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在地球与月球之间拉上一根电线，当我们在地球上打开开关之后，多久才能看到月球上的灯亮起来呢？这看似是一个简单的问题，但似乎又没有那么简单，因为人们通常会给出三种不同的答案：1.28秒、2.56秒以及3.84秒，哪一个才是对的呢？ 首先，需要说明的是，这是一个单纯的理论问题，而非一个实际问题，因为在现实世界中，这个灯永远也亮不起来。为什么呢？因为电阻。地球与月球的平均距离约为38.4万公里，而一般我们使用的铜线的电阻大概在每米0.017欧姆左右，所以38.4万公里的电阻就达到了6528000欧姆，在如此巨大的电阻下，若想将电流送到月球上点亮灯泡，那么久需要有超过40万伏特的超高电压，而想要建立38.4万公里的超高压输电线路是无法做到的，至少目前无法做到。 所以，还是让我们抛弃现实，不考虑电阻的问题，再来看看这个问题的答案是什么。 第一个答案是1.28秒，得出这个答案的人认为在地球上打开开关之后，月球上的灯泡会被瞬间点亮，因为电子本身就是游离在电路之中的，并不是打开开关后才从地球上传输过去，所以开关一旦打开，灯泡瞬间就会被点亮，在灯泡亮起之后，我们并不会马上看到，因为光的传播是需要时间的，而光速为每秒299792458千米，地月之间的平均距离为38.4万公里，所以月球上灯泡的光传到地球上应该是在1.28秒之后。那么这个答案对不对呢？ 别急，我们先说说后面两个答案，第二个答案是2.56秒，得出这个答案的人认为电的传输同样需要时间，其速度等于光速，所以点亮灯泡需要1.28秒，看到灯泡又需要1.28秒，所以在打开开关后，需要2.56秒才能够看到灯泡。 第三个答案是3.84秒，持这种观点的人认为，电流需要回路，也就是说打开开关之后，电流从地球流到月球需要1.28秒，再从月球回来形成回路又需要1.28秒，此时灯泡才能亮起，而我们在地球上看到灯泡又需要1.28秒，三个1.28秒加起来就是3.84秒。 三个答案都说完了，你更支持哪一个呢？现在我们就来一起思考下这个问题的正确答案。首先，电子存在于导体中，这是没有错的，电子不仅存在于导体中，而且始终处于运动之中，只不过这种运动是非常缓慢的。我们将处于闭合电路中电子的 那么是不是在电路闭合之后，电子的移动速度就大幅提升至光速了呢？不是的，电流产生的原因并不是电子的移动，而是整个导线内电子的整体移动，而导致导线内电子整体移动的就是电场。 当开关闭合之后，电场开始建立，而电场建立的速度就是光速，而电场一旦建立，导线内电子的整体移动立即开始，此时灯泡内就会有电流通过，灯泡也就会随之亮起，由此可知，灯泡点亮的速度就是电场建立的速度，而电场建立的速度就是光速，所以灯泡点亮的速度也是光速，因此就是1.28秒。那么是否还要考虑回路的问题呢？当电场建立之后，电流便通过灯泡开始做功，灯泡就会亮起，并不需要再等待电子返回完成回路才能点亮。 为什么呢？因为做功的并不是电子，而是电路中电子的整体移动，通俗一点来说，就是火线与零线是同步进行的，所以并不需要等待电子完成回路，从打开开关到灯泡亮起的时间就是1.28秒。 在灯泡亮起之后，灯泡的光会以光速传回地球，又过了1.28秒之后，我们便能够在地球上看到这盏亮起的灯泡了，所以，如果我们拉上一根电线，在月球上安装一个灯泡，当我么打开地球上的开关后，在2.56秒之后，便能够看到这盏灯泡亮起来了。所以，第二个答案是正确的。第一个答案的错误在于认为灯泡点亮是瞬时的，但现实世界任何有信息传递的移动都不可超越光速，更不可能是瞬时的，即便引力也是如此。而第三个答案的错误在于误以为做功的是电子，而实际上做功的是电流。 |
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