地球を一周させるような回路を作って…

質問

もし、地球を一周させるような回路を作って電球をつなげたら、スイッチをいれてどれぐらいしたら電球が点くか。
これって単純に地球一周の距離を電気が伝わる速さで割った値と考えていいんでしょうか？

回答No.6

mazeran · ベストアンサー

#2です。
なるほど!お子さんのためだったのですね!。

お子さんの年齢が不明なので適切かどうかわからないですが、電気の伝わる速さについての勉強をされた場合に、お父様なりお母様がお子さんへの助言と言う形であれば、他の要因はこの際考慮せずに、単純に#3様が書かれている計算方法でいいと思います。

#3様の回答に対するお礼のところに、質問者様からあらためて「電子が押されて・・・」と質問らしきことが書いてありますが、これこそが電気の伝わる速さなのです。
表現が適切かどうかは別にして、電子が押されて電球が点くのですが、この「押される」のに秒速30万キロメートルで伝わる電気が進む時間が必要になってくるのです。

お礼

回答ありがとうございます。
自分は化学は好きだったので化学ならある程度はわかるのですが、物理はからきしだめで…。
ちなみに「子ども」とういう表現をしましたが、説明する相手は7歳下の中１の弟です。

回答No.5

T2FD

抵抗は電圧を下げるだけで速度には影響ないでしょう、それより問題は
静電容量だと思います、電球が点灯する電圧まで上昇するのに結構時間掛かると思う、
でも静電容量も無視するのかな？

お礼

回答ありがとうございます。物理を専門にやってるわけではないので、あまり難しいことはわからないんですが、子どもに説明する程度なので。

回答No.4

imoriimori

#1,#3様のように光の速さ（即ち電磁界の伝搬の速さ）であり、電子の移動速度ではない。で大体良いのですけど、一応細かい蛇足を付け加えると次のとおりです。

導線の周囲に束縛された電磁界の伝搬速度は自由空間のそれとはちょっと違います。行きと帰りの導線の形状がどうでその間隔はどのくらいで間にどんなものがあるのか、などで影響されます。一般的に真空中の光速より何割か落ちます。ですから０．１３秒よりはもう少しかかります。

実際問題としては＃１、＃２様ご指摘のような種々の現実問題が顔を出してさらに時間がかかるとか点灯しないとかになるでしょうけど、まあそういう話は別ですよね。

お礼

回答ありがとうございます。子どもに聞かれたときに説明する程度なのであまり難しいことは無視して考えます。

回答No.3

leo-ultra

>これって単純に地球一周の距離を電気が伝わる速さで割った値と考えていいんでしょうか？

はい、そう思います。

これはよく言われている例ですが、
電気が伝わる速さとは、電子の速さではなく、電場が伝わる速さです。つまり光の速さと同じです。

光の速さは１秒間に地球を７．５周。
ですからスイッチを入れてから電球がつくまで
1/7.5＝0.13秒です。

補足

回答ありがとうございます。
ところでふと思ったのですが、スイッチを入れた瞬間、回路全体の電子が動き、電球のフィラメント内にあった電子が押されて動き電球点くという考え方はできないんでしょうか？

回答No.2

mazeran

そうですねェ～・・・
言われるような計算方法でいいと思います。
・・・でも何か落とし穴がありそうで・・・。

理論上はそうなると思いますョ。
理論と実際とは違うことも多々ありますが、だれもやったことがないですから、理論を信じるしかないですねェ。

ただ一つ確実に言える事は、電球の仕様にもよりますが、かなりの電気を流さないと、回路の抵抗で損失(供給した電力が、回路の抵抗で熱に変わる。)が莫大なものになると思われます。

お礼

回答ありがとうございます。
物理を専門にやってるわけではないので、抵抗とかややこしいことは無視して考えてみます。

回答No.1

silverbear

現実の導線は電気抵抗があるので、その抵抗値の分波形が鈍ると思います。
また、現実の導線にはインダクタンスの成分もあったと思いました。
なので、純粋な電気の速さではなく、結構遅れて点灯するんじゃないかなぁ？と思います。

理想の導線を使うと電気が伝わる早さ＝光の速さ？で伝わると思います。

お礼

回答ありがとうございます。
物理を専門に勉強してるわけではないので、抵抗を無視して考えてみます。