Контакты 244851268 Телефон 8(067)6446674
Логин: Пароль: Код проверки: captcha >>Забыли пароль?

Поиск

>>Расширенный

Категории

Новости

Вы здесь: Начало > Новости

Та, що біжить електромагнітна хвиля

Матеріал з РадіоВікі - енциклопедії радіо і електроніки

Та, що біжить електромагнітна хвиля - змінне електромагнітне поле , Що розповсюджується вздовж двухпроводной лінії, по кабелю і т.п. Б. е. в. виникають в лінії, кабелі тощо при живленні їх змінним напругою. Для розгляду картини поширення Б. е. в. покладемо, що джерело змінної е.р.с. Е включений в один з кінців дуже довгою двухпроводной лінії (рис., А), у якій дроти мають малий активним опором. Тоді між проводами найближчого до джерела е.р.с. ділянки лінії MN виникає напруга і електричне поле з'являється як між проводами, так і в самих проводах. Конфігурація цього поля в площині, що проходить через осі обох проводів, зображена на рис. Б, а в площині, перпендикулярній проводам, - на рис. В (помилки лінії - силові лінії цього поля)

Під дією електричного поля, що з'явився всередині проводів, в них виникають електричні струми I, поточні в обох проводах в протилежних напрямках. При цьому, якщо опір проводів мало, то напруженість поля всередині них набагато слабкіше, ніж в просторі між проводами, і силові лінії електричного поля лише злегка вигинаються в напрямку від джерела. Виниклі в проводах струми протилежного напрямку створюють навколо проводів магнітні поля, спрямовані в просторі між проводами в одну і ту ж сторону і підсилюють один одного. В іншій частині простору ці поля спрямовані в протилежні сторони і послаблюють одна одну. Внаслідок цього результуючий магнітне поле обох струмів виявляється зосередженим головним чином між проводами (пунктирні лінії на рис. В). Так як струми в проводах збігаються по фазі з напругою, то електричне та магнітне поля в кожному перетині, перпендикулярному до лінії, збігаються по фазі. В кінцевому рахунку, змінне електромагнітне поле між проводами має приблизно такий же характер, як і поле в електромагнітної хвилі . Це змінне електромагнітне поле поширюється в просторі вздовж проводів приблизно так само, як електромагнітна хвиля у вільному просторі, - зі швидкістю, яка залежить від властивостей середовища, що заповнює простір між проводами (див. швидкість поширення електромагнітних хвиль ).

В результаті цього виникають напруги між наступними ділянками лінії і струми в них. Але внаслідок кінцевої швидкості поширення електромагнітного поля, напруга між проводами і ток в них в кожному наступному перетині запізнюються по фазі. зрушення фаз між двома даними перетинами В результаті цього виникають напруги між наступними ділянками лінії і струми в них , Де L - відстань між цими перетинами, a - швидкість поширення електромагнітного толю. Напрямок течії електромагнітної енергії, яку несе з собою поле, як і в випадку електромагнітної хвилі у вільному просторі визначається вектором Умова - Пойнтінга , Який в кожній точці перпендикулярний напрямку векторів електричного поля (Е) і магнітного (Н) полів. При цьому взаємна орієнтування обох векторів виявляється такою, що вектор Умова - Пойнтінга S спрямований завжди від джерела е. д. з. Однак внаслідок того, що напрямок вектора Е злегка відхилено від площині, перпендикулярній до лінії, вектор S злегка відхилений від осі лінії до проводів (рис., Г). Так як обидва поля, Е і Н, змінюються в одній і тій же фазі, то вони одночасно змінюють напрямок на протилежне, внаслідок чого вектор S не змінює свого напрямку, хоча і змінюється за величиною. Таким чином, в просторі між проводами лінії тече пульсуючий потік електромагнітної енергії в напрямку від джерела, причому частина цього потоку відгалужується і втікає в дроти (на що вказує відхилення вектора S до проводів). Електромагнітна енергія, що впадає до проводу, розсіюється в них у вигляді тепла, тобто витрачається на нагрівання проводів. Чим більше активний опір самих проводів, тим більше вигнуті силові лінії електричного поля, тим більше відхилені вектор Е від площини, перпендикулярної до лінії, а вектор S до проводів і тим більше енергії втікає в дроти і розсіюється в них. Іншого кінця лінії досягає тільки та частина енергії, яка при поширенні уздовж лінії не потрапила в дроти. Як видно, передача електромагнітної енергії відбувається не по дротах, а вздовж проводів. Провід грають роль лише «напрямних», уздовж яких поширюється електромагнітна енергія.

Якщо в кінець лінії включено опір узгодженої навантаження , То енергія, що досягла кінця лінії, повністю поглинається цим опором. Якщо ж умова узгодження навантаження не виконано, то на кінці лінії відбувається відображення Б. е. в. Відображена електромагнітна хвиля забирає з собою більшу чи меншу частину енергії, що досягла кінця лінії. В результаті накладення відбитої хвилі на падаючу в лінії утворюються, крім Б. е. в., стоячі електромагнітні хвилі .

Картина поширення Б.е.в. вздовж двухпроводной лінії в основних своїх рисах залишається справедливою і для всіх інших випадків, наприклад для випадку коаксіальногокабелю, хоча в кабелі дещо інший вигляд має конфігурація електромагнітного поля (вона зображена на рис., Д). У цьому випадку енергія тече в просторі між оболонкою кабелю і внутрішньої житлової та частково втікає в оболонку і жилу, розсіюючись в них у вигляді тепла. Але у всіх випадках, коли електромагнітна енергія передається за допомогою дротів, вона тече не по дротах, а вздовж проводів. Це відноситься не тільки до передачі високочастотної енергії, але і до передачі електромагнітної енергії змінним струмом низької частоти (наприклад 50 гц) і постійним струмом. І в цих випадках енергію несе з собою Б. е. в., що розповсюджується вздовж проводів, але тільки довжина цієї хвилі дуже велика. Для струму з частотою 50 гц вона становить 6000 км, а для постійного струму вона нескінченно велика (так як частота його дорівнює нулю). Таким чином, для постійного і змінного струму з частотою 50 гц довжина лінії виявляється майже завжди дуже малою в порівнянні з довжиною хвилі.

Оскільки внаслідок цього зрушення фаз на всій довжині лінії виявляється дуже малим (і в разі постійного струму взагалі відсутня), можна не розглядати поширення Б. е. в., а вважати, що напруги і струми в лінії встановлюються миттєво, тобто розглядати всю картину в лінії як квазістаціонарний ток .