在足够长的电路中,两个灯泡的点亮次序孰先孰后?

如题所述

灯泡亮的原因是有电流通过,其原因是电荷在电场的作用下定向移动。

电路接通时,电场线走向是沿着导线方向的。

电路接通前,导线内部没有电场。

电路接通瞬间,导线内部的电场建立是按照光速传播的。

电路接通一瞬间,在近似认为光速无限大的情况下,导线内部处处瞬间建立电场,电荷立刻在电场的作用下同时定向移动,灯泡同时亮。

在认为光速不能看做无限大的情况下,电路接通瞬间,灯泡亮的顺序其实就是取决于电场建立的方式。7、

但是电路学中从来不讲电场是如何建立的,电场是静电学的内容。因此考虑电场的建立,这里要考虑电路接通前导线内的静电分布。(以下假设导线绝缘层理想,没有电场线穿过绝缘层)

电场可以看做是由正电荷出发,到负电荷结束的电场线的集合(表述不专业,见谅),也就是电势差决定了电场分布。平时灯泡亮也就是因为灯泡两端存在电势差,导致灯泡内部灯丝中存在电场。

电路接通前,假设电源是一直工作的,假设电源是直流电源(保险起见,交流的不太擅长了……),那么考虑电源的工作本质:将正电荷移动到正极,将负电荷移动到负极。

假设电路中只有一个电键,闭合前,由于电源的作用,电势差集中在电键两侧,一侧是满满的正电荷,一侧是满满的负电荷。

因此电路接通一瞬间,电场的建立是从电键开始向两侧传播的。电键接通一瞬间,正电荷产生的电场向负极方向传播,负电荷产生的电场向正极传播,速度为光速。电场传播过程当中,先感受到电场的地方的电荷即刻受到电场的作用开始定向移动,产生电流。

正负电荷电场矢量叠加,正负电荷在电路中地位平等对称,数量相等,因此电场传播是对称的。

综上,只要离电键导线距离近的那个灯泡就先亮,无论电键安装在电路的何处。如果灯泡距电键一样近,则同时亮。

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第1个回答  2017-11-23

电流的方向只是人为的规定,而本质是电子的移动。导线内电子的所谓同时移动只是相对的,相对于电场的传导速度来说是同时移动,但从超微观的角度来看,电子与电子之间的距离是绝对存在的,永远不会有任何两个电子毫无间隙地相连!导线内电流的本质是,第1个电子移动后,瞬间留下了空缺,并由邻近的电子瞬间填补这个空缺,本质上电子是相继移动的,而宏观上看到的是电子同时移动。开关闭合前,开关两侧的电动势分别处于平衡,开关闭合后,开关处的电子瞬间向电源正极方向移动,瞬间形成空缺,才会有后续的电子移动,因此,距离开关最近的灯泡先亮!

第2个回答  2017-11-24

同时假设电线为长度为1光年的圈,切出一断口,产生AB两端。并在两端各串接一电灯。因电是由于导体中电子的移动产生电势差。电缆A端增加1000个电子,B端则会挤出1000个电子。(此处讨论时,假设提供的电压足够大,且电缆处于超导,不存在电压损耗。)AB两端的电压差导致电子移动。既电子可抽象理解为在导体中队列平移。而AB两端的灯泡也应该同时亮起。如果不假设超导那么当电线足够长,阻抗足够大(假设为无限大)A端供电,电压逐步增加时。A端电灯可能因正负极压差达到了工作下限而点亮。B端电灯因电缆阻抗消耗,电灯正负极尚无压差。

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