作者jass970991 (半糖綠假面超人)
看板Physics
標題[好奇] 最近想到的問題
時間Fri Aug 23 22:53:23 2013
如果我有一個電路長這樣
電阻R 很短
↘ ↓
┌────────────────WW┐
ξ ____ ←電池V
ξ ←電阻100000R __
└────────────────╱┘
↖開關
├ 0.5光年長 ┤
今天的問題是這樣的
當我按下開關後
在1光年長的導線中
電流隨位置跟時間的變化是如何?
(不考慮導線電阻及電池電子數量問題...如果是癥結所在那就好吧)
已經知道時間無限久後應該就是一般電路
本來跟朋友討論的結果是說
當訊息傳到時才會有電流
但後來我覺得怪怪的
如果訊息是電磁波攜帶的
那應該在一開始的導線位置就會有電流阿
所以應該不是等到訊息傳達完成後才開始有電流
而且我不知道訊息應該是從正極還是負極出發
所以更加不知道如何分析
想請電路神人幫我解決這個問題
感恩~
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◆ From: 118.160.248.149
※ 編輯: jass970991 來自: 118.160.248.149 (08/23 22:56)
1F：推 yw1002:你要看是怎麼測量的。實際上在對某種材料測量它的導電係數 08/23 22:59
2F：→ yw1002:或電阻時，都是分別先測量電壓跟電流，然後看比率 08/23 22:59
3F：→ yw1002:當然根據粒子跟場作用形成的波動現象，波長愈長愈不容易散 08/23 23:00
4F：→ yw1002:射，但是在長距離時間下誤差也會累積 08/23 23:01
5F：→ yw1002:就算你從訊息電磁波的觀點來看，電磁波在介質裡也會散射 08/23 23:01
6F：→ jass970991:我看不懂........ 08/23 23:17
7F：→ jass970991:可以再多解釋一點嗎? 08/23 23:17
8F：→ yeahbo:看看大學電磁學課本裡面對於傳輸線的討論吧... 08/24 01:25
9F：→ wohtp:導體受到電場才會有電流，然後電場是以電磁波形式擴散 08/24 17:13
10F：→ wohtp:如果導線是接到發電機上面，然後t=0的時候發電機開始轉動， 08/24 17:15
11F：→ wohtp:那一光年遠的地方的電子就要等一年才會知道自己該動了。 08/24 17:16
12F：→ wohtp:但如果電源是顆乾電池，而且已經在那個位置擺了一年以上，然 08/24 17:17
13F：→ wohtp:後你才剛剛把電路接通的話...其實還是不會馬上有電流。 08/24 17:18
14F：→ wohtp:因為一開始沒有電流的原因是沒有電路。但是「電路接通」這回 08/24 17:20
15F：→ wohtp:事也是靠電場傳遞出去的。 08/24 17:20
16F：→ wohtp:本來沒有路-->巷子尾擠了一堆電荷-->電場把後來的電荷嚇跑 08/24 17:22
17F：→ wohtp:有路了-->巷口電荷不塞車-->沒有電場阻止後來的電荷流動 08/24 17:23
18F：→ wohtp:可是一光年遠的地方照樣要等一年才會知道前面的路開了 08/24 17:23
19F：推 yw1002:拿擴散來比喻。還沒接通電路時，電池跟外界有一個能階 08/24 17:35
20F：→ yw1002:接上了以後，導體跟電池間能階小於電池內電子動能就可能跑 08/24 17:36
21F：→ yw1002:不過極短距離內似乎也有機率穿隧(quantum tunneling) 08/24 17:36
22F：→ yw1002:距離過大以後，粒子穿出去也有機會再跳回來 08/24 17:37
23F：→ yw1002:就像磁場磁力線一樣 08/24 17:38
25F：推 profyang:.......請先看懂傳輸線是怎麼回事 08/24 21:57
26F：推 yw1002:這個傳輸線就是指純量位。粒子根據純量位場下的頻譜現象 08/24 22:49
27F：→ yw1002:和自由度應該是相符的(commensurate)....如果有額外自由度 08/24 22:49
28F：→ yw1002:那只能歸到線性獨立的向量位...... 08/24 22:50
29F：→ yw1002:向量位的傳輸粒子理論上有gauge boson/fermion 08/24 22:50
30F：推 yw1002:這種問題一般只能理論上就像thought experiment來討論 08/24 22:53
31F：→ yw1002:因為如果要實驗來研究，粒子受到的向心力場首先要很大 08/24 22:54
32F：→ yw1002:例如黑洞或中子星表面慣性質量小的費米子 08/24 22:54
33F：推 yw1002:想到問題然後提出理論只是一開始，如果自己還能建議能夠 08/24 22:58
34F：→ yw1002:作哪些實驗來支持，那才是重點 08/24 22:59
35F：→ yw1002:很多得Nobel Prize的laureate要等大半輩子不是因為故意讓 08/24 23:00
36F：→ yw1002:他等這麼久，是因為他只提出理論，卻要別人來幫他想如何驗 08/24 23:00
37F：→ jass970991:恩.....看了一下griffiths還是不太懂 08/24 23:05
38F：→ jass970991:我覺得最大的問題應該是電磁波攜帶的電場大小我算不出 08/24 23:07
39F：→ jass970991:我知道電流密度是由電場驅動的 電場是由電磁波攜帶的 08/24 23:08
40F：推 yw1002:電磁波攜帶的電場大小最好是用量子場的當作粒子來看 08/24 23:10
41F：→ jass970991:其實我覺得最怪的地方在電磁波所到之處不是應該有電場 08/24 23:10
42F：→ jass970991:但是為什麼這電場不會驅動電流??? 08/24 23:10
43F：→ yw1002:尤其是在動態系統裡，如果是看成波因為色散相速度群速度 08/24 23:10
44F：→ yw1002:那些很複雜。還有當你說分為電場跟磁場其實應該是純量位 08/24 23:11
45F：→ yw1002:跟向量位，因為光子是質量最小的(0)...它對周遭所產生的 08/24 23:12
46F：→ yw1002:效應最明顯偵測方式就是藉由質量最小的費米子電子運動來偵 08/24 23:12
47F：→ yw1002:會有散射。如果電流沒發生代表chemical potential太大 08/24 23:13
48F：→ jass970991:恩...我以為這應該是個古典問題 所以我不能用單純的電 08/24 23:15
49F：→ jass970991:磁學討論? 08/24 23:15
50F：推 yw1002:你說電流也是要測得到才算吧....光子跟電子碰撞散射後 08/24 23:16
51F：→ yw1002:一個是會測到電流....一個是藉由反射光子動量像ARPES 08/24 23:17
52F：→ yw1002:阿我知道了....你是從Maxwell方程式來想的。雖然Maxwell 08/24 23:19
53F：→ yw1002:證實了光是電磁場傳遞...別忘了他用的物質是金屬！ 08/24 23:19
54F：→ yw1002:在非傳統金屬這些性質一定會更複雜 08/24 23:20
55F：→ yw1002:你如果要從古典的角度來看，那就Ginzburg-Landau吧？ 08/24 23:21
56F：→ yw1002:一個order parameter在古典量子過度之間有個coherence- 08/24 23:21
57F：→ yw1002:decoherence過程....如果coherence length太短用古典行不通 08/24 23:22
58F：→ wohtp:可以單純用電磁學討論啊，但是電磁學內建特殊相對論。 08/24 23:22
59F：→ wohtp:至於yw的推文...這種時候只要笑就可以了。 08/24 23:23
60F：→ yw1002:散播歡樂給大家....很樂意 08/24 23:23
61F：→ yw1002:最近要忙寫論文探討非傳統超導...準備上傳arxiv 08/24 23:24
62F：推 yw1002:而且我現在才發現你這問題一開始就有點矛盾，如果你是要 08/24 23:29
63F：→ yw1002:問電流那是跟材質本身性質有關，至於電磁波那是真空中的現 08/24 23:29
64F：→ yw1002:象 08/24 23:30
65F：→ yw1002:當我們測一個物質的電導係數是來characterize它本身特性 08/24 23:31
66F：→ yw1002:如果是關於電磁波本身在真空中那通常是在廣相重力場明顯 08/24 23:31
67F：→ jass970991:感謝版眾的推文 我知道癥結點在哪了 有點蠢阿我XD 08/24 23:54
68F：→ yeahbo:電磁波的電場會驅動出電流沒錯啊... 不過要計算之前，你要 08/25 01:46
69F：→ yeahbo:先知道那條傳輸線的特徵阻抗 08/25 01:47