电路以哪种方式供电？

今年夏天我在一些电路上工作，我碰到了每个人最终要做的事情：电流从+流向--尽管电子从-流向+（但互相撞击）。我了解这一点的历史背景，但对我来说却提出了以下问题：

如果我将任意数量的双向白炽灯泡串在长度为10秒钟的电线上，然后将其连接到足够强大的电池上，那会发生什么？灯泡会一次全部点亮吗？他们会从+点亮到-，从-点亮到+吗？先感谢您。这真是困扰我。

简短答案

最接近已关闭端子的灯将首先点亮。如果两个端子同时关闭，并且电路在电源和接地电势的中间开始充电，则串末端的灯将首先点亮。中间的灯无法首先点亮。请继续阅读以获取有关原因的解释。

问题陈述

假设我们有两个串联在电源上的灯。灯彼此之间以及到电压源之间的距离是如此之大，以至于电荷传播所需的延迟是显而易见的。

假设我们在每个灯上都有一个检测器，它具有无限的时间精度和无限的亮度精度。同样，假设每个灯泡的亮度与端子两端的电压成正比，因此即使有微小的电压，也会产生微小的光。该测试设置将告诉我们哪个灯泡先亮。

放弃电线和组件以理想方式运行的概念很有帮助。我们将电线建模为传输线。在这种情况下，将从连接的最后一个端子开始产生电压波。让我们看看每种情况。相对电压用+和-表示。因此，从高电压到低电压的顺序为+++，++，+，-，-，-。

情况1：最初接地

在这种情况下，电路节点首先被充电到地电压。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

连接电源后，由于电子吸收电源，电压从电源端子开始产生电压波。LAMP1是第一个在其两端具有电压差的器件，因此它将首先点亮。

^{模拟该电路}

一旦电压波到达接地端子，它的一部分可能会反射回来并以相反的方向传播（请参见振铃）。假设反射系数的绝对值小于1，则该波将在无限长的时间后最终消失，并且电路将在电路的每个节点处稳定到恒定电压。实际上，该波应该衰减，几乎可以立即忽略不计。

^{模拟该电路}

情况2：最初已接通电源

在这种情况下，电路节点首先被充电到电源电压。

^{模拟该电路}

当接地时，由于电子是从接地源发出的，电压波从接地端开始。LAMP2是第一个在其两端具有电压差的器件，因此它将首先点亮。

^{模拟该电路}

一旦电压波到达电源端子，在电路在每个节点处稳定到恒定电压之前，它的一部分可能会反射回来并以相反的方向传播。

^{模拟该电路}

情况3：两个端子同时连接

实际上，这种情况取决于电路的初始电压。如果介于电源电压和地之间，则来自电源的电压波会将电子拉出（吸收）到电路中，而来自地的电压波会将电子推入（提供）电路。总而言之，它是前两种情况的组合，其中两个波沿相反的方向传播。

哪个灯先亮？

从图中的直觉，我们知道最接近开关的灯泡将首先点亮。灯可能只关闭一次就关闭，或者随着电压波在电路中来回反射而闪烁。它们可能会逐渐切换，也可能会突然切换。行为取决于整个电路的阻抗。这将确定电压波的锐利度（渐进切换与突然切换）以及反射的数量和强度（闪烁）。

您可以研究麦克斯韦方程组和传输线理论，并精确地找出哪一盏灯将在哪一个飞秒打开并对其进行超级学究。但是为什么要花几分钟的时间来回答这个问题呢？所有你需要知道的是，电压，作为电势差，行驶在波！这就是您所需要知道的！

假设没有电容/电感的无损导体：电子不会以无限的速度运动，因此完全可以想象，将开关翻转为缓慢地感应沿线传播的能量波是有效的。但是，由于灯泡在电流流动时会点亮，并且由于电流仅在电子开始移动后才流动，因此直到EM场完全传播后，灯光才会点亮。所有灯泡将同时点亮。

然而！那个理想的模型是胡扯。实际上，您的导线具有电容和电感。这些都会影响电路。假设灯泡并联。在这种情况下，当您翻转开关（可以将其安装在正极或负极时，最接近开关的灯泡将首先打开。