مهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایرانمهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایرانامپدانس مشخصه (مباحث تکمیلی)
فرض کنید دو سیم موازی با طول بینهایت دارید. چه اتفاقی می افتد اگر کلید زیر را ببندید؟ با توجه به اینکه می دانیم هیچ باری در انتهای سیم وجود ندارد، پس خط انتقال ما مدار باز است. آیا اصلا باید جریانی ایجاد شود؟
اگرچه می توانیم در این آزمایش ذهنی از ابررساناها استفاده کرده و از مقاومت کابل ها صرف نظر کنیم ولی نمی توانیم به هیچ عنوان از خازنی که بین دو کابل ایجاد شده است چشم پوشی کنیم. هر زوج رسانایی که توسط یک محیط عایق از یکدیگر جدا شده باشند، بین شان خاصیت خازنی القا می شود.
ولتاژی که بین این دو رسانا القا می شود باعث ایجاد میدان الکتریکی بین آن ها نیز خواهد شد. انرژی در میدان الکتریکی ذخیره می شود، و این میدان ذخیره شده با تغییر در ولتاژ مخالفت می کند. عکس العمل خازنی در مقابل تغییر در ولتاژ توسط رابطه i=C(de/dt) بیان می شود. این رابطه به ما میگوید که جریان متناسب با تغییرات ولتاژ نسبت به زمان شارش می یابد. بنابراین هنگامی که کلید بسته می شود، خازن بین رساناها در برابر تغییر ناگهانی ولتاژ، با شارژ شدن و جریان کشیدن از منبع عکس العمل نشان می دهد. بنابر این معادله، افزایش ناگهانی در ولتاژ ورودی موجب ایجاد یک جریان شارژ کننده بینهایت می شود.
با این وجود جریانی که توسط دو کابل موازی کشیده می شود، بینهایت نخواهد بود زیرا در مسیر جریان امپدانس های سری ای به خاطر خاصیت سلفی ایجاد خواهد شد. به خاطر بیاورید که جریان شارشی در طول هر رسانا، میدان مغناطیسی متناسبی ایجاد خواهد کرد.
انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی نیز با تغییر جریان مخالفت می کند. هر کابل به هنگام عبور جریان شارژ کننده خازن ها، تولید میدان مغناطیسی کرده و باعث افت ولتاژ بر طبق رابطه e=L(di/dt( می شود. این افت ولتاژ باعث محدود شدن نرخ تغییرات ولتاژ بر روی خازن ها شده و در نهایت از رسیدن به جریان بینهایت جلوگیری می کند.
چون الکترون ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور طول هر دو کابل را طی کرده، جبهه موج تغییرات ولتاژ و جریان به صورت هم زمان طول خط انتقال را می پیماید. این امر سبب می شود که جبهه موج به صورت نشان داده شده در شکل به سلف ها و خازن ها برسد.
کلید بسته می شود.
انتشار موج آغاز می شود.
ادامه انتشار موج در طول خط انتقال
