Maapallon pinnalla paikallaan oleva kuparijohdin, mikä on signaalin etenemisnopeus?
Jos salama lyö Ivalossa avojohtoon ja johdin kulkee suoraan, niin kauanko kestää, kun tälli tulee Helsinkiin?
Ivalo-Helsinki linnuntietä on 950 km.
Jos salama lyö Ivalossa avojohtoon ja johdin kulkee suoraan, niin kauanko kestää, kun tälli tulee Helsinkiin?
Ivalo-Helsinki linnuntietä on 950 km.
Vastaukset 15
Vanhimmat
Sähkön signaali kulkee valon nopeudella. Itse elektronit kulkevat vain muutamia senttejä sekunnissa. Vähän sama kuin olisi 100 cm pitkä keppi, jota työntää 1 cm/s, niin kyllä se kepin pää liikkuu kuitenkin nopeammin kuin 100 sek kuluttua. Elektronien keskimääräinen nopeus johtimessa on tuo muutamia senttejä sekunnissa. Tosin se riippuu virran voimakkuudesta ja esim valokatkaisijassa vain .0023 cm/sec. Tosiasissa elektronit kulkevat sikinsokin sattumanvaraisesti sinne tänne atomista atomiin ja tuolle nopeudelle saadaan tuo keskimäääräinen nopeus "senttejä sekunnissa". Kuinka nopeasti elektroni tosiasiassa kulkee atomilta atomille, en tiedä.
( "THE SPEED OF THE CHARGES IS PROPORTIONAL TO THE VALUE OF ELECTRIC CURRENT":
Let's say we have an electric current in normal lamp cord connected to bright light bulb. The electric current works out to be a flow of approximatly 3 inches per hour. Very slow!
Here's how I worked out that value. I know:
Bulb power: about 100 watts, about 100V at 1A
Value for electric current: I = 1 ampere
Wire diameter: D = 2/10 cm, radius R=.1cm
Mobile electrons per cc (for copper, if 1 per atom): Q = 8.5 x 10^ 22
Charge per electron: e = 1.6 x 10^-19
The equation:
cm/sec = I / (Q x e x R^2 x pi) = 0.0023 cm/sec = 8. 4 cm/hour)
Niin, tavallaanhan se signaali kulkee valon nopeudella. Erityisesti koaksiaalijohdossa. Nimittäin valon nopeudella siinä eristeessä, joka on tyypillisesti 70-98% valon tyhjiönopeudesta.
Eli koaksiaalijohdoissa eristeen suhteellinen permeabiliteetti määrää signaalin etenemisnopeuden.
ola permeabiliteetillä suurtakaan vaikutusta asiaan. Permittiviteetillä kylläkin.
Jep, eli siis suhteellinen permittiivisyys piti kirjoittaa.
Riippuu se myös suhteellisesta permeabiliteetista, mutta useimmilla ainella se on noin 1, joten se voidaan yleensä jättää huomiotta.
onhan tietysti olemassa Krarup-kaapeli, jossa on kuparijohtimen päälle kiedottu permalloy-nauha, jolla nostetaan induktanssia, ja samalla impedanssia, jolloin häviöt pienenevät. Ja myös signaalin etenemisnopeus pienenee vastaavasti.
Ja vastaus kysymykseesi oli siis:
950 km / 300000 km/s = 0.003167 sekunttia
hiukan olosuhteista. Teoriassa asia voisi olla noin, mutta käytännön avojohdossa signaalin nopeus on 5...10 % pienempi kuin valon nopeus tyhjössä. Jos käytettäisiin monijohtimista kumikaapelia, niin nopeus olisi vain 55 % valon nopeudesta.
Olisiko vastaus siis noin:
t = s/v = 950/(0.925*300000) = 0.00342 = 3.42 ms
vähän sinnepäin.
Ja kun vielä tarkemmin ajatellaan niin alunperin kysymys oli maan pinnalla olevasta johtimesta, niin voit unohtaa kaiken edellämainitun. Maan pinnalla olevassa johtimessa signaali kulkee huomattavasti hitaammin kuin vapaassa tilassa olevassa johtimessa.
Ei taida yhden johtimen läpi tulla mitään signaalia. Kannattaa käyttää jotain aaltojohtoa jos rupeat signaalia siirtämään.
Meinaatko pidellä johdonpäästä kiinni kädelläsi Helsingissä, kun salama lyö Ivalossa?? :)
yhtä ainoata johdinta voi käyttää aaltojohtona. Nimi muistaakseni keksijän tai kehittäjän mukaan Gobau-johto.
Hyvä likiarvo nykyisin käytettyjen kuparijohtimien tiedonsiirtonopeudelle, tai oikeammin signaalin nopeudelle on noin 2/3 * c.
siirtonopeus johdossa ei juurikaan riipu johdinmateriaalista, vaanpääasiassa väliaineesta.
Sano sitten parempi yleiskäyttöinen likiarvo. Tuota kertomaani käytetään yleisesti lähes kaikkien uusien ja vanhojen tiedonsiirtotekniikoiden laskemisessa ja kehityksessä.