用探测线圈法测量磁场时,为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电流,而不能通过高频交流电?
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自感对正弦交流电的阻碍作用,叫做感抗.感抗通直流,阻交流,如果是高频交流,阻尼效应就会更大.高频会产生更多的热,在高中物理中有.现代的炼铁也有用这种的,高频交变电流高温炼铁.
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交流电在导线中的传播速度测量收藏
近日，有吧友在本吧发表交流电传播可能超光速的帖子，我相信不可能，本来懒得测试的，后来看到有吧友建议用其它波形测试，我想这倒是个不错的主意，正好自己有ISDS5205B带信号源的双通道示波器，于是决定试试。通道CH1信号源直接接探头，CH2信号源与探头间一根长约10米的电话线，一开始使用了方形波、三角波、锯齿波，发现波形都很差，频率太低的相位差很不明显，相对来说，1MHz锯齿波的波形稍好一点，但还是两个通道干扰严重，双通道波形如下将电话线从信号源断开，单测直通的CH1，波形如下电话线接到信号源上，断开CH2的探头，CH1波形如下再测1MHz正弦波，相位差非常小，按理，10米长的导线，如果光速传输，相位时差应该在约33ns，可在示波器上几乎为0，与吧友测试的结果基本一致，测试波形如下（为了便于对比相位，将两个波形调到了同一高度）考虑到其它波形干扰太严重，估计正弦波的相位也是受干扰导致。
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如何避免干扰呢？经过思索，决定用电阻对长导线的信号进行衰减，最初的想法是，示波器的输入阻抗有1MΩ，所以串联100kΩ电阻应该影响不大，可以从信号源接一个100kΩ电阻再接一个1kΩ电阻接地，将信号电压电压衰减到1/100，然后再接一个100kΩ电阻后接导线，这样一来，反射回来的信号会再衰减到1/100才会通过100kΩ电阻回到信号源，可绝对保证不会干扰，电路如下想好后，第二次实验准备了充分的材料电阻，两个100kΩ、1个10kΩ、1个4.3kΩ、1个1.2kΩ（暂时没找到1kΩ），电话线不好直接接，也不想破坏插头，不过方法简单，用另外的夹子和导线就可以接到接头上。
先只接了上面图中竖着的两个电阻，然后测试锯齿波，发现信号衰减太大，CH2的波形非常差，几乎没法测量去掉接地的1.2kΩ电阻，波形仍然很差，而且还受外部干扰出现很大的低频上下波动，测得的波形如下直接使用1.2kΩ电阻换掉100kΩ电阻，发现基本消除了对CH1的干扰，CH2的波形也不错换个4.3kΩ电阻，相位差更大，波形略差，不过还算好再换个10kΩ电阻，波形更差，但相位差与用4.3kΩ基本一致用4.3kΩ电阻多测几次，波形的延时基本都在63ns左右（由于示波器的精度不高，鼠标测量时间差只能以约21ns为单位跳跃）偶尔也能捕捉到延时约42ns和约84ns的波形
改用1MHz正弦波，出乎意料，延时变成了200多ns改用10kΩ电阻测量，波形变差一点点，延时基本不变改用1.2kΩ电阻，波形更好，但延时明显变小
分析以上数据，可以这样认为：高频交流电进入示波器后，可产生反射现象，当信号源直接给两个通道提供信号时，通过长导线的信号会反射回来并与信号源信号叠加提供给短导线的通道，两信号正弦波叠加后，波形仍为正弦波，但相位近似为两个波形相位的平均值，因为反射回来的信号略弱，所以叠加后的波形相位会略超前平均相位，从而导致两个通道的波形相位非常接近，造成超光速的假像。另外，示波器的阻抗1MΩ是针对直流的，因为电容的存在，对交流而言，阻抗远低于1MΩ，所以当串入100kΩ电阻时，就发生了非常严重的衰减，以致受到外界的严重干扰而无法正常测量波形。后面串4.3kΩ电阻和10kΩ电阻测量，可见锯齿波上有次生锯齿波，估计次生锯齿波的周期大致为两个通道波形时差的两倍，所以可以认为是锯齿波到达示波器后反射，反射回来遇到电阻再反射回示波器，而作这样的解释，可同时解释后面正弦波延时大那么多，那就是正弦波在示波器和电阻间多次反射叠加，因为同频率的正弦波无论相位差或波幅差怎么样，进行叠加后，结果仍为正弦波，所以多次反射后叠加的结果就是整个波形的相位延时更大。
谢谢狐网友认真的实验。无论观点如何，这样的研究态度早晚会获得成就。 通过实验，大家都发现交流电在“特定情况下的相速度并不奇怪。” 我同意这种说法，并请大家暂时放弃学过的传输线理论，思考一下实验结果的本质：
1、这个速度是不是相速度？一般来讲，相速度总与电磁波联系在一起，交流电能的传播是不是电磁波的坡印亭能流？直流电呢？
2、我们假定它就是相速度吧。那么，这个很容易获得的“相速度”超光速是在单一频率呢，还是在多个频率都可获得？如果在多个频率都可获得，那么，这就是一种群速度超光速现象，而且很容易长距离传播。一部分人认为，群速度就是能量传播速度。
3、即使这个交流电的&超光速&就是单一频率的超光速。那么，负载端的电阻是否获得了能量呢？根据欧姆定律，这个“相速度”算不算是能量速度呢？
4、LC共振并不简单。它可以分为分布参数的共振和集总参数的共振。能不能把集总参数的L、C简单看作是分布参数的简化呢？这两个共振是否遵从同样的物理规律？
5、楼主极不稳定的相移使用电路理论好解释呢？还是使用传输线的反射理论好解释？使用仿真软件定量计算试一试！
昨天测得的正弦波有那么大的延时，总感觉有些不对劲，就算是多次反射因为反射后的信号衰减很大，应该不至于导致200多ns的延时，后来突然想到，示波器的输入有25pF的电容，1MHz正弦波有约6.4kΩ的容抗，与4.3k或10k电阻构成RC电路，应该对相位也有影响，所以昨天的测量还是有问题，应该在信号源输出端接两个相同的电阻，两路输入都接电阻上，以消除RC电路的影响。今天增加电阻重新实验，结果果然不一样，正弦波在不加长导线的情况下，CH1直通，CH2接一个4.3k电阻，相位就能差到200多ns，波形如下CH1加电阻，CH2加电阻和约10m长导线，延时在示波器的最小分辨时间20.9ns
改用10MHz正弦波，示波器使用了更精的时间分辨，但测得的延时可达50ns以上用5MHz，最小时间分辨还是20.9ns，也是能测得的延时改为6MHz，最小分辨时间变为约0.9ns，延时变为约41ns看来频率太高后会出现一些难以预料的问题
因为前面测得1MHz正弦波时，10m导线延时总在21ns的样子，按这个数据计算的话，传播速度略超光速，怀疑两个通道本身有细微的差别，于是交换一下，CH2测直通的，CH2加约10米长导线，果然，这次测得的CH1延时基本上都在约42ns。考虑两个通道间的时差和示波器本身的精度，延时大概也就30ns出头，传播速度也就差不多为光速。
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改用锯齿波测量，交换通道后也是延时约42ns把通道换回来，多数测的是21ns，少数测的是42nsCH1不加电阻，CH2加电阻但不加导线测量，延时约42ns
换10kΩ电阻，CH1直通，CH2接10kΩ电阻，不接导线，延时也是200多nsCH1接电阻，CH2接电阻加导线，几乎测不到延时交换通道，仍几乎测不到延时，不知道原因是什么改用5MHz，可测得21到42ns延时（下图CH1加了导线）
1MHz锯齿波，CH1加导线都加电阻，延时21到42ns换回CH2加导线，很难捕捉到延时42ns的波形
今天的实验，限于示波器精度，只能测得传播速度与光速近似，唯独两个通道用10kΩ电阻，其中一个加导线，使用1MHz正弦波时没有测得延时，原因不明。
给楼主个建议：在实验时，一路还是以较短导线直接测量，另一路经10米的细漆包线对折后双线并绕（以抵消电感）“线圈”测量。看你的示波器、电阻及你以前的贴子相信你懂得为什么。排除RLC移相的影响！
很高兴看到你的实验和实验结果。但是有几点我想说一下。1.你所谓的“干扰”是什么？可以表述清楚一些。2.非正弦波形会发生形变，这其实是电路的色散效应，由于分布电感和电容的存在，随着频率升高，传播速度会下降。而非正弦波可以展开为多种频率的正弦波叠加，这些正弦波传播速度不一致，相互之间产生了相位差，使得波形在传输过程中发生了变化，这是正常现象。3.你为了消除“干扰”就各种接电阻，这样两个通道完全不对称了，不是这么做的。4.针对相速度我想说一点，在相速度与频率无关的时候，群速度等于相速度，因为不存在色散，并且此时信息就是以这个群速度传播。举一个很简单的例子，在输入端产生一个delta脉冲，而delta脉冲可以展开为无数正余弦波的叠加，在理想的传输线中，这正正余弦波的相速度是一致的，都是超光速的，那么这个delta脉冲就可以不失真地以一致的相速度传播，显然delta脉冲是可以传递信息的。
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回复15楼。讨论问题，不要一开始就说对方是糊涂蛋。我们实验的意图是测量电信号在10米传输线中的速度。如果按照你的建议：10米的漆包线双线并绕，这样它就成为一个特殊的“线圈”元件。它不再是传输线。用不同的电感元件,可以造成不同的相位移动，这样的相移与导线长度无关。我们实验中的电感是由传输线本身引起的，它与导线的长度大致上正比，所以通过测量二个不同长度导线的时间差（正比于相位差），我们才能计算电信号在10米传输线中的速度。
我也认为导线的电场传播速度不可能超光速。首先，导体的介质计算就不可能超光速。其次，导体之间有感抗和容抗，它们都是阻碍电场传播的因素。
建议：1.在信号源输出端并接两个相同的射级跟随器再把信号分别提供给两个传输线，射级跟随器可以有效隔离信号反向传输干扰，并提高负载能力。2.传输线采用可以传输100MHz以上信号的75欧同轴线，输出端接75欧电阻。
还以为你是跑到你们学校实验室做的实验，没想到你的笔记本就能做这么高精度的实验！求方法！
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