Czy prąd płynie po otwartej linii przesyłowej?


10

Poświęć chwilę, aby spojrzeć na poniższy schemat:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Pytanie brzmi, czy żarówka będzie chwilowo migać, gdy przełącznik jest zamknięty. Myślę, że tak, ale mam wrażenie, że się mylę.

Powodem, dla którego myślę, że będzie migać, jest to, że kiedy przełącznik jest zamknięty, potencjał elektryczny drutu linii przesyłowej powinien stać się taki sam jak potencjał elektryczny znaleziony na końcówce akumulatora i aby tak się stało, elektrony będą musiały przepłynąć przez drut, aż do osiągnięcia równowagi potencjału elektrycznego. Gdy elektrony przepłyną przez drut, będą musiały przejść przez żarnik żarówki, powodując włączenie światła.

Nawiasem mówiąc, zdaję sobie sprawę, że żarówka nie oświetli pokoju lub że w ogóle nawet zaświeci. Używam tu tylko żarówki, aby zilustrować moje pytanie i nie chcę reprezentować jakiegoś eksperymentu z prawdziwego życia.

Dzięki.


Co spowodowałoby ruch elektronów?
JIm Dearden,

1
Prąd nie płynie, ładunek płynie .
fuzzyhair2

1
To niewiele różni się od anteny. Przełączone napięcie prądu stałego spowoduje, że fala przesunie się wzdłuż linii.
Adam Davis

Odpowiedzi:


17

Tak, nastąpi krótki impuls prądu przez żarówkę, gdy część linii przesyłowej (tj. Jej pojemność) po prawej stronie żarówki ładuje się do napięcia zasilania.


1
Wspomniałbym o niektórych czynnikach, które wpływają na przepływ, np. Jeśli zależy to od masy drutu po prawej stronie żarówki, jakiejkolwiek różnicy początkowych ładunków itp.
2813274

@ user2813274: W rzeczywistości masa drutu nie ma z tym nic wspólnego, a OP określił warunki początkowe. Zobacz tę odpowiedź, aby uzyskać więcej szczegółów, ale kluczowymi parametrami są rezystancja żarówki R, impedancja charakterystyczna linii transmisyjnej Z0 i długość linii. Jeśli R = Z0, będzie czysty prostokątny impuls prądu o wielkości V / 2R, który trwa wystarczająco długo, aby stan przejściowy rozprzestrzenił się na koniec linii iz powrotem.
Dave Tweed

15

Podczas włączania wystąpi niewielki puls prądowy, nawet jeśli uważa się obwód za obwód skupiony, tzn. Bez uciekania się do teorii linii przesyłowej. Pamiętaj tylko, że w prawdziwym obwodzie zawsze występuje zbłąkana pojemność, dlatego możesz modelować otwarty koniec linii transmisyjnej jako kondensator (o małej pojemności, powiedzmy ~ 1-10pF). Dlatego masz skupiony obwód RC, w którym R jest żarnikiem. Zatem po zamknięciu przełącznika ładujesz ten maleńki kondensator przez włókno.

Zakładając, że niektóre figurki takie jak i otrzymujesz prąd początkowy wykładniczo maleje ze stałą czasową .V D C = 10 V I = V D C / R = 100 m A τ = R C = 100 Ω × 10 p F = 1 n sR=100Ω,C=10pFVDC=10VI=VDC/R=100mAτ=RC=100Ω×10pF=1ns

Oczywiście energia przekazywana do żarnika przed wygaśnięciem prądu jest tak mała, że ​​normalna lampa nie będzie w stanie emitować wykrywalnego światła.


10

Nie i tak i to zależy od twojego widoku.

Nie, jeśli postrzegasz to jako schematyczną reprezentację symbolu. Jest to zazwyczaj widok większości inżynierów podczas wykonywania obliczeń lub projektowania większości pracy - schemat. W tym widoku prąd płynie, gdy masz połączenie ciągłe napędzane napięciem, ale nie ma tutaj połączenia ciągłego, więc nie płynie prąd.

Tak, jeśli postrzegasz to jako linię transmisyjną. Jak wspominają @Andyaka i @DaveTweet, zmiana napięcia będzie rozchodzić się przez linię przesyłową i w każdym punkcie w transmisji, w którym występuje zmiana napięcia, będziesz miał przepływ prądu (prąd przesunięcia). Jednak ustabilizuje się stosunkowo szybko, dopóki nie będzie już żadnych zmian napięcia.

Jako prymitywną analogię możesz pomyśleć o tym, że jeśli stoisz w miejscu i nie ruszasz się, to poruszasz się? Jeśli jest ona względna do ziemi, to nie, nie jesteś, ale względem słońca poruszasz się - właściwie dość szybko.


8

Prąd musi płynąć, bo skąd źródło prądu może wiedzieć, że na końcu nie ma obciążenia. Wszystko to jest zawarte w teorii linii przesyłowej. Przepływający prąd zależy od impedancji wejściowej linii przesyłowej. Nawiasem mówiąc, nazywa się to impedancją charakterystyczną. Innym interesującym efektem ubocznym jest to, że nieskończenie długa bezstratna linia przesyłowa będzie przewodzić prąd w nieskończoność na podstawie dostarczonego napięcia i charakterystycznej impedancji kabla.


2
Jeśli przyjrzysz się uważnie, podłączając długi przedłużacz, może on nieco iskrzyć, gdy nic nie jest podłączone do drugiego końca. AC wprowadza kilka innych rozważań (moc bierna w dość pojemnościowej linii przesyłowej ...)
rdtsc
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.