小明看看分享 _在月球上装一个灯泡,在地球上打开开关,灯泡多久才亮?

首先我们要明确一点,无论电流传播的速度有多快又或者是月球和地球之间的距离有多远,在按下开关的那一刻,月球上的灯泡无论如何是不可能同步被点亮的。

在月球上装一个灯泡,在地球上打开开关,灯泡多久才亮?


我为什么这样说,不知道你是否听说过一句话,那就是宇宙间信息传播的最快速度就是光速,一切有静止质量的物体,其运动速度都不可能超过光速,所以说,用手打开开关和灯泡变亮是不会在同时进行的,这需要一定的时间。

那么需要的时间是多少呢?那么这就取决于电场的建立速度以及地球和月球之间的距离了。按照月球和地球之间的平均距离38万公里来计算的话,时间最短也要1.27秒,这个时间是怎么计算得到的呢?聪明的人可能很容易就想到这是用月地平均距离除以光速得到的,只是为什么可以这么做呢?难不成电流传播的速度就是光速?

在月球上装一个灯泡,在地球上打开开关,灯泡多久才亮?


我们说电子的定向移动形成电流,一段金属导线,两端没有电压的时候,其内的电子的运动是杂乱无章的,但是如果导线的两端有电压,也就是在有电场的作用下,电子会形成定向排列,并且在电场的作用下定向移动,这个时候我们就说导线中存在电流了。电子是带负电的,而我们规定的电流的方向是正电子定向移动的方向,所以说,电流的方向和电子的定向移动方向是相反的。

那么有一个问题,难不成只要是导线的两端有电压,那么导线之内的电子的移动速度就是光速了吗?这显然是不对的,因为前面已经提到过,只要是有静止质量的物体,其运动速度都不可能达到光速,所以说,电流的速度不等于电子的运动速度。实际上,导体中电子的移动速度是很慢的,几乎是接近于零,一般的金属导体中,自由电子的定向移动速度大约为10^-4m/s这个数量级的,如果电流的速度真的等于这个速度的话,那恐怕从地球上传播到月球上要等到猴年马月呢。

在月球上装一个灯泡,在地球上打开开关,灯泡多久才亮?


其实这并不奇怪,我们平常所说的“电”的传播速度,并不是指的导体中电子的漂移速度,而是电场的传播速度,而电场的传播速度,是很快的,在真空中,这个速度就等于光速,当电路一被接通,电场就会把电源变化的信息,以光速传播出去,使得电路的各个地方迅速建立起电场,而电场就会推动自由电子做漂移运动,形成电流,而那种认为开关接通之后,自由电子从电源出发,以漂移的速度定向运动到达电灯之后灯才亮这样的说法,完全就是一种误解。所以说,月球上装一个灯泡,在地球上打开开关,大概约1.3秒的时间,灯泡才会亮。


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