|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Krótkie fale w przewodach. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy Fale prądu stałego Fale krótkie rozchodzą się wzdłuż drutu w inny sposób, niż jesteśmy przyzwyczajeni do wyobrażania sobie propagacji prądu. Zwykle zakładamy, że prąd w dowolnym miejscu drutu ma taką samą siłę. W przypadku prądu oscylacyjnego okazuje się to błędne; w przewodach powstają tzw. „fale stojące” prądu i napięcia, spowodowane odbiciem elektryczności od końca przewodu. Ściśle mówiąc, takie fale powstają przy dowolnym prądzie przemiennym, ale nie możemy ich obserwować, ponieważ na ogół potrzebne są do tego bardzo długie przewody: konieczne jest, aby długość drutu lub pary przewodów przekraczała co najmniej 1/4 długości fali . W przypadku fal krótkich jest to bardzo łatwe. Najpierw przeanalizujmy, co dzieje się w pojedynczym przewodzie. Niech będzie wystarczająco długi drut, który ma generator krótkofalowy na jednym końcu E, a drugi koniec A jest izolowany (ryc. 1).
Jak już wskazaliśmy, prąd w takim przewodzie nie będzie taki sam na całej jego długości. Na końcu prąd wynosi 0, a w miarę oddalania się od końca pojawia się i stopniowo rośnie, aż w punkcie B, 1/4 fali od końca, osiąga swoją maksymalną wartość. Oznacza to, że jeśli włączymy amperomierz w różnych miejscach przewodu między punktami A i B, to będzie on wskazywał coraz większy prąd w miarę zbliżania się do punktu B, a prąd będzie się zmieniał wzdłuż krzywej ABC. 1. miejsce Poza punktem B prąd stopniowo spada do punktu C, gdzie całkowicie się zatrzymuje. Odległość od C do A jest równa połowie długości fali generatora krótkofalowego. Dalej, poza punktem C, prąd ponownie wzrasta, osiągając maksymalną wartość w D, a następnie ponownie spada do zera, po czym wszystko się powtarza. Odległość AD jest równa 3/4 fali, odległość AE to cała długość fali generatora. W punktach maksimów (B i D) amperomierz wskaże tę samą siłę prądu, ale prąd w każdej danej chwili w tych punktach płynie w przeciwnych kierunkach (co pokazują np. strzałki). Aby to zobaczyć na rysunku, umieszczamy krzywą rozkładu prądu CdE w dół od linii EA, podczas gdy pierwsza jej część, AbC, znajduje się w górę od EA. Krzywa AbCdE ma postać tzw. krzywej sinusoidalnej. Kiedy mamy taki nierównomierny rozkład prądu wzdłuż przewodu, mówimy, że w przewodzie powstała stojąca fala prądu. Miejsca o największej sile prądu (punkty B D) nazywane są antywęzłami prądowymi, a miejsca, w których jest ona równa zeru (punkty A, C, E) nazywane są węzłami prądowymi. Widzimy, że zarówno sąsiednie węzły, jak i antywęzły znajdują się w odległości pół fali od siebie. Uznaliśmy, że przewód jest wystarczająco długi, ale gdyby był krótszy, np. tylko o 1/4 fali (czyli w punkcie B byłby już generator), rozkład prądu nadal byłby nierówny. W tym samym czasie, ponieważ prąd na końcu drutu wynosi zawsze 0, to na końcu drutu (A) będzie węzeł, a na generatorze (B) będzie obecny antywęzeł. Teraz należy zauważyć, że jeśli mamy pojedynczy przewód, w którym ustanowione są fale prądu stałego, to emituje on fale radiowe w przestrzeń. Oznacza to, że zużywa energię. Zużycie energii na promieniowanie na falach krótkich jest bardzo znaczące i wzrasta wraz ze skracaniem długości fali. Jeśli potrzebujemy, aby drut promieniował, będzie to użyteczny wydatek energii, ale czasami po prostu nie jest to konieczne, a wtedy wydatek ten będzie stratą energii. Mamy taki przypadek na przykład, jeśli przewód EA sam w sobie nie jest anteną, a jedynie służy do zasilania anteny. W takim przypadku energia tracona w niej na promieniowanie nie tylko zostanie dla nas zmarnowana, ale wręcz może być szkodliwa, zakłócając promieniowanie prawdziwej anteny. układ Lechera Aby dostarczyć prąd bez strat energii na promieniowanie, stosuje się linię dwuprzewodową lub tak zwany układ Lecherowa (ryc. 2). Składa się z dwóch drutów biegnących w stosunkowo niewielkiej odległości od siebie. Cholera. 2 przedstawia system Lechera izolowany na jednym końcu i podłączony na drugim końcu do generatora. W układzie tym obserwujemy również powstawanie fal prądu stojącego. Ale patrząc uważnie na rysunek, widać, że w tym samym miejscu (na przykład przecięciu aa) prąd w każdym przewodzie płynie w przeciwnych kierunkach. To jest bardzo ważne. Dzięki temu oba przewody zapobiegają wzajemnemu promieniowaniu energii, a system Lecherova nie ma strat promieniowania.
Do tej pory mówiliśmy o falach stojących prądu, ale te same fale mają miejsce dla napięcia. Cholera. 3 przedstawia rozkład naprężeń wzdłuż układu Lechera. Widzimy tutaj tę samą krzywą, co dla prądu; obserwuje się tu również sęki i antywęzły. Ale tylko antywęzły napięciowe występują dokładnie tam, gdzie prąd ma węzły i odwrotnie. Łatwo to zauważyć porównując rysunki 2 i 3.
Bardzo często stosuje się system Lecherova z mostem. Tak nazywa się ruchomy przewodnik, który zwiera oba przewody systemu. Ten mostek można wykonać z dwóch cienkich miedzianych płytek skręconych ze sobą. Gdy most wymaga przesunięcia, śruby są poluzowywane, a następnie ponownie przykręcane. Układ Lecherowa z mostkiem różni się tym, że w miejscu mostka napięcie między przewodami zawsze będzie równe zeru, pojawi się węzeł napięciowy, aw konsekwencji prądowy antywęzeł. Sposób ułożenia krzywych prądu i napięcia w tym przypadku pokazano na ryc. 4.
Dlatego instalując most gdzieś w systemie, określamy w ten sposób miejsce obecnego antywęzła. Jest to bardzo wygodne, gdy system jest zaprojektowany do pracy z różnymi długościami fal, ponieważ umożliwia łatwą zmianę ustawień systemu. Faktem jest, że aby uzyskać wyraźne fale stojące, układu Lecherowa nie da się jakoś podłączyć do generatora. Konieczne jest, aby generator znajdował się w określonym miejscu, na przykład w antynodzie prądu. Pokazano to w piekle. 2, gdzie układ jest podłączony do cewki generatora tak, że antywęzeł prądowy przechodzi przez cewkę. Jeśli teraz zmienimy falę generatora, to dokładnie 3/4 fali nie zmieści się na przewodzie. Ponieważ na końcu układu zawsze będzie obecny węzeł, nasz generator opuści antywęzeł i fale stojące w tym przypadku okażą się bardzo słabe. Jeśli mamy most, zawsze możemy go przesunąć, aby generator ponownie wpadł w antynodę prądu. Eksperymenty z systemem Lechera Nie jest trudno przeprowadzić eksperyment, który pozwala wizualnie zweryfikować to, co zostało powiedziane. Aby to zrobić, musisz mieć generator fal krótkich, system Lecherov i kilka żarówek z latarki. Generator musi mieć wystarczającą moc - od dwóch dziesięciowatowych; przy dwóch amplifikatorach lub mikrorurkach zadowalające wyniki można uzyskać tylko przy użyciu bardzo dobrego generatora. Zasięg fal: 30 metrów i mniej. System Lechera należy wziąć z dwóch drutów o średnicy około 1 mm (drut z brązu telefonicznego jest bardzo dobry) i przeciągnąć te druty w odległości 5-10 cm od siebie, uważając, aby ta odległość nie zmieniła się między drutami . W tym celu należy umieścić między nimi przekładki ebonitowe lub szklane w odległości 3-4 metrów od siebie. Lepiej jest wziąć system tak długo, jak to możliwe, najlepiej 25-30 metrów. Końce przewodów muszą być zaizolowane, zwłaszcza te znajdujące się najbliżej generatora. Tutaj przewód musi zostać przechwycony przed dotarciem do generatora, jak pokazano w piekle. 5, pozostawiając koniec wolny do podłączenia do generatora.
Izolatory powinny być w kształcie nakrętki - łańcuch 4-5 sztuk, koniecznie połączony liną, a nie drutem - lub szklany - rurowy lub cały. Biorąc żarówkę z latarki, przylutuj do niej dwa twarde gołe przewody i poprowadź je w przeciwnych kierunkach. Końce przewodów należy zagiąć tak, aby owinęły się wokół przewodów systemu Lecher, jak pokazano na ryc. 6, pozwalając jednak na przesuwanie powstałego mostka z żarówką wzdłuż układu. Końce układu są podłączone do generatora lub jak pokazano na ryc. 2 lub sprzężone indukcyjnie (rys. 7). W obu przypadkach najkorzystniejsze połączenie musi zostać wybrane na podstawie doświadczenia.
Po dostrojeniu generatora do jakiejś fali, na przykład 20 metrów, następnie przesuwają most, oddalając się od generatora. Żarówka na moście, która początkowo się świeci, stopniowo gaśnie; ale jeśli odsuniesz się o około pół fali, zaświeci się ponownie, a kiedy będzie świecić najmocniej, system Lechera zostanie dostrojony. Wtedy do układu zmieści się stojąca półfala z prądowymi antywęzłami na żarówce i na generatorze. Jeśli przesuniesz żarówkę dalej, ponownie zgaśnie i ponownie się zaświeci, gdy dwie półfale zmieszczą się z generatora do mostka itp.
Po skonfigurowaniu systemu Lechera możemy również wykrywać węzły na antywęźle napięciowym. Węzły napięciowe można znaleźć dotykając przewodu trzymanym w dłoni przewodem. Zwykle przy takim dotknięciu następuje zakłócenie ustawień systemu i gaśnie światło w mostku. Ale jeśli dotkniemy drutu w węźle napięcia, nie naruszymy ustawień i wszystko pozostanie niezmienione. Dzieje się tak, ponieważ przewód nie ma napięcia w węźle, a zatem łącząc węzeł z ziemią, nie możemy skierować prądu do ziemi. Węzły napięcia znajdują się w tym samym miejscu, co obecny antywęzeł. Aby znaleźć antywęzły, musisz zawiesić żarówkę z latarki na jednym z drutów, jak pokazano na ryc. 7. Arkusz A może być wykonany z dowolnego metalu (oprócz żelaza) o wymiarach 10 x 10 cm lub większych. Żarówka będzie świecić najsilniej w antynodzie napięcia, ponieważ tutaj prąd będzie płynął najsilniej od drutu przez żarówkę i pojemność blachy. Jeśli generator ma znaczną moc, to zawieszając zwykłą żarówkę elektryczną (bez prześcieradła) w antynodzie napięcia, będziemy mogli zaobserwować niebieskawą poświatę zawartego w niej rozrzedzonego powietrza. Jeśli opuścisz antywęzeł napięcia, opisane zjawiska znikają. O pomiarze długości fali Czytelnik z tego, co zostało powiedziane, nawiasem mówiąc, może wywnioskować, że do wyznaczenia długości fali generatora wygodnie jest zastosować system Lechera. Rzeczywiście, mierząc odległość między dwoma sąsiednimi antywęzłami prądu, otrzymamy dokładnie połowę długości fali. Należy jednak zaznaczyć, że pomiar fali przy użyciu opisanego układu nie da całkowicie dokładnych wyników. Żarówka umieszczona w mostku pochłania energię, w wyniku czego zmierzona fala będzie nieco krótsza od rzeczywistej. Błąd pomiaru sięga 1-2%. Aby uniknąć tego błędu, w instalacjach laboratoryjnych zamiast żarówki stosuje się czułe urządzenia, które zresztą nie są zawarte w mostku, ale są z nim połączone indukcyjnie. Sama metoda pozostaje taka sama i służy do kalibracji falomierzy krótkofalowych. Zapoznajmy się teraz z kilkoma dodatkowymi właściwościami układu Lechera, które, nawiasem mówiąc, pozwolą nam dokładniej opisać inny, dokładniejszy sposób pomiaru długości fali. Układ Lechera jako opór bezwatowy Samoindukcja i pojemność napotkana na ścieżce prądu przemiennego reprezentuje dla niego tzw. rezystancję bezwatową - indukcyjną lub pojemnościową. Układ Lechera może być również stosowany jako taki rezystor, co więcej, czasami ma on przewagę nad konwencjonalnymi cewkami samoindukcyjnymi i kondensatorami. Aby zobaczyć, dlaczego tak jest, przejdźmy do rysunku 8. Oto krzywe prądu i napięcia wzdłuż układu Lechera kończące się w punkcie A. Wiemy, że falujący rozkład prądu i napięcia wynika z odbicia od końca przewodnika. Ale można spojrzeć na sprawy trochę inaczej. Weźmy dwie sekcje a i b w systemie i zauważmy, że prąd w a jest większy niż w b, a napięcie jest odwrotnie. Jeśli tak, to możemy powiedzieć, że opór układu Lechera w punkcie a jest mniejszy niż w punkcie b. Przez opór rozumiemy opór odcinka układu o długości od końca do a i od końca do c.
Rozumując w ten sposób, możemy zdefiniować opór dla systemu Lecher o dowolnej długości. Okazuje się, że w zależności od długości może być albo indukcyjny (odpowiednik rezystancji cewki samoindukcyjnej), albo pojemnościowy. Cholera. Rysunek 9 przedstawia krzywe tej rezystancji dla zmostkowanego układu Lechera. Krzywe odnoszą się do systemu drutów o średnicy 1 mm oddalonych od siebie o 8 cm, ale będą mniej więcej takie same dla wszystkich systemów o podobnych rozmiarach. Na rysunku rezystancja indukcyjna w omach jest wykreślona w górę od osi poziomej, rezystancja pojemnościowa w dół. Długość systemu Lechera jest wykreślana wzdłuż osi poziomej w ułamkach fali. Załóżmy, że chcemy mieć taki układ, aby jego rezystancja była indukcyjna i równa 1000 omów. Z krzywych łatwo wywnioskować, że w tym celu układ musi mieć długość równą 0,16 długości fali.
Bezwatowe krzywe rezystancji systemu Lecher pozwalają między innymi zrozumieć, na czym właściwie polega proces dostrajania systemu. Aby uzyskać największy prąd, a co za tym idzie najbardziej odczuwalne fale stojące, konieczne jest, aby układ podłączony do generatora Lecherowa nie miał dużego oporu; co najmniej, ten opór będzie właśnie wtedy, gdy długość układu będzie równa półfali lub jej wielokrotności; w tym przypadku generator będzie znajdował się w antynodzie prądu. Zastosowanie układu Lechera zamiast cewek samoindukcyjnych i kondensatorów ma sens przy bardzo krótkich falach, zwłaszcza przy falach rzędu kilku metrów. Zaletą jest to, że układ Lecherowa ma bardzo niskie straty, które w cewkach i kondensatorach znacznie rosną wraz ze skracaniem fali. Wygodniej jest zastosować układ Lechera zamiast dławików czy kondensatorów blokujących, trudniej zastosować go w obwodach oscylacyjnych*. Oczywiście należy pamiętać, że układ Lecherowa przedstawia pewną bezwatową rezystancję tylko dla danej fali; gdy tylko zmienimy falę, zmieni się opór. Należy również zauważyć, że dla kondensatorów (jeśli nie mogą przepuszczać prądu stałego) należy przyjąć układ bez mostka. Krzywe pojemności dla takiego układu przedstawiono na rys. 10. W takim przypadku końce przewodów muszą być dobrze zaizolowane.
Więcej o pomiarze fali Po zapoznaniu się z rezystancją układu Lechera możemy opisać inną metodę pomiaru długości fali, która jednak wymaga w miarę możliwości potężnego generatora. W tym celu konieczne jest posiadanie symetrycznego obwodu oscylacyjnego połączonego indukcyjnie z generatorem (rys. 11).
Kondensatory powinny mieć pojemność około 8 do 100 cm, cewki 4-10 zwojów o średnicy około 8 cm W obwodzie jako wskaźnik dołączona jest żarówka latarki. Połączenie powinno być możliwie słabe, dlatego pożądany jest mocniejszy generator. Obwód oscylacyjny zostaje przerwany w punktach a i b, gdzie połączony jest układ Lecherowa z mostkiem. Mostek jest najpierw instalowany niedaleko obwodu (około 1/8 fali), a obwód jest dostrajany do rezonansu: w tym samym czasie miga żarówka. Następnie. nie dotykając obwodu, odsuń mostek, aż żarówka znów zaświeci się najjaśniej. Odległość między pierwszą a ostatnią pozycją wyniesie zaledwie pół fali. Metoda ta polega na tym, że te same wartości rezystancji układu powtarzają się na całej długości układu dokładnie po pół fali, chyba że układ ma duże straty energii. Podsumowując, zwracamy uwagę, że system Lecher ma szczególne znaczenie dla zasilania anten, aw szczególności złożonych anten kierunkowych. Nie będziemy rozwodzić się nad tym problemem, który wymaga specjalnego eseju. Jak czytelnik widzi, w technice fal krótkich system Lecherova był szeroko stosowany; ma wszelkie powody, aby zająć należne mu miejsce w praktyce naszych krótkofalowców. * Warto pamiętać, że reaktancja indukcyjna cewki samoindukcyjnej L wynosi 6,28 fL omów, pojemność kondensatora C wynosi 1/(6,28 fC) omów, gdzie f jest częstotliwością oscylacji = 3 * 108/Lambda, gdzie Lambda to długość fali w metrach. L i C muszą być wyrażone w henrach i faradach. Zgodnie z tymi wzorami można określić, która cewka i który kondensator są równoważne układowi Lecherowa o takiej czy innej długości. Autor: A. Pistohlkors
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Woda pitna z ziemi księżycowej ▪ Sztuczna inteligencja ma nos ▪ GPS i ciasto do walki z wybojami
▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułów ▪ artykuł Johna Heywooda. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Jak rośliny zdobywają pożywienie? Szczegółowa odpowiedź ▪ woźnica artykułów. Opis pracy ▪ artykuł Dźwięk w telewizji. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony