科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车( 二 )


它的电磁波(黄线)往四周散发,也就是把能量以自己为中心发送到场中(其速度为 3x108m / s) 。当然,前提是电池通电,通电才会有电场、磁场 。基于这个原理,真理元素就得出了这么一个答案:
灯泡和电源只距离 1 米远,电源向四周散发的电磁波能直接“辐射”到电灯泡,那么只需用距离除以光速(即 1 / c)就能得出灯泡被亮点所需的时间 。
当然,假设导线的电阻为 0 。

科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车
文章图片


此结论一出,网友们的争论直接掀翻了评论区 。连“伊朗唐马儒”ElectroBOOM、EEVBlog、李永乐老师等一众大 V 都被吸引而来,一时各路科普视频齐发,让人目不暇接 。核心的争论点,我们总结如下 。
问题 1:这个灯泡怎样算亮呢?
灯泡即使真的可以在 1 / c 时间直接接收到电源产生的电磁场,但那点能量根本远远不够点亮灯泡啊 —— 虽然一开始就假设这是个理想灯泡,但它也太理想了 。
“伊朗唐马儒”ElectroBOOM 则直接“嘲讽”:有点电流就能亮?如果这样的话那它永远也不会灭 。
问题 2:通电瞬间,灯泡处的坡印廷矢量怎么算?此时它附近的导线内电场还没有形成呢 。

科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车
文章图片


问题 3:我们把开关放在离电源很远的地方,电源还是离灯泡很近,那我们开合开关的时候灯泡怎么立刻知道?如果照 1 / c 这个结论,岂不是导线一接电源,灯泡就亮了?那岂不是可以实现超光速通信了?

科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车
文章图片


李永乐老师也直接在视频中分析指出:
第一,该结论忽略了导线 。导线是电磁波的波导,它可以让往电源往四周散发的电磁波具有方向性 。意思电源的电磁波还是需要通过导线引导来传输 。
而只有离导线非常近的地方才会有电磁波,1 米的距离显然已经检测不到什么电磁波了,根本没法点亮灯泡 。
关于这点,ElectroBOOM 也抓狂地亮出数据:离导线 10cm 的磁场,磁感应强度可只有 1 毫米处的 1%!

科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车
文章图片


▲ 图源:ElectroBOOM
第二,该结论没有考虑开关按下时会形成的暂态电流 。
第三,暂态电流导致电荷重新分布,然后才产生稳定的电流和电磁场;在这之后,电源的能量才真正到达灯泡 。
真实实验结果会如何?
好了,理论掰扯完毕,是时候上真实实验结果了 。没错,这场大论战中,还真有神仙下场,整了个大活 。
材料学博士 Brian Haidet 购买了 1000 米长的电线,按照真理元素视频所述,布置了如下实验场景:

科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车
文章图片


▲ 图源:AlphaPhoenix
值得一提的是,因为真理元素视频中提到的“一有电流通过就会亮”的理想灯泡现实中并不存在,在用电器一端,Haidet 安装的其实是电阻器,并接入了一台示波器来捕捉电流 。
另外在开关的设置上,为了尽可能避免干扰,Haidet 选择的是电子开关而非机械开关 。接下来,就是见证结果的时刻:

科学探索|一个小灯泡引发大论战:千万粉丝科普up主翻车