "колечка" - разберитесь сначала с простым вариантом.

В любом случае:
Ток может появиться в точке A - сразу;
в точке В - не ранее, чем через минуту;
то, что произошло в точке B, повлияет на точку A не раньше, чем ещё через минуту.

Peter_Ivanovitch в сообщении #789463 писал(а):

Вопрос был такой - когда загорится лампочка - сразу же или через 2 часа (минуты)?

Ответ был дан, по крайней мере, дважды:

EEater в сообщении #789342 писал(а):

При замыкании ключа - в цепи с лампочкой включено волновое сопротивление длинной линии, оно и определяет, как будет гореть лампа (вполнакала или в одну десятую).

guryev в сообщении #789460 писал(а):

...если линия без потерь, то:...
Сначала лампочка загорится (сразу) и будет гореть с постоянной яркостью так, как если бы была подключена через активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии.

[profrotter]

guryev в сообщении #789460 писал(а):

Сначала лампочка загорится (сразу) и будет гореть с постоянной яркостью так, как если бы была подключена через активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии.

Не правда это. Дважды высказанная и необоснованная неправда! Ввиду того, что в входном сопротивлении линии присутствует поперечная ёмкостная составляющая, в момент коммутации линия приблизительно является закороткой со стороны входных зажимов и всё напряжение источника будет приложено к лампочке.

guryev в сообщении #789460 писал(а):

Тогда, если сопротивление лампочки равно волновому сопротивлению линии

Да? С чего бы это? Скорее сопротивление лампочки, как измерительного датчика должно быть пренебрежимо. В этом случае ток в линии без потерь на входе линии изменяется как поазано на этом занимательном рисунке:

Никаких "в два раза ярче". В три - пожалуйста. Можно в пять. "Вчера маленькие, но за три. Сегодня большие, но по пять." Кстати, лампочка перегорит в итоге.

В Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники от 2001г. на стр.399 параграф 12.15 рассматривается бегущая волна при подключении постоянного напряжения в линии без утечки. В начале линии ток сначала испытывает скачок, потом убывает к постоянной асимптоте. Не по экспоненте, но график похож.

Ну и ещё один сюрприз в том, что в реальной системе проводов спрятано, вообще говоря, много-много таких длинных линий.

[VladimirKalitvianski]

Хотя Петра забанили, я еще раз выскажусь - при помощи гидродинамической аналогии. Представим себе большой резервуар с водой (источник тока) с заданным уровнем воды и отводной канал, отходящий от него. Канал, как и резервуар, заполнен до того же уровня, но конец канала заперт воротами. Таким образом, канал находится при том же потенциале, что и резервуар.

Теперь открываем ворота, сливаем воду на уровень ноль и смотрим. Ведь вода не потечет сплошным потоком и с тем же уровнем. Уровень у ворот упадет и перепад уровня пойдет распространяться вдоль канала, а расход за воротами не будет равен максимальному возможному. Именно перепад уровня в канале заставляет воду канала двигаться; точно также и в проводе пойдет волна перепада потенциала. Если провод/канал обладает малой собственной емкостью, то первоначальный ток будет ничтожным. Придется ждать, пока перепад не дойдет до источника и не вынудит его начать снабжать канал/провод водой. В конце концов все установится и ток будет определяться источником, на не собственными резервами провода/канала. Так что надо даже не два, а четыре часа на установление стационарного тока.

[UR4III]

Цитата:

Хотя Петра забанили, я еще раз выскажусь - при помощи гидродинамической аналогии. Представим себе большой резервуар с водой (источник тока) с заданным уровнем воды и отводной канал, отходящий от него. Канал, как и резервуар, заполнен до того же уровня, но конец канала заперт воротами. Таким образом, канал находится при том же потенциале, что и резервуар.

А теперь перейдём к электронам. Только для пояснения добавим ещё один ключ к положительной клемме источника. Первоначально оба ключа разомкнуты. Замыкаем ключ у положительной клеммы. Поскольку, проводник длиной 18 миллионов километров имеет некую емкость, а источник – эдс, то в проводник потечёт ток. Какой величины? Исчезающе малой!
Положительная клемма притянет (сдвинет с места), например, один электрон, но не сможет притянуть их достаточное количество, потому что источник и так забит под завязку зарядами. Чтобы это количество стало достаточным, нужно чтобы такое же количество покинуло отрицательную клемму. А это пока невозможно.
Сдвиг даже одного электрона вызовет разность потенциалов между концами проводника. Вдоль проводника начнётся движение ЭПоля и ,как следствие, перераспределение зарядов в проводнике. Через 2 минуты перераспределение зарядов закончится, потенциалы клеммы и конца провода станут одинаковы и ток прекратится.
На лампочке действительно есть потенциал, но в цепи нет условий для движения достаточного количества зарядов.
Замыкаем ключ на отрицательной клемме. Теперь эдс источника может втянуть в себя из одного конца проводника и вытолкнуть в другой конец (в лампочку) гораздо больше электронов. Следовательно, и ЭПоля созданные этими зарядами будут гораздо сильнее. От клемм источника навстречу друг другу будут распространятся два ЭП: «положительное» и «отрицательное». Через минуту они встретятся в точке подключения измерительного прибора и величина тока в этой точке увеличится в два раза. Ещё через минуту ток этой величины будет течь по всей цепи.
Когда загорится лампочка? Тогда, когда величина тока в цепи будет номинальной для неё. Т.е. через 2 минуты.
Если же кто-то считает, что номинальный ток – является половинным, то это его право. Да не устанет его рука вкручивать новые лампочки!

Если кто не согласен с моим изложением процессов в цепи, то обоснуйте это несогласие.

[guryev]

guryev в сообщении #789460 писал(а):

Сначала лампочка загорится (сразу) и будет гореть с постоянной яркостью так, как если бы была подключена через активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии.

profrotter в сообщении #789614 писал(а):

Не правда это. Дважды высказанная и необоснованная неправда! Ввиду того, что в входном сопротивлении линии присутствует поперечная ёмкостная составляющая

На участке линии нулевой длины присутствует нулевая ёмкость. Дальше - не только ёмкость, но и индуктивность. И пожалуйста, пользуйтесь общепринятыми определениями или расшифровывайте свои термины. Что это за хрень "поперечная ёмкостная составляющая"?

guryev в сообщении #789460 писал(а):

Тогда, если сопротивление лампочки равно волновому сопротивлению линии, лампочка загорится так, как если бы была подсоединена прямо к источнику.

profrotter в сообщении #789614 писал(а):

Да? С чего бы это? Скорее сопротивление лампочки, как измерительного датчика должно быть пренебрежимо.

Неверно. После того, как придёт отражённая волна, больше отражений не будет, и ток станет постоянным. Линия без потерь. Постоянный ток она пропускает без сопротивления.

profrotter в сообщении #789614 писал(а):

Ну и ещё один сюрприз в том, что в реальной системе проводов спрятано, вообще говоря, много-много таких длинных линий.

Ещё раз: у меня речь шла о линии без потерь. В ней ничего не "спрятано", кроме погонных индуктивности и ёмкости, постоянных по всей длине.