电流是否在开放的传输线上流动?


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请花一点时间看下图:

在此处输入图片说明

问题是,当开关闭合时,灯泡是否会瞬间闪烁。我认为会的,但是我觉得自己错了。

我认为它会闪烁的原因是,当开关闭合时,传输线的电势应与电池端子上的电势相同,为了使其发生,电子将需要流过直到达到电位平衡为止。当电子流过电线时,它们将需要穿过灯泡灯丝,从而导通灯。

顺便说一句,我意识到灯泡将不会照亮整个房间,甚至根本不会点亮,我在这里仅使用一个灯泡来说明我的问题,而不是代表某种现实生活中的实验。

谢谢。


什么会导致电子移动?
吉姆·迪尔登

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电流不流动,电荷流动。
Fuzzyhair2

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这与天线没有太大不同。切换的直流电压将导致波沿线路传播。
亚当·戴维斯

Answers:


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是的,当灯泡右侧的传输线部分(即其电容)充电到电源电压时,会有短暂的电流脉冲通过灯泡。


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我想提的是影响多少会流,也就是说,如果它取决于电线的质量,以电灯泡的,正确的,任何初始费用差异等几个因素
user2813274

@ user2813274:实际上,导线的质量与它无关,OP指定了初始条件。有关更多详细信息,请参见此答案,但是关键参数是灯泡R的电阻,传输线Z0的特征阻抗和线路的长度。如果R = Z0,将有一个整齐的矩形脉冲电流,其大小为V / 2R,持续的时间足够长,使瞬变传播到线路的末端并再次传播。
Dave Tweed

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即使您将电路视为集总元件电路,也就是在不求助于传输线理论的情况下,接通时都会有轻微的电流脉冲。请记住,在实际电路中总会存在杂散电容,因此您可以将传输线的开路端建模为电容器(电容很小,例如〜1-10pF)。因此,您有一个集总的RC电路,其中R是灯丝。因此,当您合上开关时,您正在通过灯丝为那个小电容器充电。

假设一些基本数字,例如和您得到的初始电流随时间常数呈指数下降。R=100Ω,C=10pFVDC=10VI=VDC/R=100mAτ=RC=100Ω×10pF=1ns

当然,在电流消失之前转移到灯丝的能量是如此之小,以至于普通的灯将无法发射任何可检测到的光。


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否,是的,这取决于您的观点。

如果您将其视为原理图符号表示,则不会。这通常是大多数工程师在进行计算或设计大部分工作(原理图)时所看到的。在此视图中,当您具有由电压驱动的连续连接时,电流流动,但是此处没有连续连接,因此没有电流流动。

是的,如果您将其视为传输线。就像@Andyaka和@DaveTweet提到的那样,电压变化将通过传输线传播,并且传输中电压变化的每个点都会有电流(位移电流)流过。但是,它会相对快速地稳定自身,直到电压不再变化为止。

作为粗略的类比,您可以将其想象为:如果您站着不动,不动,那您在动吗?如果它相对于地球,那么您就不是,但相对于太阳,您正在移动-实际上是非常快的。


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电流必须流动,否则电源怎么会知道最后没有负载。这全部体现在传输线理论中。流过的电流基于传输线的输入阻抗。顺便说一下,这就是特性阻抗。另一个有趣的副作用是,无限长的无损传输线将根据提供的电压和电缆的特性阻抗无限期地传导电流。


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如果在插入长的延长线时仔细观察,则可能会产生一点火花而另一端没有任何插入。AC引入了其他一些注意事项(相当电容的传输线中的无功功率...)
rdtsc 2015年
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