假如有足夠長的電線連接地球和月球,在月球上裝一個燈泡,在地球上打開開關,燈泡多久才亮?

Darcky


地月平均距離384403.9千米,暫且不論點亮速度,如此長的距離下點亮一顆燈泡難度不是一般的大。

銅線的電阻率大概是1米0.017歐姆,那麼38萬千米就是6534866歐姆。假如燈泡是15W/220V的,那麼其電流就是0.068,那麼地球端的電壓要高達444370V才行。如此高的電壓,已經處於超高壓範疇。而目前世界的超高壓技術輸電線長度,還沒有突破上萬千米的長度。所以想要在地球上點亮月球上的燈泡,還真的需要科學家們坐下來好好研究出來一套超遠距離超高壓輸電技術才行。

另外,我們知道了地月距離是384403.9千米,約合1.27光秒。而電線通電的原理分為兩步:

1.沿著導線兩側建立電場,這個建立速度是光速。

2.電場驅動電子移動。

雖然電子移動的速度很慢,但是導線內的電子並非是依靠初始段的電子做工,而是整個導線內的電子整體移動。那麼這個整體移動的速度就是電場建立的速度,所以電流的速度可以認為是光速。故而,當位於地球上的開關通電後,電場在1.27秒建立完畢,導線中的電子立馬整體移動,所以燈泡立馬點亮。故而,這個時間就是1.27秒。

很多人對此感到不可思議,距離的延長竟然可以導致燈泡的亮起延遲了1.27秒。當然了,這種現象和我們日常生活中的直覺也是相左的,因為日常生活在,我們只要一打開開關,燈泡就會亮,感覺好像燈泡是瞬間就亮起來的。但真正的原因就是上面說的,短距離光速太過,延遲也可以忽略不計,因此燈泡可以說是瞬時就被點亮。但是一旦距離足夠長,這個延遲就不可忽略。

就像是我們都覺得太陽光是瞬時達到地球的,但其實太陽光要8分鐘才能夠到達地球。也就是說,即便太陽熄滅了,我們8分鐘之後才會天黑,才知道太陽熄滅了。宇宙就是這麼神奇,你說是不?


科學探秘頻道


如果按照純數學上的計算,結果很明顯也很簡單,地球月球平均距離為38萬公里,而電流速度為多少呢?電流就是電子的移動,移動的速度相對很慢,遠沒有達到光速!

不過,驅動電子移動的是電場,而電場的速度就是光速本身,所以電流的速度也就是光速,是非常快的!平時我們打開電燈感覺瞬間變量,不需要時間,只是因為距離太短了,我們根本感覺不到!

那麼理論上計算,距離38萬公里,速度光速,時間就是大約1.27秒,也就是說你在地球上打開開關,月球上的燈泡要在1.27秒之後才能亮起來,不過要在地球上看到燈泡亮起來,還需要1.27秒,相當於一個來回,也就是2.54秒!

不過以上都純數學上的理論分析,都是完美條件下的結果!而實際情況呢?沒有可能性,我們不可能在地球和月球之間連接足夠長的電線,電線的承重是一方面,還有地球和月球都在轉動,包括自轉和公轉,這更加不可能了!

退一萬步講,假設你成功地在地球月球之間連接了電線,打開開關之後月球上的燈泡也不會亮的,因為如此遙遠的距離理論上需要非常高的電壓才可以,任何電線都具有一定的電阻,這些都是不可能實現和避免的!

什麼事就怕“假如”兩字,尤其是非常嚴謹的科學,因為一旦出現了“假如”,意味著實際上是不可能實現的,頂多是一個理想情況下的思想實驗,而這樣的思想實驗並沒有太大的意義!


宇宙探索


假如有足夠長的電線連接地球和月球,在月球上裝一個燈泡,在地球上打開開關,燈泡多久才亮?

感謝提問!這個問題看上去有些燒腦,但是靜下心來分析其實還是很簡單的。

電燈是我們日常生活中最平常的照明工具,它自應用之日起就極大地推動了人類文明的進步。如今除了家庭、商超、廠房等區域外,城市、道路等公共照明也越來越先進,通過太陽能、風能等清潔能源發電、儲存,然後通過定時或亮度感應等無人操控技術開啟或關閉開關,從而出現一個個“不夜城”。

而假如不考慮技術難度,從地球上拉一根電線到月球,開關一端在地球,燈泡一端在月球,其原理與地球上普普通通的電燈泡發光沒有什麼兩樣,只不過是電路長度增加了成千上萬倍而已。

燈泡之所以打開開關立即就會發亮,主要是由於由燈泡、開關以及導線之間組成了導電迴路。研究表明,電路斷開的情況下導體中的電子漂移速度每秒還不到1毫米,且像無頭蒼蠅一樣做無規則的熱運動;但當開關閉合後,處於電路各個位置的電場則被迅速建立,其速度與光速相等,電路中各處的自由電子在電場的助推作用下做宏觀的定向漂移運動形成電流,這種原理就如果位於郊區的自來水廠將自來水供應到城市中心,幾十或者上百千米的輸水管道只要打開水龍頭立即就會出水類似。

值得注意的是,無論是電場的作用,還是自來水管的壓力作用,都是瞬間形成的迫使水或電子做定向移動的相互作用,而如果要計算某一特定時間從自來水廠或電源處出發水或電子繞一圈需要的時間則十分漫長,並且水流要比電子移動的速度快得多。

瞭解了這麼多,我們再回到本題的中心思想上來。我們都知道,地月間的平均距離約為38.4萬千米,且光速的理論值接近每秒30萬千米,因此理論上光往返於地月之間約為2.56秒,也就是單程約為1.28秒,而理論上電場的傳播速度與光速相等,也就是說在地球上打開開關,位於月球上的燈泡會在1.28秒被點亮,但是在地球上的人要看到燈泡發光,則又需要1.28秒才能傳到。

不過,地球的自轉週期為23時56分4秒,而月球被“潮汐鎖定”自轉和公轉週期為27.32天 ,一方面月球在不同軌道處到地球的距離不盡相等,另一方面地球也月球的自轉週期不相等,請問這根電線該如何搭建呢?既然條件這麼苛刻,為何不想著在月球表面就地取材利用太陽能發電呢?

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地理那些事


這取決於電場的建立速度以及地球月球之間的距離,但絕對不可能地球端一按開關,月球端上的電燈就立刻亮起來。如果按照地月平均距離38萬公里來算,燈泡最快也要在1.27秒後才能亮。

首先,燈泡絕對不會立即亮起來,這一點很好理解,因為信息的傳遞速度不能超過光速,否則相對論就失效了;其次關於電線中電流的速度,很多人會說電流是由電子的定向移動形成的,而電子的移動速度非常慢,那不就意味著電流的速度慢嗎?


實際上,關於電子的速度並沒有說錯,確實是非常慢(準確來說,應當稱為漂移速度),但關鍵問題不在電子而在引起電子定向移動的原因,那就是電場,它的建立傳播速度就是光速。

打個比方,按下開關前,電子們所處的位置毫無規律可言,而當按下開關後,就如士兵們聽到號令聲一樣,隨即排起了整齊的隊伍,而這個隊伍的建立速度就好比於電流的傳播速度,很顯然這裡的號令聲就是電場,而電場的建立傳播也是有速度的,就是光速。

所以說,如果再地月兩端通上電線,地球斷按下開關,那麼月球上的燈泡,將至少在1.27秒亮起,當然啦,這種方案應該是不具有實際操作性的,因為地月之間存在相對移動,而且誰會想到要拉一條電線通道月球呢?直接在月球發電不是更好。

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賽先生科普


回答,如提問假如能架設兩根電線,不考慮電阻線損等,我的回答是4秒,大家都知道地月平均距離是三十八萬公里,最近是三十五萬多,最遠是四十二萬多大約,電流速度基本等於光速,這個多數人都會算,應是去1.25秒、回又是1.25秒,來回共兩秒多一點。

為啥我說4秒呢?應為加上導線彎曲率,地月的相互轉動繞動,電線不是三十八萬公里了,可能五十,六十多萬公里了,可能更多,誰能知道呢?本來就是個如果。

這個答案不在呼結果是幾秒,只要是於理有道,對應自己學歷,知道其基本常識數據,想到影響因素就算是答對了。能在茶餘飯後看點長知識的文章,能提高認識,懂點天文知識,也是學習的一種方法或是學習過程。


養賢


據科學論斷,光速度與電的傳輸速度成正比。從A點(月亮)到B點(地球)連一根火線L零線N。問多長時間燈會亮?這個問題我覺得是一個環境問題,拿常規理論分析做不到問題。就是做到了也沒多大意義!關鍵做此實驗的價質。科學界已從早期做出了光與電的速度以每秒30萬公里的科學理論。從秒到分再到小時、日、月、年乘以月亮到地球距離得出乘積結論常規數字計算。有沒有其它因素讓結果增加時間或縮短時間有待科學驗證。


白雲藍天19661128


地球到月球有多遠?電的傳遞速度是多少?算一算就知道月球的燈泡多久可以點亮了

月亮安裝的燈泡,在地球控制它,這個異想天開的想法有點意思,我們要好好捋一捋!月球與地球的距離大約為38萬公里。電的傳遞速度與光速一樣為30萬公里/秒,38/30=1.27秒;地球上的開關打開,月球上的燈泡大約要等1.27後才可以點亮哦!但可行嗎?

地球與月球之間拉一條電線可行嗎?

把地球的電線拉到月球去,可怕是不行吧?原因有以下幾點:

  • 電線太長,無產生產

38萬公里長的電線怎麼生產?以現在的技術,有難度!!

  • 電線阻值太大,難以轉輸電能

我們都知道電線也是有阻值的,38萬公里長的電線,電阻得多大啊?以國標電線計算,2.5平方毫米絞合銅導體,每一公里長的電阻大約為8歐姆。38萬公里的電線電阻=38萬x8=304萬歐姆。在地球上接上220V,月亮那頭根本就不會有電!要想月亮的燈泡有220V/0.5A電流,電球這頭的電壓必須升高,0.5 x 3040000=1520000伏,需要用152萬伏特的高壓電供電才行!!太可怕了!希望以後人類能發明常溫下的超導體,就不用升壓了。

  • 月球繞地球公轉,地球本身也自轉
<strong>我們都知道月球繞地球公轉,這電線怎麼拉啊,地球和月亮不成了繞線機了?

地球上的開關能控制月亮的燈泡嗎?

有線連接的方式顯然是行不通的。但我們可以用無線的控制方法。火星上的漫遊車,月球上月球車“月兔”我們都可以遙控,何況是區區月球上的小燈泡。首先我們需要把可通過無線電信號遙控的太陽能電燈送到月球上。然後通過中繼衛星協助控制月球上的太陽能燈泡了。無線電波的傳遞速度也是30萬公里/秒。所以這個遙控也是有延時的,電球上的開關按下,估計大約2秒後月球上的燈泡才可以點亮。

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首先我們要明確一點,無論電流傳播的速度有多快又或者是月球和地球之間的距離有多遠,在按下開關的那一刻,月球上的燈泡無論如何是不可能同步被點亮的。



我為什麼這樣說,不知道你是否聽說過一句話,那就是宇宙間信息傳播的最快速度就是光速,一切有靜止質量的物體,其運動速度都不可能超過光速,所以說,用手打開開關和燈泡變亮是不會在同時進行的,這需要一定的時間。

那麼需要的時間是多少呢?那麼這就取決於電場的建立速度以及地球和月球之間的距離了。按照月球和地球之間的平均距離38萬公里來計算的話,時間最短也要1.27秒,這個時間是怎麼計算得到的呢?聰明的人可能很容易就想到這是用月地平均距離除以光速得到的,只是為什麼可以這麼做呢?難不成電流傳播的速度就是光速?



我們說電子的定向移動形成電流,一段金屬導線,兩端沒有電壓的時候,其內的電子的運動是雜亂無章的,但是如果導線的兩端有電壓,也就是在有電場的作用下,電子會形成定向排列,並且在電場的作用下定向移動,這個時候我們就說導線中存在電流了。電子是帶負電的,而我們規定的電流的方向是正電子定向移動的方向,所以說,電流的方向和電子的定向移動方向是相反的。

那麼有一個問題,難不成只要是導線的兩端有電壓,那麼導線之內的電子的移動速度就是光速了嗎?這顯然是不對的,因為前面已經提到過,只要是有靜止質量的物體,其運動速度都不可能達到光速,所以說,電流的速度不等於電子的運動速度。實際上,導體中電子的移動速度是很慢的,幾乎是接近於零,一般的金屬導體中,自由電子的定向移動速度大約為10^-4m/s這個數量級的,如果電流的速度真的等於這個速度的話,那恐怕從地球上傳播到月球上要等到猴年馬月呢。



其實這並不奇怪,我們平常所說的“電”的傳播速度,並不是指的導體中電子的漂移速度,而是電場的傳播速度,而電場的傳播速度,是很快的,在真空中,這個速度就等於光速,當電路一被接通,電場就會把電源變化的信息,以光速傳播出去,使得電路的各個地方迅速建立起電場,而電場就會推動自由電子做漂移運動,形成電流,而那種認為開關接通之後,自由電子從電源出發,以漂移的速度定向運動到達電燈之後燈才亮這樣的說法,完全就是一種誤解。所以說,月球上裝一個燈泡,在地球上打開開關,大概約1.3秒的時間,燈泡才會亮。


鏡像科普


如果電源開關和燈泡同裝在一起,一打開開關燈立刻亮。原理很易理解不必詳述。。。題目中沒有給出電源的情況。如果是交流電源,不用閉合電路,開路也可以點亮燈泡。但電源和燈泡要在一起。連接燈泡兩條導線的長度為半波。頻率是1赫茲,半波是15萬千米。頻率是50赫茲的半波為3000千米。燈泡在開路的電路里能正常發光。當頻率很高時,很短的導線也能使燈泡發光。電子愛好者製作高頻發射機時,電錶一個表筆接觸發射天線就有很大的電壓或電流讀數,可以單線點亮LED燈。這時候高頻電流的半波只有幾釐米。導線雖然是開路,在電壓的推動下,電子是可以定向移動,從一端跑到另一端的。然後電流方向正好改變又跑回來,週而復始。兩個半波就是一個波,是導線長度產生共振的最小值。共振時電流最大。所以開路和不用很長導線也可以點亮燈泡。


cx1944



在幾十年前人類的電話還全都是有線電話,需要鋪設相當長的線路才能讓兩個不同地理位置的電話聯通在一起,後來出現了無線電話人們就可以拿著電話到任何有信號的地方和其他人聯繫,但有線電話和無線電話都是以電磁波為基礎的,準確的說人類所有電器背後都是電磁波在起作用。

如果人類想在地球和月球直間假設電燈線路,那麼首先就要保證電線足夠結實,在大氣層內的電線必須要用高強度納米材料,大氣層外的天線則需要防高低溫和宇宙輻射,而38萬千米的電線最好是零電阻的超導線,畢竟用普通線的話電阻就太大了,還得額外研究超超超高壓輸電技術。


當一切萬事俱備,地球上的人摁開關後1.27秒月球上的燈就會順利點亮,背後的原理其實很簡單也很簡短,就是因為光速不變。

早在19世紀麥克斯韋就通過數學手段證明了電磁波的速度等於光速,所以從開關摁下那一刻開始電場就開始以光速建立了,1.27秒內所有電子都會從雜亂狀態變得“整整齊齊”,燈泡自然也就亮了。

不過在常溫超導還處於夢想階段的現在,用架設電線的方式往月球輸電還不如用超大功率無線電傳輸技術開點亮月球燈泡,順帶一提無線電傳輸速度也是光速,所以說不管有沒有線,從地球操縱一切月球上的電器都會有1.27秒的延遲。


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