直流电路,能量不靠导线传播?

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 楼主| xukun977 发表于 2019-10-25 09:02 | 显示全部楼层 |阅读模式


虽然这个问题今年年初已经澄清过了,但是网站管理人员不懂技术,又把这些帖子翻出来,误认子弟,所以再次澄清。









首先,科普时讲话要利索,不能嘟嘟哝哝讲半天,人家还看着费劲,甚至是听不懂。
按道理来说,讲话越多,就越容易明白,因为解释的详细
事实与此完全相反,就要考虑下原因了,是知识储备不够,还是不善于表达,还是其它原因。









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 楼主| xukun977 发表于 2019-10-25 09:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-25 09:20 编辑


问题的关键在于:同样一个事物,横看成岭侧成峰,从不同的角度观察,看到的现象可能不同,这是完全正常的现象,不存在某个角度的优先级比别人高的问题。

老张的错误在于,由于他的崇拜偶像是酷爱电磁学的H大师,导致他也认为电磁场比其它电路相比,高端大气上档次,其它理论和它相比要矮一头。

事实上,低频电路理论,使用个欧姆定律,配合节点网孔法,就能干活了,高大上的麦克斯韦,只能站在旁边夸夸其谈,叫他干活他是干不了的,除非研究对象是及其理想的规则情形。



所以,再牛叉的理论,也要有用武之地,也要用对场合。
坡印廷矢量的作用,应用之一是用来解释天线原理,因为站在低频电路的角度看,天线没有形成闭合回路,无法传递能量。







所以,在低频电路中,你不能因为下图中的E'分量小,就看不起人家,觉的人家可有可无,没有E',哪来的I?没有I,负载RL如何得到能量?











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 楼主| xukun977 发表于 2019-10-25 10:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-25 10:28 编辑

导体内部情况:








坡印廷定理本身是成立的,这个毫无疑问
但是关于其物理意义的理解,学术界是不统一的,争论不休。所以,各种书上的说法经常是不一样。






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 楼主| xukun977 发表于 2019-10-25 12:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-25 12:10 编辑

这是初中教的【右手定则】????





只有中学才会教这种三者相互垂直的情形:











右手定则的想法,来源于地球的运动:








电磁学中一般定义北极为正!地球自转方向对应于四指围成的圆:

所以右手定则的手势,是这样的:





















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 楼主| xukun977 发表于 2019-10-25 13:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-25 13:38 编辑

大师和大侠做科普,分别走两个极端,堪称一绝。


大侠的特点是:密密麻麻全是汉字,一个公式也找不到。







大师截然相反,密密麻麻全是公式,汉字是非常少见。












这两个人,要是一人匀出一点给对方,就平均了。









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taohairen 发表于 2019-10-25 17:01 | 显示全部楼层
是说欧姆定律解释不了天线,导线只是起到引导电磁场的作用,电压和电流只是电磁场在低频下的等效,电磁场可以不依靠导线存在。
tianxj01 发表于 2019-10-25 17:05 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-10-25 13:13
高职二年学到了最后一张图的安培定律,想实验磁場,下课一回到家,马上拿20公分长的导线,往电源插座插入, ...

磁场不但是爆炸的,还可以是各种稀奇古怪的的能量,比如,这根线捅进去,只看见一个小小的火化,然后家里面就漆黑一片,心想:磁场真厉害,这一发动,家里面的电器全黑了。
雪山飞狐D 发表于 2019-10-25 17:12 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-10-25 13:13
高职二年学到了最后一张图的安培定律,想实验磁場,下课一回到家,马上拿20公分长的导线,往电源插座插入, ...

  我感觉K5整天阴阳怪气的,有意思嘛?
 楼主| xukun977 发表于 2019-10-25 17:30 | 显示全部楼层
taohairen 发表于 2019-10-25 17:01
是说欧姆定律解释不了天线,导线只是起到引导电磁场的作用,电压和电流只是电磁场在低频下的等效,电磁场可 ...



照这样说,这个导线的电阻趋向于零的话,电路效率约等于0,电磁能都跑了,负载上啥也没有。




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tianxj01 发表于 2019-10-26 08:43 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-10-25 21:10
最后一句是瞎掰的,是给楼主娛乐一下。
说明了初学者什么都不怕,直接拿根电线去捷路AC110V,立刻蹦的好 ...

你们那边,检索出来的标准都说是AC110 60Hz,可至少我**当中,好像是100 60Hz,这个**是当初台湾籍渔船到我们那边,我修过不少设备,比如雷达、比如卡式录像播放机,标称输入规格好像都是AC100 60Hz。我一直在疑惑,我这个AC100 60Hz的**是怎么得来的,难道船上设备采用的才是100V 60Hz?你可有线索给我解惑?
 楼主| xukun977 发表于 2019-10-26 08:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-26 09:05 编辑
xukun977 发表于 2019-10-25 17:30
照这样说,这个导线的电阻趋向于零的话,电路效率约等于0,电磁能都跑了,负载上啥也没有。

解释一下:



我们虽然不懂天线设计,但是没吃过猪肉,还是看过猪跑的:







天线如此设计,细节上虽然搞不清,但是肯定为了便于幅射能的传波。




上面这两句话是想说:导线端接的地方,是能量发射或收集的集中地。


知道这个知识点,就容易理解波的传播方法了:











所以,站在低频电路的角度看,认为能量是沿着导线内部传输的,在真正的机理上看是不对的,但是数值上是等效、正确的。




非常粗略的示意图:







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tianxj01 发表于 2019-10-26 09:55 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-10-26 09:13
台湾市电是AC110V 60Hz(标准±10%之內可以运行),日本是AC100V 60Hz。渔船可能是买日本货。 ...

你算是给我解答了这个一直以来的疑惑,我应该相信自己的**,虽然时间是好久了,但是,怎么老对不上号呢?应该是这样,100的货可以直接用在110标准条件下,这没毛病,至于卡式录像播放机和雷达,当时也还就是小日本的货比较多。
AD797 发表于 2019-10-26 10:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 AD797 于 2019-10-26 10:56 编辑

回复你一次,因为这个问题也是我学习电磁场时困惑和思考的一个问题,我试图把以前的电路直觉想和电磁场理论达到统一,当初我的第一步认识也是,低频时,可以认为能量集中在导线或者导线附近,但其实如果你考虑一种情况,比如0.1mm导线通过1A直流电流(暂且认为可以 没烧断),那么你可以计算一下,这个导线中的场能量,你可以发现,场能量绝大部分都在线外空间,也就是你说的数值上等效也是不存在的,…,导线越粗,导线中的能量越大,也就是导线占用的空间越大,其中的能量就越大, 发现这个问题了没?还是依靠占用空间来占有能量。

什么原因?关键问题是能量的定义和直觉,可能我们直觉电流本身有能量的,就像水流一样,但是在电磁学对能量的定义是依赖电场和磁场来定义的,电流在麦克斯韦方程中作为能量的源即场源,是产生能量的源。

那么,产生电磁场的源,有没有能量呢?这个问题讨论问题容易产生争论,你可以认为导线只是送外卖的,真是的源是厨房(这个比喻也不恰当),即电源(如电池)。你可以考虑同轴电缆(即具有传统双导线又有波导特点),由于趋肤效应,频率稍高点,电流只在同轴电缆的外层的内表皮和中心的外表面极薄层(微米)流动,这时候,你可以观察能量的分布,就能理解导线的作用,能量如何通过导线传播,如何传递到天线(负载)上去的。

这时候,就建立了直觉和理论的统一。 通过逐渐的思考,应该是脱离用原先电路的直觉来考虑电磁场的问题的思考习惯。电流在电磁场问题中,也是一个被主导量,也和电场合磁场一样是个被主导量,J=σE,就是电场乘以一个电导率,大家都是同事。应该把电路作为一个普通的电磁三维模型,在其输入端口加入了电压(就像做电磁仿真那样),抛弃电路和电磁场混杂考虑。
 楼主| xukun977 发表于 2019-10-26 10:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-26 11:40 编辑
AD797 发表于 2019-10-26 10:38
回复你一次,因为这个问题也是我学习电磁场时困惑和思考的一个问题,我试图把以前的电路直觉想和电磁场理 ...


术语的魅力在于可以简化语言,不然会显的婆婆妈妈,还未必能扯清。


导波,波导,四个字就够了。






不管这个水是水管里面流,还是外面流,在源端和负载端数量上完全等效就行了,中间过程的真实机理,在低频电路中是无需关心的。





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评论

传输线理论不是只用于高频的。  发表于 2019-11-1 22:07
与低频还是高频电路无关,电力传输线、架空线路了解下。  发表于 2019-11-1 22:07
littleam 发表于 2019-11-1 22:06 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2019-10-26 10:52
术语的魅力在于可以简化语言,不然会显的婆婆妈妈,还未必能扯清。

与低频还是高频电路无关,电力传输线、架空线路了解下。
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