Hur fort färdas strömmen i en ledning?

[Orsa]

I stomnätet måste man väl bryta ifrån i båda ändar exakt samtidigt (nollgenomgång naturligtvis) annars uppstår våldsamheter. Kan man säga att det finns en rörelseenergi som måste neutraliseras. Stomnätet har en egen kommunikationslösning aktiv som synkroniserar brytarbankerna vid behov av brytning.

[Janson1]

Alltså, själva elektronförflyttningen är ganska sävlig men tack vare "ärtrörsprincipen" så händer det med en gång.
Grundfråga: Är det med nästan ljusets hastighet eller fortare?
En annan fundering jag har men först lite vad jag tror fakta. 1 Amperé är ju x antal elektroner per tidsenhet, tex. sekund som går igenom en kabel. 1 amp vid 1 volt blir ju 1 watt och 1 amp vid 1000 volt blir 1000 watt, så långt allt klart! Men samma elektroner kan innehålla olika mycket energi beroende på spänningen, är det så enkelt som att en elektron kan vara olika starkt/mycket laddad?
Orsa: Är det så eller är det en fundering?

[Bygert]

En elektron har laddningen −1,602 × 10−19 C (Coulomb, laddningen som under en sekund passerar genom en ledare med strömmen en ampere). Alltid, inga undantag. För att få en ampere skall det alltså till cirkus tio triljoner elektroner per sekund. Strömmen är hur många som passerar. Spänningen är hur stor stimulans de fått att dra iväg. Jämför med vattentryck, ökar man trycket så flyter det mer vatten men vattnet i sig händer det inget med.

[jörgen.ottosson]

I stomnätet måste man väl bryta ifrån i båda ändar exakt samtidigt (nollgenomgång naturligtvis) annars uppstår våldsamheter. Kan man säga att det finns en rörelseenergi som måste neutraliseras. Stomnätet har en egen kommunikationslösning aktiv som synkroniserar brytarbankerna vid behov av brytning.

Den "rörelseenergi" som finns i elektronik är magnetfältet kring ledare mm .....när du bryter vi 0-genomgång så är strömmen och spänningen =0 ( glöm detta med fasförskjutning just för resonemangets skull) och med ström = 0 så är även magnetfältet =0 ( i de bästa av värdar)

när du bryter när magnetfältet är högt så reagerar det genom att kollapsa och driver på en ström i motsatt riktning och du kan få en ljusbåge/gnista .....det är det man utnyttjar i en tändspole....

[tortap]

Alltså, själva elektronförflyttningen är ganska sävlig men tack vare "ärtrörsprincipen" så händer det med en gång.
Grundfråga: Är det med nästan ljusets hastighet eller fortare?
En annan fundering jag har men först lite vad jag tror fakta. 1 Amperé är ju x antal elektroner per tidsenhet, tex. sekund som går igenom en kabel. 1 amp vid 1 volt blir ju 1 watt och 1 amp vid 1000 volt blir 1000 watt, så långt allt klart! Men samma elektroner kan innehålla olika mycket energi beroende på spänningen, är det så enkelt som att en elektron kan vara olika starkt/mycket laddad?
Orsa: Är det så eller är det en fundering?

Det videon säger är att den ideala lampan som sitter 1 meter från batteriet, men ansluten med en 1 ljussekund lång kabel tänds efter 1/C sekunder. Dvs nästan omedelbart. Full styrka uppnås däremot av "ärtrörsprincipen" efter 1 sekund. Man kan se det i videon som en graf med hack i, det var en simulering. ElecroBOOM hade en liknande men ännu mer finstegad simulering.

Ärtrörseffekten går alltså som snabbast i nästan ljusets hastighet. Inte fortare. Det är omöjligt.

[braha]

om vi då jämför detta med "ärt-röret" när du petar in en ärta till i ena änden på röret (som redan är fullt) så kommer en ärta att komma ut i andra änden, i samma ögon blick som du petar in den "nya" ärtan.

En liknande variant:
Sök "Newtons pendel"

[Berit]

https://youtu.be/0r6HbAvkcgc

[Mangan]

En signals hastighet i en metalledare beror på vad som omger ledaren. En gång i tiden hette det dielektricitetskonstant, nu nu heter det relativ permittivitet. Signalens hastighet är ljusets hastighet delat med roten ur dielektricitetskonstanten. För vanligt kretskort är konstanten drygt fyra, så halv ljusets hastighet far signalerna omkring med. En coaxkabel har konstanten 2,3, så därför går det snabbare. Snabbast går det i blanktråd utan isolering, där det är nästan ljusets hastighet.

[rid54]

Det som får valenselektronerna i en ledare att röra sig, är det elektriska fältet. Fältet utbreder sig med ljusets hastighet (eller anpassat lite efter ledarens karaktär). Så fort elektronerna "upplever fältet" börjar rörelsen (från minus till plus). Elektronernas medelhastighet pga strömmen är låg (även med mänskiga mått) och strömmen är helt enkelt (som sagts) mängden elektroner som passerar ett tvärsnitt av ledaren varje sekund. Nån konstig bufferteffekt eller strömvariation vid likström, efter "en stund", har jag aldrig hört talas om.

Vid växelström gäller fortfarande att elektronerna påverkas av fältet. Om våglängden i ledaren är kortare än själva ledaren, så finns fält av olika riktning längs med ledaren, och följaktligen elektroner som rör (medelrörelse) sig åt olika håll.

[Janson1]

Ok. Om en elektron nu har −1,602 × 10−19 C (Coulomb) och det behövs cirka tio triljoner elektroner per sekund i en ledare för en amperé.
Men vad är det som avgör energin som blir? Det är väldigt olika energi i samma antal elektroner vid olika spänningar? Hur funkar detta?
Hur hänger det ihop?

[rid54]

Elektronernas egen eneri är väl beroende av deras hastighet. Hastigheten är ju en vektor, och om en massa elektroner rör sig i hög fart åt olika håll, vilket de gör hela tiden, så är nettoenergin inget man kan dra nytta av - den energi man kan hantera är beroende av genomsnittsrörelsen, dvs alla dessa triljoner elektroner som genomsnittligt rör sig åt ett visst håll. Och energin i detta fall är Joule, dvs Wattsekund, dvs V x A x s, VAs, Voltampèresekund, viket med lite sortomvandling är samma som kWh.

Sen kan man titta på enskilda elektroner som accelereras i ett elektriskt fält. Beroende på fältet får de en hastighet och energin då kan räknas i eletronvolt, eV, men det är knappast nåt man räknar med i "normala strömkretsar", däremot används begreppet i fråga om exempelvis betastrålning (olika snabba elektroner) eller om man räknar på exempelvis elektroners rörelse i ett elektronrör.

I en ledare är det ju en massrörelse i form av triljoner elektroner som vimsar runt i materialet i hög fart, väldigt hög fart, i ett "moln", men sakta rör sig åt ett visst håll när det går ström genom ledaren.

[rid54]

Mera om energin...

Ett föremål (ledare eller liknande) kan ju "laddas upp" med ett överskott av elektroner och i förhållande till sin omgivning få en mycket hög spänning. Den energi som kan utvecklas vid urladdning är fortfarande mängden elektroner som överförs (laddningsmängd, As) x spänningen. Sen kan det ju gå extremt fort (en blixturladdnind) eller sakta (en kondensator som laddas ur genom en resistor).

[Janson1]

Ok, själva elektronerna går ganska sakta i ledaren. Finns där någon skillnad om det är låg eller hög spänning? Det borde vara stor skillnad då elektronerna kan fortsätta rakt ut i luften till nästa ledare om man har tillräckligt hög spänning. Vad säger ni andra?

[Towil]

Man skall nog inte tänka spänning = hastighet mera skillnad mellan positiv och negativ laddningar.

Mera som magnet fungerar samma ändar tycker inte om att vara för nära varandra.

[rid54]

Elektronerna befinner sig i ständig rörelse i hög fart, inne i materialet. Några elektroner har extra hög hastighet och kan beskrivas som att de tar ett "skutt" utanför materialytan ibland. Vid en stark uppladdning, alltså stor spänningsskillnad mellan två närliggande ytor, kommer krafterna från det elektriska fältet att påverka elektronerna rätt tydligt och de elektroner som får en chans kan bidra till att en gnista/blixt uppstår. Här finns mycket annat som spelar in, som gastryck, temperatur, ytans form och en del annat. Ett vanligt lysrör är ju elektroner som går mellan elektroderna i ett gasfyllt rör, på ett kontrollerat sätt, medan en statisk urladdning, som också kan ge synlig gnista, uppstår lite mer spontant.