Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
!! 17.06.2018 (Jel.) Khanova škola zve nadšence ke spolupráci na překladech návodů pro učitele a rodiče.
! 04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
17.01.2016 (Jel.) Rok 2016 s novými a novějšími krystaly od kolegy Pavla!
17.01.2016 (Jel.) Nabídka knih z oborů matematiky, fyziky, chemie
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 02. 03. 2020 19:39

Zvedavec 4
Příspěvky: 237
Reputace:   -1 
 

Elektrony vs. fotony

Odnekud, uz nevim odkud, mam tu informaci, nevim jak je presna, ze elektricka energie dopravovana vodici VN neni prepravovana elektronama, jejichz rychlost pohybu je snad 5km/hod, ale magnetickym polem kolem  tech dratu, tedy rychlosti "c" pro vzduch. Je to pravda?

Offline

 

#2 02. 03. 2020 21:46

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 3000
Reputace:   84 
 

Re: Elektrony vs. fotony

Driftový pohyb elektronů je v řádu několik milimetrů za sekundu. Jak rychle proudí energie elektromagnetického pole nelze nijak určit...zejména u stejnosměrného proudu to musí být celkem jasné.


No a k věci: poté co pan Maxwell objevil své rovnice a ukázal, že mechanickou práci lze přeměnit na energii elektromagnetického pole a vyslat třeba do vesmíru, začalo lidem vrtat hlavou, jestli by nešlo nějak zjistit, KDE PŘESNĚ se ta vyslaná energie vlastně nachází.

A jistému p. Poyntingovi se podařilo odvodit vztah, který by docela dobře mohl představovat energii el. mag. pole. Vztah krom energie obsahuje také její tok ... známý poyntingův vektor

$\vec{P} \sim \vec{E} \times \vec{B}$

Pokud tedy vezmeme jeden izolovaný vodič, kterým protéká proud (je to trochu idealizace), tak ten vektor P je nenulový jen kolem vodiče, uvnitř vodiče je E=0, tedy i P=0. Takto definovaná energie se šíří izolantem obklopující ten vodič, a né vodičem samotným.


Ale asi by se hodilo říct, že nelze nijak experimentálně ověřit, zdali se tam ta energie "skutečně" nachází. Energii nelze nějak rozumě měřit.

A to odvození Poyntingova vztahu také není odvození v pravém slova smyslu. Jde o nalezení vztahu, jež má na jedné straně práci (E.j) a na druhé veličinu, jež splňuje rovnici kontinuity - tedy jež se lokálně zachovává. Lze ovšem najít i jiné vztahy, které tyhle vlastnoti mají, dokonce jich prý lze najít nekonečně mnoho ... ale obecně jsou všechny komplikovanější než ten, co objevil Poynting. Takže, jak píše Feynman, věříme že správný je ten nejjednodušší, ale ověřit to nelze.

Offline

 

#3 02. 03. 2020 21:52

edison
Příspěvky: 2052
Reputace:   40 
 

Re: Elektrony vs. fotony

Skoro správně: Elektrickou energii přenáší elektromagnetické pole (tzn. obě složky), dráty s elektronama jsou vlastně jen na to "aby pole vědělo kudy se má šířit" :-)

Podrobnosti viz poyntingův vektor.

A samozřejmě to platí nejen pro VN, ale vždy. Dokud ovšem není délka vedení srovnatelná s délkou vlny (dobou pulzu DC), tak se jevy z toho plynoucí moc neprojevují.

Rychlost šíření signálu je daná součinem permitivity a permeability materiálů, jakými se pole šíří. U kabelů kde na tom záleží, se pak udává činitel zkrácení, který říká, v jakém poměru je v daném kabelu vlna kratší než ve vakuu. Typické hodnoty jsou 0,6-0,8 (např. 0,66 levný koax s průhledným dielektrikem). Vzduchové vedení má samozřejmě téměř přesně 1.

Offline

 

#4 02. 03. 2020 21:52

edison
Příspěvky: 2052
Reputace:   40 
 

Re: Elektrony vs. fotony

Koukám že jsme psali současně:-)

Offline

 

#5 02. 03. 2020 22:32

edison
Příspěvky: 2052
Reputace:   40 
 

Re: Elektrony vs. fotony

Ještě k těm elektronům: Elektrony se vodičem hlavně pohybují tepelným pohybem, ten je chaotický a v řádu km/s. Když ale vezmeme drát nějakého průřezu a necháme jím procházet proud běžných hodnot, průměrná rychlost pohybu elektronů žádoucím směrem je do mm/s.

Elektron v drátu je tedy takovej opravdu hodně bloudící opilec, kterej projde půl evropy, aby se dostal do sousedního vchodu:-)

Poznámka: A ten tepelný pohyb může za to, že všechny dobré vodiče elektřiny jsou zároveň dobrými vodiči tepla.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson