Линия с распределенными параметрами без искажений

Сигналы, передаваемые по линиям связи, являются несинусоидальными функциями времени и состоят из суммы гармоник различных частот. Если в ли­нии созданы неодинако­вые условия для различных гармоник, то в конце линии гармонический состав сигнала будет отличаться от гармонического состава этого же сигнала в начале линии, т.е. сигнал будет ис­кажен. Для линий связи очень важным условием является создание такого режима работы, при котором отсутствовало бы искажение сигнала.

Различают два вида искажений сигнала амплитудные и фазовые. Ампли­тудные иска­жения имеют место в том случае, когда коэффициент затухания α зависит от частоты, при этом амплитуды отдельных гармоник затухают с не­одинаковой скоростью, что приводит к искажению формы сигнала. Фазовые ис­кажения возникают в том случае, когда фазовая ско­рость υ зависит от частоты, при этом происходит сдвиг отдельных гармоник по фазе, что приводит к иска­жению формы сигнала. Итак, искажение сигнала будет отсутствовать при по­стоянстве двух параметров: α = const, υ = const.

Вторичные параметры линии и зависят от частоты, что в общем слу­чае создает в линии неодинаковые условия для прохождения волн напряжения и тока различных частот и такая линия является искажающей.

Отсутствие искажений в линии наблюдается только при определенном соотношении между ее первичными параметрами.

или

При соблюдении этого условия получим:

- волновое сопротивление линии является чисто активным и не зависит от час­тоты;

где - коэффициент затухания не зависит от частоты, - ко­эффициент фазы, - фазовая скорость не зависит от час­тоты.

В реальных кабельных линиях связи соотношение между первичными па­раметрами , так как вследствие совершенства изоляции активная про­водимость G ₀ очень мала. Режим без искажений может быть получен искусст­венно путем включения в рассечку линии через определенные интервалы до­полнительных катушек индуктивности L _д из условия . Однако с увеличением эквивалентной индуктивности снижается фазовая скорость υ, в результате чего увеличивается общее время прохождения сигнала Т, которое по техническим нормам не должно превышать определенную вели­чину.

Реальные линии связи в своем большинстве являются искажающими, а искажения сигналов на приемных концах линии устраняются с помощью специ­альных корректирующих устройств.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЗАУРАЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ

Экзаменационный билет №13 Кафедра: ФИЗИКИ, МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Дисциплина: Теоретические основы электротехники Направления «Агроинженерия» II курс

УТВЕРЖДЕНО НА ЗАСЕДАНИИ КАФЕДРЫ «» 2012 г. Зав. кафедрой ____________Музафаров С. М.

Плотность тока и ток.

Глубина проникновения и длина электромагнитной волны.

Задача.

1.Виды плотности тока

Английский ученый Д.К. Максвелл ввел понятие тока смещения в вакууме, как изменение во времени вектора напряженности электрического поля в вакууме, плотность которого равна . Ток смещения в вакууме не возникает в результате движения электрических зарядов, но возбуждает магнитное поле по тем же законам, что и все виды токов. Ток смещения в диэлектрике состоит из тока смещения в вакууме и тока поляризации, возникающего в результате движения связанных зарядов диэлектрика. Плотность тока смещения в диэлектрике (14.27) где  – диэлектрическая восприимчивость, характеризующая свойство диэлектрика поляризоваться. Введение понятия тока смещения в диэлектрике позволило Максвеллу теоретически доказать, что энергия, излучаемая источником электромагнитного поля, должна распространяться по диэлектрику в виде электромагнитных волн. В 1887 г. немецкий ученый Г. Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн. Существуют понятия о следующих плотностях тока. 1. Вектор плотности тока проводимости (14.28) образуется движением зарядов в проводящей среде под действием постоянного или переменного во времени поля напряженностью . Он сопровождается выделением тепла по закону Джоуля-Ленца. Линии вектора постоянного тока непрерывны (div = 0). Линии вектора переменного тока не замкнуты, поэтому (14.29) где ρ – объемная плотность заряда. 2. Вектор плотности тока переноса (14.30) образуется заряженными телами и частицами, движущимися в непроводящей среде или в вакууме со скоростью . 3. Вектор плотности тока поляризации (14.31) возникает в переменном во времени поле напряженностью в результате смещения связанных зарядов молекул диэлектрика. Тепловые потери не подчиняются закону Джоуля-Ленца. 4. Вектор тока смещения в вакууме (14.32) существует в вакууме только в переменном во времени поле. Он не вызывает выделения теплоты по закону Джоуля-Ленца. 5. Вектор плотности тока смещения в диэлектрике (14.32) наблюдается в диэлектрике только в переменном во времени поле. Может происходить выделение теплоты, но не по закону Джоуля-Ленца. На поверхности проводника . 6. Вектор плотности полного тока при (14.34) Линии плотности полного тока всегда замкнуты (14.35) Общим свойством для всех видов тока является создание магнитного поля, описываемого уравнением Максвелла (14.36)