电流的速度有多快?是光速还是龟速?
来源:朱老师IT充电站 发布时间:2022-08-24 分享至微信

各位做嵌入式的童鞋,你们有没有想过一个问题:电流的速度有多快?

李永乐老师做了一个实验,是这样的。

1、利用2个仪器,信号源和示波器,信号源用来产生波形,示波器用来捕捉波形。

2、信号源和示波器之间用不同长短的导线。


S1固定1米的长度,S2采用3米、5米、7米等不同长度的导线。

因为导线长度的不同,在示波器上波形之间会有时间延迟,这个延迟是可以用示波器量出来的,为△t,那么电流的速度很容易得出了,V=(S2-S1)/△t。

如下图所示,信号源一个通道接了两个不同长度的导线,分别接到示波器的两个通道。


利用示波器,可以量出两个波形峰值之间的时间延迟。


3、通过更换不用长度的S2导线,得出的时间延迟数据如下。


李老师分别用了3m、5m、7m、9m、11m、13m的导线,所以长度差依次是2m、4m、6m、8m、10m、12m,长度差和时间差几乎是成等比例关系的。

根据上面的数据,可以计算出电流的速度:
V=S/△t=2m/10ns=200000000m/s

也就是每秒20万公里,可以绕地球5圈。

4、李老师将这些数据也做了曲线拟合,得出的电流速度就是在20万公里每秒。


李老师留了一个问题,这个实测数据,是光速的2/3,和我们平时想的电流速度等于光速还是有差距的。

评论区有人给出了答案,是这样说的。

李老师好,在下来回答您留的问题:电磁波沿传输介质传播的相速度为c/sqrt(u*e),其中c为光速,u为介质的relative permeability(相对磁导率),e为relative dielectric constant(相对介电常数)。如果导线外就是真空,那么u和e都等于1,所以得到的速度就是光速。而对于您实验中用的coaxial cable(同轴电缆),其导体部分和绝缘体部分都是非磁性的,另外聚乙烯材料的介电常数约为2.3左右,所以由公式可得v=c/sqrt(1*2.3)=0.66c,与您测到的2/3光速一致。

有一位近百万粉的知乎答主,意见却不一样,说电流速度是龟速。


你们怎么看?

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