전기는 어떤 방식으로 회로에 전력을 공급합니까?

올 여름 일부 회로로 작업하면서 나는 모든 사람들이 결국하는 일에 부딪쳤다.-전자가-에서 +로 흐르고 있음에도 불구하고 전류는 +에서-로 흐른다. 나는 이것에 대한 역사적 배경을 이해하지만이 질문을 제기하는 나에게는 :

10 광초 길이의 전선에 임의로 많은 수의 양방향 백열 전구를 꽂아 충분히 강력한 배터리에 연결하면 어떻게 될까요? 전구가 모두 동시에 켜 집니까? +에서-로,-에서 +로 점등됩니까? 미리 감사드립니다. 이것은 정말로 나를 괴롭혔다.

짧은 답변

닫혀있는 단자에 가장 가까운 램프가 먼저 켜집니다. 두 단자가 동시에 닫히고 전원 및 접지 전위의 중간에 회로가 ​​처음 충전되면 스트링 끝의 램프가 먼저 켜집니다. 중앙의 램프가 먼저 점등되는 것은 불가능합니다. 이유에 대한 설명을 읽으십시오.

문제 설명

전압원에 직렬로 연결된 두 개의 램프가 있다고 가정 해보십시오. 램프에서 서로 및 전압원까지의 거리가 너무 커서 충전 전파에 필요한 지연이 눈에 that니다.

각 시간마다 무한 시간 정밀도와 무한 휘도 정밀도를 가진 검출기가 있다고 가정 해 봅시다. 또한, 각 전구의 휘도가 터미널 양단의 전압에 직접 비례한다고 가정하면, 작은 전압이 있어도 작은 빛이 생성됩니다. 이 테스트 설정은 어떤 전구가 먼저 켜지는지 알려줍니다.

와이어와 구성 요소가 이상적인 방식으로 작동한다는 개념을 버리는 것이 도움이됩니다. 전선을 전송선으로 모델링합니다 . 이 경우 연결된 마지막 단자부터 전압 파가 발생합니다. 각 사례를 살펴 보겠습니다. 상대 전압은 + 및-로 표시됩니다. 따라서 고전압에서 저전압으로 순서는 +++, ++, +,-,-, ---입니다.

사례 1 : 초기에 접지 된

이 경우 회로 노드는 처음에 접지 전압으로 충전됩니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

전원 공급 장치가 연결되면 전자 장치가 전원 공급 장치에 의해 가라 앉아 전원 공급 장치 단자에서 전압 파가 시작됩니다. LAMP1은 전압 전압을 갖는 최초의 제품이므로 먼저 켜집니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

전압 파가 접지 단자에 도달하면, 그 일부가 다시 반사되어 반대 방향으로 이동할 수 있습니다 ( 벨 울림 참조 ). 반사 계수의 절대 값이 1보다 작다고 가정하면 무한 시간이 지나면 파동이 사라지고 회로의 각 노드에서 일정한 전압으로 안정화됩니다. 실제로, 파도는 거의 즉각적으로 무시할만한 영향을 미치기 위해 붕괴해야합니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

사례 2 : 처음에 전원이 연결됨

이 경우 회로 노드는 처음에 전원 공급 전압으로 충전됩니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

접지가 연결되면 전자가 접지에서 공급되므로 접지 단자에서 전압 파가 시작됩니다. LAMP2는 전압 전압을 갖는 최초의 제품이므로 먼저 켜집니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

일단 전압 파가 전원 공급 단자에 도달하면, 회로의 각 노드에서 일정한 전압으로 안정화되기 전에 그 일부가 다시 반사되어 반대 방향으로 이동할 수있다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

사례 3 : 두 터미널이 동시에 연결됨

실제로이 경우는 회로의 초기 전압에 따라 다릅니다. 전원 공급 장치 전압과 접지 사이에 있으면 전원 공급 장치의 전압 파동이 회로에서 전자를 빼내고 (싱크) 접지에서 전압 파동이 전자를 회로로 푸시 (공급)합니다. 요약하면, 두 개의 이전 사례의 조합이며 두 개의 파도가 반대 방향으로 이동합니다.

어떤 램프가 먼저 켜 집니까?

다이어그램의 직관을 통해 스위치에 가장 가까운 전구가 먼저 켜집니다. 전압 파가 회로를 가로 질러 앞뒤로 반사되면서 표시등이 한 번만 꺼 지거나 켜질 수 있습니다. 점진적으로 또는 매우 갑자기 전환 될 수 있습니다. 동작은 전체 회로의 임피던스에 따라 다릅니다. 이렇게하면 반사파의 수와 강도 (깜박임)뿐만 아니라 전압 파의 선명도 (점진적 전환 대 급격한 전환)가 결정됩니다.

당신은 들어갈 수 맥스웰 방정식 및 전송 라인 이론에 켜 것이다 빛을 정확하게 파악 하는 femptosecond 그것에 대해 매우 현학적를 얻을. 그러나 몇 분 안에 직감을 얻을 수있을 때 왜이 질문에 대답하기 위해 몇 년을 소비합니까? 당신이 알아야 할 것은 전위차로서 전압 이 파동으로 이동 한다는 것입니다 ! 그게 당신이 알아야 할 전부입니다!

커패시턴스 / 인덕턴스가없는 무손실 컨덕터를 가정하십시오 . 전자는 무한한 속도로 움직이지 않으므로, 와이어 아래로 이동하는 에너지 파를 천천히 유도하는 것으로 스위치를 뒤집는 것을 상상하는 것이 완벽합니다. 그러나 전류가 흐르면 전구가 켜지고 전자가 움직이기 시작하면 전류가 흐르기 때문에 EM 필드가 완전히 전파 될 때까지 조명이 켜지지 않습니다. 모든 전구가 동시에 켜집니다.

하나! 이상적인 모델은 헛소리입니다. 실제로 와이어에는 커패시턴스와 인덕턴스가 있습니다. 이것들은 회로에 영향을 줄 것입니다. 전구가 병렬로 연결되어 있다고 상상해보십시오. 이 경우 스위치를 뒤집 으면 (양수 또는 음수쪽에 설치 될 수 있음) 스위치에 가장 가까운 전구가 먼저 켜집니다.