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假設有一根1光年的電線並通上了電,現在停電了,1光年外也是馬上停電嗎?


還是得吐槽一下某些童鞋,把初中學來的一些電學規律奉為圭臬。短路之後不構成閉合迴路馬上就沒有電流?這個規律在我們日常生活中用起來的確屢試不爽。但我們現在討論的可是一光年的大尺度啊!

就像牛頓運動定律,在低速宏觀現象的解釋中可說是萬無一失,但一旦進入光速量級的運動,就要考慮狹義相對論了,事實上牛頓運動定律是相對論在低速下的近似。同樣的,中學學的歐姆定律、基爾霍夫定律等等所有電路里的規律,都只適用於小尺度低頻率的電路(稱為準恆電路),一旦電路尺度過大或電源的頻率過高,准恆條件被破壞,「電路」的概念完全由「電磁場」的概念所取代,這時分析就必須從麥克斯韋先生總結的場的方程——麥老師方程出發。

麥克斯韋方程組揭示了電磁場相互作用的全部內在規律,並由此預言了電磁波的存在。電矢量與磁矢量在一個平面內震蕩,而能量就沿垂直這個平面的方向傳播(波印廷矢量),而傳播的速度正是光速c!

如下示意圖:電源的波印廷矢量向外輻射,即電源向外部空間輸出能量;而負載則吸收能量。

能量從電源向空間輻射,在電阻小的地方近乎沿著表面傳播,在電阻大的負載處則垂直入射。在由此可見,電磁能不是通過電流沿導線內部傳給負載的,而是通過空間的電磁場從導線的側面輸入的(本靈魂畫師手繪)。

這也是我們有無線電技術的存在,在你手機內部的一個電路產生電磁震蕩,通過電磁波可以傳播到很遠的地方。

有了以上麥老師方程給我們的結論,各位童鞋就應該能夠分析題主的問題了。當電磁波的波長λ和電路的尺寸l可比擬甚至更小時(我們壓根不用想就知道這玩意肯定是不能和1光年長度相比的),電源中電流或電荷的分布發生的變化就不能及時地影響到整個電路,即使在同一根導線上同一時刻也會有不同電流,「電壓」概念也不再適用了。電流產生的真正原因不是什麼電壓,而是電源輻射出來的電磁波!電壓只是准恆條件下集總電路才存在概念。

事實上我們斷開開關是一個信號,相對論理論也告訴我們,沒有任何信息的傳播速度能超過光速。根本不存在所謂停電是一瞬間的事。

1光年的導線,此岸斷開,彼岸至少要1年之後才知道這邊斷開了,電流才會終止。在整條電路上都充滿了電磁波,源源不斷地向彼岸輸送能量,1年才會枯竭。當然,要建立這樣大的一個電磁場,也需要一年的時間。


一光年遠的地方肯定是一年後才停電啊,這個不難理解吧。

電流是電子在電場作用下導體內部自由電子的定向運動。我發現很多人對電流完全不理解,這大概是現在中學只關心做題,完全不管物理的實質。

我發現很多人認為,電流是像水管一樣,從電源發射出去的一股電子流。我在此強調一下,完全不是這樣,電流不是水流,電流不是射線!!!!永遠不要以這樣的想法理解電流。

電流是什麼,導體內部的每一處地方都存在自由電子,當電源通電時,電場會以光的速度沿著導線傳播,在電場的影響下,電子開始做定向運動,這樣才形成了電流。

你可以這樣想像,有一條小路,這個路就是導線。在這條路上到處都有人,擠得慢慢噹噹的。所以,這些人只能原地左右晃,或者轉圈,無法向前有,這就是自由電子。所以平時是沒有電流的。

這條小路的盡頭,有一扇門,門的後面是一個空的沒有人的地方,這個就是電源。當你把門打開時,小路上的人一看旁邊屋子空著,就趕緊走到屋子裡。這時候小路的盡頭就出現了一個空位,旁邊的人乾淨右佔了這個空位,這樣不斷進行下去,電流就形成了。

如果門一直開著,這個空位就會以光速向後面傳過去。電子不斷搶佔空位,就形成了電流。如果這個小路有一光年長,那麼空位也需要一年後才能傳到小路盡頭,一年後小路那邊的人才開始運動。

那麼如果你把門關上了呢(斷電)?門前的那一個人立馬停下走不了,但是他的後面還是有一個空位的,後面的人還能往前走一步。所以電流不是瞬間停止的,而是以光的速度由進到遠慢慢停止的。

這一個空位會以光的速度向後傳播,直到一年以後,這個空位被一光年處的那個人佔滿了,整個小路上的人才回到了以前的狀態。

也就是說,一光年遠處很顯然需要一年後才能停電。


是的,只要斷電,整個電路就會失去電壓,失去電流,也就是大家說的沒電了。

很多人有一個誤解,電是不是從近到遠停電的啊?

不是的,當你拉開電閘斷開電路,這個電路的閉合就被破壞了,整個電路中沒有了電流,所有用電器都不工作了,就是大家最熟悉的停電現象。

停電,和距離無關,停電的一瞬間,是整個電路沒有電流了。


答:題主這個問題,本質還是想知道,電的傳遞有沒有速度,明確地告訴你:是有速度的,而且正是光速;如果你的假設中使用超導體,那麼一光年外需要等一年才會停電。


導線之所以產生電流,是因為在導線中存在電場,然後導體中的自由電子受電磁力的作用,發生定向移動,所以電流的傳遞速度,就是電磁力的傳遞速度。

根據麥克斯韋方程的描述,電磁力的傳播速度是光速,所以電流的傳遞速度也等於光速,一段通有電流的導體,一端斷電,另外一端當然會有延遲。


只是實際當中,這個延遲幾乎可以忽略,所以讓人感覺電是瞬時傳遞的,嚴格意義上這是不對的。

另外,從相對論角度來看,電流除了能傳遞能量,還能傳遞信息,比如電流能傳遞模擬信號,相對論指出,任何能傳遞有效信息的速度,都不可能超過光速。


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我們家的水龍頭也是一擰開,馬上就有水流出來。但是當我想用熱水的時候,總要流一會才有熱水。也就是說,水管打開後,水流是幾乎瞬間就存在的,這就是水流的傳遞速度,很快但是還需要時間。但是水本身的速度則很慢。

電流也是這樣,直流電類似水管這樣。有了電動勢電壓,這個電場會以光速充斥整個電路,於是燈泡幾乎瞬間點亮。但是電子會慢慢的流。所以通電或者斷電,響應時間接近光速。

交流電中,電子僅僅是換方向震蕩,不會跑太遠。交流電電器也利用電子震蕩實現相應的功能。

所以,一根一光年的電線,拋開損耗之類的複雜問題,直流電需要一年才能將電場傳遞到另一頭。如果真的要實現這麼長距離的電力傳輸,也必須是交流電。讓這根電線完全開始運作的時間也是一年。停電也是同理。

實際上是做不到這樣的,因為你沒法在如此長距離上還有穩定的電動勢。


電的傳導是因為電源產生了沿導線傳播的電場,電場是光速傳播的,電流的產生是由於電子的定向自動產生的,實際上,電子的移動速度很慢,一般來說家裡電線的電子的移動速度比人走動的速度還慢,但是為什麼通電能一瞬間達成呢?因為整個導線各個部分都分布有電子,電子的移動是聽從於電場的,電場所到之處電子都會移動,一移動就有電流了。

所以,這樣就可以解釋了,通電的時候,電場以光速在導線內傳播,所以電流也是光速傳播,所以在斷電後,已經傳播出去的電場不會消失,還會繼續向前傳播,那麼一光年遠的地方的電會在一年後斷掉


不會立馬就停電,而是要等一年。

我們來看一下什麼樣的情況下,被稱為停電。最簡單的說法,就是沒電流了,迴路中的一段斷開了。那麼電流又是怎麼來的呢?是電荷的定向移動。原本導線里的電子因為熱運動的存在,而隨意亂跑,而當有了電壓之後,如同鬆散的士兵聽到了號角聲,大家都規規矩矩的排好陣列,開始向特定方向移動,這就產生了電流。

也就是電子在電場內運動,而電場的傳播速度為光速。我們在題主給的環境中,去通俗的解釋一下,為什麼一光年長的電線,斷電之後需要一年時間,另一端才會斷電。

把電場比作傳令兵,它的速度是光速,本來這一光年長的導線是處於通電狀態,也就是裡面不斷有傳令兵在提醒電子保持好隊列定向移動,但是突然導線里沒有新的傳令兵出來了,那麼就會出現,之前出去的傳令兵所到之處,電子還是乖乖的移動,而當傳令兵走了,又沒有新的傳令兵接上來,自然那些電子就鬆散了,電流就沒了。

所以說,一光年的距離,如果突然沒了電壓,那麼另一頭就會在一年後斷電。不過這個題目討論的意義不大,光速一秒繞地球赤道七圈多,你是想讓輸電線也繞地球七圈嗎?幹什麼呢?並且實際施工成功概率基本是零。

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雖然俺不是學霸,也沒讀過什麼書,但是根據平常看到的,感覺你們回答的都不是一個東西啊[我想靜靜]。?

首先,短距離斷電我們的觀測就是斷開電路,然後停電,"同時"發生的事情!

來,我們換種說法,一根新的電線,長度一光年,不考慮損耗,這是一個完整的電路,有一處開關在電源端!我們打開開關,然後電子移動!電子移動那麼亂的速度,10^(-5) m/s自由電子定向移動??抱歉這個速度有點慢,好像不是,10^5 m/s自由電子熱運動?(○?ε?○)?,不好意思,至少我這個物理學渣認為這幾個都不對!

為啥嘞,你們為啥要算電子速度,這和電子速度有毛關啊[what][what][what][what]!

假設這一根線正在在通電,我們把時間定住,電線裡面電子數量是固定的,然後我們在一端塞進一個電子,我們都知道電子與電子之間存在磁場力,且是相互斥力。所以塞進一個電子之後,它會擠開距離它最近的那個電子對不對,之後的電子也會一個一個的互相擠,給前面的電子倒騰位子對不對,直到線的另一端擠出來一個電子???啊!!!

那麼這個過程我們算什麼啊,難道不是算力傳遞速度嗎?啊!我們切斷電路,難道線裡面各電子間的相互作用力消失了?那麼質能守恆去哪了[撇嘴]?

所以,我們該計算的不正是這個電子間相互作用力的傳遞速度?也就是電磁場的速度,難道不是光速?即便因為各種各樣的原因(我猜的)這個速度在實際電線中達不到光速但也也只會無限接近光速才對!所以問題的答案難道不是一年最多慢一點點就停電嗎?

然後我們在加上電流損耗,電容,等等實際問題,不好意思我沒那麼聰明,可能我說的也不是正確的標準的,但我知道,那些立即停電的是必錯答案!


承邀。

回答這個問題,首先要了解一下電流的產生。電流的產生是帶游漓電荷的導電體在電壓的作用下游漓電荷波動起來形成電流。有許多人誤解,以為電流象流水一樣從始點流到終點。所謂電流是導電體在壓力作用下導電體的一些電離子跳動活潑起來,形成各種功率為人類所利用。電流如光的傳播,光源熄滅光子馬上停前進。比如手電筒,比如在鏡子屋裡的光,只要光源熄滅,光亮立刻消失,不會繼續飛行或無限反射。

電流也一樣。電源一關。電流因失壓就馬上停止做功。至於有人說斷電的高壓電線仍可以電死人或仍殘留有什麼靜電之說,是大人騙小孩人的鬼話。目的是以防萬一觸電。

還有一些人認為一光年遠的電燈泡,電源開後要一年之後才亮,那更是笑話,導電體充滿擁擠的電荷,它們之間的密度相當一條木棍,一條一光年長(準確是二光年長,因為電流要有迴路導電線)的電線就如一條早已充滿水的水管,只要始點有足夠的壓力。一光年末端會隨著開關出水或關水,分秒不差,但在任地方斷開水管水壓馬上消失,那麼任何遠的水喉也因失壓無法流出水來。

電壓的傳播雖然只是光速傳播,但由於電流電荷早已充滿導線,一光年距離排除導電體本身的電阻因素或許會延誤幾十秒鐘左右,但根本不需一年才亮,理論上比光的傳播還快。

不過由於世界上沒有絕對無電阻的導電體,導電體本身的微弱電阻會阻礙電壓的傳播,一光年以外的電燈泡,會很可能不能點亮,它不能點亮,不是它的導體內沒有電離子,而是電壓不夠使它們不能做功。

但是,如果有超導電體(這是不可能有的)它的傳播就比光還快,可以想像,您拿一條一光年長的棍子,只要你有這個力量,你這一頭一動,棍子另一頭也馬上動,一停便馬上停,當然,這條棍子要夠硬。

可是,世上沒有人有這個力量,也沒有這麼一條棍子。


知識範圍有限,我呢是個數碼玩手機的主播作者。但是我知道,任何導線都是有電阻值的,超導體至少目前是沒有得到應用。

你這個問題要從實際中考慮,電阻值,電不可能傳輸那麼遠,就會被消耗殆盡,除非是中間有變電站之類的導流電站進行增補,當然我說可能不對,但是理論上是對的吧。

如果採用的是超導體,電子在傳輸過程中不會有損失,那麼我們確定可以輸入到一光年之外的距離。那麼就可以這麼設想,我們這邊停電,那邊不會馬上停電,有個時間差的問題。

一光年距離,也只是我們一個按照光每秒30萬公里這麼一個定義而設定的距離。而光在不同的空域速度是不一樣的,或者快或者慢,並不是一個固定值。多少會有差異的。

如果按照光速來計算,所以這邊停電,那邊也不一定需要等待一年,當然也可能需要等待更久,才會停電,這要看你這根電線是要拉到哪裡去,如果是外太空超過太陽系範圍之外,那麼時間場也就會發生變化,物質的運動速度也就會隨之加快或者變慢,不同的空域有不同的時間。

如果在地球上纏繞,這麼長的線圈,我可以很負責的告訴你,這根導線就會形成一個電容器,他會存儲電能,這邊你斷電,線圈內還會有一定的電能,直到它自己消耗殆盡才會停電。

也就是說,能量守恆,這點不會變。能量不消耗完畢他不會有任何變化。


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