¿Que manera tiene electricidad de potencia un circuito?

Question

Trabajando con algunos de los circuitos de este verano, me encontré con lo que todo el mundo finalmente se hace: flujos de Corriente de + a - a pesar de los electrones que fluyen (bueno, chocando entre si) de - a +. Entiendo el fondo histórico para esto, pero para mí que plantea esta pregunta:

Si me encadenan un número arbitrariamente grande de bidireccional de las bombillas incandescentes en un cable de una longitud de 10 luz segundos, y la conecté a un nivel suficientemente potente batería, ¿qué pasaría? Sería la luz de bulbos de la luz de una vez? Sería hasta que la luz de + a -, de - a +? Gracias de antemano. Esto ha sido realmente me molesta.

Answer 1

Respuesta corta

La lámpara más cercana a la terminal que se conecta cerrado la luz primero. Si ambos terminales se conectan cerrado de forma simultánea, y el circuito se carga inicialmente en el medio de la alimentación y la tierra de los potenciales de las lámparas, en los extremos de las cadenas de la luz del primero. Es imposible que una lámpara en el centro a la luz de la primera. Siga leyendo para obtener una explicación de por qué.

Declaración del problema

Digamos que tenemos dos lámparas conectadas en serie a una fuente de voltaje. La distancia de las lámparas para cada uno de los otros y a la fuente de tensión es tan grande que el retardo necesario para la propagación de carga es notable.

Supongamos que tenemos un detector en cada una de las lámparas con infinita precisión de la hora y el infinito de luminancia de precisión. También, permite asumir la luminancia de cada bombilla es directamente proporcional a la tensión a través de sus terminales, por lo que incluso si hay una minúscula tensión, habrá una minúscula luz generada. Esta configuración de prueba nos dirá que la bombilla de las luces de primera.

Es útil para tirar el concepto de que los cables y los componentes se comportan en una forma ideal. Vamos a modelar los cables de las líneas de transmisión. En este caso, no va a ser una onda de voltaje a partir de la última terminal conectado. Echemos un vistazo a cada caso. Relación de los voltajes están representados con + y -. Así de alta tensión a baja tensión de la orden es +++, ++, +, -, --, ---.

Caso 1: conexión a tierra conectado inicialmente

En este caso, el circuito de los nodos se carga a voltaje a tierra inicialmente.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Cuando la fuente de alimentación está conectada, una onda de voltaje comienza a partir de la fuente de alimentación terminal como los electrones son sinked por la fuente de alimentación. LAMP1 es el primero en tener una diferencia de voltaje a través de ella, por lo que la luz primero.

^{simular este circuito}

Una vez que la onda de tensión ha llegado a la terminal de tierra, una parte de ella puede reflexionar y viajar en la dirección opuesta (véase el zumbido). Suponiendo que el valor absoluto del coeficiente de reflexión es menor que 1, la onda acabarán por desaparecer después de un tiempo infinito, y el circuito se va a estabilizar a un voltaje constante en cada nodo del circuito. En la práctica, la onda debe decaer a tener un efecto insignificante, casi de manera instantánea.

^{simular este circuito}

Caso 2: el poder conectado inicialmente

En este caso, el circuito de los nodos se carga a voltaje de fuente de alimentación inicialmente.

^{simular este circuito}

Cuando la tierra está conectado, una onda de voltaje se inicia desde el terminal de puesta a tierra como los electrones se obtienen de la tierra. LAMP2 es el primero en tener una diferencia de voltaje a través de ella, por lo que la luz primero.

^{simular este circuito}

Una vez que la onda de tensión ha llegado a la fuente de alimentación terminal, de nuevo, una parte de ella puede reflexionar y viajar en la dirección opuesta antes de que el circuito se estabiliza a la constante de los voltajes en cada nodo.

^{simular este circuito}

Caso 3: ambos terminales conectados simultáneamente

En realidad, este caso depende de la tensión inicial del circuito. Si es que entre la tensión de alimentación y de tierra, una onda de voltaje de la fuente de alimentación se tire (sink) los electrones fuera del circuito, mientras que una onda de voltaje de la toma de tierra de empuje (fuente) de los electrones en el circuito. En resumen, es una combinación de los dos casos anteriores, con dos ondas que viajan en direcciones opuestas.

Que la lámpara se convierte en la primera?

A partir de la intuición de los diagramas, sabemos que la bombilla más cercano al interruptor de la luz primera. Las luces pueden cambiar de off a on, sólo una vez, o puede parpadear y bajar el voltaje de las ondas reflejan hacia atrás y adelante a través del circuito. Se puede cambiar poco a poco, o muy abruptamente. El comportamiento depende de la impedancia de la general del circuito. Esto va a determinar la nitidez de la tensión de ondas (gradual vs abrupto cambio), así como el número y la intensidad de las reflexiones (parpadeando).

Usted podría entrar en las ecuaciones de Maxwell y la teoría de la línea de transmisión y averiguar exactamente qué luz se encendía en que femptosecond y conseguir super pedante sobre ella. Pero ¿por qué pasar de los años para responder a esta pregunta, cuando se puede conseguir la intuición en un par de minutos? Todo lo que usted necesita saber es que la tensión, como una diferencia de potencial eléctrico, viaja en una ola! Eso es todo lo que usted necesita saber!

Answer 2

Suponer sin pérdida de conductor sin capacitancia/inductancia: los electrones no se mueven a velocidad infinita, por lo que es perfectamente válido para imaginar accionando un interruptor como poco a poco la inducción de una onda de energía que viaja por el cable; sin embargo, desde bombillas de luz cuando la corriente está fluyendo, y puesto que la corriente sólo fluye una vez que los electrones de iniciar un movimiento, las luces no se enciende hasta que los campos EM ha propagado completamente. Todas las bombillas de luz se encenderá al mismo tiempo.

Sin embargo! Que el modelo ideal es una mierda. En realidad, los cables tienen la capacitancia y la inductancia; estos afectan el circuito. Imaginar las bombillas están conectadas en paralelo. En este caso, cuando usted mueve de un tirón el interruptor (que puede ser instalado ya sea positiva o negativa lado, la bombilla más cercano al interruptor se enciende primero.