Cкорость тока в проводниках?

[gul-kiev.livejournal.com]

Какая скорость тока в проводниках?
В интернетах найти не удалось - пишут либо "равна скорости света", либо "чуть меньше скорости света". Интересует, насколько всё-таки меньше - например, в меди при нормальных условиях. Иногда предлагают делить на коэффициент преломления, иногда на диэлектрическую проницаемость среды, иногда индуктивность упоминают... Как правильно?
Ток в медных проводах распространяется быстрее света в оптике или медленнее?

На всякий случай: я не имею ввиду скорость электронов, мне интересна скорость распространения электрического тока.

Comments

[sanitareugen.livejournal.com]

Провод представляет собой пример "длинной линии". Он имеет собственную ёмкость и индуктивность. И то, и то замедляет распространение импульса тока. Для витой пары задержка составляет 4.5-5 нс/м (скорость распространения сигнала 68%-72% скорости света). Для коаксиального провода сильно зависит от типа материала и конструкции кабеля, для более распространённых 60%-70% от скорости света, для высокоскоростных приближается к 90%. Для оптоволокна равна скорости света в стекле, которая меньше скорости в вакууме, отношение скоростей равно коэффициенту преломления и для массовых изделий составляет 65%-70% от скорости света.

[gul-kiev.livejournal.com]

Иными словами, скорости распространения импульса в типичном проводнике и в типичном оптоволокне почти совпадают. Спасибо.
Меня только немного смущает индуктивность и ёмкость. Мне кажется, они не задерживают сигнал, а меняют фазу. Ведь ёмкостью/индуктивностью нетрудно и на секунду фазу сместить, но это же не будет задержка в распространении эм-волны, это просто производная или, соответственно, первообразная, так ведь?

Чтобы лучше разобраться, попробую изменить вопрос. Если представить себе громадный кусок проводника (например, меди), эдакое медное пространство - с какой скоростью в нём будет распространяться эм волна? В таком случае мы ведь уже не сможем говорить о ёмкости и индуктивности. Или сможем?

[fox-12.livejournal.com]

Нам приводили такой пример, на мой взгляд наиболее полно описывающий природу электрического тока:
Берем длинный шланг, допустим в сотню метров. Наполняем его полностью водой. Тока воды нет.
Теперь подключаем один конец к источнику. На другом конце шланга тот час же появляется порция воды - возникает ток, хотя та порция воды что только что поступила в шланг, на другом конце появится еще не скоро. Подобным образом ведет себя поток электронов в проводнике. Т.е. сам ток движется практически со скоростью света. Переходные же процессы влияют только на форму и величину тока в начальные моменты времени, если конечно ни в чем не ошибаюсь - все таки эти вещи давно проходили...

[gul-kiev.livejournal.com]

Про шланг всё понятно. И понятно, что на другом конце шланга порция воды появляется не в тот же миг, когда подключаем к источнику, там скорость распространения - это скорость звука в воде. Это базовые вещи, я не про них, все учились в школе.

Мне интересна скорость распространения эл. тока в меди. Вы пишете "практически со скоростью света". Вот про количественное выражение этого "практически" я и спрашивал.

[krazzzer.livejournal.com]

Это все еще от частоты зависит. СВЧ-сигнал идет только по поверхности металла, в вглубь он уходит на считаные микроны (именно поэтому всякие антенные загогулины достаточно только посербрить, а не делать целиком из серебра).

Поэтому какой бы вы толстый кусок меди для СВЧ не взяли бы, сигнал все равно в него не углубится.

[gul-kiev.livejournal.com]

> Если представить себе громадный кусок проводника (например, меди), эдакое медное пространство - с какой скоростью в нём будет распространяться эм волна?

Ага - похоже, эм-волна никак не сможет попасть внутрь этого куска меди (кроме каких-нибудь экзотических условий). На то он и проводник, чтобы отражать волны...

[sanitareugen.livejournal.com]

Не совсем понятны условия. Вы имеете в виду, что берётся провод и утолщаем его максимально? Или что на медную болванку падает ЭМ-волна?
Индуктивность с ростом радиуса провода падает, но ёмкость растёт, и, похоже, быстрее, чем падает индуктивность. Так что, похоже, задержка будет расти (а скорость падать).
А в случае падения ЭМ-волны она будет в тонком поверхностностном слое (скин=эффект).

[gul-kiev.livejournal.com]

Вот ответ (http://useless-faq.livejournal.com/13298706.html?thread=413629714#t413629714), который мне представляется понятным.

А индуктивность и ёмкость - мне по-прежнему кажется, что они не сигнал замедляют, а фазу меняют. Я себе представляю линию задержки на 10 миллисекунд, но не представляю сигнал, задержанный на 10 миллисекунд внутри конденсаторов. Кажется, тут смешиваются два разных понятия.

[sanitareugen.livejournal.com]

Для синусоиды сдвиг по времени и сдвиг фазы - синонимы. Более сложный сигнал можно разложить по Фурье на синусоиды. Но тут уже будет несовпадение для разных частот, появится дисперсия.

[gul-kiev.livejournal.com]

Линия задержки на конденсаторах и оптическая линия задержки из среды с огромным коэффициентом преломления, сильно зависящим от частоты - по внешним проявлениям неотличимы?

Хоть бегущие волны (э-м или звуковые), хоть летящие друг за дружкой фотоны в естественной линии задержки понятны. Задержка э-м волн конденсатором непонятна. Куда деваются фотоны, где (в каком виде) они внутри конденсатора столь длительное время хранятся, откуда потом излучаются?

[sanitareugen.livejournal.com]

Да, можно добиться одинаковой дисперсии. И не понять, "что в чёрном ящике".