Режим «холостого хода».

При разрыве линии бегущая волна, дойдя до конца линии, отражается и двигается обратно к генератору, таким образом, в линии распространяются две волны: одна – падающая, другая – отраженная. Физически этот процесс объясняется следующим образом: когда падающая волна доходит до разомкнутого конца линии, то там начинают накапливаться заряды, т. е. возникает дополнительная разность потенциалов. Напряженность электрического поля в конце линии, следовательно, имеет максимальное значение. Поскольку концы линии разомкнуты, ток проводимости отсутствует и напряженность магнитного поля равна нулю. Поэтому при отражение от разомкнутого конца говорят, что фаза колебаний электрического вектора не изменяется, а фаза магнитного вектора электромагнитной волны изменяется на противоположную, т. е. на .

Дополнительное напряжение, возникающее на концах линии, действует подобно напряжению некоторого генератора и возбуждает новую бегущую волну, движущуюся от конца линии к началу ее. Если в падающей волне направление векторов в точке падения соответствует (рис. 5а), то в отраженной волне будет иметь место другое направление этих векторов (рис. 5б).

Введем координаты оси , направленную вдоль линии. Колебания электрического поля в любой точке линии (в падающей прямой волне) будут выражаться уравнением:

(5)

Считая, волна отражается полностью, колебания электрического поля отраженной волны в той же точке можно представить, как

(6)

Знак (+) у слагаемого выражает тот факт, что отраженная волна распространяется в отрицательном направлении оси . Сдвиг по фазе

(запаздывание по фазе отраженной волны в точке по сравнению с падающей) определяется расстоянием , которое должна пройти волна, чтобы вернутся в точку , поэтому (6) примет вид

(7)

где – длина линии и в (6).

Кроме того, в общем случае возможно изменение фазы колебаний при самом отражении (в нашем случае в режиме «холостого хода», как сказано выше, изменение фазы колебаний вектора при отражении не происходит).

Складываясь, обе волны дают результирующее поле:

(8)

Формула (8) есть уравнение стоячей волны, которое показывает, что в линии будут происходить колебания с частотой и начальной фазой . Амплитуда этих колебаний зависит от координаты

(9)

В точках, где фаза , амплитуда стоячей волны максимальна и равна . Эти точки называются пучностями стоячей волны. Расстояние между соседними пучностями равно: .

В точках, где , амплитуда стоячей волны равна нулю. Эти точки называются узлами. Легко видеть, что расстояние между соседними узлами так же равно .

На основании выше сказанного мы заключаем, что при работе линии в режиме «холостого хода» на конце линии образуется пучность электрического поля.

Можно показать (аналогично тому, как это сделано ниже для вектора ), что магнитное поле при этом имеет узел. Таким образом, на конце линии будет наблюдаться узел магнитного поля и пучность электрического, т. е. в стоячей электромагнитной волне узлы магнитного поля совпадают с пучностями электрического поля и наоборот. (Сравните с бегущей волной).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: