kulkeeko energia johtimien suuntaisesti (Poynting_vector)

Anonyymi

Videolla esitetään kysymys kauanko aikaa kuluu lampun syttymiseen kytkimen sulkemisesta kun virtapiirin pituus on satojatuhansia kilometrejä ja vastauksena 1m/c sekuntia.

The Big Misconception About Electricity
https://www.youtube.com/watch?v=bHIhgxav9LY

Laitan linkin valmiiksi tähänkin
https://en.wikipedia.org/wiki/Poynting_vector

Omasta mielestäni energia etenee johtimen suuntaisesti vaikka eteneekin sähkömagneettisena aaltona ja siksi aikaa kuluu suoraan verrattuna johtimen pituuteen.

32

636

Äänestä

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Anonyymi

      Mietityttää tuon videon julkaisun motiivi.

      Mielestäni on niin väärässä että joku erikoinen syy täytyy olla :)

    • Anonyymi

      Pintapuolista höpinää. Piäisi käyttää kvanttielektrodynamiikan teoriaa.

    • Anonyymi
    • Anonyymi

      Kytkimen navoissa on jännite jo valmiina. Sitä ei enää tarvitse odottaa.

    • Anonyymi

      Jännitelähteen kytkemineen johtimen toiseen päähän tuottaa sähkömagneettisen aallon, jonka nousureunassa esiintyy taajuuksia tasavirrasta satoihin gigahertseihin asti. Johtimen toisessa päässä valo syttyy kun tuo aalto pääsee perille asti ja jännite noussut riittävän korkeaksi.

      Suoraa johdinta pitkin aalto etenee hieman alle valon nopeudella, jos läheisyydessä ei ole dielektrisiä materiaaleja (eristämätön johdin). Eli sadantuhannen kilometrin matkan etenemiseen siltä kuluu noin 0.33 sekuntia. Korkeimmat taajuudet ovat häviöllistä johdinta pitkin etenevästä aallosta pitkällä matkalla vaimenneet pois. Perille saapuvan aallon eli johtimen jännitteen/virran nousunopeus määräytyy jäljelle jääneiden taajuuskomponenttien perusteella. Jos jäljelle jäävässä aallossa jäävät vaimenematta eli jäljelle alle 10Hz taajuudet niin nousunopeus sillä on luokkaa 0.3/f eli 0.03 sekuntia. Valo siis alkaa syttyä 0.33 sekunnin kuluttua ja on syttynyt 0.36 sekunnin kuluttua.

      Nillitysvaroitus: Tässä siis oletetaan, että johdin muodostaa silmukan, joka tuo sen kaukaisen pään hyvin lähelle johtimen lähtöpistettä. Kun siis suhtiksen perusteella ei voi yksikäsitteisesti mitata samanaikaisuutta kaukana toisistaan olevissa pisteissä.

      • Anonyymi

        Todellisuudessa tuommoisella 100000km silmukalla olisi kapasitanssia niin paljon että valon syttymistä saisi odotella aikoja.

      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Todellisuudessa tuommoisella 100000km silmukalla olisi kapasitanssia niin paljon että valon syttymistä saisi odotella aikoja.

        Ainoa millä on merkitystä on se, toimiiko johdin siirtolinjana/aaltojohtimena vai ei. Silloin linjan itsensä muodostama (sarja) induktanssi yhdessä linjan paikallisen (rinnakkais) kapasitanssin kanssa juuri oikealla tavalla kumoaa toistensa vaikutuksen ja aalto pääsee etenemään.

        Linjan kokonaiskapasitanssi tai kokonaisinduktanssi on aallon etenemisen kannalta katsottuna merkityksetön suure. Kun signaali voi edetä korkeintaan valon nopeudella niin linjassa kulkeva sähkömagneettinen aalto ei näe valon nopeuden asettamaa rajaa kauempana olevaa osaa kapasitanssista tai induktanssista.

      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Ainoa millä on merkitystä on se, toimiiko johdin siirtolinjana/aaltojohtimena vai ei. Silloin linjan itsensä muodostama (sarja) induktanssi yhdessä linjan paikallisen (rinnakkais) kapasitanssin kanssa juuri oikealla tavalla kumoaa toistensa vaikutuksen ja aalto pääsee etenemään.

        Linjan kokonaiskapasitanssi tai kokonaisinduktanssi on aallon etenemisen kannalta katsottuna merkityksetön suure. Kun signaali voi edetä korkeintaan valon nopeudella niin linjassa kulkeva sähkömagneettinen aalto ei näe valon nopeuden asettamaa rajaa kauempana olevaa osaa kapasitanssista tai induktanssista.

        Halkaisijaltaan 30000 kilometrinen virtasilmukka näyttäisi matalilla taajuuksilla induktanssina johtimen halkaisijasta riippuen muutaman sadan Henryn suuruiselta kelalta. Induktanssi olisi sitä suurempi mitä pienempi on johtimen itsensä halkaisija.

        Jos oltaisiin 10 Hz taajuudella niin johtimesta virtaa kuljettaisi pintailmiön (skin effect) vuoksi kyseisen johtimen 20 mm paksu pintakerros. Johtimena voisi siis olla materiaaliltaan 20 mm paksu kupariputki.

        Kahden neliömillimetrin pinta-alaisella kuparijohtimella resistanssi on noin 10 ohmia per kilometri. Sadan tuhannen kilometrin johtimen resistanssi olisi siis 1 megaohmi. Jos johtimella olisi pinta-alaa 2000 mm^2 eli 20 mm paksulla seinällä varustettu putki jonka ympärismitta on metri (halkaisija noin 30 cm) niin sadan tuhannen kilometrin johtimen resistanssi huoneen lämpötilassa olisi 1 noin kilo-ohmi.

        Kolmensadan henryn kela on impedanssiltaan 1 kilo-ohmin suuruinen noin 0.5 Hz taajuudella. Sitä suuremmilla taajuuksilla induktanssi rajoittaa virran nousunopeutta. Eli siis jos otettaisiin f = 0.5 Hz niin siitä seuraisi virran nousuajaksi 0.3/0.5 Hz = 0.6 sekuntia, mikäli jätetään huomioimatta relativistiset ilmiöt.

        Lamppu siis syttyisi aikaisintaan 0.36 sekunnin kuluttua mutta joka tapauksessa alle sekunnissa siitä kun virta kytkettäisiin johtimeen...

      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Halkaisijaltaan 30000 kilometrinen virtasilmukka näyttäisi matalilla taajuuksilla induktanssina johtimen halkaisijasta riippuen muutaman sadan Henryn suuruiselta kelalta. Induktanssi olisi sitä suurempi mitä pienempi on johtimen itsensä halkaisija.

        Jos oltaisiin 10 Hz taajuudella niin johtimesta virtaa kuljettaisi pintailmiön (skin effect) vuoksi kyseisen johtimen 20 mm paksu pintakerros. Johtimena voisi siis olla materiaaliltaan 20 mm paksu kupariputki.

        Kahden neliömillimetrin pinta-alaisella kuparijohtimella resistanssi on noin 10 ohmia per kilometri. Sadan tuhannen kilometrin johtimen resistanssi olisi siis 1 megaohmi. Jos johtimella olisi pinta-alaa 2000 mm^2 eli 20 mm paksulla seinällä varustettu putki jonka ympärismitta on metri (halkaisija noin 30 cm) niin sadan tuhannen kilometrin johtimen resistanssi huoneen lämpötilassa olisi 1 noin kilo-ohmi.

        Kolmensadan henryn kela on impedanssiltaan 1 kilo-ohmin suuruinen noin 0.5 Hz taajuudella. Sitä suuremmilla taajuuksilla induktanssi rajoittaa virran nousunopeutta. Eli siis jos otettaisiin f = 0.5 Hz niin siitä seuraisi virran nousuajaksi 0.3/0.5 Hz = 0.6 sekuntia, mikäli jätetään huomioimatta relativistiset ilmiöt.

        Lamppu siis syttyisi aikaisintaan 0.36 sekunnin kuluttua mutta joka tapauksessa alle sekunnissa siitä kun virta kytkettäisiin johtimeen...

        On se sitten kumma kun tosielämässä jo muutaman sadan metrin johtoja mitattaessa menee sekuntteja ennen kun lamppu palaa

      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        On se sitten kumma kun tosielämässä jo muutaman sadan metrin johtoja mitattaessa menee sekuntteja ennen kun lamppu palaa

        Jos lamppu palaa, niin sitten kannatta laittaa tilalle semmoinen lamppu joka kestää enemmän jännitettä ja virtaa.

    • Anonyymi

      Kunnon jytky eli myrskysalama iskee kyllä metaziljoonavolttia 😂🤣😅

      • Anonyymi

        Korkeajännitys - sarjakuva aikoinaan iski kuin miljoona volttia. Positiivinen salama ukkospilven ylimmästä kerroksesta parikymmentä kilometriä maahan asti lähtee noin tuhannen miljoonan eli miljardin voltin jännitteestä. Se on Kunnon Jytky.

    • Anonyymi

      Alkaa Youtubessakin kääntyä keskustelun kommentit alkuihastuksen jälkeen.

      Tyyppihän voitti vedonlyönnissä 10 000 $ joltain proffalta siitä että voiko vene kulkea nopeammin kuin tuuli myötätuuleen sellaisella propellilaitteella varustettuna.

      Porukka sitten ajatteli että on aina oikeassa väittäessään jotain järjenvastaista.

    • Anonyymi

      Tuossa ovat akku, ja lamppu vierekkäin. Niiden etäisyydeksi voidaan olettaa nolla.
      Alkutilanteessa johdot voidaan korvata niiden ominaisimpedansseilla Z ja lamppu resistanssilla R.
      Kun kytkin suljetaan, niin virtapiirissä alkaa kulkea virta , jonka määräävät akun jännite ja R ja 2*Z ihan riippumatta siitä mikä on johdon pituus tai siitä, onko mitään Poyntingin vektoria olemassakaan.
      Se, syttyykö lamppu tuolla virralla, on sitten toinen asia.
      Jos kyseessä on ns. fysiikankurssin tehtävä, niin lamppu syttyy välittömästi kun sen kautta kerran kulkee virta.
      Minusta näyttää siltä että Veritasium on keksinyt juttua turhanpäiten.

      • Anonyymi

        Jos johdon ominaisimpedanssi on tuntematon käsite niin tehtävää voi yksinkertaistaa avaamalla oikosulut johtojen ääripäistä jolloin on helppo huomata että kyseessä on virtapiiri jossa on akku, lamppu ja kaksi kondensaattoria.
        Kun kytkin suljetaan niin kondensaattorit varautuvat lampun kautta kiertävän virran vaikutukseta ja lamppu syttyy niinkuin sen RC-piirissä kuuluukin.

      • Anonyymi

        Alussa ollut kysymys ei oikeastaan mitenkään liity videon loppuosaan. Alun tapahumassahan kaikki todellisuus on karsittu pois.

      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Jos johdon ominaisimpedanssi on tuntematon käsite niin tehtävää voi yksinkertaistaa avaamalla oikosulut johtojen ääripäistä jolloin on helppo huomata että kyseessä on virtapiiri jossa on akku, lamppu ja kaksi kondensaattoria.
        Kun kytkin suljetaan niin kondensaattorit varautuvat lampun kautta kiertävän virran vaikutukseta ja lamppu syttyy niinkuin sen RC-piirissä kuuluukin.

        Hehkulamppu syttyy vasta sitten kun hehkulangan lämpötila on ehtinyt kasvaa riittävän suureksi. Ei siis todellakaan heti kun vastuslangassa syntyy lämpötehoa, ei sinne päinkään.
        Eli transientti ei sytytä lamppua.

        Eikä varsinkaan jollei teho koskaan kasva niin suureksi että lämpötila riittäisi näkyvän valon tuottoon, eli jos niissä johtimissa on reaalimaailman resistanssia jää pienillä tasajännitelähteillä koko lamppu syttymättä.

    • Anonyymi

      Luultavasti tarkoituksena on herättää keskustelua ja ajattelua .

      Joku sanoi joskus myös että paras tapa saada oikea vastaus ongelmaan ei ole googlaaminen vaan väärän ratkaisun julkaiseminen. Väärän ratkaisun julkaiseminen laukaisee korjaustulvan, josta voi poimia parhaan vastauksen :D

    • Anonyymi

      Analysoimalla vastaukset saisi "läpileikkauksen" seuraajista.
      Millä tavalla he hahmottavat ko. ilmiön ja ehkä yleisemminkin miten he perustelevat asioita.
      Saman tosin voi tehdä jokaisesta jutusta. Tästä tuli ehkä vahvempi ärsyke ja suurempi ja vahvempi näyte :)

    • Anonyymi

      Tästä hulludesta (vai neroidesta?) on toinenkin video

      https://www.youtube.com/watch?v=C7tQJ42nGno

      Aikaisemman videon alla on linkkejä mm
      https://docs.google.com/presentation/d/1onHMsDkEARxagluUmHHS2as6YPWWAyDO/edit#slide=id.p3
      jonkinlainen "todistusaineisto"

      Eli energia jotenkin siirtyisi sm-kenttään ja sitä otetaan toisaalta keskimäärin sama määrä ! Tätä en oikein purematta niele.

      (tulee mieleen teoria siitä että kaikki hiukkaset (kin) ovat loppujen lopuksi kentän värähtelyjä ja energiaa voi ottaa sieltä kunhan tase pysyy keskimäärin kunnossa , mutta käykö analogiaksi)

    • Anonyymi
      • Anonyymi

        Hyvä video, mutta edelleen virhe yksiköiden käsittelyssä ja vieläpä samassa kohdassakin.
        lausekkeen (1/c s) yksikkö on neliösekunti/metri, eli väärin jos sekunteja halutaan.
        Mainitsemasi linkissä tuo auseke oli korjattu muotoon: (1m/c s), ja sen yksikkö on
        metri /(metri/sekunti) * sekunti = neliösekunti.
        Oikein olisi tietysti ollut matka/c, minkä yksikkö olisi se haluttu sekunti.
        Eli ei mitään sekuntia erillisenä lausekkeen loppuun.
        On se vaan kumma miten vaikeaa näille videon tekijöille on saada yksiköitä oikein.

        Alkuperäisen veritasium videon oikea vastaus oli siis d) ei mikään aiemmista, koska kaikissa niissä oli joko virheellinen lukuarvo tai virheellinen yksikkö.

      • Anonyymi
      • Anonyymi

        Ja tässä videossa on käyty myös itse Poynting vektorin kimppuun :)


        NYU Quantum Technology Lab,
        Veritasium's Big Misconception About Electricity video and the point about Poynting

        https://youtu.be/gezZklOsGbg

    • Anonyymi
    • Anonyymi

      Lopetin videon katsomisen kohdassa "The electricity in the grid comes in the form of alternating current which means electrons in the power lines are just wiggling back and forth. They never actually go anywhere."

    • Anonyymi
      • Anonyymi

        Ehkä väärä tuokin.

        Tuolla on simulaatio, jossa on värigrafiikalla kuvattu "sähkön" etenemistä
        https://www.youtube.com/watch?v=aqBDFO1bEs8

        Ihme että noin monella ammattilaisella asia tuntuu olevan epävarmaa.
        Olisiko sen verran outo ja epäkäytännöllinen näkökulma.

      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Ehkä väärä tuokin.

        Tuolla on simulaatio, jossa on värigrafiikalla kuvattu "sähkön" etenemistä
        https://www.youtube.com/watch?v=aqBDFO1bEs8

        Ihme että noin monella ammattilaisella asia tuntuu olevan epävarmaa.
        Olisiko sen verran outo ja epäkäytännöllinen näkökulma.

        Kun perusasetelma on huonosti määritelty niin saattaa olla että kysymykseen saa erilaisia vastauksia sen mukaan mitä kukin vastaaja pitää olennaisena.
        Tosiasia kuitenkin on että virta lampun kautta alkaa kulkea samalla hetkellä kuin kytkin suljetaan. Se, syttyykö lamppu tuolla virralla, riippuu lampusta.

    Ketjusta on poistettu 5 sääntöjenvastaista viestiä.

    Takaisin ylös

    Luetuimmat keskustelut

    1. Naiset miltä kiihottuminen teissä tuntuu

      Kun miehellä tulee seisokki ja ja sellainen kihmelöinti sinne niin mitä naisessa köy? :)
      Sinkut
      66
      4552

    2. Haistoin ensin tuoksusi

      Käännyin katsomaan oletko se todellakin sinä , otin askeleen taakse ja jähmetyin. Moikattiin naamat peruslukemilla. Tu
      Ikävä
      14
      2239

    3. Olet sä kyllä

      ihme nainen. Mikä on tuo sun viehätysvoiman salaisuus?
      Ikävä
      25
      1754

    4. Hiljaiset hyvästit?

      Vai mikä on :( oonko sanonut jotain vai mitä?
      Ikävä
      12
      1498

    5. Teuvo Hakkaraisesta tulee eurovaalien ääniharava

      Persuissa harmitellaan omaa tyhmyyttä
      Maailman menoa
      27
      1433

    6. Miksi kohtelit minua kuin tyhmää koiraa?

      Rakastin sinua mutta kohtelit huonosti. Tuntuu ala-arvoiselta. Miksi kuvittelin että joku kohtelisi minua reilusti. Hais
      Särkynyt sydän
      5
      1298

    7. Turha mun on yrittää saada yhteyttä

      Oot mikä oot ja se siitä
      Suhteet
      10
      1217

    8. Näkymätöntä porukkaa vai ei

      Mon asuu yksin. Mitas mieltä ootte ?
      Ikävä
      13
      1136

    9. SOSIALI DEMOKRATIA

      AATE , JOKA ETENEE.
      Suomen sosialidemokraattinen puolue
      22
      1086

    10. Martinasta kiva haastattelu Iltalehdessä

      Hyvän mielen haastattelu ja Martina kauniina ja raikkaan keväisenä kuvissa.
      Kotimaiset julkkisjuorut
      291
      1014
    Aihe
    TietosuojaselosteKäyttöehdotEvästeasetuksetSäännöt