电流的传播速度等于真空中的光速吗 电流的传播速度是光速吗


电流的传播速度等于真空中的光速吗 电流的传播速度是光速吗

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前言:中学物理课本告诉我们 , 电流的传播速度等于真空中的光速 , 也就是30万千米每秒 。众所周知 , 光线在真空中的传播速度等于30万千米/秒 , 请注意里面有个限制条件是“在真空中” , 因为光线在不同介质里面的速度并不相同 , 而且频率不同的光线在同一种介质里速度也会不同 。可是当人们提及电流传播的速度时 , 往往直接就是一句话“电流的传播速度等于电场的传播速度 , 也就是等于光速” , 竟然没有任何限制条件 , 难道电流在导线中的传播速度与电流的频率、导体的材料性质、导线的形状(电感或感抗)没有任何关系吗?如果有关系 , 那么“电流的传播速度等于(真空中的)光速”又该如何成立呢?
原创作者王夜辉在2011年的时候发表文章《电流传播速度的首次测量》 , 通过时间延迟法成功地测量出了不同频率的电流、在不同形状的铜导线、铝导线、铁导线中的传播速度 , 发现电流的传播速度根本不等于真空中的光速 , 它与导体的材质和电流的频率有关 , 数值大约在16万-30万千米/秒之间 。最后得出频率越低传播速度越快、极限值是30万千米每秒的结论 , 获得了大量网友的强烈共鸣和转发 。现将文章转载如下 。
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理论计算和实验数据都告诉我们 , 光和电磁波在真空中的传播速度C=30万千米/秒 , 这一点已经被举世所公认 。由于电流是电磁波的宿主载体 , 很多人自然很关心电流在导线中的传播速度 , 遗憾的是这方面既没有理论方面的预测 , 也没有实际测量结果的报道 。如果从网上搜索光速的测量历史 , 几乎每个人都可以津津乐道地讲一大堆 , 但是如果问及电流的传播速度 , 多数人都会不加思索地回答说它接近于光速 , 或者说电流的传播速度就等于电磁波的传播速度 , 事实果真是这样的吗?就像光源与光线的传播速度没有任何关系一样 , 电流的传播波速凭什么必须要和它自己所发射的电磁波的传播速度一致呢?
我非常奇怪的是 , 既然这么多人都相信电流的传播速度等于电磁波的传播速度 , 为什么就没有人亲自动手测量一下电流的传播速度呢?答案也许是:这个实验真的很难 。今天 , 本文作者不仅指出了电流传播与电磁波的不同之处 , 而且设计出了一种电流测速的方法——时间延迟法 。
众所周知 , 光线在真空中的传播速度等于30万千米/秒 , 请注意里面有个限制条件是“在真空中” , 因为光线在不同介质里面的速度并不相同 , 而且频率不同的光线在同一种介质里速度也会不同 。可是当人们提及电流传播的速度时 , 往往直接就是一句话“电流的传播速度等于电场的传播速度 , 也就是等于光速” , 竟然没有任何限制条件 , 难道电流在导线中的传播速度与电流的频率、导体的材料性质、导线的形状(电感或感抗)没有任何关系吗?如果有关系 , 那么“电流的传播速度等于(真空中的)光速”又该如何成立呢?
关于电流的传播机制 , 目前人们普遍认同的观点是 , 电流的传播速度等于导体中电场的传播速度 , 自由电子在电场的拉动下近似同步运动 。那么电场在不同金属导线中的传播速度又是多少呢?显然这也是个未知数 。既然光线在不同介质中的传播速度并不一样 , 所以本文作者猜想电场在不同金属介质中的传播速度也会不一样 , 这就导致电流在不同金属导线中的传播速度也会不相同 , 那种简简单单一句话说“电流的速度等于光速”是完全错误的 。


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