Εν οίδα ότι ουδέν οίδα ….

Κλείνοντας τον διακόπτη με ποιά σειρά θ΄ ανάψουν τα λαμπάκια;

Τα καλώδια είναι υπεραγώγιμα και το μήκος τους μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα !

====================================

Η ερώτηση προέκυψε από την παρακολούθηση ενός βίντεο από ένα ομολογουμένως εξαιρετικό κανάλι όπου αναλύονται διάφορα φυσικά φαινόμενα. Παρακολουθώντας το βίντεο αλλά και διαβάζοντας τις αναφορές σε κείμενα του Feynman ομολογώ ότι δεν κατάλαβα αρκετά πράγματα. Το βασικό ερώτημα είναι ποιός είναι ο μηχανισμός μετάδοσης της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα καλώδιο. Αν το ρεύμα είναι DC μπορούμε άραγε να χρησιμοποιήσουμε το διάνυσμα Poynting;

(Visited 1,567 times, 2 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
52 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Βαγγέλης Κουντούρης
1 μήνας πριν

καλημέρα σε όλους
το πείραμα που περιγράφει ο Διονύσης το έχουμε πραγματοποιήσει όλοι πάρα πολλές φορές, βέβαια και δεν “συγκινούνται” οι εκτός κυκλώματος λαμπτήρες
προσωπικά “δεν ξέρω” (για να τηρήσω τη συμβουλή του Δάσκαλου που αποχαιρετήσαμε εχθές στον Άγιο Θωμά…) αν ηλεκτρικό πεδίο γεννιέται παντού με το κλείσιμο του διακόπτη
ξέρω, όμως, ότι για να κινηθούν ηλεκτρόνια, δημιουργώντας ηλεκτρικό ρεύμα, πρέπει όχι μόνο να υπάρχουν ηλεκτρόνια, αλλά και να είναι “πρόθυμα” να κινηθούν, πράγμα που συμβαίνει στους αγωγούς
ο αέρας είναι μονωτής, άρα και να υπάρχει εκεί πεδίο, δεν έχει αποτέλεσμα

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Καλημέρα παιδιά.
Για πειραματικούς:
Δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κύκλωμα με καλωδίωση 300.000.000 μέτρων.
Όμως 300 μέτρων μπορούμε.
Αν ο χρόνος καθορίζεται από το μήκος του καλωδίου, απαιτείται χρόνος 1 μs.
Είναι ανιχνεύσιμος;
Ένας υπολογιστής 1GHz έχει περίοδο 1ns , δηλαδή 1.000 μικρότερη.
Με κάποιο ψηφιακό κύκλωμα δεν θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε ποιο σήμα φτάνει πρώτο;
Δεν μου φαίνεται ακατόρθωτο, παρά το ότι δεν “σχεδίασα” τέτοιο.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Βρίσκω στο σαϊεντίφικ αμέρικαν:
The fastest electronics available today have a time resolution of about
10-11 seconds (10 picoseconds). 
Έτσι ίσως μπορούμε να ανιχνεύσουμε διαφορές χρόνων άφιξης των δύο σημάτων.

Δημήτρης Σκλαβενίτης
1 μήνας πριν

Μια συνεισφορά στην ενδιαφέρουσα συζήτηση.
1) Ας τονίσουμε ότι, όπως είπε ο Διονύσης Μ., σε κάθε κύκλωμα
τα φορτία ανακατανέμονται και δημιουργούν το τελικό ηλεκτροστατικό πεδίο
που ωθεί τα ηλεκτρόνια να κινηθούν.
Σε αγωγό άπειρου μήκους το ηλεκτρικό πεδίο στο εξωτερικό είναι
παράλληλο με τον αγωγό, το μαγνητικό πεδίο 
είναι ομόκεντροι κύκλοι και τελικά το διάνυσμα S κοιτάει προς τον αγωγό και το ολοκλήρωμά του δίνει την θερμική ισχύ στον αγωγό.Αυτό είναι ένα ακριβές παράδειγμα ροής ενέργειας σε ευθύγραμμο αγωγό άπειρου μήκους.

2) Το διάνυσμα Poynting S έχει το νόημα που του δίνουμε μόνο σε μεγάλες αποστάσεις από την πηγή (εκεί κάποια ολοκληρώματα μηδενίζονται λόγω ασθενούς πεδίου και απομένουν όροι με το ολοκλήρωμα του S. Από εκεί συνάγουμε το φυσικό νόημα του S.)
Ίσως σε μικρές αποστάσεις η χρήση του S να απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή.

Νομίζω πως μόνο για μια ακριβή λύση (για ένα κύκλωμα με πηγή 
αγωγούς και καταναλωτή) που θα μας έδειχνε την κατανομή των φορτίων,
άρα και το δημιουργούμενο πεδίο και τη ροή της ενέργειας
θα είχαμε μια ικανοποιητικές απαντήσεις στα ερωτήματα του Πάνου Μ.
 Η καθιερωμένη “εξήγηση” για τη μετάδοση ενέργειας στα κυκλώματα 
όπως αναφέρεται στα σχολικά βιβλία είναι νομίζω ικανοποιητική. 
  

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Μια ιδέα που δεν ξέρω πόσο εύκολα υλοποιείται:
comment image

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Ας δούμε το ανάποδο:
comment image

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Καλησπέρα στην ομήγυρη.

Από χθες το απόγευμα ψάχνω πηγές να βρω μια γενική απάντηση στο ερώτημα του Πάνου. Μάλλον δύσκολη δουλειά.

Να καταθέσω λοιπόν σχετικά έγκυρα (με την έννοια πανεπιστημιακών βιβλίων) ευρήματα για προβληματισμό κυρίως.

Δεν θα χρησιμοποιήσω πολλές μαθηματικές σχέσεις και κυρίως Δ.Ε. για να μην βαρύνει το κείμενο αλλά συμπεράσματα.

εδώ

Και για τους πιο βιαστικούς

και εδώ

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Το δεύτερο κείμενο είναι από το βιβλίο Ε. Παπαδημητράκη-Χλίχλια, Ι Τσουκαλάς
‘Ηλεκτρομαγνητισμός”

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Αρης Αλεβίζος

Γεια σου Άρη.
Κατανοητά αυτά, όμως γιατί να ανάβει η λάμπα σε χρόνο 1/c και όχι σε ένα δευτερόλεπτο;

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Εικάζω Γιάννη, διότι όπως λέει το πρώτο κείμενο.

Όταν επίπεδο Η/Μ κύμα διαδίδεται τέλειο διηλεκτρικό μέσο (αέρας, κενό) δεν υφίσταται απώλειες. Και η ταχύτητα  είναι c.

Ενώ
 Σε μέσο που παρουσιάζει ηλεκτρική αγωγιμότητα Το κύμα εξασθενεί. Η ταχύτητα φάσης του είναι πολύ μικρή. Η εξασθένιση είναι τόσο ισχυρότερη όσο ψηλότερη είναι η τιμή της ειδικής αγωγιμότητας σ του υλικού για σταθερή ω.
 
Με τα δεδομένα του video, άπειρη αγωγιμότητα του υλικού μικρή απόσταση πηγής λάμπας στον αέρα, προτιμά το Η/Μ την δεύτερη.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Αρης Αλεβίζος

Άρη κατανοώ το ότι κάποιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα θα φτάσει στη λάμπα σε χρόνο 1/c.
Θα ανάψει τη λάμπα;;
Αν καταφέρουμε να μετρήσουμε χρόνο (για καλώδια 300 μέτρων), θα βγάλουμε χρόνο 1/c ή 1 μs;;

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Γιάννη κοίταξε λίγο, τουλάχιστον τα σχήματα για τα πεδία, στο δεύτερο link. Συγκεκριμένα το 6-108 όπου πάνω από αυτό λέει “η ηλεκτρομαγνητική ισχύς εισρέει στο στατικό σύστημα από την παράπλευρη του επιφάνεια, μέσω του αέρα και όχι από τις βάσεις του αγωγού”.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Αρης Αλεβίζος

Αρη και τα σχήματα έχω δει και το κείμενο διάβασα.
Κατανοώ το ότι έτσι θα εισβάλλει η ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού κύματος.
Η απορία μου παραμένει:
Αν τα καλώδια έχουν το (ρεαλιστικό) μήκος των 300 μέτρων και μετρήσουμε τον χρόνο, θα βγάλουμε 1μs ή 1/c ;
Μπορώ να θέσω και άλλα:
Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ανάβει τη λάμπα ή το κυρίως ρεύμα;
Αν θωρακίσουμε τα καλώδια, θα αλλάξει ο μετρούμενος χρόνος;

Στο βίντεο υπάρχει ένα που σε μένα μοιάζει άλμα. Μιλάει για το διάνυσμα Poynting και ξαφνικά λέει:
-Έρχομαι τώρα στο ερώτημα σε πόσο χρόνο θα ανάψει η λάμπα. Η σωστή απάντηση είναι η D…… Μάθαμε στο βίντεο αυτό ότι δεν είναι το τι συμβαίνει στα καλώδια αλλά γύρω από αυτά.
Αυτό δεν προκύπτει από το βίντεο, ούτε από τις παραπομπές.

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Καλό μεσημέρι, Γιάννη/
Οι απαντήσεις  μου στα ερωτήματά σου.

«Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ανάβει τη λάμπα ή το κυρίως ρεύμα;»

Γνώμη μου, το κυρίως ρεύμα, που στην κίνηση των φορέων του παίζει ρόλο το Η/Μ κύμα.

«Αν θωρακίσουμε τα καλώδια, θα αλλάξει ο μετρούμενος χρόνος;»

Γνώμη μου, αυτό που θα αλλάξει είναι ο περιορισμός του Η/Μ στην περιοχή του αγωγού και άρα, ας πούμε, η απάντηση στο «Αν τα καλώδια έχουν το (ρεαλιστικό) μήκος των 300 μέτρων και μετρήσουμε τον χρόνο, θα βγάλουμε 1μs ή 1/c ;»  θα είναι το 1μs.

 

Να ξαναπώ ότι τελικά συμφωνώ με την θέση του Δημήτρη Σκλαβενίτη.

«Νομίζω πως μόνο για μια ακριβή λύση (για ένα κύκλωμα με πηγή αγωγούς και καταναλωτή) που θα μας έδειχνε την κατανομή των φορτίων, άρα και το δημιουργούμενο πεδίο και τη ροή της ενέργειας θα είχαμε μια ικανοποιητικές απαντήσεις στα ερωτήματα του Πάνου»

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Αρης Αλεβίζος

Άρη καταλαβαίνω τι λες. Και εγώ πιστεύω ότι χρειάζονται ακριβείς υπολογισμοί, κυρίως ισχύος.
Έχω δει πολλά βίντεο που σχολιάζουν (συμφωνώντας ή όχι) το βίντεο.
Κάποιοι μιλούν για χωρητικότητα που γεννά το σύστημα των δύο αγωγών.
Κάποιος για δύο δυζευγμένες κεραίες.
Και στις δύο περιπτώσεις εξηγούν το “ακαριαίον” ως μετάδοση σήματος σε απόσταση ενός μέτρου.
Δεν ξέρω πόσο στέκουν ποσοτικά όλα αυτά. Ας πούμε, πόση ισχύς μεταδίδεται από μία κεραία; Μπορεί η ισχύς να ανάψει τη λάμπα;
Ένας άλλος ρωτάει τι θα συνέβαινε αν τα καλώδια δεν ήταν παράλληλα αλλά σχημάτιζαν κύκλο.
Είναι απίθανο να κάτσει κάποιος να στήσει πείραμα μέτρησης χρόνου ώστε να καταλήξουμε.
Δεν μπορώ να αποκλείσω το να είναι σωστό το συπέρασμα του βίντεο, όμως τα σχετικά με το διάνυσμα Poynting δεν πείθουν.
Πολλές φορές κάνουμε λάθη (Bernoulli , ευστάθεια ποδηλάτου, άνοδος νερού σε ποτήρι λόγω καύσης του οξυγόνου κ.λ.π.) διότι δίνουμε ποιοτικές απαντήσεις χωρίς ποσοτικούς υπολογισμούς.