Электричество Проходит По Полям, А Не По Проводам Гипотетическая схема с батареей, выключателем, лампочкой накаливания и чрезвычайно длинными проводами поднимает вопрос о том, как быстро загорается лампочка после замыкания выключателя. Ответ не так очевиден, как кажется; хотя можно подумать, что электричеству требуется время, чтобы пройти по проводам, как по непрерывному контуру, это не так. Вместо того, чтобы электроны поступали от электростанций непосредственно в дома через физические соединения, электрическая энергия передается через колеблющиеся электрические и магнитные поля.
Уравнения Максвелла: объяснение потока энергии Новаторская работа Джеймса Клерка Максвелла показала, что свет состоит из колеблющихся электрических и магнитных полей, описываемых его уравнениями. Джон Генри Пойнтинг позже развил эту концепцию, представив уравнение (вектор Пойнтинга), которое количественно определяет поток энергии между этими полями. Этот принцип применяется повсеместно при наличии совпадающих электрических и магнитных полей, что указывает на то, что энергия течет перпендикулярно обоим типам полей, а не переносится исключительно движущимися зарядами.
Электромагнитные поля эффективно передают энергию В практических схемах, использующих батареи или источники переменного тока (AC), было обнаружено, что, хотя электроны движутся взад-вперед по проводникам с низкой скоростью, сами по себе не перенося значительной энергии, окружающие электромагнитные поля эффективно и быстро передают энергию на расстояния, используя принципы, основанные на теории Пойнтинга. Даже когда переменный ток меняет направление движения электронов каждые полцикла, общий поток остается направленным на устройства, потребляющие электроэнергию, такие как лампочки накаливания.
Уроки истории: Понимание передачи сигналов Исторические проблемы, с которыми столкнулись при прокладке первых телеграфных кабелей, выявили неправильные представления о том, как сигналы передаются на большие расстояния под водой из-за искажений, вызванных в первую очередь тем, что люди верили, что токи текут подобно воде, вместо того, чтобы признать, что механизмы передачи на основе поля отвечают за эффективную связь по кабелям, которые сегодня подвешены высоко над уровнем земли в целях изоляции от помех, возникающих вблизи проводящих кабелей. поверхности. Вывод, сделанный в отношении нашего первоначального сценария с гигантской электрической цепью, указывает на то, что при замыкании происходит почти мгновенное включение — явление, которое в значительной степени объясняется его зависимостью от характеристик распространения, присущих окружающим электромагнитным волнам, а не только от традиционных методов проводимости по проводам, которые предполагали бы, что в данном случае используются измерения, основанные исключительно на расстоянии!