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地球上的燈為什麼不亮起來?1.28秒、2.56秒以及3.84秒哪個對

在地球與月球之間拉上一根電線,當我們在地球上開啟開關之後,多久才能看到月球上的燈亮起來呢?這看似是一個簡單的問題,但似乎又沒有那麼簡單,因為人們通常會給出三種不同的答案:1.28秒、2.56秒以及3.84秒,哪一個才是對的呢?

首先,需要說明的是,這是一個單純的理論問題,而非一個實際問題,因為在現實世界中,這個燈永遠也亮不起來。為什麼呢?因為電阻。地球與月球的平均距離約為38。4萬公里,而一般我們使用的銅線的電阻大概在每米0。017歐姆左右,所以38。4萬公里的電阻就達到了6528000歐姆,在如此巨大的電阻下,若想將電流送到月球上點亮燈泡,那麼久需要有超過40萬伏特的超高電壓,而想要建立38。4萬公里的超高壓輸電線路是無法做到的,至少目前無法做到。

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所以,還是讓我們拋棄現實,不考慮電阻的問題,再來看看這個問題的答案是什麼。

第一個答案是1。28秒,得出這個答案的人認為在地球上開啟開關之後,月球上的燈泡會被瞬間點亮,因為電子本身就是遊離在電路之中的,並不是開啟開關後才從地球上傳輸過去,所以開關一旦開啟,燈泡瞬間就會被點亮,在燈泡亮起之後,我們並不會馬上看到,因為光的傳播是需要時間的,而光速為每秒299792458千米,地月之間的平均距離為38。4萬公里,所以月球上燈泡的光傳到地球上應該是在1。28秒之後。那麼這個答案對不對呢?

別急,我們先說說後面兩個答案,第二個答案是2。56秒,得出這個答案的人認為電的傳輸同樣需要時間,其速度等於光速,所以點亮燈泡需要1。28秒,看到燈泡又需要1。28秒,所以在開啟開關後,需要2。56秒才能夠看到燈泡。

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第三個答案是3.84秒,持這種觀點的人認為,電流需要回路,也就是說開啟開關之後,電流從地球流到月球需要1.28秒,再從月球回來形成迴路又需要1.28秒,此時燈泡才能亮起,而我們在地球上看到燈泡又需要1.28秒,三個1.28秒加起來就是3.84秒。

三個答案都說完了,你更支援哪一個呢?現在我們就來一起思考下這個問題的正確答案。首先,電子存在於導體中,這是沒有錯的,電子不僅存在於導體中,而且始終處於運動之中,只不過這種運動是非常緩慢的。我們將處於閉合電路中電子的無規則運動速度稱之為漂移速度,而電子的漂移速度小於每秒1毫米。

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那麼是不是在電路閉合之後,電子的移動速度就大幅提升至光速了呢?不是的,電流產生的原因並不是電子的移動,而是整個導線內電子的整體移動,而導致導線內電子整體移動的就是電場。

當開關閉合之後,電場開始建立,而電場建立的速度就是光速,而電場一旦建立,導線內電子的整體移動立即開始,此時燈泡內就會有電流透過,燈泡也就會隨之亮起,由此可知,燈泡點亮的速度就是電場建立的速度,而電場建立的速度就是光速,所以燈泡點亮的速度也是光速,因此就是1。28秒。那麼是否還要考慮迴路的問題呢?當電場建立之後,電流便透過燈泡開始做功,燈泡就會亮起,並不需要再等待電子返回完成迴路才能點亮。

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為什麼呢?因為做功的並不是電子,而是電路中電子的整體移動,通俗一點來說,就是火線與零線是同步進行的,所以並不需要等待電子完成迴路,從開啟開關到燈泡亮起的時間就是1.28秒。

在燈泡亮起之後,燈泡的光會以光速傳回地球,又過了1。28秒之後,我們便能夠在地球上看到這盞亮起的燈泡了,所以,如果我們拉上一根電線,在月球上安裝一個燈泡,當我麼開啟地球上的開關後,在2。56秒之後,便能夠看到這盞燈泡亮起來了。所以,第二個答案是正確的。第一個答案的錯誤在於認為燈泡點亮是瞬時的,但現實世界任何有資訊傳遞的移動都不可超越光速,更不可能是瞬時的,即便引力也是如此。而第三個答案的錯誤在於誤以為做功的是電子,而實際上做功的是電流。

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