[問題] 關於veritasium最新一集影片中的問題

看板Physics作者 (ㄈ)時間2年前 (2021/11/20 23:56), 2年前編輯推噓17(17推 0噓 53→)
留言70則, 9人參與, 2年前最新討論串1/2 (看更多)
嗨大家好 Veritasium大大最近發布了一集影片 不知道大家有沒有看 連結在這 https://youtu.be/bHIhgxav9LY
這集問了一個單純的問題 就是將下面這條電路開關接上 到底多久後燈泡會亮 https://i.imgur.com/XEEYzkb.png
veritasium用poynting vector從電池直達到燈泡以光速傳遞能量的概念，說正確答案為(D)1m/c 秒 好像很多人沒辦法接受這個解釋（因為底下留言戰成一片XDD） 老實說我自己也是很困惑，所以po在這邊想看大家的想法 因為我自己有幾個疑惑的點： （1） 如果經過1/c秒燈泡處沒有電流，哪來的磁場，更何況poynting vector呢？ （2） 假設認同veritasium的解釋，那如果今天線路大致不變，但開關移至線路最右邊的地方（離燈泡和電池都是二分之一光秒的距離）。 https://i.imgur.com/XlnnhIT.jpeg
那開關接上後，還是經過1/c秒會使燈泡亮嗎？這樣不是就代表從開關到燈泡的資訊傳播速度超越光速？ 以上，還請大家分享一下自己的想法XD （手機排版抱歉） -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 110.26.230.167 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1637423779.A.917.html
推
11/21 07:48, 2年前 , 1F
電燈又不是靠電磁場的能量，直接驅動而點亮的，像是
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11/21 07:48, 2年前 , 2F
鎢絲燈泡靠的是電熱能，LED是靠電子以電洞對
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推
11/21 07:55, 2年前 , 3F
然後電路插上電源後，建立電磁場，電磁場趨勢電路裡
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面的電子流動，竟然產生電流，中間是有一段時間的，
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尤其是電流速度是很慢的，所以不是以光速
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不過題目假設電線為零電阻，所以可以假設電流速度為光速（嗎？）
推
11/21 08:39, 2年前 , 6F
1s吧？ 電磁場從電池開始出發，最快也要1s不是嗎？
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我目前也這樣覺得，其他答案很難說服我XD
推
11/21 08:54, 2年前 , 7F
有點難相信, 希望能看到他真的在沙漠拉個幾百公里的電線
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11/21 08:54, 2年前 , 8F
實驗上應該能看到跟1/c秒的差距才對
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推
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我做過需要對感測器訊號精確計時的實驗
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在這些實驗的線材上都會以ns準確標示訊號傳遞時間
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我也把訊號用spliter分成兩股通過不同線長的線材
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11/21 09:12, 2年前 , 12F
再接進示波器，能確實看到長度/2分之3光速的time delay
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推
11/21 09:40, 2年前 , 13F
能量的傳遞跟線長絕對是有關係的
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※ 編輯: wulichili (110.26.230.167 臺灣), 11/21/2021 12:19:15 ※ 編輯: wulichili (110.26.230.167 臺灣), 11/21/2021 12:22:49
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時間解析度在nS以下的time domain雖然不能說到處都是
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但是也絕對不是很難找的東西 就像上面講的與其在那
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邊搞詭異的思想實驗 找個合適的儀器真的做量測才是正
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塗
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推
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推
11/21 14:21, 2年前 , 19F
事情好像沒那麼簡單，我也不是做超導的人。但是要我
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11/21 14:21, 2年前 , 20F
說的話，你要光速運動，先覺條件還是得那個物體的質
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11/21 14:21, 2年前 , 21F
量為零，所以電子就算在超導中，也不會以光速運行
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推
11/21 14:54, 2年前 , 22F
你不需要枯等電子慢慢飄到才有電流。就像你轉開水龍頭的時
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候不需要等水從自來水廠慢慢流過來。
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「電流開始」的信號是由電波以光速傳遞沒錯。
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推
11/21 15:03, 2年前 , 25F
這跟電阻也沒關係。電磁場在超導體內有能隙，整套物理完全
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11/21 15:03, 2年前 , 26F
不同，不要扯進來討論比較好。
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推
11/21 15:16, 2年前 , 27F
就算先不管電流速度好了，你的電磁場還是建立在電線
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11/21 15:16, 2年前 , 28F
電路裡面，這樣電磁波傳遞的速度也非光速，應該是要
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11/21 15:16, 2年前 , 29F
除介質的介電係。而且重要的是，燈泡有電流也得通過
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一定過程才能發亮
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11/21 15:23, 2年前 , 31F
其實導線多長跟這個效應完全無關。我們直接考慮長直平行導
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線，在有限遠處皆不相交，這樣更清楚。
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把開關放空間原點，t = 0時關開關。以光錐做分界，在光錐外
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的導線不會有電流。時間稍微久一點以後，靠中間的導線會達
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到穩態，只有光錐附近有變化。有變化的地方會產生電磁場擾
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動，把能量往外傳，然後燈泡可以接收能量。
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11/21 15:23, 2年前 , 37F
發現問題點了嗎？當光錐越來越寬，燈泡吃得到的功率也越來
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11/21 15:23, 2年前 , 38F
越小。所以在直流電路裡面，這並不是穩定供電的機制。你還
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11/21 15:23, 2年前 , 39F
是要乖乖等電流前沿繞圈子過來才有穩定的功率。
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11/21 15:23, 2年前 , 40F
如果影片把電池換成AC發電機就完全沒問題了，那就變成普通
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11/21 15:23, 2年前 , 41F
的無線充電罷了。
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11/21 15:26, 2年前 , 42F
最後，啥鬼是1/c 秒？真的是開頭馬上洩漏整個團隊都沒有物
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11/21 15:26, 2年前 , 43F
理專業。
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11/21 19:21, 2年前 , 44F
他這題不就是電流(電動)和能量不等速?
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電洞
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推
11/21 19:32, 2年前 , 46F
最簡單的辦法就是固定開關位置和線長 然後開始移動
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燈泡使得燈泡與開關的最短距離改變
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時間差有變就代表理論正確 時間差沒變代表理論錯誤
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我自己在想能量傳遞途徑還是要從電線走(畢竟電線外
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11/21 19:32, 2年前 , 50F
側絕緣了)，也就是要考量路徑長，那應該還是要1秒…
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11/21 19:32, 2年前 , 51F
…吧?
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推
11/21 19:40, 2年前 , 52F
(1m/c)那個時間跟有沒有電路完全無關，你另一邊隨手擺顆沒
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接線的燈泡在那，扳動開關的時候一樣有功率。
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11/21 19:41, 2年前 , 54F
但是電路沒連上的話，DC steady state時燈泡拿不到任何功率
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11/21 19:41, 2年前 , 55F
，所以DC的傳導機制不是這個。
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推
11/21 22:17, 2年前 , 56F
大概理解真的問題在哪裡了==
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11/21 22:17, 2年前 , 57F
他這樣子架設根本變成兩組耦合天線, 所以開關一開就有
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11/21 22:18, 2年前 , 58F
感應電流通過燈泡
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11/21 22:19, 2年前 , 59F
但是這個傳統意義上的Turn on很難掛等號
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11/21 22:20, 2年前 , 60F
跟
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推
11/21 23:52, 2年前 , 61F
特別是影片開頭是在討論電能怎麼從電廠到你家
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11/21 23:52, 2年前 , 62F
後面卻變成在解釋電磁感應的問題
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這已經是在混肴概念, 因為顯然電廠不是用電磁感應的
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11/21 23:52, 2年前 , 64F
方式傳遞能量到你家, 不然每戶放個線圈就好了
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11/21 23:52, 2年前 , 65F
幹嘛要牽一條電線連接
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11/22 04:29, 2年前 , 66F
Tesla表示欣慰，紅色警戒蘇聯側表示欣慰
11/22 04:29, 66F
推
11/22 10:52, 2年前 , 67F
長直導線通電瞬間的電容電感呢
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11/22 16:18, 2年前 , 68F
他那堆動畫show的都是E,B達到穩態之後的波印亭向量
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跟按下開關的問題根本沒有關聯
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推
11/24 00:19, 2年前 , 70F
如果電線改成同軸電纜的話,電磁場沿電纜走應該就1s了
11/24 00:19, 70F
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