Ist Strom in der Leitung langsamer als Lichtgeschwindigkeit?
Hallo,
wenn ich Radio höre über Antenne und denselben Sender über Internet, hinkt das Internet fast 2 Sekunden hinterher. Licht läuft in 2 s ca. 14 x um die Erde.
Sind Kupferleitungen wirklich so langsam oder was ist der Grund für die Verzögerung?
5 Antworten
Nö. Der Grund für die verzögerung ist die Verbindung zu dir selbst.
Das Radio ist eine direkte Verbindung von Sender zu dir.
Im Internet sind aber sehr viele Zwischenstopps vom Sender zu dir dazwischen. Und die Kosten Zeit.
Hinzu kommt eventuelles buffering.
Je nach Stream werden Daten gepuffert um übertragungsstörungen zu vermeiden. So kann dein Radio Stream auch gepuffert werden. Was bedeutet das der Stream um die Zeit die gepuffert wird hinterher hinkt. Beides kann. Entsprechend die verzögerung erklären.
Die Geschwindigkeit des Stromflusses unterteilt man drei Bereiche:
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Potentialunterschiedes (Spannung), gerichtete Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen und die letzendliche Signalgeschwindigkeit.
Der Potentialunterschied breitet sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit aus, so auch das Signal, dass von A nach B ankommt. Allerdings ist das nicht die Geschwindigkeit der Elektronen. Die liegt bei einigen cm pro Stunde.
Stell dir das analog zum Wassermodell vor. Das Rohr ist voll mit Wasser und du drehst an einem Ende den Hahn auf. Es ist nicht das Wassertröpfen, dass just aus dem Hahn kam und m,it Lichtgeschwindigkeit zum Ende des Rohrs gelang. Es ist vielmehr die Welle, die mit dieser Geschwindigkeit bis ans Ende ankam.
Die Gründe bei deinem Anliegen sind jedoch ganz andere und wurden schon beantwortet.
Signale entlang Kupferleitungen sind nur ein paar Prozent langsamer als Lichtgeschwindigket, in Glasfaserleitungen ungefähr 1/3 langsamer. Das macht aber nur kleine Sekundenbruchteile aus.
Die wesentlichen Verzögerungsfaktoren sind:
- die Signale werden in Paketen zusammengefasst - das Internet-Protokoll überträgt ja immer nur Pakete und keine einzelnen Bits
- Damit es nicht zu kurzzeitigen Aussetzern kommt, wird eine kurze Zeitspanne zwischengespeichert
- Möglicherweise auch das Suchen der "Route" durch das Internet
(Die Umwandlungen von Analog in Digital und umgekehrt sowie die Weitergabe der Pakete innerhalb der Knoten brauchen auch nur eine vernachlässigbare Zeit.)
Ja.
Licht bewegt sich als elektromagnetische Welle frei durch den Raum und ist dabei nicht an Materie gebunden.
Bei "Strom" muss man 2 Aspekte unterscheiden: Die Ladungsträger (Elektronen) und die elektrische Energie.
Die Elektronen bewegen sich lediglich mit mm/s durch einen Leiter.
(D.h. bei Wechselstrom "zittern" die Elektronen nur, aber fließen nicht).
Die elektrische Energie wird durch die Felder transportiert, die zwischen den Ladungsträgern bestehen und sich entlang eines Leiters fortfpflanzen.
In der Nähe eines Leiters bewegen sich diese Felder langsamer als das Licht, da sie ja auch die Ladungsträger mitbewegen müssen. Sie können sich ja nicht frei im Raum bewegen, sondern sind mit den Ladungsträgern im Leiter (z.B. ein Draht) verkoppelt.
Deshalb ist hier ein Verkürzungsfaktor anzusetzen, der etwa 0,5–0,6 beträgt.
Wenn z.B. ein Dieelektrikum, ein Isolator, zwischen 2 Kabeln ist, oder das Kabel damit ummantelt ist, dann ändert sich mit dem Feld auch die Polarisation der Moleküle im Dieelektrikum, das bremst zusätzlich.
Die elektrische Energie pflanzt sich daher entlang eines Leiters nur mit etwa 0,5–0,6 facher Lichtgeschwindigkeit fort.
Das gilt so ungefähr für normale Kabel, bei anderen Verhältnissen ist auch der Verkürzungsfaktor anders; er ist aber immer kleiner als 1.
Nö liegt am Puffern. Das Internet Radio speichert ein paar Sekunden zwischen wen z.B. das Internet kurz weg ist oder die Geschwindigkeit einbricht um Aussetzer zu vermeiden.
Nö liegt am Puffern
Und wieso kann man dann per Internet verzögerungsfrei telefonieren?
Weil da ganz andere Anforderungen gegeben sind und andere Techniken verwendet werden. Aber praktisch sind Verzögerungen von minimal 10 millisekunden möglich. Beim Internet Telefonieren ist es egal wen mal kurz die Verbindung weg ist aber es wäre unmöglich wen es um ein paar Sekunden Zeitversetzt wäre. Beim internet Radio ist es genau umgekehrt da will man unterbrechungsfrei sein dafür hinkt man halt ein paar Sekunden hinterher was nicht tragisch ist.
Die Zwischenstops machen ein paar millisekunden aus aber sicher keine sekunden.