www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua
Русский: Русская версия English: English version
Translate it!
Поиск по сайту

+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

Бесплатная техническая библиотека:
Все статьи А-Я
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Новости науки и техники
Журналы, книги, сборники
Архив статей и поиск
Схемы, сервис-мануалы
Электронные справочники
Инструкции по эксплуатации
Голосования
Ваши истории из жизни
На досуге
Отзывы о сайте

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники бесплатно:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

Статьи бесплатно:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Крылатые слова, фразеологизмы
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

Документация бесплатно:
Схемы и сервис-мануалы
Книги, журналы, сборники
Справочники
Параметры радиодеталей
Прошивки
Инструкции по эксплуатации

Бесплатный архив статей
(150000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
Ваши истории
Загадки для взрослых и детей
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика
Форумы
Карта сайта

ДИАГРАММА
© 2000-2019

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

 

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека, Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Короткие волны в проводах

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

Комментарии к статье Комментарии к статье

Стоячие волны тока

Короткие волны распространяются вдоль провода не так, как привыкли мы себе представлять распространение тока. Обычно мы считаем, что ток в любом месте провода имеет одинаковую силу. При колебательном же токе это оказывается неверным; в проводах образуются так называемые "стоячие волны" тока и напряжения, вызываемые отражением электричества от конца провода. Строго говоря, такие волны образуются при всяком переменном токе, но наблюдать их мы не можем, так как для этого нужны вообще очень длинные провода: нужно, чтобы длина провода или пары проводов превышала по крайней мере 1/4 длины волны. Для коротких волн это очень легко осуществить.

Разберем сначала, что происходит в одиночном проводе. Пусть имеется достаточно длинный провод, у которого на одном конце Е находится коротковолновой генератор, а другой конец А изолирован (черт. 1).

Короткие волны в проводах
Чертеж 1

Как мы уже указывали, ток в таком проводе не будет одинаков вдоль по его длине. На конце ток равен 0, а по мере удаления от конца он появляется и постепенно становится все больше, пока в точке В, удаленной от конца на 1/4 волны, он не достигнет наибольшего значения. Это значит, что если мы будем включать амперметр в различных местах провода между точками А и В, то он будет показывать все больший и больший ток по мере приближения к точке В, причем сила тока будет изменяться по кривой АвС черт. 1-го.

За точкой В ток постепенно спадает до точки С, где он прекращается совсем. Расстояние от С до А равно половине длины волны коротковолнового генератора.

Дальше, за точкой С, ток вновь возрастает, достигая в D своего наибольшего значения, а затем опять спадает до нуля, после чего все повторяется сначала. Расстояние AD равно 3/4 волны, расстояние АЕ - целая длина волны генератора. В точках максимумов (В и Д) амперметр покажет одинаковую силу тока, но ток в каждый данный момент в этих точках течет в противоположные стороны (как, напр., указано стрелками). Чтобы это было видно на чертеже, кривую распределения тока CdE мы располагаем вниз от линии ЕА, тогда как первая часть ее АbС расположена вверх от ЕА. Кривая AbCdE имеет вид так называемой синусоидальной кривой. Когда мы имеем такое неравномерное распределение тока вдоль провода, то говорим, что в проводе установилась стоячая волна тока. Места наибольшей силы тока (точки В D) называются пучностями тока, а те места, где он равен нулю (точки А, С, Е), называются узлами тока. Мы видим, что как соседние узлы, так и пучности находятся друг от друга на расстоянии полволны.

Мы рассматривали провод достаточно длинный, но если бы он был короче, напр., всего 1/4 волны (т. е. в точке В был бы уже генератор), все равно распределение тока было бы неравномерным. При этом так как на конце провода ток равен всегда 0, то на конце провода (А) будет узел, а у генератора (В) - пучность тока.

Теперь важно заметить, что если мы имеем одиночный провод, в котором установились стоячие волны тока, то он излучает в пространство радиоволны. Это значит, что он расходует энергию. Расход энергии на излучение при коротких волнах весьма значителен и все возрастает с укорочением длины волны. Если нам нужно, чтобы провод излучал, то это будет полезным расходом энергии, но иногда этого как раз не нужно и тогда этот расход будет потерей энергии. Такой случай, напр., мы имеем, если провод ЕА сам по себе не является антенной, а служит лишь для подводки энергии к антенне. В этом случае энергия, потерянная в нем на излучение, не только пропадет даром для нас, но может даже принести вред, мешая излучению настоящей антенны.

Лехерова система

Для подводки тока без потерь энергии на излучение применяется двухпроводная линия или так называемая Лехерова система (черт. 2). Она состоит из двух проводов, идущих на небольшом сравнительно расстоянии друг от друга. На черт. 2 изображена Лехерова система, изолированная на одном конце и присоединенная другим концом к генератору. В этой системе мы также видим образование стоячих волн тока. Но, присмотревшись к чертежу, можно заметить, что в одном и том же месте (напр., разрез aa) ток в каждом проводе течет в противоположные стороны. Это очень важно. Благодаря этому обстоятельству оба провода мешают друг другу излучать энергию и Лехерова система не имеет потерь на излучение.

Короткие волны в проводах
Чертеж 2

До сих пор мы говорили о стоячих волнах тока, но такие же волны имеют место и для напряжения. На черт. 3, показано распределение напряжения вдоль Лехеровой системы. Мы видим здесь такую же кривую, что и для тока; здесь также наблюдаются узлы и пучности. Но только пучности напряжения приходятся как раз там, где ток имеет узлы и наоборот. Это легко видеть, сравнивая чертежи 2 и 3.

Короткие волны в проводах
Чертеж 3

Очень часто применяют Лехерову систему с мостиком. Так называется передвижной проводник, соединяющий накоротко оба провода системы. Этот мостик можно устроить из двух тонких медных пластин, свинчиваемых вместе. Когда мостик нужно передвинуть,- винты ослабляются, а потом опять завинчиваются. Лехерова система с мостиком отличается том, что в месте нахождения мостика всегда напряжение между проводами будет равно нулю, здесь будет узел напряжения, а, следовательно, пучность тока. Как при этом расположатся кривые тока и напряжения, показано на черт. 4.

Короткие волны в проводах
Чертеж 4

Следовательно, устанавливая мостик где-нибудь на системе, мы тем самым определяем место пучности тока. Это очень удобно, когда система предназначена для работы с разными длинами волн, так как позволяет легко менять настройку системы. Дело в том, что для получения отчетливых стоячих волн Лехерову систему нельзя подключить к генератору как-нибудь. Нужно обязательно, чтобы генератор находился в определенном месте, например в пучности тока. Это показано на черт. 2, где система присоединена к катушке генератора так, что у катушки проходится пучность тока. Если мы теперь будем менять волну генератора, то на проводе не уложится уже ровно 3/4 волны. Так как на конце системы всегда будет узел тока, наш генератор выйдет из пучности и стоячие волны в таком случае получатся очень слабыми. Если же у нас имеется мостик, то мы всегда его можем подвинуть так, чтобы генератор опять попал в пучность тока.

Опыты с Лехеровой системой

Нетрудно проделать опыт, позволяющий наглядно убедиться в сказанном. Для этого нужно иметь коротковолновой генератор, Лехерову систему и несколько лампочек от карманного фонаря. Генератор должен быть достаточной мощности - из двух десятиватток; с двумя усилительными или микро-лампами удовлетворительные результаты можно получить лишь при очень хорошем генераторе. Диапазон волн: 30 метров и ниже. Лехерову систему нужно взять из двух проводов диаметром около 1 мм (очень хорош телефонный бронзовый провод) и натянуть эти провода на расстоянии 5-10 см один от другого, заботясь о том, чтобы это расстояние не менялось между проводами. Для этого между ними надо поставить эбонитовые или стеклянные распорки на расстоянии 3-4 метров одна от другой. Систему лучше взять возможно длиннее, желательно метров 25-30. Концы проводов должны быть изолированы, особенно концы, ближайшие к генератору. Здесь провод нужно перехватить не доходя генератора, как показано на черт. 5, оставив конец свободным для соединения с генератором.

Короткие волны в проводах
Чертеж 5

Изоляторы должны быть орешковидные - цепочка из 4-5 штук, связанных обязательно веревкой, а не проволокой,- или же стеклянные - трубчатые или целые. Взяв лампочку от карманного фонаря, припаиваем к ней два жестких голых проводничка и отводим их в противоположные стороны. Концы проводников нужно загнуть так, чтобы они обхватывали провода Лехеровой системы, как показано на черт. 6, позволяя, однако, передвигать полученный мостик с лампочкой вдоль системы. Концы системы соединяются с генератором или так, как показано на черт. 2, или связываются индуктивно (черт. 7). И в том и в другом случае наивыгоднейшую связь надо подбирать на опыте.

Короткие волны в проводах
Чертеж 6

Настроив генератор на какую-нибудь волну, например, 20 метров, передвигают затем мостик, удаляясь от генератора.

Лампочка в мостике, которая вначале светится, постепенно гаснет; но если отойти примерно на полволны, она опять загорается и когда она будет светиться сильнее всего,- Лехерова система будет настроена. Тогда на системе уложится стоящая полуволна с пучностями тока у лампочки и у генератора. Если двигать лампочку дальше, то она снова погаснет и загорится опять, когда от генератора до мостика уложатся две полуволны и т. д.

Короткие волны в проводах
Чертеж 7

Когда Лехерова система настроена, мы можем также обнаружить узлы в пучности напряжения. Узлы напряжения можно отыскать, касаясь провода каким-нибудь проводником, зажатым в руке. Обычно при таком прикосновении настройка системы нарушается и лампочка в мостике гаснет. Но если мы коснемся провода в узле напряжения, то не нарушим настройки и все останется без перемен. Это происходит потому, что в узле провод не имеет напряжения и поэтому, соединяя узел с землею, мы не можем отвлечь ток на землю. Узлы напряжения находятся там же, где пучность тока. Чтобы отыскать пучности, нужно к одному из проводов подвесить лампочку от карманного фонаря так, как показано на черт. 7. Лист А может быть из любого металла (кроме железа) размером 10x10 см или больше. Лампочка будет калиться сильнее всего в пучности напряжения, потому что здесь сильнее всего будет стекать ток с провода через лампочку и емкость металлического листа.

Если генератор имеет значительную мощность, то, подвесив в пучности напряжения обыкновенную электрическую лампочку (без листа), мы сможем наблюдать синеватое сияние содержащегося в ней разреженного воздуха. Если сойти с пучности напряжения - описанные явления исчезают.

Об измерении длины волны

Читатель из всего сказанного, между прочим, может сделать то заключение, что Лехерову систему удобно применить для определения длины волны генератора. В самом деле, смерив расстояние между двумя соседними пучностями тока, мы будем иметь ровно половину длины волны.

Следует, однако, заметить, что измерение волны помощью описанной установки даст не совсем точные результаты. Лампочка, находящаяся в мостике, поглощает энергию и вследствие того смеренная волна будет несколько короче действительной. Ошибка в измерении достигает 1-2%. Чтобы избежать этой ошибки в лабораторных установках вместо лампочки применяются чувствительные приборы, которые кроме того не включаются в мостик, а связываются с ним индуктивно. Самый способ остается тем же и применяется для градуировки коротковолновых волномеров.

Познакомимся теперь еще с некоторыми свойствами Лехеровой системы, которые, между прочим, позволят нам дальше описать еще один более точный способ измерения длины волны.

Лехерова система как безваттное сопротивление

Самоиндукция и емкость, встречающиеся на пути переменного тока, представляют для него так называемое безваттное сопротивление - индуктивное или емкостное. Лехерова система тоже может быть использована как такое сопротивление, притом обладающее иногда преимуществами по сравнению с обычными катушками самоиндукции и конденсаторами.

Чтобы понять, почему это так, обратимся к чертежу 8. Здесь представлены кривые тока и напряжения вдоль Лехеровой системы, оканчивающейся в А. Мы знаем, что волнообразное распределение тока и напряжения происходит вследствие отражения от конца проводника. Но можно взглянуть на дело несколько иначе. Возьмем два сечения а и в на системе и заметим, что ток в а больше, чем в в, а напряжение - наоборот. Если это так, то мы можем сказать, что сопротивление Лехеровой системы в а меньше чем в в. Под сопротивлением мы понимаем сопротивление участка системы длиною от конца до а и от конца до в.

Короткие волны в проводах
Чертеж 8

Рассуждая так, мы можем определить сопротивление для Лехеровой системы любой длины. Оказывается, что в зависимости от длины оно может быть как индуктивным (равноценно сопротивлению катушки самоиндукции), так и емкостным. На черт. 9 приведены кривые этого сопротивления для Лехеровой системы с мостиком. Кривые относятся к системе из проводов диаметром 1 мм на расстоянии 8 см один от другого, но будут примерно такими же для всех систем сходных размеров. На чертеже вверх от горизонтальной оси отложено индуктивное сопротивление в Омах, вниз - емкостное. По горизонтальной оси отложена длина Лехеровой системы в долях волны. Положим, мы хотим иметь такую систему, чтобы ее сопротивление было индуктивным и равнялось бы 1000 Ом. По кривым нетрудно определить, что для этого система должна иметь длину равную 0,16 длины волны.

Короткие волны в проводах
Чертеж 9

Кривые безваттного сопротивления Лехеровой системы позволяют, между прочим, уяснить, в чем собственно состоит процесс настройки системы. Чтобы получить наибольший ток, а следовательно, и наиболее заметные стоячие волны, нужно, чтобы приключаемая к генератору Лехерова система не имела большого сопротивления; меньше всего это сопротивление будет как раз тогда, когда длина системы равна полуволне или кратна ей; при этом генератор окажется в пучности тока.

Применять Лехерову систему вместо катушек самоиндукции и конденсаторов имеет смысл при очень коротких волнах, особенно при волнах порядка нескольких метров. Преимущества здесь те, что Лехерова система имеет очень малые потери, которые в катушках и конденсаторах с укорочением волны сильно возрастают. Лехерову систему удобнее применять взамен дросселей или блокировочных, конденсаторов, в колебательных контурах использовать ее сложнее*. Конечно, нужно помнить, что Лехерова система представляет определенное безваттное сопротивление лишь при данной волне; как только переменим волну - сопротивление изменяется. Нужно заметить также, что для конденсаторов (если они не должны пропускать постоянного тока) следует брать систему без мостика. Кривые емкостного сопротивления для такой системы даны на черт. 10. В этом случае концы проводов должны быть хорошо изолированы.

Короткие волны в проводах
Чертеж 10

Еще об измерении волны

Ознакомившись с сопротивлением Лехеровой системы, мы можем описать еще один способ измерения длины волны, требующий, однако, по возможности мощного генератора. Для этого необходимо иметь симметричный колебательный контур, связанный индуктивно с генератором (черт. 11).

Короткие волны в проводах
Чертеж 11

Конденсаторы должны иметь емкость примерно, от 8 до 100 см, катушки из 4-10 витков диаметром около 8 см. В контуре в качество индикатора включена лампочка от карманного фонаря. Связь должна, быть возможно слабой, почему и желателен генератор помощнее. Колебательный контур разорван в точках а и b, где подключена Лехерова система с мостиком. Мостик устанавливают сперва недалеко от контура (около 1/8 волны) и настраивают контур в резонанс: при этом лампочка вспыхивает. Затем. не трогая контура, отодвигают мостик до тех пор, пока лампочка вновь не загорится ярче всего. Расстояние между первым положением и последним будет как раз полволны. Способ этот основан на том, что одни и те же значения сопротивления системы повторяются по длине системы строго через полволны, если только система не имеет больших потерь энергии.

В заключение мы укажем, что особенно большое значение имеет Лехерова система для подводки энергии в антеннам и в частности к сложным направленным антеннам. Мы не будем останавливаться на этом вопросе, требующем специального очерка.

Как видит читатель, в технике коротких волн Лехерова система получила широкое использование; она имеет все основания к тому, чтобы занять подобающее место и в практике наших радиолюбителей - коротковолновиков.

* Полезно вспомнить, что индуктивное сопротивление катушки с самоиндукцией L равно 6,28 fL Ом, емкостное сопротивление для конденсатора С равно 1/(6,28fC) Ом, где f-частота колебаний = 3*108/Lambda, где Lambda длина волны в метрах. L и С должны быть выражены в генри и фарадах. По этим формулам можно определить, какой катушке и какому конденсатору эквиваленты Лехерова система той или другой длины.

Автор: А.Пистолькорс

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Servo (годовые архивы)

журналы Наука и жизнь (годовые архивы)

книга Испытания электрооборудования блочных станций. Бажанов С.А., 1979

книга Испытания магнитофонов. Корольков В.Г., 1965

статья Крашение овчин и шкурок кислотными красителями

статья Цифровые люминофорные осциллографы

справочник Сервисные меню зарубежных телевизоров. Книга №4

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:


E-mail (не обязательно):


Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]