Уроки по электрическим цепям — линии передачи

Ещё не начав читать статью, попробуйте подумать над вопросом: побежит ли ток, если подключить к батарейке очень длинный провод(более чем 300 тысяч километров, сверхпроводник), если противоположные концы провода никуда не подключены? Сколько Ампер?

Прочитав эту статью, вы поймёте в чём смысл волнового сопротивления. Из лекций по теории волн я вынес только то, что волновое сопротивление — это сопротивление волнам. Большая часть студентов, кажется, поняла ровно то же самое. То есть ничего.

Эта статья — весьма вольный перевод этой книги: Lessons In Electric Circuits
Статьи по теме: На Хабре: Контакт есть, сигнала нет
Трэш в Википедии: Длинная линия

50-омный кабель?


В начале моего увлечения электроникой я часто слышал про волновое сопротивление коаксиального кабеля 50Ω. Коаксиальный кабель – это два провода. Центральный провод, изолятор, оплётка, изолятор. Оплётка полностью закрывает центральный проводник. Такой провод используется для передачи слабых сигналов, а оплётка защищает сигнал от помех.


Я был озадачен этой надписью – 50 Ω. Как могут два изолированных проводника иметь сопротивление друг с другом 50 Ω? Я измерил сопротивление между проводами и увидел, как и ожидалось, обрыв. Сопротивление кабеля с одной стороны до другой — ноль. Как бы я не подключал омметр, я так и не смог получить сопротивление 50 Ом.

То, что я не понимал в то время – так это как кабель реагирует на импульсы. Конечно, омметр работает с постоянным током, и показывает, что проводники не соединены друг с другом. Тем не менее, кабель, из-за влияния ёмкости и индуктивности, распределённой по всей длине, работает как резистор. И так же, как и в обычном резисторе, ток пропорционален напряжению. То, что мы видим как пара проводников – важный элемент цепи в присутствии высокочастотных сигналов.

В этот статье вы узнаете что такое линия связи. Многие эффекты линий связи не проявляются при работе с постоянным током или на сетевой частоте 50 Гц. Тем не менее, в высокочастотных схемах эти эффекты весьма значительны. Практическое применение линий передач – в радиосвязи, в компьютерных сетях, и в низкочастотных схемах для защиты от перепадов напряжения или ударов молний.

Провода и скорость света


Рассмотрим следующую схему. Цепь замкнута – лампа зажигается. Цепь разомкнута – лампа гаснет. На самом деле лампа зажигается не мгновенно. Ей как минимум надо раскалиться. Но я хочу заострить внимание не на этом. Хотя электроны двигаются очень медленно, они взаимодействуют друг с другом гораздо быстрее – со скоростью света.


Что произойдёт, если длина проводов будет 300 тысяч км? Так как электроэнергия передаётся с конечной скоростью, очень длинные провода внесут задержку.

Пренебрегая временем на разогрев лампы, и сопротивлением проводов, лампа зажжётся примерно через 1 секунду после включения выключателя. Несмотря на то, что строительство сверхпроводящих ЛЭП такой длины создаст огромные практические проблемы, теоретически это возможно, поэтому наш мысленный эксперимент реален. Когда переключатель выключается, лампа будет продолжать получать питание ещё 1 секунду.
Один из способов представить движение электронов в проводнике – это вагоны поезда. Сами вагоны движутся медленно, только начинают движение, и волна сцеплений передаётся гораздо быстрее.


Другая аналогия, возможно более подходящая – волны в воде. Объект начинает движение горизонтально вдоль поверхности. Создастся волна из-за взаимодействия молекул воды. Волна будет перемещаться гораздо быстрее, чем двигаются молекулы воды.


Электроны взаимодействуют со скоростью света, но движутся гораздо медленнее, подобно молекуле воды на рисунке выше. При очень длинной цепи становится заметна задержка между нажатием на выключатель и включением лампы.

Волновое сопротивление


Предположим, у нас есть два параллельных провода бесконечной длины, без лампочки в конце. Потечёт ли ток при замыкании выключателя?

Несмотря на то, что наш провод — сверхпроводник, мы не можем пренебречь ёмкостью между проводами:


Подключим питание к проводу. Ток заряда конденсатора определяется формулой: I = C(de/dt). Соответственно, мгновенный рост напряжения должен породить бесконечный ток.
Однако ток не может быть бесконечным, так как вдоль проводов есть индуктивность, ограничивающая рост тока. Падение напряжения в индуктивности подчиняется формуле: E = L(dI/dt). Это падение напряжения ограничивает максимальную величину тока.



Поскольку электроны взаимодействуют со скоростью света, волна будет распространяться с той же скоростью. Таким образом, нарастание тока в индуктивностях, и процесс зарядки конденсаторов будет выглядеть следующим образом:






В результате этих взаимодействий, ток через батарею будет ограничен. Так как провода бесконечны, распределённая емкость никогда не зарядится, а индуктивность не даст бесконечно нарастать току. Другими словами, провода будут вести себя как постоянная нагрузка.
Линия передачи ведёт себя как постоянная нагрузка так же, как и резистор. Для источника питания нет никакой разницы, куда бежит ток: в резистор, или в линию передачи. Импеданс (сопротивление) это линии называют волновым сопротивлением, и оно определяется лишь геометрией проводников. Для параллельных проводов с воздушной изоляцией волновое сопротивление рассчитывается так:

Для коаксиального провода формула расчёта волнового сопротивления выглядит несколько иначе:


Если изоляционный материал – не вакуум, скорость распространения будет меньше скорости света. Отношение реальной скорости к скорости света называется коэффициентом укорочения.
Коэффициент укорочения зависит только от свойств изолятора, и рассчитывается по следующей формуле:


Волновое сопротивление известно также как характеристическое сопротивление.
Из формулы видно, что волновое сопротивление увеличивается по мере увеличения расстояния между проводниками. Если проводники отдалить друг от друга, становится меньше их ёмкость, и увеличивается распределённая индуктивность (меньше эффект нейтрализации двух противоположных токов). Меньше ёмкость, больше индуктивность => меньше ток => больше сопротивление. И наоборот, сближение проводов приводит к большей ёмкости, меньшей индуктивности => больше ток => меньше волновое сопротивление.
Исключая эффекты утечки тока через диэлектрик, волновое сопротивление подчиняется следующей формуле:



Линии передачи конечной длины


Линии бесконечной длины – интересная абстракция, но они невозможны. Все линии имеют конечную длину. Если бы тот кусок 50 Ом кабеля RG-58/U, который я измерял с помощью омметра несколько лет назад, был бесконечной длины, я бы зафиксировал сопротивление 50 Ом между внутренним и внешним проводом. Но эта линия не была бесконечной, и она измерялась как открытая, с бесконечным сопротивлением.

Тем не менее, волновое сопротивление важно также и при работе с проводом ограниченной длины. Если к линии приложить переходное напряжение, потечёт ток, который равен отношению напряжения к волновому сопротивлению. Это всего лишь закон Ома. Но он будет действовать не бесконечно, а ограниченное время.

Если в конце линии будет обрыв, то в этой точке ток будет остановлен. И это резкое прекращение тока повлияет на всю линию. Представьте себе поезд, идущий вниз по рельсам, имеющий слабину в муфтах. Если он врежется в стенку, он остановится он не весь сразу: сначала первый, потом второй вагон, и т.д.


Сигнал, распространяющийся от источника, называют падающей волной. Распространение сигнала от нагрузки обратно к источнику называют отражённой волной.

Как только нагромождение электронов в конце линии распространяется обратно к батарее, ток в линии прекращается, и она ведёт себя как обычная открытая схема. Всё это происходит очень быстро для линий разумной длины так, что омметр не успевает померить сопротивление. Не успевает поймать тот промежуток времени, когда схема ведёт себя как резистор. Для километрового кабеля с коэффициентом укорочения 0,66 сигнал распространяется всего 5.05мкс. Отражённая волна идёт обратно к источнику ещё столько же, то есть в сумме 10,1 мкс.

Высокоскоростные приборы способны измерить это время между посылкой сигнала и приходом отражения для определения длины кабеля. Этот метод может быть применён также для определения обрыва одного или обоих проводов кабеля. Такие приборы называются рефлектометры для кабельных линий. Основной принцип тот же, что и у ультразвуковых гидролокаторов: генерация импульса и замер времени до эха.

Аналогичное явление происходит и в случае короткого замыкания: когда волна достигает конца линии, она отражается обратно, так как напряжение не может существовать между двумя соединёнными проводами. Когда отражённая волна достигает источника, источник видит, что произошло короткое замыкание. Всё это происходит за время распространения сигнала туда + время обратно.

Простой эксперимент иллюстрирует явление отражения волн. Возьмите верёвку, как показано на рисунке, и дёрните её. Начнёт распространяться волна, пока она полностью не погасится за счёт трения.



Это похоже на длинную линию с потерями. Уровень сигнала будет падать по мере продвижения по линии. Однако, если второй конец закрепить на твёрдую стенку, возникнет отражённая волна:


Как правило, назначением линии передачи является передача электрического сигнала от одной точки к другой.

Отражения могут быть исключены, если терминатор на линии в точности равен волновому сопротивлению. Например, разомкнутая или короткозамкнутая линия будет отражать весь сигнал обратно к источнику. Но если на конце линии включить резистор 50 Ом, то вся энергия будет поглощена на резисторе.

Это всё имеет смысл, если мы вернёмся к нашей гипотетической бесконечной линии. Она ведёт себя как постоянный резистор. Если мы ограничим длину провода, то он будет себя вести как резистор лишь некоторое время, а потом – как короткое замыкание, или открытая цепь. Однако, если мы поставим резистор 50 Ом на конец линии, она вновь будет себя вести как бесконечная линия.



В сущности, резистор на конце линии, равный волновому сопротивлению, делает линию бесконечной с точки зрения источника, потому что резистор может вечно рассеивать энергию так же, как и бесконечные линии могут поглощать энергию.

Отражённая волна, вернувшись обратно к источнику, может вновь отразиться, если волновое сопротивление источника не равно в точности волновому сопротивлению. Этот тип отражений особенно опасен, он делает вид, что источник передал импульс.

Короткие и длинные линии передачи


В цепях постоянного тока волновое сопротивление, как правило, игнорируется. Даже коаксиальный кабель в таких цепях применяется лишь для защиты от помех. Это связано с короткими промежутками времени распространения по сравнению с периодом сигнала. Как мы узнали в предыдущей главе, линия передачи ведёт себя как резистор до тех пор, пока отражённая волна на вернётся обратно к источнику. По истечении этого времени (10,1 мкс для километрового кабеля), источник видит полное сопротивление цепи.

В случае, если цепь передаётся низкочастотный сигнал, источник на какое-то время видит волновое сопротвление, а потом – полное сопротивление линии. Мы знаем, что величина сигнала не равна по всей длине линии из-за распространения со скоростью света(почти). Но фаза низкочастотного сигнала изменяется незначительно за время распространения сигнала. Так, мы можем считать, что напряжение и фаза сигнала во всех точках линии равна.

В этом случае мы можем считать что линия является короткой, потому что время распространения гораздо меньше периода сигнала. В противовес, длинная линия это такая, где за время распространения форма сигнала успевает измениться на большую часть фазы, либо даже передать несколько периодов сигнала. Длинными линиями считаются такие, когда фаза сигнала меняется более чем на 90 градусов за время распространения. До этого в данной книге мы рассматривали лишь короткие линии.

Чтобы определить тип линии(длинная, короткая), мы должны сравнить её длину и частоту сигнала. Например, период сигнала с частотой 60Гц равен 16,66мс. При распространении со скоростью света(300 тысяч км/с) сигнал пройдёт 5000км. Если коэффициент укорочения будет меньше 1, то и скорость будет меньше 300 тысяч км/с, и расстояние меньше во столько же раз. Но даже если использовать коэффициент укорочения коаксиального кабеля(0,66), расстояние всё равно будет велико — 3300км! Независимо от длины кабеля это называется длиной волны.

Простая формула позволяет вычислить длину волны:


Длинная линия – такая, где хотя бы умещается ¼ длины волны в длину. И теперь вы можете понять, почему все линии прежде относятся к коротким. Для систем питания переменного тока 60Гц длина кабеля должна превышать 825 км, чтобы эффекты распространения сигнала стали значительными. Кабели от аудио усилителя к колонкам должны быть более 7,5 км в длину, чтобы существенно повлиять на 10кГц звуковой сигнал!

Когда имеешь дело с радиочастотными системами, задача с длиной линии передачи является далеко не такой тривиальной. Рассмотрим 100МГц радиосигнал: его длина волны 3 метра даже на скорости света. Линия передачи должна быть более 75 см в длину, чтобы считаться длинной. С коэффициентом укорочения 0,66 эта критическая длина составит всего 50 см.

Когда электрический источник подключен к нагрузке через короткую линию передачи, доминирует импеданс нагрузки. То есть, когда линия короткая, волновое сопротивление не влияет на поведение схемы. Мы можем это увидеть при тестировании коаксиального кабеля омметром: мы видит разрыв. Хотя линия ведёт себя как резистор 50Ом (RG/58U кабель) на короткое время, после этого времени мы увидим обрыв. Так как время реакции омметра значительно больше времени распространения сигнала, мы видим обрыв. Эта очень большая скорость распространения сигнала не позволяет нам обнаружить 50Ом переходное сопротивление омметром.

Если мы будем использовать коаксиальный кабель для передачи постоянного тока, кабель будет считаться коротким, и его волновое сопротивление не будет влиять на работу схемы. Обратите внимание, что короткой линией будет называться любая линия, где изменение сигнала происходит медленнее, чем сигнал распространяется по линии. Почти любая физическая длина кабеля может являться короткой с точки зрения волнового сопротивления и отражённых волн. Используя же кабель для передачи высокочастотного сигнала, можно по разному оценивать длину линии.

Если источник подключен к нагрузке через длинные линии передачи, собственное волновое сопротивление доминирует над сопротивлением нагрузки. Иными словами, электрически длинная линия выступает в качестве основного компонента в цепи, и её свойства доминируют над свойствами нагрузки. С источник, подключенным к одному концу кабеля и передаёт ток на нагрузку, но ток в первую очередь идёт не в нагрузку, а в линию. Это становиться всё более верным, чем длиннее у нас линия. Рассмотрим наш гипотетический 50Ом бесконечный кабель. Независимо от того, какую нагрузку мы подключаем на другой конец, источник будет видеть лишь 50Ом. В этом случае сопротивление линии является определяющим, а сопротивление нагрузки не будет иметь значения.

Наиболее эффективный способ свести к минимуму влияние длины линии передачи – нагрузить линию сопротивлением. Если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению, то любой источник будет видеть то же самое сопротивление, независимо от длины линии. Таким образом, длина линии будет влиять только на задержку сигнала. Тем не менее, полное совпадение сопротивления нагрузки и волнового сопротивления не всегда возможно.

В следующем разделе рассматриваются линии передачи, особенно когда длина линии равна дробной части волны.

Надеюсь, вы прояснили для себя основные физические принципы работы кабелей
К сожалению, следующая глава очень большая. Книга читается на одном дыхании, и в какой-то момент надо остановиться. Для первого поста, думаю, этого хватит. Спасибо за внимание.

Продолжение здесь
Поделиться публикацией

Похожие публикации

Комментарии 61

    +7
    Извините, не увидел по ссылке в википедии треша. Там всё изложено очень кратко, но, в целом, верно. Из вашего изложения непонятно, например, почему сигнал испытывает отражение от несогласованного конца, хотя про этот факт и упоминается. И боюсь, для того, чтобы это понять, формулы всё же нужны.
      +3
      Научно-популярное и строгое изложение же. Первое поймут и те, для кого второе — непонятный трэш. Каким он и является для неподготовленного человека.
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          +3
          Практически никак. Только если провода по спецзаказу делать, очень длинные или с катушками и конденсаторами ;) Качество усилителя наверняка влияет сильнее на пару порядков, плюс динамики ещё на порядок сильнее. Исключение — если провод ловит радио «Маяк» и переговоры по соседней радиотрубке, но на этот случай балансное подключение придумали.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            +4
            Если «провод» это безымянная лапша из неизвестного материала, у которой удельное сопротивление различается через каждые 10 сантиметров, тогда, безусловно, влияет. Но, я надеюсь, вы понимаете где кончается здравый смысл и начинается спиритизм и магия?
              0
              Для существенного искажения 10кГц сигнала длина провода должна быть более 7,5км.

              Думаю, в аналоговых проводах от АТС до домашних телефонов, делали согласование, и то там частоты до 4кГц.

              Если при передачи звука совершенно недопустимы искажения, которые вносит провод, необходимо применять источник звука с сопротивлением 50Ом, кабель с сопротивлением 50 Ом, и нагрузку(динамик) с тем же сопротивлением. Поправьте меня, но кажется динамиков с таким сопротивлением не делают.
                0
                Наушники такие вполне бывают. Sennheiser HD 558, например.
              +3
              звуковые частоты находятся в другом диапазоне
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  +3
                  Чем ниже частота сигнала — тем выше должна быть емкость/индуктивность, чтобы волновое сопротивление могло как-то влиять на качество сигнала. У звука 8-40000гц частота — не сравнима с частотами тв/фм

                  По идее, чтобы внести в сигнал такой низкой частоты волновые искажения — нужно чтобы между экраном и центральным проводом была микронная изоляция, а сам провод (десятки метров) намотан на ферритовый сердечник :)
                    0
                    А ну ка рсчитайте длину волны для 20000 Гц. Потом можно сравнить с длиной проводов в домашней аудиосистеме. И не только домашней.
                      +2
                      Линия называется длинной, если ее длина намного больше длины волны сигнала. Даже для самой верхней частоты звукового диапазона (условно 20кГц) длина волны равна 3е8 м/с / 2e4 Гц = 1.5е4 м, т.е. 15 км. То есть для звука длинной будет являться линия в десятки км.
                        +1
                        Эффект имеется, но это не совсем то, о чем в статье. На практике кроме потерь в проводах гораздо значительнее потери в согласовании выход -> нагрузка. Сопротивление выходного каскада не равно 0 ни в реальной ни в мнимой части. Сопротивление нагрузки не равно бесконечности. Чем ближе сопротивление нагрузки (колонок например всего 4/8 реальных ом) к внутреннему сопротивлению выходного каскада, тем больше искажения. На высоких частотах, где внутреннее сопротивление выходного каскада максимально, изменение реактивной части сопротивления проводов вполне может стать сравнимо (предполагаю, что в каких-то долях процента) с реактивным сопротивлением нагрузки и как-то повлиять на общую звуковую картину.
                        Я, лично, этой разницы не слышу, но некоторые знакомые слышат и слепое тестирование убедило меня, что они не врут. Это не означает, что цены на супер-пупер звуковые провода хоть как-то оправданы, пара сварочных кабелей передаст звук на колонки никак не хуже. Эффект не слишком большой и довольно простыми методами может быть сведен к неслышимому порогу. Это сильно зависит от конкретных колонок и усилителей, рекомендаций не дам, сравнительного опыта мало.
                      +2
                      Вот что-то я задумался о первой картинке. Той где лампа, ключ, батарейка и 2 раза по 300 000 км проводов.
                      Сместим лампу к батарее, например один из проводов будет длиной 450 000 км, другой 150 000 км.
                      Когда лампа зажжется? Через половину секунды? Или через 1.5? Зависит ли от того к какому полюсу батареи ближе лампа?
                        0
                        Тоже стало интересно. Не вполсилы же лампа будет светить эту секунду разности :)
                          +1
                          Будет светить так, как если бы последовательно с ней был включен резистор, сопротивление которого равно волновому сопротивлению данной линии. В статье это очень хорошо разжевано.
                            0
                            Не, очень упрощенный мысленный эксперимент. Провода друг на друга не влияют. Сверхпроводник, так сказать. Или провод разложен кольцом, чтобы минимизировать это влияние
                              0
                              Т.е. вы хотели сказать — идеальная линия с бесконечно большим волновым сопротивлением?
                                0
                                Что-то мне подсказывает, что для провода конечной длины не возможно бесконечное волновое сопротивление.
                                Попытки посчитать волновую ёмкость длинного прямого провода дали результат, что она пропорциональна корню длины.
                                А для кольца скорее всего будет линейная зависимость от длины
                              0
                              Пока варианты:
                              1. через 0.5с в половину напряжения
                              2. через 0.5с на полную
                              3. через 0.5с в половину напряжения с учётом волнового сопротивления на пути до лампочки (посл. резистор, переменный ток)
                              4. через 0.5с на полное напряжение с учётом волнового сопротивления на пути до лампочки (посл. резистор, переменный ток)
                              5. через 1.5с на полную
                              6. через 0.5 или 1.5с в зависимости от полярности (постоянный ток)
                              Интересно, проводил ли кто-нибудь опыт :)
                                +1
                                Окружность Земли всего ~ 40 000 км, а для эксперимента нужен круг из проводов длиной в 600 000 км. При этом понадобится около 1885 м3 меди (считаем, что поперечное сечение провода диаметром 2 мм), т.е. ~ 16890 тонн. Это ещё без учёта изоляции и стоимости космического корабля, способного поднять такой груз и вывести всю конструкцию на гелиостационарную орбиту.

                                Интересно, проводил ли кто-нибудь опыт :)
                                  0
                                  Для эксперимента я думаю достаточно и кольца размером с большой адронный коллайдер.
                                  Думаю, что будет достаточно
                                    0
                                    Зачем так много? Те же 198 метров кабеля(с учётом коэффициента укорочения 0,66) дадут задержку 1 мкс. Вместо лампочки — светодиод. Эффект будет виден.

                                    Немного изменим эксперимент. Светодиод соединяем последовательно с батарейкой и замыкаем цепь через длинный провод. Светодиод зажгётся сразу, но в половину накала(как будто мы его питаем через резистор 50 Ом). Через 2 микросекунды, когда питание распространится в кабеле, светодиод зажгётся на полную.

                                    Если цепь разомкнуть светодиод сразу погаснет, и возникнут стоячие волны, но это совершенно другая история. Следующая глава книги как раз про них, скоро выложу.
                                      0
                                      Вот ещё идею нашёл, как замедлить ток: www.nkj.ru/archive/articles/5527/
                                      0
                                      Я пока мысленно дошёл до следующего варианта.
                                      Через 0.5 сек лампочка начнёт светиться.
                                      0.5 — 1 сек переходный процесс. Зависимость разницы потенциалов на лампе от времени будет иметь вид U = U0 * ( 1 — exp (-k1*(t-0.5)) )
                                      В момент времени 1.5 сек до лампы «дойдёт» вторая часть поля, которое шло по длинному проводу. Переходный процесс изменится.
                                      Зависимость приобретёт вид U = U0 * ( 1 — exp (-k1*(t-0.5))) + U0 * ( 1 — exp (-k2*(t — 1.5) ))

                                      k1, k2 зависят от волнового сопротивления провода. Равны ли они? Пока ещё не могу склониться ни к какому варианту…
                                  0
                                  В цепи постоянного тока будет зависеть от того, какая длинна на минусовом проводе (ионы движутся от минуса к плюсу), в цепи переменного тока — как вам повезет.
                                    +1
                                    Хотелось бы адекватный ответ минусующего мой комментарий человека.
                                      +1
                                      Ионы и электроны движутся катастрофически медленно по сравнению со скорость распространения электро-магнитного поля. Не нужно от этого отталкиваться.
                                      А скорость распространения поля равна скорости света.
                                        +1
                                        Я и мыслил скоростью распространения поля, что по сути давление электронов друг на друга. Лишь ошибся в термине — не ионы, а электроны. Видимо за ионы и поставили минус. Мде… спешка нужна только в трех случаях. :-)
                                      0
                                      По идее, разность потенциалов будет уже через полсекунды, но лампа будет гореть, похоже, в половину накала, а ещё через секунду — в полный. Но это моя ламерская догадка.
                                        0
                                        А почему в половину накала? И почему тогда в полную силу засветит «ещё через секунды». Ведь электромагнитное поле распроспространится по всей длине провода через секунду после замыкания ключа.
                                          0
                                          Ну вот как я это вижу (взаимодействием проводов пренебрегаем): через полсекунды поле пройдёт ~150 тыс. км, т.е. короткий провод целиком (в одну сторону) и треть длинного (в другую), т.о. на одной клемме лампы будет положительный или отрицательный потенциал, а на другой останется ноль. Ещё через секунду поле пройдёт остаток длинного провода, и на второй клемме возникнет такой же потенциал, что и на первой клемме, но с другим зарядом, т.о. напряжение на лампе будет вдвое больше.
                                            0
                                            Но ведь распространение поля в коротком проводе не закончится лампой и оно «пойдёт дальше»
                                              0
                                              Да, но потенциал на клемме появится только когда сигнал пройдёт весь длинный провод.
                                        +1
                                        Будет зависеть от того, как линия свернута, но общий смысл такой: сначала лампа загорится частично, а через некоторое время полностью. При этом возможны осцилляции яркости (что также будет иметь место в случае одинаковых проводов и несогласованной лампы).
                                          0
                                          Через 1,5 секунды.
                                            0
                                            То есть через пол секунды)
                                            Вобщем идея вот какая. Когда в изначальном эксперементе говорят «загорится через секунду», не имеется ввиду что она через секунду «воспылает ярким пламенем».
                                            Через секунду после включения рубильника напряженность поля около лампы начнет меняться.
                                            Ну а производная напряженности возможно и будет в два раза меньше.
                                          +1
                                          Замечательная статья и перевод — вот бы в учебных заведениях так преподавали материал.
                                            0
                                            Я сильно извиняюсь, но…

                                            Для ликбеза для праздной публики со статьей можно смириться.

                                            Если бы так преподавали в учебных заведениях, то курс электроники или электротехники растягивался бы лет на 50.
                                              0
                                              По факту эта статья дала мне лучшее понимание материала, чем весь курс по теории волн.

                                              Курс по теории волн — куча формул, которые я не знаю куда применить, пока не знаю о чём вообще речь. А пока моё понимание ограничивается тем, что «волновое сопротивление — это сопротивление волнам» — формулы бесполезны.
                                                0
                                                Верю.
                                                +1
                                                Это ваше мнение и вы несомненно имеете на него право. Однако я не обязан с вами соглашаться.
                                                  +1
                                                  Подобную лекцию можно прочитать за пол часа перед началом темы длинных линий. Она даст интуитивное понимание. Каркас который можно будет потом со знанием дела обмазать матаном и получить знание, а не невнятную херь из серии «что то знаю, но не понимаю что это и зачем».

                                                  Но складывается ощущение, что до упрощенного вводного объяснения опускаются считанные доли процентов постсоветских преподавателей, западло им чтоль, солидность падает?
                                                    0
                                                    Преподаватель-студент — линия передачи данных.
                                                    Как и любая линия, для эффективной работы должна быть согласована.
                                                    Во всех смыслах.
                                                +1
                                                Низкий поклон. Не проходил эту тему в институте, а потом как-то никогда не задумывался и по роду деятелности не сталкивался… Но зато теперь я знаю зачем и почему нужны были терминаторы на коаксиальные сети (10Base-X?), почему без них сеть не работала и что именно делало их совместимыми с обычным резистором на те же 50Ом(кажется), т.е. не обязательно было иметь на конце «красивый BNC-колпачок». Спасибо!
                                                  +1
                                                  Не очень понял пример с водой, куда будет перемещаться молекула воды? При распространиение волны не просиходит перемещения вещества.
                                                  ИМХО, но аналогии только запутывают, темболее в физике, это же другое явление.
                                                    0
                                                    Перемещение происходит, но не вдоль распространения волны. [irony]Наверное.[/irony]
                                                      0
                                                      Молекула воды смещается вверх-вниз :)
                                                      Волны в воде — самая простая аналогия для любого волнового процесса.
                                                        +1
                                                        Ну, волны на воде — не такой уж простой процесс )
                                                        Молекулы там смещаются по окружностям, т.е. отчасти и вперёд-назад.
                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                        +1
                                                        О, это будет. Далее в программе стоячие волны:
                                                        1) На источнике сигнала амплитуда 0 Вольт, а на нагрузке — 1 Вольт. Как это возможно?
                                                        2) Коаксиальные трансформаторы. Источник сигнала с волновым сопротивлением 75 Ом, кабель с сопротивлением 150 Ом, а нагрузка с сопротивлением 300 Ом. И всё согласовано!

                                                          +1
                                                          Ждем. У вас замечательно получается.
                                                        0
                                                        Помогите найти описания экспериментов, в которых измеряют скорость распространения электрического поля.

                                                        Гугление приводит только к тому, что Герц проводил какие-то опыты, подтверждающие теорию Максвела. И интересно, кто-нибудь повторял эти опыты?
                                                            0
                                                            Вот интересный и познавательный ролик из архивов AT&T про свойства волн, которые не зависят от их природы. Затронуты вопросы отражения, скорости распространения, изменения фазы, согласования различных нагрузок и прочее.
                                                              0
                                                              Хорошая статья, но в некоторых местах режет слух:

                                                              Хотя электроны двигаются очень медленно...
                                                                –1
                                                                Из-за низкого уровня кармы не могу плюсануть, плюсую здесь, хорошая статья, спасибо за труды!
                                                                  0
                                                                  не дано определение волнового сопротивление, волновое сопротивление (как любое сопротивление) это отношение напряжения к силе тока, в данном случае напряжения волны к току той же волны
                                                                  не раскрыто что когда нагрузка линии равна волновому сопротивлению отсутствует отражение

                                                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                  Самое читаемое