|
| |
|
Слаботочка Книги ветственно, и напряженности электрического и магнитного полей совпадают по фазе. Поэтому изменение направления векторов Е и Н на обратное происходит одновременно, а направление вектора Л на всех участках линии сохраняется постоянным. В линии, обладающей активным сопротивлением (рис. 13.19), кроме основного электрического поля £ , обусловленного напряжением между проводами, имеется электрическое поле меньшей напряженности Е , которое необходимо для создания тока в проводах. Напряженность Е прямо пропорциональна падению напряжения на активном сопротивлении проводов. Очевидно, что составляющая £ перпендикулярна току в проводах, а Е совпадает
© -nrrN-ttJm-1.- Il i- Рис. 13.19. Определение направления распространения энергии при наличии потерь в линии передачи. С ним по направлению. Складывая векторы Е и получаем вектор результирующего поля Е, который указывает направление электрических силовых линий. Как видно из рисунка, эти силовые линии изогнуты и образуют с проводами угол, не равный 90°. Определяя вектор Пойнтинга для каждой составляющей электрического поля отдельно, находим, что вектору £ , совпадающему по направлению с током в нагрузке, соответствует вектор Пх, направленный к нагрузке, а вектору Е , совпадающему по направлению с током в линии, соответствует вектор Яг, направленный внутрь проводов реальной линии. Характерно, что электромагнитная энергия всегда направлена к тому участку цепи, в котором ток совпадает по направлению с электрическим полем. Это находит подтверждение и в предыдущих примерах. Второй вывод: электромагнитная энергия, подводимая от генератора к линии, не полностью поступает в нагрузку, так как часть ее теряется в линии. Если идеальная линия либо разомкнута на конце, либо замкнута накоротко или на реактивное сопротивление, т. е. работает в режиме стоячих волн, то в любом сечении линии имеется сдвиг по фазе между напряжением и током или соответственно между напряженностями электрического и магнитного полей на 90° (рис. 13.20). Поэтому через каждые четверть периода один из векторов, Е или Я, изменяет направление на обратное, и согласно вектору Пойнтинга П электромагнитная энергия следует то от гене- и,1.
Рис. 13.20. Определение направления распространения электромагнитной энергии в линии, работающей в режиме стоячих волн. ратора к нагрузке, то обратно. Таким образом, подтверждается вывод, сделанный из анализа напряжений и токов в длинной линии, что на создание чисто стоячих волн генератор не затрачивает энергии. 88. Физическая сущность процесса излучения радиоволн. Принцип излучения радиоволн Излучением радиоволн называется процесс преобразования энергии тока высокой частоты в энергию электромагнитных волн. Выделим в разомкнутой двухпроводной линии (рис. 13.21), подключенной к генератору синусоидальной э. д. с, два элементарных участка А и В, удаленных друг от друга на расстояние L Ток на участке А, имеющий амплитуду 1, и = 1т sin со создает магнитный поток Фа с амплитудой Ф: Фа = Фт sin со который совпадает с током по фазе. Электромагнитное поле распространяется с конечной скоростью, и магнитное поле, возникшее на участке Л, достигнет участка 342 в спустя некоторое время. Соответственно магнитный поток Фва на участке В, вызванный током м, отстает по фазе от магнитного потока Фа на угол = 1 = I (рис. 13.22), т. е. Фва = Фт sin (со/ - 0). Так как в проводах линии существуют стоячие волны, для которых характерно совпадение по ()азе тока в любом сечении линии. Рис. 13.21. Двухпроводная линия, иллюстрирующая принципиальную возможность излучения электромагнитных волн. то между токами 1а (в сечении Л) и 1в (в сечении В) отсутствует сдвиг по фазе, а магнитный поток Фвл отстает по фазе от тока 1в на угол  Рис. 13.22. Векторная диаграмма к рис. 13.21. Применив закон электромагнитной индукции к элементарному участку В, находим, что в нем магнитный поток Фва индуктирует э. д. с. ЭвА, которая отстает по фазе на 90° от потока Фва и, следовательно, на угол 90° + д от тока 1в. Индуктированная э. д. с. уравновешивается напряжением Uba, которое создается генератором в сечении В. Очевидно, что напряжение Uba и э. д. с. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [113] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |