¿¿Un alambre lleva la corriente alterna?

Question

Considerar una red simple de una bombilla cuyas dos terminales están conectados a dos cables con extremos A y B respectivamente

 A o--------

Answer 1

Debido a las fuerzas electromagnéticas, todos los electrones en el alambre se están desplazadas hacia Una con una cierta velocidad provocando una corriente positiva hacia B.

Los electrones tienen una pequeña velocidad de arrastre, no se mueve mucho.

A pesar de que su luz se enciende muy rápido cuando usted mueve de un tirón el interruptor, y le resulta imposible apagar la luz y hacer en la cama antes de que la habitación se oscurece, el real de la velocidad de arrastre de los electrones a través de cables de cobre es muy lento. Es el cambio o la "señal" que se propaga a lo largo de los cables a la esencia de la velocidad de la luz.

Un solo electrón no ir de a a B. Piense en ello como cada electrón empujando a la siguiente, y que la señal viaja a la velocidad de la luz ,como máximo, por el cable.

Esta deriva de los electrones se calienta el altamente resistente filamento de alambre en el bulbo y la hace brillar.

Verdadero.

Pero no entiendo por qué son capaces de moverse hacia atrás y adelante. Especialmente si la longitud del alambre era grande, digamos de 3 * 10^8 m, entonces el movimiento de los electrones en un extremo de un cable de estar "en sintonía" con el movimiento de los electrones en el otro extremo?

¿Por qué no? Cuando los cambios de campo en a y B, el cambio se propaga por los electrones se mueven hacia atrás y adelante a través de una posición media. Similar a las ondas en el agua, los átomos no se mueven mucho de su posición, la energía se transfiere átomo por átomo. En el caso de los campos eléctricos y los electrones, el campo está construido en la escala microscópica por el movimiento in situ de los electrones, en una forma sinusoidal.

Muy largos cables de entrar en el reino de la relatividad especial y el límite de la velocidad de la luz en la transferencia de los efectos de los campos.

Answer 2

Como las otras respuestas señalan, hay un gran número de electrones en un trozo de alambre, y no solo electrón debe de recorrer todo el circuito para un flujo de corriente. Usted puede pensar de una corriente alterna como más de un mar de electrones de chapoteo de ida y vuelta.

Me centraré en la segunda pregunta:

Cómo sería el flujo de electrones en circuitos de corriente de trabajo si una bombilla y un voltaje de 5V de la fuente se conservan 3*10^8 m de distancia estaban conectados por dos rectas 3*10^8 metros de longitud de los cables? Se supone que hay un interruptor a mitad de camino entre uno de los dos cables y se acaba de tirar a la posición "on".

Cuando la longitud de los cables se hace más largo de alrededor de 1/10 de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia en la señal de corriente, usted necesita para empezar a pensar en el como cables de líneas de transmisión en lugar de ideal de los cables.

Eso significa que usted debe tener en cuenta que no hay señal se propaga más rápido que la velocidad de la luz, y es incluso más lento de la cuenta para los de la geometría de la línea y el dieléctrico efecto de la media entre los dos cables.

Para el tipo de situación en que usted se está preguntando acerca de la distancia crítica será mucho menor que el $10^8$ m que usted ha mencionado. Para 60 Hz ca de transmisión, esta distancia sería de sólo 100 km o así. Si realmente había un rápido cierre del interruptor y una alta velocidad de la fuente de luz (como un diodo láser) como la carga, se puede ver la línea de transmisión de efectos con sólo un par de centímetros entre el interruptor y la carga.

El resultado básico es que cuando se cierra un interruptor en una larga línea, la señal de corriente sólo se propagan hacia la carga en el sobre c. Y cuando llega a la carga lo más probable es que sea una señal reflejada se genera de vuelta hacia el origen, causando un "anillo" en la señal. Los detalles de lo que la propagación de la señal parece depender de los detalles de la línea de la geometría y del material entre la señal y líneas de retorno.

Answer 3

Especialmente si la longitud del alambre era grande, digamos de 3 * 10^8 m, entonces sería el movimiento de los electrones en un extremo de un cable de estar "en sintonía" con el movimiento de los electrones en el otro extremo?

No, no y este hecho es crucial para la comprensión de la antena de la operación.

Tenga en cuenta que incluso a corto convertirse en conductores eléctricamente largo si la frecuencia es suficientemente alta.

Esencialmente, si la longitud del conductor es muy pequeña comparada con la longitud de onda de una onda EM en la frecuencia de operación, el voltaje y la corriente a lo largo del alambre en cualquier instante de tiempo es esencialmente uniforme, es decir, podemos tratar el conductor de un abultado elemento.

Sin embargo, para el conductor de longitudes comparables (o mucho más) a la longitud de onda, el voltaje y la corriente a lo largo del conductor va a variar en el espacio y el tiempo. Por ejemplo, mira esta distribución, en un instante de tiempo, de la tensión y la corriente a lo largo de una antena:

Pregunta extra: ¿cuál sería el flujo de electrones en circuitos de CC de trabajo si un bombilla y un voltaje de 5V de la fuente se conservan 3*10^8 m de distancia estaban conectados por dos rectas 3*10^8 metros de longitud de los cables? Se supone que hay un interruptor a mitad de camino entre uno de los dos cables y se acaba de tirar a la posición "on".

Esto no es demasiado de un problema a la hora de estudiar la transmisión de la teoría de la línea.

Esencialmente, los dos cables forma de una guía de ondas electromagnéticas y tienen asociada una impedancia característica. Usted podría, por ejemplo, pensar en sus dos conductores como algo parecido a 300 Ohm doble de plomo de la línea de transmisión.

Un análisis de transitorios de conmutación de línea de transmisión problema dará soluciones que se parecen a la propagación de paso las funciones de voltaje y corriente que implican la reflexión en los extremos (debido al desajuste de impedancia) y la disipación. Finalmente, el sistema se asienta en estado estacionario.

Answer 4

Esto es debido a que el campo eléctrico que se establece que hará que los electrones se muevan. La velocidad de arrastre de los electrones es mucho más lento. Habrá una demora en el cambio de la bombilla, y es aproximadamente igual a $l/c$, $l$ siendo la longitud del alambre. El diagrama no es exactamente correcto, como lo muestra como si los electrones están siendo producidos en un extremo y ser recibido por el otro, los electrones siempre van a estar presentes (en abundancia), por lo que el final de electrones y el inicio de las elecciones va a estar fuera de sincronización por $l/c$, la misma que funciona para AC y DC.

Answer 5

Creo que de la CA como algo que comienza como una tensión positiva. Entonces comienza a ir en la dirección opuesta. Luego de vuelta otra vez. Y sigue haciendo eso una y otra vez. Luego suavizar el cambio de la corriente y hacer sinusoidal. Ahora usted tiene AC.