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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camson 发表于 2021-12-1 16:42
我感觉，对于这种长距离传导，几十万公里，那做为电能动力源的电池的位置（相对灯泡），应该是有关系的。
是呵，不光是开关，实际上电池、开关、灯之间的位置关系都是有关系的。
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黄黑黄 发表于 2021-12-1 18:04
大家讨论的差不多了，本大师来总结一下吧
首先有一些假设，或者说共识
一、假设导线的电阻可以忽略不计，否则就没法玩了
二、假设导线的线径是3mm、假设电池的电压是12V，基本符合视频中的设置
找个在线计算器算一下，两个相距一米直径3mm的导线间的输入阻抗大约是780欧
视频中的那个灯泡，假设它是12V工作的，那么串接两个780欧的电阻之后还能点亮吗？俺认为不大于10毫安的电流不足以点亮它
所以结论是开关闭合之后的等效电路是电池通过两个780欧的电阻接到灯泡，在0.5秒之后阻抗降为0，相当于12V电源直接接灯泡，灯泡被点亮
如果把灯泡换成一只LED的话，开关接通的瞬间LED就会被点亮，在0.5秒之后会变得更亮
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重复使用 发表于 2021-12-1 16:48
没有，例如下图，就算电池离灯泡很远，但只要开关和灯泡很近且同在一侧即可瞬间点亮。
让我们还是用这个图再来做一个思想实验，问题就会更清楚了。假设有两个人拿着剪刀站在这个电路左右两侧的最远端，当开关闭合的同时，他们也用剪刀剪断导线，想想灯泡会怎么样？
根据电场只能以光速c传播的限制，因为他们和灯泡/开关相距很远，所以剪断导线的行为不可能瞬间就立刻影响到开关闭合后灯泡附近的电子行为。对比没有剪断的情况，你就能明白那些红圈圈的（+）不是同时一起移动的了。剪断或者不剪断，灯泡的在0到L/c秒的行为都是一样的（L是剪断的位置到灯泡的距离），但是剪断的情况下，就只有还连在灯泡正极的那一段导线里存储的电荷可以流过灯泡了。
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187 帖
大家讨论的差不多了，本大师来总结一下吧
首先有一些假设，或者说共识
一、假设导线的电阻可以忽略不计，否则就没法玩了
二、假设导线的线径是3mm、假设电池的电压是12V，基本符合视频中的设置
找个在线计算器算一下，两个相距一米直径3mm的导线间的输入阻抗大约是780欧
视频中的那个灯泡，假设它是12V工作的，那么串接两个780欧的电阻之后还能点亮吗？俺认为不大于10毫安的电流不足以点亮它
所以结论是开关闭合之后的等效电路是电池通过两个780欧的电阻接到灯泡，在0.5秒之后阻抗降为0，相当于12V电源直接接灯泡，灯泡被点亮 本帖最后由 黄黑黄 于 2021-12-1 18:05 编辑
首先有一些假设，或者说共识
一、假设导线的电阻可以忽略不计，否则就没法玩了
二、假设导线的线径是3mm、假设电池的电压是12V，基本符合视频中的设置
找个在线计算器算一下，两个相距一米直径3mm的导线间的输入阻抗大约是780欧
视频中的那个灯泡，假设它是12V工作的，那么串接两个780欧的电阻之后还能点亮吗？俺认为不大于10毫安的电流不足以点亮它
所以结论是开关闭合之后的等效电路是电池通过两个780欧的电阻接到灯泡，在0.5秒之后阻抗降为0，相当于12V电源直接接灯泡，灯泡被点亮 本帖最后由 黄黑黄 于 2021-12-1 18:05 编辑
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semilin 发表于 2021-12-1 17:53
还是一样的，你把电阻和电感换成开关，如果是n级级联的话，就从原始电路的开关向电源，每1/n秒打开一级，这个时候就等效他说的情况了。
其实仔细想想，整条从电源正极到灯泡正极导线里的电流是同时一起在开关打开瞬间就流动的吗？并不是，否则就破坏相对论的光速限制了。必须要电场建立起来以后，电流才会流动，所以是靠近灯泡的地方先开始流，然后以电场传播的速度逐渐影响远处的导线才会有电流的。
电子电路仿真器的求解过程是不考虑电场的空间传播时间的，所有器件和导线都是没有尺寸的，分压电路一瞬间就分压了。当问题中的导线有可跟c比拟的尺寸的时候，不能简单的用普通寄生等效电路来分析，那个只能模拟充放电的延迟（每一个瞬间电场都已经均匀的传递到每一个器件的端点上了），不能模拟电场传播的延迟。这就是为什么要加上开关的原因。 ...
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娲姝 发表于 2021-12-1 17:51
这个是对 164、165、169、170、172、173、175 贴部分的模型，不是楼主题图模型
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娲姝 发表于 2021-12-1 17:33
不完全一样 还是马上亮，只是开关闭合瞬间更亮一些，再进入稳态...
还是一样的，你把电阻和电感换成开关，如果是n级级联的话，就从原始电路的开关向电源，每1/n秒打开一级，这个时候就等效他说的情况了。
其实仔细想想，整条从电源正极到灯泡正极导线里的电流是同时一起在开关打开瞬间就流动的吗？并不是，否则就破坏相对论的光速限制了。必须要电场建立起来以后，电流才会流动，所以是靠近灯泡的地方先开始流，然后以电场传播的速度逐渐影响远处的导线才会有电流的。
电子电路仿真器的求解过程是不考虑电场的空间传播时间的，所有器件和导线都是没有尺寸的，分压电路一瞬间就分压了。当问题中的导线有可跟c比拟的尺寸的时候，不能简单的用普通寄生等效电路来分析，那个只能模拟充放电的延迟（每一个瞬间电场都已经均匀的传递到每一个器件的端点上了），不能模拟电场传播的延迟。这就是为什么要加上开关的原因。
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娲姝 发表于 2021-12-1 17:33
不完全一样 还是马上亮，只是开关闭合瞬间更亮一些，再进入稳态...
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huangzb1957 发表于 2021-12-1 17:27
没错，在家里一按开关，灯就亮了，而供电的发电厂可能在几千公里外呢。
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camson 发表于 2021-12-1 16:54
那这么说，如果电池与灯距离30 万公里，60万公里，90万公里。。。。开关闭合后灯亮时间（秒数）一样？与电池跟灯距离无关？
没错，在家里一按开关，灯就亮了，而供电的发电厂可能在几千公里外呢。
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重复使用 发表于 2021-12-1 16:58
对，信息通讯嘛，“开关”告诉“灯”说，我打开了哦，灯听到后就会亮。
这个也是我细细分析后，认识到自己之前对这个问题理解不够充分。
那也未必灯就亮。还是跟刚才分析原题的假设一样，如果考虑分布式电容模型，虽然紧接着灯正极的导线已经被事先充电充到高电位，灯负极在开关一打开时就是低电位，但是导线的电容有限，如果不能提供持续的超过亮灯阈值的电流，灯泡依然不会亮，正极的导线会被拉到低电位，并且电势差会持续传递，直到电源正极才能提供源源不断的电流。
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重复使用 发表于 2021-12-1 16:48
没有，例如下图，就算电池离灯泡很远，但只要开关和灯泡很近且同在一侧即可瞬间点亮。
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重复使用 发表于 2021-12-1 16:34
没有，因为一旦电路搭建起来，开关闭合前的原始状态是一个短暂的电荷平衡过程（其实也是1秒左右就完毕）。然而我们算都是从开关闭合时作为起始时间T=0的。
这里存在的根本问题就是开关这个“信息”传到灯泡的延时。
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leapal 发表于 2021-12-1 16:11
这个题目简化一下，其实就是这么个意思：
电场能量的传播到底是沿导线进行还是沿真空走直线传播。
个人以为：当然是沿导线了，也就是李永乐的答案；
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娲姝 发表于 2021-11-30 19:20开关接通的瞬间不是直流，需要进行瞬态分析。
其实这个问题可以先等效为下图，然后用 PCB 画两块这种蛇形线，我们假设 PCB 10*15cm（可以免费），有效长度 9cm，宽度 14cm 吧，线宽 10mil，间距 10mil，可以画 88 条线，就是 12.32 米长，电磁波在 PCB 铜箔上传播的速度受 PCB 板材介质影响大概是真空中的一半左右，也就是跑完这个长度需要 0.82us（不考虑其它因素），这是很容易用现代仪器测量出来的。
所以，我们在 PCB 输出处接一个电阻负载，入口给予一个脉冲，然后看出口电阻上的电流达到比如 0.707I 需要的时间，和直接一条 9cm 直线相比是否一样，就知道楼主的问题何解了。
你的结论我同意，只是感觉电波的速度没有这么慢，大概差了10倍吧。
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重复使用 发表于 2021-12-1 09:40
解1是不考虑结构性带来的问题。
考虑分布电感电容后，有点难，我看看怎么解释的一般人都能看懂，分布参数主要由LC以及延时的T元件造成。
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