一个绕到让大脑、小脑、脑干集体抽筋的物理题—哪个灯先亮?结论在94楼
hamdad 2009-2-14物理
条件1

15492


条件2

15493


条件3

15494
  


均假设为下述理想条件:

电源为理想电源,输出电压(电池为输出电动势/AC电源为有效值)恒定,内阻为零;
3个灯泡为理想灯泡,通过电流瞬间发光,灯丝无电感,冷/热态灯丝电阻相同;
导线为理想导线,无电阻、无电感、无分布电容,通电后对空间无电场、磁场辐射,空间的电场、磁场不在导线上感应出电动势;
开关为理想开关,无接触电阻,合闸瞬间立刻接通,拉闸瞬间立刻断开;
电源、3个灯泡与观察者(开关操作者)物理位置在同一地点,光线传输到观察者眼睛无延迟时间。
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来自 物理
 
2
2010-8-13 18:39:15
200楼
我觉得也因该这样,高手出来给个答案啊,我只是反问的方式来解决问题,首先不闭合会有电流产生吗,我提了一个问,一根导线长到电都需要8分钟才能闭合,现开关闭合了7分59秒后断开,其实就一直没有闭合过,这也会产生电流吗,我这类的菜鸟是不明白的,所以希望高手出来指点一下,这电流会不会产生,如果会那实验也没必要去做,直接就有答案了。
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2010-8-13 18:57:11
201楼
这个,我觉得有电流。不过153L好像有理,另,82L的困惑正是我要找量子物理的人之因。还有,小弟有眼不识泰山,这里有高手,刚才看得太粗略,见谅!
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2010-8-14 23:22:09
2010-8-14 23:22:09
202楼
自己思维实验了半天,又拿水类比了半天,现在能认同虎哥的实验结果了。再说......实践出真知.....实验都不信还信啥
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2010-8-15 23:27:02
2010-8-15 23:27:02
203楼
不闭合都会有电流,有一个试验证明串联电路中的电流都是一样,那开关闭合瞬间接在电源两端的灯炮流过的电流是多大啊,也就是说在电源不闭合时,整个电路的电阻都无法确定,灯会不会亮都还成问题,又怎么能确定接近电源端的灯先亮呢。请高手指教。
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2010-9-1 22:57:32
2010-9-1 22:57:32
204楼
直流,弱电,不考虑电磁辐射
1. 导线中载流子是电子
2. 载流子在导线中传播速度是费米速度(请参看固体物理),铜大约为1.6 Mm/s, 400米铜线理论延迟0.25ms。
3. 开路(无电流时),导线电势一致(以电池和开关为分界)。闭合开关时,载流子最先在开关附近运动。因为电势由电子(离子)密度决定,远处导线还处于电势平衡,所以没有载流子运动。
结论: 离开关近先亮,与电池正负方向无关。


交流,先不考虑电磁辐射
1. 2. 同上
3. 开路时导线并不是电平衡(必然有电磁辐射--所以先前假设不成立),这样就和频率,布线(电感和电容)都相关了。--而且理论上在开关开路时灯泡仍有电流通过,即灯泡一直都是亮的。
结论: 太复杂,模型必要根据需要简化。
+100  科创币    科创论坛   2011-04-05   有意义的思考。
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2010-10-8 09:52:08
2010-10-8 09:52:08
205楼
可用反证法求解:哪个灯先灭?
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206楼
A最后,B第二,C最早。其实不需要做实验,观察路灯就知道了,都是从电站那边一路亮过来的。
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2011-7-12 23:16:08
2011-7-12 23:16:08
207楼
单纯从工程的角度看这个问题是很无聊的(因为这种情况不存在即使用理论推出个结果来也是伪科学),但是炼脑子还不错从电学理论推理的基础来看可等效为下图293570

所以无论那种情况都是里电源近的灯先亮。(电场以光速形成)
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2011-7-13 22:56:38
208楼
YY的。那是09年的春天。我在138L说
“至于前面提出开关闭合后再连接电源,哪个灯先亮?这可以理解成两个开关。从两个开关分别走出一个信号。先收到两个信号的灯先亮。 ”

现在看来当时就是脑抽筋了。

开关闭合后再接电源。明明是越靠近电源的灯越先亮嘛。
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209楼
楼上......让它沉了吧
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2011-7-18 21:51:25
2011-7-18 21:51:25
210楼
好吧   真不想让它沉了
引用第191楼epi.clyce于2010-08-08 15:25发表的  :
回楼上 就像你打开水龙头水就会流出来一样

水并不会自己知道通不通,但他顶着阀门,阀门一开就能冲出来

电也一样,电动势在

如此说来 信息的传播速度可以高于光速??
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2011-9-19 09:50:41
2011-9-19 09:50:41
211楼
难道说都没亮吗?
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2011-9-28 23:23:32
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212楼
回 楼主(hamdad) 的帖子
A.B.C.........
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2011-10-2 23:14:37
2011-10-2 23:14:37
213楼
在忽略线的阻抗情况下,三个灯是同时亮的。因为电流是个闭环通路,当有电流从正极流出时,同时就有电流从负极流进来,所以在整个电路中,电流是同时流动的,不存在谁先谁后。
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2011-10-25 21:42:35
2011-10-25 21:42:35
214楼
我觉得交流如果波长和导线的长度相当,有可以B灯会不亮。一直不亮。这就像驻波中的极点。
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2011-10-26 15:59:22
215楼
实验错误—此电缆非彼电缆!
挽起袖子就干的西部精神值得肯定!可惜犯了概念错误:大家通常所说的电线、导线、电缆是指实心的金属线,就象把电流从发电厂引到家里的那种,相信楼主的原意也是如此。而所谓的同轴电缆,其实是两个同心金属圆壳夹着电介质制成的线束,分为两种(俎栋林《电动力学》第1版,清华大学出版社,226页):一类是空心的,或者说电解质是空气;另一类是填充了聚四氟乙烯(相对介电系数2.2)的实心线。用电磁场理论可以证明(宋福、李英平著,《电动力学教学指导》第2版,西安交通大学出版社,170-171页)同轴线传输的电磁场无论是相速度、群速度还是能流速度都相等,都等于夹层介质的介电系数乘以磁导率以后开方的倒数。以空气为例,近似c; 如果是聚四氟乙烯,差不多0.7c. 总之数量级在10^8米/秒,和55楼等报告的结果吻合。

考虑到光速的巨大和各种干扰因素,虎哥在没有理论指导的情况下得到与正确结果同一个数量级的实验数据,实属不易。可惜这和楼主的问题风马牛不相及。现在我来回答楼主:如果是交流电,则顺序点亮,但间隔很短;若是直流电,则无时延,一起亮。原因参见:

本论坛      电子电工板块    怎样计算和测量电流的速度???  
mwtee.com   微波数理论坛  怎么测量直流/交流电的速度???
(NND,不让发链接,只好按图索骥去搜啦)

只要把同轴线改成实心铜线、铝丝之类就能检验。上月底欧洲核子中心CERN宣布中微子可能比光速稍快引起轰动,国内外关于超光速的论文纷纷出炉。有人提出金属导线里电流的能量输运可能超过而且是远超真空光速c(参见附件),要是能证实那可真搞大了。
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2011-10-27 01:37:39
216楼
不错,同轴线的导体最终可以消去,能量依靠介质传播。
不过这并不影响实验结果。
即使采用实心铜线也不能得出超光速的结论,事实上速度在0.95~0.99C左右,已有大量观测事实证明。
楼上结论的前提是没有电感和电容,这种导体是不存在的。假设存在这种导体,那么楼上引用的公式就都是错的。
楼上需要建立自己的公理体系,因此建议到江湖科学版探讨,没准科学大厦就会因此拆迁。
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217楼
回 16楼(hamdad) 的帖子
从电池(-)流出的电子流,不断以光速向B端“奔跑”,

这句话是错误的。导线中电子的运动速度并不快,高中就做过相应的习题。否则以接近光速的速度流动,导线早就熔化掉了。
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218楼
开关是影响平衡的关键,离他最近的应该最早亮.
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219楼
如果 电场的建立速度约等于光速

我要对这句话修改补充
(]引用第67楼虎哥于2009-02-15 00:20发表的(把实验系统理解为水管的话,可以认为,开关两边有很大的水压差,合上开关(打开阀门)时,阀门两边的水同时开始流动。
电流流动 是在闭合回路中发生的,流动机理不是自由电子从一端到另一端,而是类似装满水的水管(类比:充满自由电子的导线),一端加压(接水泵),另一端同时响应流出水(这端的水不是加压端的水),所以   闭合导线中存在驱动电场,各个位置同时产生流动的电流。所以直流电路中的 都是同时亮 但是发生在通路后的16分多钟的事情了。(白话解释日本科学家的电流流动理论)
115779

交流电路 不亮
[b]  导线太长了,50HZ交流电在半个周期无法建立超长回路中的完整电场,下半个周期把刚刚建立电场通道打散 功亏N篑(差远了)啊,(为啥在地球上可以实现50HZ交流电供能,以为光一秒绕地球7.5圈。)
[/u]
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2011-11-2 17:05:14
2011-11-2 17:05:14
220楼
回 216楼(LED) 的帖子
“即使采用实心铜线也不能得出超光速的结论,事实上速度在0.95~0.99C左右,已有大量观测事实证明”

听到这种说法已经很久了,但查无实据,出处在哪里谁也说不上来。



“楼上结论的前提是没有电感和电容,这种导体是不存在的。”

这个说法不正确。求解电路问题有两种方法:第一种是从第一性原理(麦克斯韦方程组)出发;另外一种就是常用的电路理论,如电压、电感等概念。很多情况下两种方法得出的结果一致,用了一种方法就无需考虑第二种。比如同轴线里的速度,后一种方法得出的1/sqrt(LC)与麦克斯韦方程的结果相等。对实心导线也一样:既然已经用了麦氏方程,就无需再重复考虑什么电感电容了。

另外,两个体系虽有联系却不完全等价:前者从低频到高频都成立;后者在某些情框下会失效,连电压电感这些概念都会失去意义。所以,使用麦克斯韦方程后也根本没必要再考虑什么电感电容了。从第二种方法得出的结果就算和第一种矛盾,也是它用错了地方。麦氏方程是不可能有问题的。



“楼上需要建立自己的公理体系”
呵呵,我没那个本事。我只是搬砖头的,把电动力学书上的结果原封不动抄在这个而已。没有一个是我原创。
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2011-12-14 04:30:55
2011-12-14 04:30:55
221楼
回 94楼(虎哥) 的帖子
我想知道 为什么是这样的呢  首先 亮说明就是导通的,也是 三个灯都是会有电流和电压才对 既然都有电流和电压 那么 ABC三个应该同时亮才对,我感觉 你们把问题想复杂了
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2012-8-4 08:31:50
2012-8-4 08:31:50
222楼
这个设想是不能用实验验证的,实验设备达不到理想状态,只想说,这是一个极简单物理原理的理解:电流的形成是内电场的作用,电场的传播基本上是瞬时的,几个灯处在同一电场作用下,同时亮~~~
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223楼
这个估计就得去问相对论电动力学了。
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224楼
引用第129楼iouumen于2009-03-06 04:24发表的  :

当阁下站在地上时,可以试试,拿手触摸220V的电线火线,没有零线没有负极,电线会不会对您进行持续供电那?


据我理解,火线与人之间的确会有电流,可以这样考虑,人体碰上火线后,人体会与火线处于同一电势,因此火线电势变化必将导致人体电势变化,而人体悬空,电势变化只能通过火线吸收或释放电子来完成,不知道这个理解有无错误.
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225楼
回 224楼(1027lone) 的帖子
如果是220V的话,只要你对地绝缘,就不会被电,我穿拖鞋单摸火线没感觉
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226楼
依次: B C A 。
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227楼
如果94L的结论成立:

假设灯C与电源也有相当长一段距离。
合上开关,在灯C亮了的那一刻把电源去掉(此时电源两端并没有电流,之前电源两端也没有电流)
于是,灯C亮了,可是电源并没有输出电能啊!
能量守恒定律不就不成立了?
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228楼
也许理想导线不存在。
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2012-8-7 16:24:41
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229楼
可以肯定两点:1.导线中载流子是电子.2电子的运动速度是费米速度。
但是问题是不能这么算,导线通电流的是因为电子,但是电流在导线中传播的速度是由导线中的电磁场场传播速度决定的,金属中一般考虑电场强度,导线中电场传播速度与导线的介电常数和磁导率相关,此问题中介电常数和磁导率虚部为0,具体公式普通物理或者电动力学有给。导线传导电场时,电子产生电场方向的速度分量,即费米球被压扁,但是这个量很小,几乎可以忽略了。所以电池产生的电场先传到哪里,哪里的灯显亮咯
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230楼
噗噗噗。。。。这个坟一直就没埋下去啊。。。
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2012-8-8 12:36:45
231楼
同意17楼的观点,我也觉得是这样
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232楼
这要是奥赛题目我敢保证答对的不会少于60%,以前奥赛很多题不比这个简单[s:274]
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233楼
我觉得是一起亮~期待楼上结果~
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234楼
一起亮
字数补丁。exe
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2012-8-9 21:42:34
2012-8-9 21:42:34
235楼
引用第148楼kuanglong7于2009-10-02 23:20发表的  :

        简单的说力没有速度一说,它不同于波。再简化一下我的模型,管中不是水,是一个挨一个的球,无论管多长,当你向管一端放入一个球的同时,管的另一端就挤出一个,所以你就会错误感觉球是从一端瞬间到了另一端。不会是你放入一个球后,经过X秒延时,力才传导到另一端,进而挤出一个球。
    力是使球同时运动,同样电场力是使导体中的电子同时运动,导体接通正负极的瞬间,导体中的电子就同时开始运动,形成电流,不是等负极的电子“跑到”正极后才有电流。

想法一样,握爪
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236楼
引用第185楼yg9311于2010-07-18 20:18发表的  :
哪个灯丝容易热哪个先亮(我是认真的)要一模一样我想不出不一起亮的理由。

严重同意
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237楼
引用第190楼yg9311于2010-08-08 12:28发表的  :
话说电子怎么知道“开关闭合了,路可以走通了”然后有电流的?

有些事就是知道。解释不了,但我认为同时亮
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238楼
引用第198楼yg9311于2010-08-13 13:43发表的  :
停,没明确呢。191L,我的问题没写明白,有点双缝的意思,(它也是波啊。)我觉得离多远都会闭合即亮,且同时亮。整个电路,闭不闭合里面也全是自由电子,闭合只是它们都一起开始往正极走而已。

同意
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2012-8-12 16:13:57
2012-8-12 16:13:57
239楼
呵呵,三个图都是同时亮,不解释!很简单的问题!
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2012-8-23 13:11:23
2012-8-23 13:11:23
240楼
虎哥把线搞成超导的试试[s:274][s:274][s:274]
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241楼
有钱烧的....一千米电线啊...[s:316]
我也觉得会一起亮,因为只有形成闭合回路电路才会做工,刚刚接通时由于导线长度电流还没到负极,形不成回路,所以当流到负极是三个灯一起亮
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2012-12-11 22:41:42
2012-12-11 22:41:42
242楼
如果对于交流电的话,T1时刻闭合开关,请问闭合那一瞬间的电流是在T1时刻之前的T2的电压产生的还是在T1时刻之后的T3的电压产生..如果那一刻是T2时刻产生的电压..那是不是存在一个瞬时把电压信号传导开关呢?
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2012-12-12 21:10:16
243楼
我觉的是应该是和正极接近的灯泡越亮然后递减,以此类推。这是个人观点没有实验验证。[s:256]
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244楼
回 49楼(虎哥) 的帖子
我有个疑问,这么长的线,肯定得有内阻吧?灯泡还能亮?
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245楼
我有做此实验的打算了。。
同轴线就用0.5英寸馈管吧,现在就通知库房提一千米来。

这是最让我震惊的话!
'现在就通知' 说明库房里很多东西,提一千米 说明有线,而且还不少。来一字充分说明了一千米在虎哥面前只是浮云!
KC真是深不可测啊!!
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2012-12-13 00:53:59
246楼
一起亮的吧,可以假设电子从电池一极跑到另外一极形成通路才可能亮(虽然实际并不是这样.)[s:214]
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2012-12-15 00:34:53
2012-12-15 00:34:53
247楼
回 245楼(柳岸清风) 的帖子
看了这贴 KC深不可测+1
-5  科创币    delete   2012-12-15   挖坟
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2012-12-16 22:29:03
2012-12-16 22:29:03
248楼
个人认为电路接通的瞬间,电势开始变化直到平衡,三种电路图开关未闭合时开关两侧电势差等于E,其他地方任意长度间处处为零,闭合后,开关附近电势距平衡电势最大,有最大的平衡趋势,故应为临近开关的先亮。
开关在断开时相当于电容,对么?
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2012-12-19 00:06:24
2012-12-19 00:06:24
249楼
为了不爽 才注册来挖坟,就是看不惯。 1)那么多的忽略是一堆破线(那是超导材料啊,超导也不能符合这么多的忽略条件吧,还实验折腾个球,结果就是不符合实验条件,示波器中国就一台,唉郁闷)能做的了的实验?疑问中???、2)条件,灯泡有电流就瞬间发光不知道是否可以理解灯泡无论电流大小就没有延迟的(有没有这样的灯泡)3)什么载流子我不太懂,“交流靠近开关的先亮”不知是否可以理解在长导线那个灯泡一点电流没有它就可以发光了,那还要它干嘛拆掉也可以发光了,新能源来了 特节能。本人知识短浅除了那些条件不知道还有什么可以考虑,所以我的结论就是 有电流就发光那么三个应该同时亮,就是一帮展示自己才华的知识分子大言不惭没事卖弄,充其量就是一个初高中的普通物理题,不如回家喝一杯闲的,包括我。   不封我 有时间有可能回来看看 反正说出来了心理舒服
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