主题：就没有人讨论一下，30万公里长的导线，灯泡几秒才会亮？
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黄黑黄 发表于 2021-12-2 17:20
首先，俺一直说要明确怎样才算点“亮”，没有共识就没有讨论的基础
其次，你关于传输线的一大堆理论和分析可以说没错、也可以说全错了，因为你没搞清楚俺的示波器测的是哪里的电压 ......
刚又看了一遍你的回帖，发现你提到“在50电阻上只会看到如图a所示波形”
看来你知道俺测的是50欧负载上的电压，那俺只能很遗憾地说，你对传输线的理解还是有问题 ......
好吧，本来我的原意是想为你的实验抬轿子的。因为它正确的说明了几乎在电源开关闭合的瞬间(对于最原始的题目，也就是在1/c秒的时间)负载端就“知道”电源端闭合了。但按你一再的解释，我只能打板子了。不好意思。
首先，对于灯怎样才算点亮，你我或乌鸡其他网友是否达成一致并没有意义。因为题目不是你我出的。只有正确理解题意，与出题者科普播主Veritasium达成一致才有意义。就像学校考试，你对题意的理解如果与出题老师不一致，那肯定判你错。
其次，我所做的那几个波形其实与你如何选择测量点也没关系。只要是在传输线源端，只要你不会把示波器的输入端短路或开路。你都可以看到类似的波形(当然你的信号源本身也是有内阻的)。当然，其幅度大小、阶跃高度、相位可能会有不同，但其中的几个台阶叠加或抵消、延时等关系完全不会变。如果是反相了，示波器上翻转一下也不是什么难题。而这几个台阶的形状、延时关系就是传输线传输、反射、叠加的结果。这有什么变化吗？如果没有传输线的这些特性，你会看到这样的波形吗？我对传输线的理解有些什么问题？愿闻其详。
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duoduobear 发表于 2021-12-2 16:13
Veritasium 在b站上的有中文字幕的视频增加了这样一个“注”，不知道这个注的来源。但这是不打自招啊。
如果Veritasium只是说“电池的能量有一小部分是通过电磁波方式，直接跨越1米距离，传递到了灯泡位置”，那么就没有任何争论。这是一个大家都知道的常识，而且在实践中大家想了无穷办法，努力降低从电线以外的方式散发出去的能量。如果以此作标题，没多少人会看视频。
但是他非要把这个说法说成一个哗众取宠的“能量不从电线通过（他的视频标题就是Energy Doesn't Flow in Wires）”，这就是基本逻辑错误---以偏概全，和电磁学没啥关系。
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luz 发表于 2021-12-2 12:11
可以参照同步协议，其实是多次握手通讯后得到的结果，比如甲到乙，乙到甲，再甲到乙，这样基本可以计算出延时。
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246 帖
重复使用 发表于 2021-12-2 17:23
就算是直流电，开关不合上也能亮。
只要电源一接上，就有电荷流动到导体（单根导体都是个电容器，只是容量很小很小了)，这部分的流动也会经过灯泡。
这里的点亮，就是指电池给定能力的点亮，差一点都不会亮的意思。
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244 帖
吴二山 发表于 2021-12-2 11:12
错在哪了呢？另外，为什么会有两个台阶呢？我以为是逐渐增加的
你注意到两个上升的台阶之后, 又经过两个下降的台阶, 电压变成了接近于0?
你下面的蓝色线不是输入么, 1us之后也没有归零.
你能将输入的频率搞成1hz, 在示波器上设置一个上升沿触发, 再测一次么?
这样可以避免一些干扰.
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243 帖
harmless 发表于 2021-12-2 17:06
好吧。
首先来讨论一下这个题目与你实验的关系。
从题目来说，其实大家都知道，不大可能真用长度30万公里的导线试图去点亮电灯。大家也都说了，仅导线电阻损耗已经使得灯不大可能被点亮了，于是又来假定是超导体导线等等。其实，几乎是不可能有人这样做的。于是，我们可以理解成这只是个思想实验。于是，假设是超导体确实是合理的，否则题目就不存在了。好吧，既然可以假定导线是超导体这样的理想化线路，那我们为何不可以假设电池电压可以是我们需要的任何数值，灯泡的灵敏度(或者说是点亮的功率)是我们需要的任何功率呢？那么有什么必要定义电流要达到多少才算点亮呢？又有谁规定导线直径必须得是3mm，而不能是30mm、300mm呢？你计算出来的传输线阻抗780欧有啥意义呢？难道不可以选用阻抗100欧、50欧或更低的传输线吗？那么你所谓的两边加起来1560欧就没啥意义，其实也可以假设是其他更小的数值，以至于确保选用的12V，甚至也可以是120V、1200V的电池能够点亮这盏专门选择的灯！
从以上叙述可以看出，题目仅仅规定了传输线的长度、间距及各个部件的连接方式，其他都没有定义。因此题目的本意在于在这样的条件下，电源端闭合多久之后可以被负载端(灯泡)感知到？或者换一个问法，我们将开关置换为电键 ...
首先，俺一直说要明确怎样才算点“亮”，没有共识就没有讨论的基础
其次，你关于传输线的一大堆理论和分析可以说没错、也可以说全错了，因为你没搞清楚俺的示波器测的是哪里的电压 ......
以下内容由 黄黑黄 于 2021-12-2 18:28 补充
刚又看了一遍你的回帖，发现你提到“在50电阻上只会看到如图a所示波形”
看来你知道俺测的是50欧负载上的电压，那俺只能很遗憾地说，你对传输线的理解还是有问题 ......
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240 帖
黄黑黄 发表于 2021-12-2 01:04
再说一次，要看你怎么定义“亮”
1pA的电流算“亮”吗？1nA呢？或者1mA？10mA？ ....?
俺前面也计算过，直径3mm相距1米的两根导线间的阻抗大概是780欧，两边加起来就是1560欧
这个阻抗有点儿大，Veritasium视频中那个电瓶俺猜测是12V的，不足以点“亮”那个灯泡，所以要等到1秒之后灯泡才会被点“亮”
补充一下，你后面那那句话对传输线的理解是错的 ......
好吧。
首先来讨论一下这个题目与你实验的关系。
从题目来说，其实大家都知道，不大可能真用长度30万公里的导线试图去点亮电灯。大家也都说了，仅导线电阻损耗已经使得灯不大可能被点亮了，于是又来假定是超导体导线等等。其实，几乎是不可能有人这样做的。于是，我们可以理解成这只是个思想实验。于是，假设是超导体确实是合理的，否则题目就不存在了。好吧，既然可以假定导线是超导体这样的理想化线路，那我们为何不可以假设电池电压可以是我们需要的任何数值，灯泡的灵敏度(或者说是点亮的功率)是我们需要的任何功率呢？那么有什么必要定义电流要达到多少才算点亮呢？又有谁规定导线直径必须得是3mm，而不能是30mm、300mm呢？你计算出来的传输线阻抗780欧有啥意义呢？难道不可以选用阻抗100欧、50欧或更低的传输线吗？那么你所谓的两边加起来1560欧就没啥意义，其实也可以假设是其他更小的数值，以至于确保选用的12V，甚至也可以是120V、1200V的电池能够点亮这盏专门选择的灯！
从以上叙述可以看出，题目仅仅规定了传输线的长度、间距及各个部件的连接方式，其他都没有定义。因此题目的本意在于在这样的条件下，电源端闭合多久之后可以被负载端(灯泡)感知到？或者换一个问法，我们将开关置换为电键，灯泡置换为一个足够灵敏的任意感知器，譬如说是示波器。如果我们用这个电键拍发莫尔斯码，那么，这个感知器需要延迟多少时间可以接收到这个莫尔斯码？
你的实验尽管缺失了反向传输的那15万公里传输线，但确实给这个问题提供了一个很有意义的参考。不过，你的解释并不能令人信服。从你的波形上看，那个50欧姆的电阻上几乎与源端同时出现了一个阶跃。说明在这个时候，接收端已经“知道”源端开关闭合，或者说莫尔斯电码已经发出了。我们假定这个阶跃的高度是1个单位。那么你为什么要认为一定要第二个高度大约2个单位的台阶才是“点亮”灯泡的时间呢？就接着你的说法“1pA的电流算“亮”吗？1nA呢？或者1mA？10mA？ ....?”，难道两个单位的阶跃算是点亮，与之差异仅仅6db的第一个阶跃就不能算点亮吗？这里并没有你质疑的高达几个数量级的差异。
下面再来说说对于传输线的理解。
可以用波在传输线上传播、反射过程的图解，清晰地给出你这个波形生成的原理。因本人多年未从事技术工作了，办公室电脑上没有任何绘图软件，只能用纸画图来说明了。
a波形图是信号源发出的高1个单位，脉宽1us的脉冲。该信号发出后以行波方式沿你图上的传输线向左端传播。同一时刻，源端的50欧电阻上开始出现这个信号波形(说明灯泡已经“亮了”)。该脉宽为1us的行波到达传输线末端时，因末端短路，没有任何能量被吸收，100%被末端同相位反射，经267ns后到达始端，是为波形图b。返回的该反射波与源端尚未结束的脉冲叠加形成c图所示波形。你看看是否与你测试结果很相像？为了证明这一点，你还可以试试看将传输线末端开路。这时，末端同样不会吸收行波的任何能量。但这一次将会以反相位反射回始端。是为波形d。该波形与源端原有的脉冲叠加后将会产生如波形图e所示的波形。或者，还可以更进一步，你找一个与传输线特性阻抗相同的电阻对传输线末端端接。这时，行波能量将全部被电阻吸收。因为没有反射波叠加，你在50电阻上只会看到如图a所示波形。或者可以换用不同的电阻端接传输线末端，看看波形如何变化？如果你用小于特性阻抗的电阻端接，因为该电阻吸收了部分能量，反射波还是同相位，但高度会下降，得到的波形还是类似于c，但第二、第三个台阶高度都会下降。如果用阻值大于特性阻抗的电阻端接，也会有部分能量被吸收，反射波还是反相位，但绝对值会减小。得到的波形还是类似于e，但第二段波形不再是零值，而是大于0而小于1的某值；第三段波形也不再是-1，而是绝对值小于1的某负值。
本帖最后由 harmless 于 2021-12-2 17:21 编辑
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duoduobear 发表于 2021-12-2 16:13
Veritasium 在b站上的有中文字幕的视频增加了这样一个“注”，不知道这个注的来源。但这是不打自招啊。
我就说大家都想多了吧
吴二山 发表于 2021-12-1 10:45
如果电源是个高频交流电的话，即使两边的导线不连接，灯泡也能亮。所以可能大家都想多了
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iamanewbee5 发表于 2021-12-2 11:39
电池的全部电压都在开关（即电容）两侧，接通前一直在的。
哦，我想的电容是两条导线，你说的是开关的两个点吧。如果，开关在电池附近，那确实是
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Veritasium 在b站上的有中文字幕的视频增加了这样一个“注”，不知道这个注的来源。但这是不打自招啊。
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duoduobear 发表于 2021-12-2 15:10
如果电阻是忽略的，电感和电容忽略吗？
这些是不是都需要说清楚？
从导线有长度可以推出导线必然具有电容。
做一个封闭球面包含一段有长度的导线，由于导线内电场传播的速度有限，必然会出现一端流入的电流，不等于另一端流出的电流，也就是KCL不满足，就说明这段导线可以存储一定的电荷。
这就是我前面提到的，简化模型的假设之间不能有不自洽的条件，比如导线不能只有长度，但没电容。
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吴二山 发表于 2021-12-1 10:25
这个题目里，电阻肯定是要忽略的
如果电阻是忽略的，电感和电容忽略吗？
这些是不是都需要说清楚？
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吴二山 发表于 2021-12-2 11:12
错在哪了呢？另外，为什么会有两个台阶呢？我以为是逐渐增加的
这个就是传输线的里理论了，一句半句说不清楚，各种科普文章也充满了公式
简单说前面的平台是因为传输线的阻抗是恒定的
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iamanewbee5 发表于 2021-12-02 11:39电池的全部电压都在开关（即电容）两侧，接通前一直在的。
NB兄说的没错，按下开关之前就亮了，不错要用光电倍增管来检测光亮！
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diaokebin 发表于 2021-12-1 09:49
我也讨论一下放个屁一公里远的人要都长时间闻到
我这个外行可以回答这个问题：按照隧道作业规范“隧道施工独头掘进长度超过150m时,必须采用机械通风”，放在无风的草原上放屁，执行这个隧道标准也就150米就稀释到标准值，这还是隧道密闭空间的标准，在草原无风估计2米就稀释掉了，拥挤的城市CDB最多3米，地铁车厢电影院KTV包房5米。
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seansky 发表于 2021-12-2 12:04
你如果这么理解的，那不可能同步到同时了，只能是差不多
可以参照同步协议，其实是多次握手通讯后得到的结果，比如甲到乙，乙到甲，再甲到乙，这样基本可以计算出延时。
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吴二山 发表于 2021-12-2 11:15
李永乐提到介质了，他假设是真空
前贴说的是导体的介质
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重复使用 发表于 2021-12-1 23:29
设两时钟距离为r，则由一时钟发t=0的同步信号，对方收到后瞬间把时刻调到t=r/c。
例如你我已知道相距30万公里，则你发出一个滴一声现在是晚上10:00:00的电波信号，我收到后调整自己时间为10:00:01，两钟就同步了。
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吴二山 发表于 2021-12-2 11:10
电容增大，电量增大的前提是得有电压啊，你接通之前，电压在哪呢？
电池的全部电压都在开关（即电容）两侧，接通前一直在的。
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