Електромагнітна хвиля

В електричному колі параметри розподіляються по всій її довжині: будь-який відрізок електричного кола, яким би малим він не був, завжди буде мати опір, індуктивністю, ємністю і провідністю ізоляції.

Якщо електричне коло по всій довжині має первинні параметри однакової величини, воно називається однорідним.

Якщо електричне коло складається з декількох ділянок, що відрізняються первинними параметрами, воно називається неоднорідним,

Рис. 1.2. Поширення електромагнітної хвилі вздовж електричного кола

Розглянемо фізичну сутність передачі електромагнітної енергії вздовж проводів однорідного нескінченно довгого електричного кола без втрат.

Якщо до початку такого електричного кола підключити джерело струму (мал. 1.2), то між проводами кола виникне напруга: один провід, до якого підключений позитивний полюс генератора, виявиться зарядженим позитивно, а іншої, до якого підключений негативний полюс генератора - зарядженим негативно. Внаслідок цього між проводами виникне електричне поле. Заряди будуть поширюватися уздовж проводів. Упорядкований рух електричних зарядів створює в проводах електричний струм. Навколо кожного проводу, по якому проходить електричний струм, створюється магнітне поле.

Сукупність електричних і магнітних полів називають електромагнітним полем.

Електромагнітне поле є носієм електромагнітної енергії, що поширюється вздовж проводів електричного кола від джерела струму до приймача по середовищу, що оточує провода електричного кола. У кабельних лініях зв'язку таким середовищем є матеріал, яким ізольовані жили кабелю, а в постійних повітряних лініях зв'язку - повітря.

Електромагнітне поле, що пересувається з певною швидкістю вздовж електричного кола, називається електромагнітною хвилею.

Швидкість поширення електромагнітної хвилі вздовж проводів близько 300000 км/сек.

За певних умов електромагнітна хвиля, як і інші види хвиль (звукові, світлові), має здатність відбиватися.

Хвильовий опір електричного кола

Електричний струм, проходячи по проводам електричного кола, створює спадання напруги на активному опорі R і індуктивному опорі Х_L=w*L. Отже, чим далі від генератора, тим менше напруга між проводами електричного кола. Якщо виміряти напругу між проводами на початку (U₁), у середині (U₂) і наприкінці (U₃) електричного кола, то виявиться, що U₃ завжди менше, ніж U_2, а U₂ менше, ніж U_1.

Сила струму в різних точках електричного кола також неоднакова внаслідок того, що частина струму через провідність ізоляції і ємність вертається до генератора, не дійшовши до навантаження. Тому сила струму наприкінці електричного кола практично завжди менше, ніж на його початку.

Отже, по мірі віддалення від початку електричного кола напруга й сила струму зменшуються. Якщо електричне коло однорідне, тобто первинні параметри R, L, С и G на всьому протязі його однакові, то напруга й струм зменшуються рівною мірою. Внаслідок цього відношення напруги до струму для даного електричного кола {U/T} у будь-якій його точці буде величиною постійною, що не залежить від довжини електричного кола. Зазначене відношення називається хвильовим (характеристичним) опором електричного кола і позначається

Величина Z характеризує електричне коло, так як показує співвідношення між напругою і струмом, а отже, між енергією електричних і магнітних полів.

Хвильовий опір для даного однорідного електричного кола - величина постійна, однакова у всіх його точках і не залежить від довжини електричного кола.

Величина хвильового опору електричного кола залежить від первинних параметрів R, L, С, G даного електричного кола. Тому що всі первинні параметри, за винятком ємності, залежать від частоти струму, той і хвильовий опір змінюється зі зміною частоти: при збільшенні частоти струму хвильовий опір, зменшується.