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電流的速度有多快?是光速還是龜速?

朱老師物聯(lián)網(wǎng)大講堂 ? 2022-08-26 11:24 ? 次閱讀
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各位做嵌入式的童鞋,你們有沒有想過一個問題:電流的速度有多快?李永樂老師做了一個實驗,是這樣的。1、利用2個儀器,信號源和示波器,信號源用來產(chǎn)生波形,示波器用來捕捉波形。2、信號源和示波器之間用不同長短的導線。

S1固定1米的長度,S2采用3米、5米、7米等不同長度的導線。因為導線長度的不同,在示波器上波形之間會有時間延遲,這個延遲是可以用示波器量出來的,為△t,那么電流的速度很容易得出了,V=(S2-S1)/△t。如下圖所示,信號源一個通道接了兩個不同長度的導線,分別接到示波器的兩個通道。bfaa5cbc-23d8-11ed-9ade-dac502259ad0.png利用示波器,可以量出兩個波形峰值之間的時間延遲。
bfd57f3c-23d8-11ed-9ade-dac502259ad0.png3、通過更換不用長度的S2導線,得出的時間延遲數(shù)據(jù)如下。bfee10c4-23d8-11ed-9ade-dac502259ad0.png李老師分別用了3m、5m、7m、9m、11m、13m的導線,所以長度差依次是2m、4m、6m、8m、10m、12m,長度差和時間差幾乎是成等比例關(guān)系的。根據(jù)上面的數(shù)據(jù),可以計算出電流的速度:V=S/△t=2m/10ns=200000000m/s
也就是每秒20萬公里,可以繞地球5圈。
4、李老師將這些數(shù)據(jù)也做了曲線擬合,得出的電流速度就是在20萬公里每秒。

c004d66a-23d8-11ed-9ade-dac502259ad0.png李老師留了一個問題,這個實測數(shù)據(jù),是光速的2/3,和我們平時想的電流速度等于光速還是有差距的。評論區(qū)有人給出了答案,是這樣說的。
李老師好,在下來回答您留的問題:電磁波沿傳輸介質(zhì)傳播的相速度為c/sqrt(u*e),其中c為光速,u為介質(zhì)的relative permeability(相對磁導率),e為relative dielectric constant(相對介電常數(shù))。如果導線外就是真空,那么u和e都等于1,所以得到的速度就是光速。而對于您實驗中用的coaxial cable(同軸電纜),其導體部分和絕緣體部分都是非磁性的,另外聚乙烯材料的介電常數(shù)約為2.3左右,所以由公式可得v=c/sqrt(1*2.3)=0.66c,與您測到的2/3光速一致。有一位近百萬粉的知乎答主,意見卻不一樣,說電流速度是龜速。
c018baf4-23d8-11ed-9ade-dac502259ad0.png你們怎么看?

歡迎評論區(qū)說出你的想法。

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