Kobberledning og lysleder
Christian Ravnsborg
Hvilken hastighed bevæger elektroner sig med i en kobberledning ?
Jeg ved at lys bevæger sig cirka med 3 * 10^8 m/s i en lysleder. Derfor skal
jeg bruge hastigheden i kobberledning for at sammenligne de to materialer,
som data-ledere. Er der nogen, som har forslag til, hvorfor lys er en bedre
leder end kobber ?
På forhånd tak
MVH Christian Ravnsborg
--
The official HØJSPÆNDING hjemmeside
<< http://www.danskrap.ninja.dk/ >>
Quote: "Solen skinner ca. 5 mia år endnu, men vi er døde om ca. hundrede
år!! Det er nok bedre at tage chancerne, mens vi lever for verden går ikke
under pga. en dumhed.
Søren Galatius Smith
> Hvilken hastighed bevæger elektroner sig med i en kobberledning ?
Ikke ret hurtigt. Jeg kan huske at jeg en gang regnede en opgave som
viste at hastigheden var mindre end en gennemsnitlig skildpaddes.
Men for at sende et signal gennem en ledning behøver du heller ikke at
få en hel elektron gennem ledningen. I et sædvanligt coax-kabel vil
signaler propagere med ca 2*10^8 m/s altså 2/3 lyshastighed.
> Jeg ved at lys bevæger sig cirka med 3 * 10^8 m/s i en lysleder. Derfor skal
> jeg bruge hastigheden i kobberledning for at sammenligne de to materialer,
> som data-ledere. Er der nogen, som har forslag til, hvorfor lys er en bedre
> leder end kobber ?
Jeg tror ikke det er hastigheden der er afgørende her. Det er nok mere
noget med båndbredde.
--
Søren Galatius Smith http://www.imf.au.dk/~galatius/
Christian Ravnsborg
gymnasium fortalte mig at det var omkring 200 m/s, det er jo betydelig
mindre end 2 * 10^8 m/s. Kan du forklarer mig det ?
MVH Christian Ravnsborg
> > Hvilken hastighed bevæger elektroner sig med i en kobberledning ?
>
> Ikke ret hurtigt. Jeg kan huske at jeg en gang regnede en opgave som
> viste at hastigheden var mindre end en gennemsnitlig skildpaddes.
>
> Men for at sende et signal gennem en ledning behøver du heller ikke at
> få en hel elektron gennem ledningen. I et sædvanligt coax-kabel vil
> signaler propagere med ca 2*10^8 m/s altså 2/3 lyshastighed.
>
> > Jeg ved at lys bevæger sig cirka med 3 * 10^8 m/s i en lysleder. Derfor
skal
> > jeg bruge hastigheden i kobberledning for at sammenligne de to
materialer,
> > som data-ledere. Er der nogen, som har forslag til, hvorfor lys er en
bedre
> > leder end kobber ?
>
> Jeg tror ikke det er hastigheden der er afgørende her. Det er nok mere
> noget med båndbredde.
Anton Norup Soerensen
Det kan du vist ikke regne med. Jeg kender ikke det præcise tal, (og det
afhænger af lysleder materialet), men det er nærmere 2 * 10^8 m/s.
Undersøg brydningsindekset (n) for materialet. Hastigheden er da v = c / n,
og n er almindeligvis 1.4 - 1.5
Venlig hilsen,
Anton
Bertel Lund Hansen
>Nu mente jeg også signal hastigheden i kobberledninger, men en lærer på mit
>gymnasium fortalte mig at det var omkring 200 m/s,
Der må være en misforståelse. Signalet bevæger sig med lysets
hastighed. Jeg har læst at elektronerne bevæger sig langsommere
end sirup i frostvejr, men det kan godt være en pædagogisk
overdrivelse. Den er i hvert fald nem at huske.
Bertel
--
http://home6.inet.tele.dk/blh/
FIDUSO: http://home6.inet.tele.dk/blh/fiduso/
Christian Ravnsborg
har taget hensyn brydningsindekset. Man skal jo have fat i en materiale, der
har totalrefleksion med hensyn til lyset. Lyset mister ikke hastighed i
lyslederen! Man arbejder faktisk i øjeblikket med lysledere der kan
transportere lys helt over Atlanten. Nu skal man have forstærkningspunkter,
for at lyset kan detekteres på den anden side af oceanet.
Anton Norup Soerensen <no...@aauobs.obs.aau.dk> skrev i en
nyhedsmeddelelse:866svn$b851b$1...@xinwen.daimi.au.dk...
Niels Teglsbo
> Nu mente jeg også signal hastigheden i kobberledninger, men en lærer på mit
> gymnasium fortalte mig at det var omkring 200 m/s
Jeg har netop regnet en fysikopgave med en halvleder, og der var
elektronernes hastighed 31 m/s (hvis jeg har regnet rigtigt).
--
Niels, The Offspring Mailinglist www.image.dk/~teglsbo
Sven Nielsen
chr...@post6.tele.dk says...
> Nu mente jeg også signal hastigheden i kobberledninger, men en lærer på mit
> gymnasium fortalte mig at det var omkring 200 m/s, det er jo betydelig
> mindre end 2 * 10^8 m/s. Kan du forklarer mig det ?
Din lærer må have sagt forkert. Signalhastigheden i kobberkabler er
typisk 2/3 c. Det kan du nemt måle med 30 meter kabel, en
firkantgenerator og et hurtigt oscilloskop.
Signalhastigheden har imidlertid ikke noget at gøre med elektronernes
hastighed. Elektronernes middelhastighed er bestemt af strømstyrken, og
den er typisk omkring 1 millimeter pr. sekund i gode ledere. Den er mange
gange højere i halvledere, hvilket f.eks. kan påvises med magnetfelter
(Hall-effekt).
Den enkelte elektrons fart er derimod meget højere. I kobber omkring
1,6e6 m/s, eller ca. en halv procent af c. Denne hastighed er typisk for
metaller. Det har heller ikke noget med signalhastighed at gøre, men
skyldes fermifordelingen (kvantemekanik på metaller).
Signalhastigheden bestemmes faktisk slet ikke af lederen, men af den
hastighed, en elektromagnetisk bølge kan udbrede sig med, når kobberet
betragtes som bølgeleder. Den bestemmes dermed af geometrien af kablet og
af hvilket materiale, der er brugt som isolator.
Med venlig hilsen Sven.
Per A. Hansen
Christian Ravnsborg skrev i meddelelsen ...
>Hej de.videnskab
Hmm - dk.videnskab?
>
>Hvilken hastighed bevæger elektroner sig med i en kobberledning ?
Den enkelte elektron bevæger sig kun nogle ganske få mm/s.
Derimod forskydes ladningerne med ca. 100.000 km/s i lederen -
den positive ladninger fra + til - og de negative forskydes i samme
retning som elektronbevægelsen.
Der er lidt forskel på elektronernes hastighed i diverse ledere, men
det er ikke noget, der spiller nogen rolle for "strømmens" ( ladningernes)
hastighed.
>Jeg ved at lys bevæger sig cirka med 3 * 10^8 m/s i en lysleder. Derfor
skal
>jeg bruge hastigheden i kobberledning for at sammenligne de to materialer,
>som data-ledere. Er der nogen, som har forslag til, hvorfor lys er en bedre
>leder end kobber ?
Her er der der vist tale om 2 forskellige ting - lys er fotoner, der ikke
kan sammenlignes med elektronbevægelse/ladningsforskydning i en leder.
Lyset bevæger sig med lidt anden hastighed i en lysleder end i vacuum -
strålen reflekteres i lyslederen og får en lidt længere strækning at
gennemløbe
end den geografiske afstand.
mvh
Per A. Hansen
Kristian Damm Jensen
> Hej de.videnskab
>
> Hvilken hastighed bevæger elektroner sig med i en kobberledning ?
>
> Jeg ved at lys bevæger sig cirka med 3 * 10^8 m/s i en lysleder. Derfor skal
> jeg bruge hastigheden i kobberledning for at sammenligne de to materialer,
> som data-ledere. Er der nogen, som har forslag til, hvorfor lys er en bedre
> leder end kobber ?
Hastigheden af den enkelte partikel har intet med den sag at gøre. Hvis jeg
husker ret, så bevæger elektroner sig med ca. samme hastighed som vandet i en
vandhane. Det måles som meter i timen.
Det er væsentlig, er hvor hurtigt tilstandsændringer i den ene ende af ledningen
forplanter sig til den anden ende; og det kan gå stærkt. Forestil dig en
haveslange fyldt med vand, hvor du åbner for vandet - det løber med det samme.
--
Kristian Damm Jensen
kristian-d...@capgemini.dk
Christian Ravnsborg
Og bringe endnu en diskussion på banen. Jeg omtalte tidligere at man
udviklede på en lysleder, der ikke behøves have forstærkningspunkter. Jeg
fik fortalt at man gjorde det, ved at tilsætte lyslederen noget "selvlysende
materiale". Lyset blev altså forstærket af sig selv!
Hvor utrolig det end lyder, så er det en realitet, men hvordan kan det lade
sig gøre rent teoretisk. Man har til mål at ligge et kabel over
Atlanterhavet, men man har ikke noget målet endnu.
MVH Christian Ravnsborg
Carsten Svaneborg
> Hvilken hastighed bevæger elektroner sig med i en kobberledning ?
Hvis du tænker på bølger på havet, så bevæger vand molekylerne sig
rundt i en ring, mens bølgen bevæger sig fremad. Så vandmolekylernes
hastighed igennemsnit 0 mens bølgen har en bestemt højde og hastighed.
Noget lignende gælder for elektroner. For at sende et signal igennem
en ledning sender du en bølge i det elektromagnetiske felt, og disse
udbreder sig med nærlyshastighed, elektronerne derimod bevæger sig
ganske langsomt.
> Er der nogen, som har forslag til, hvorfor lys er en bedre
> leder end kobber ?
En lysleder kan sende data over ~1000 km uden forstærkning.
Og hvis du kan eksitere soliton bølger i lyslederen, vil
bølgepakker være uforandrede efter 1000 km, dette betyder
at man kan sende pakkerne langt tættere, end i en normal
lysleder med dispersionseffekter, hvor du skal undgå at pakkerne,
der bliver bredere undervejs, overlapper. Det betyder altså
at man må have større afstand mellem pakkerne, og derfor
lavere transfer rates.
--
By and large, the only skill the alchemists * Carsten Svaneborg
of Ankh-Morpork had discovered so far was * zqex hos
the ability to turn gold into less gold. * linuxstart.com
-- (Terry Pratchett, Moving Pictures) *
Jeppe Stig Nielsen
>
> Det er væsentlig, er hvor hurtigt tilstandsændringer i den ene ende af ledningen
> forplanter sig til den anden ende; og det kan gå stærkt. Forestil dig en
> haveslange fyldt med vand, hvor du åbner for vandet - det løber med det samme.
Godt billede, det med haveslangen.
--
Jeppe Stig Nielsen, <URL:http://www.netby.net/Oest/Europa-Alle/jeppesn/>.
»Man ved jo aldrig, hvor godt en Mands Evner havde slaaet til, hvis han
havde arbejdet paa en anden Maade, end det faldt ham naturligt.«
- den danske matematiker Zeuthen om den danske matematiker Petersen
Erik Nielsen
mærke, og det formår et elektrisk signal ikke - såvidt jeg ved.
Erik
Christian Ravnsborg skrev i meddelelsen ...
>Hej de.videnskab
>
>
skal
>jeg bruge hastigheden i kobberledning for at sammenligne de to materialer,
>leder end kobber ?
>
Jørn Hedegaard Povlsen
I et "gammeldags" coax-kabel udbreder det elektromagnetiske felt sig ikke i
lederne. Lederne sikrer alene at feltet ikke kan undslippe kablet, og man kan
udmærket have transmission i begge retninger på kablet. Både det "elektriske"
coax-kabel og den optiske fiber kan betegnes bølgeledere for elektromagnetiske
felter.
I en optisk fiber udbreder det elektromagnetiske felt sig i fiberens midte,
kaldet kernen. Feltet kan ikke undslippe kernen (diameter ca. 10
mikrometer), fordi kernen har et brydningsindeks, der er ca 1% større end
det omliggende glas (kaldet kappen). Transmissionshastigheden i fiberen er
c/n, hvor n=1.45.
Tovejskommunikation benyttes sjældent. Et uundgåeligt fænomen, der betegnes
Rayleighspredning (det, der gør himlen blå) bevirker, at en lille brøkdel af
feltet reflekteres ind den modsatte udbredelsesretning. Dette giver en så
stor krydstale at tovejskommunikation i praksis er urealisabel.
Når lyset udbreder sig i en fiber mister det energi. Energihalveringslængden
er ca 15 kilometer. Man har derfor behov for at forstærke feltet op mange
gange over f.eks Atlanten. En optisk forstærker konstrueres ved at at
tilsætte den optiske fiber et materiale, der er selvlysende/fluorescerende
ved netop den farve, som det optiske signalfelt har. Et materiale, man her
anvender, er den sjældne jordart erbium. Ved at "pumpe" en erbiumfiber med
feltet fra en "pumpelaser" kan erbiumionerne bringes til at fluorescere. De
fluorescerende ioner har størst villighed til at henfalde og udsende lys når
de "stimuleres" af felter med samme farve som fluorescensen. Dette, der
kaldes stimuleret emission, kan udnyttes til optisk forstærkning, hvor det
optiske felt kan forstærkes op til 10000 gange (modsvarende dæmpningen i en
fiberstrækning på 200 km).
Indenfor både inter- og intra- kontinental kommunikation må optisk
forstærkning og optiske fibre betegnes som veletablerede teknologier.
Der er massevis af optiske kabler både i Atlanten og Stillehavet
Med venlig hilsen
Jørn Hedegaard Povlsen
Martin A.
> [...] Et materiale, man her
> anvender, er den sjældne jordart erbium. Ved at "pumpe" en erbiumfiber med
> feltet fra en "pumpelaser" kan erbiumionerne bringes til at fluorescere.
De
> fluorescerende ioner har størst villighed til at henfalde og udsende lys
når
> de "stimuleres" af felter med samme farve som fluorescensen. Dette, der
> kaldes stimuleret emission, kan udnyttes til optisk forstærkning, hvor det
> optiske felt kan forstærkes op til 10000 gange (modsvarende dæmpningen i
en
> fiberstrækning på 200 km).
>
> Indenfor både inter- og intra- kontinental kommunikation må optisk
> forstærkning og optiske fibre betegnes som veletablerede teknologier.
> Der er massevis af optiske kabler både i Atlanten og Stillehavet
Hmmm, spændende,
det er måske ligefrem samme teknologi man snakkede om at bruge i de
såkaldte optiske computere med lys istedet for elektriske ledere?
Mvh.
Martin Axelsen
Ivar Madsen
<chr...@post6.tele.dk> wrote:
>Man arbejder faktisk i øjeblikket med lysledere der kan
>transportere lys helt over Atlanten. Nu skal man have forstærkningspunkter,
>for at lyset kan detekteres på den anden side af oceanet
Hvorlangt kan der være mellem desse forstærker idag?
Og hvad med de kobberleder der også findes?