非也非也:电信号在导线里传播速度很快接近光速?
电信号在导线里传播速度很快接近光速? –麦文学看图说话系列
网友私信问老麦, 难道电信号在导线里传播速度不是接近光速吗?
根据少年科学画报上面学来的知识, 老麦敢说,对的。电信号在导线里传播速度不是接近光速, 而是比光速慢很多。
当然, 有些同学以为俺说的是电线里面的载流子(电子)的移动速度。 俺说的不是电线里面的载流子(电子)的移动速度,因为大家都知道, 通电的时候电线里面的载流子(电子)的移动速度比乌龟或者蜗牛还慢, 甚至不移动只是来回抖动。
特别是 FR4 PCB 电路板上的导线, 电信号在FR4 PCB 电路板上的导线里传播速度不是接近光速, 而是比光速慢很多。
FR4 PCB 电路板的相对电容率(又称相对介电常数) 是 4.4 (相对真空)。
因此, 根据图中的公式
特别是 FR4 PCB 电路板上的导线, 电信号在FR4 PCB 电路板上的导线里传播速度不是接近光速, 而是比光速慢很多。
慢了 50+ % 那么多。
好吧, 又有些同学问那电缆(发烧线材)里面呢?
这个问题, 请看图吧
Velocity Factor 就是电信号在电缆(发烧线材)里面传播速度除以光速得到的比率。
开心不开心? 意外不意外? 惊喜不惊喜?
。
有的同学认为老麦老眼昏花, 把木头的介电常数张冠李戴给了 FR4 . 但是长期关注老麦的同学知道俺几乎从来不撸出新理论, 所有的东西都是有据可查或者写在某些教科书上的:
PCB板常用的材质为FR4,此种材质的介电常数为4.2-4.7之间。介电常数一般会随温度的变化而变化,在0-70度的时候,变化范围可以达到20%。
补充阅读:
电介质大多数是绝缘体。其例子包括瓷器(陶器),云母,玻璃,塑料,和各种金属氧化物。有些液体和气体可以作为好的电介质材料。干空气是良好的电介质,并被用在可变电容器以及某些类型的传输线。蒸馏水如果保持没有杂质的话是好的电介质,其相对电容率约为80。电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如,当一个电介质材料放在两个电荷之间,它会减少作用在它们之间的力,就像它们被移远了一样。当电磁波穿过电介质,波的速度被减小,使得它的行为象它有更短的波长一样。从电学角度看,相对电容率是物质集中静电通量线的程度的衡量。更精确一点讲,它是在静电场加在一个绝缘体上时存贮在其中的电能相对于真空(其电容率为1)来说的比例。这样,相对电容率也成为“相对静电容率”。
开心不开心? 意外不意外? 惊喜不惊喜? 点个赞再跑吧?
Velocity Factor 在射频或者天线制作里面有啥用, 就待续吧。
不然俺的散文又可以拆成一个专栏了。。