科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车

盆友,你最近吃瓜了吗?可不只是瓜田里犯了错,最近科普圈的神仙打架,也是让网友直呼:“大佬打架,我疯狂捡漏 。”怎么肥事?事情还要从一道“简单”物理题说起:假设存在一个巨型电路,其中一个电源、一个开关、一个理想灯泡(一有电流就能亮的那种),通过 2 根 30 万公里长的导线连接,灯泡和开关之间仅相隔 1m 的距离,就像这样:

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▲ 图源:真理元素
那么你觉得,在按下开关之后,灯泡多久能亮起来?
A. 0.5s
B. 1s
C. 2s
D. 1/c s
E. 以上全错
在 YouTube 上拥有千万级粉丝的科普大佬“真理元素”(Veritasium)给出的答案是:D 。
甚至还说:教科书里的相关说法都是错的 。

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是不是有些不理解了?
这不,这个答案加上题目“有关电学的一个巨大误解”,那可真是一石激起千层浪,不仅另一位电子工程师大佬 —— 伊朗唐马儒 ElectroBOOM 下场一通狂锤:
这是关公面前耍大刀啊 。
李永乐老师也连出两个视频探讨这一问题 。



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甚至还有 Youtube 博主真的买了 1000 米电线做实验…… 大佬们究竟产生了怎样的分歧?又是如何联手贡献了一场物理科普盛宴,让全球数百万网友嗨到飞起?

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咱们就顺着这根藤,一起来摸瓜 。
这到底是个什么问题?
我们先来看看,真理元素为什么会得出 1 / c 这样一个反常识的答案:
因为电场的传播并不沿着导线 。
实际上,在这个 30 万公里长的电路中,灯泡多长时间会被点亮,涉及的是电磁场能量如何传递的问题 。
大家都知道,电荷周围会形成电场,比如一个电池,在它的外部,电场就从正电荷所在的正极指向负电荷所在的负极 。电流周围则会产生磁场,其方向通过右手定则得出:大拇指指向电流方向,剩余四指的方向就是磁场方向 。

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而电磁波,也就是同相振荡且互相垂直的电场与磁场 。

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电磁场的传播方向是这样定义的:

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也就是说,根据右手螺旋定则,右手四指指向电场方向,然后往磁场方向握拳,大拇指的方向就是电磁场能量的传播方向 。这也就是所谓的坡印廷矢量的方向 。而电路中的能量也就是电能正是通过电磁场进行传递,并非通过电流 。那我们计算电池的坡印廷矢量方向,就可以得出下面这样一张图 。
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