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Lo que está sucediendo a los electrones, y E & H campos, en una antena con una onda estacionaria en el interior?

Diagramas como el que se muestra a continuación se muestra a menudo para explicar la teoría de antenas, pero siempre he tenido problema con el concepto de voltaje de onda, y debido a esto los diagramas nunca ningún sentido para mí.

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Si la fuente de voltaje comienza a generar una onda sinusoidal en el tiempo 0, entonces el voltaje en cualquier punto a lo largo de la línea de transmisión será:

$$V(x,t) = V_{max}\sin(kx-\omega t)$$

Una vez que el voltaje refleja la ecuación se convierte en:

$$V(x,t) = V_{max}\sin(kx-\omega t) + V_{max}\sin(kx+\omega t)$$

  • Primera pregunta: ¿Cuál es el mecanismo que explica cómo esta tensión se propaga? $\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:$ - Un voltaje no es una cosa "real", es medible, pero es solo un concepto compuesto para cuantificar una compleja interacción de fuerzas de coulomb entre los electrones. El voltaje es el potencial eléctrico de la energía entre dos lugares a la unidad de carga se siente. La energía es sólo el potencial para hacer el trabajo, que es la integral de la fuerza a través de la distancia se movió en la dirección de la fuerza. Si hay un 1 voltios de diferencia de potencial entre 2 puntos ( $a$ $b$ ) dentro de un campo eléctrico, lo que significa que una unidad de carga colocada en el punto de $b$, sería necesario 1 joule para ser trasladado a punto de $a$. Eso es todo tensión es, no entiendo cómo esto puede propagar como una ola.

  • Segunda pregunta: ¿por Qué el voltaje de reflexionar? $\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:$ - Similar a la razón anterior, si la tensión sólo se describe la cantidad de trabajo necesario para mover 1 coulomb entre dos lugares (el trabajo hecho, puede ser que se manifiesta como la distancia o por la fuerza, siempre y cuando: $\:\:W=\int f \cdot x $), entonces ¿cómo puede reflejar?

  • Tercera pregunta: ¿Cuál es el voltaje en esta línea de relación? $\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:$ - Voltaje siempre tiene que ser con respecto a algo, como se trata de una diferencia de potencial. En los circuitos cerrados con una oscilación de voltaje de la fuente que suelen tratar a un lado de la fuente de voltaje para siempre en la tierra (una constante 0V) y el otro lado de la fuente de voltaje a estar oscilando entre los valores max y min. Debido a que el voltaje es relativo este es exactamente el mismo que el tratamiento de ambos lados de la fuente que se oscilante y la diferencia entre los dos siempre equivale a: $V_{max}\sin(\omega t)$. Es simplemente más fácil para el tratamiento de un lado como del suelo. En la antena, lo que es tierra, y ¿cuáles son los voltajes de la relación?

  • Pregunta Final: ¿por Qué el voltaje y la corriente en los nodos/ antinodos respectivamente? $\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:$ - Bien, si acabo de aceptar que el voltaje puede ser una onda y, por tanto, de una onda estacionaria en un abierto de la línea de transmisión, todavía me confundo. ¿Por qué son los puntos de máxima tensión (antinodos) en el punto de corriente cero (nodos)? En un punto de máxima tensión de la diferencia de potencial es oscilante entre sus valores máximo y mínimo, así que ¿por qué no la corriente máxima ocurrir aquí?


Nota: no estoy completamente segura de que con las ecuaciones que se me dio por el valor de la tensión en el momento $t$ y la posición $x$. Por favor, acaba de editar si estos no son correctos, ya que no son la principal preocupación de mi pregunta. Yo principalmente quiero saber lo que está sucediendo a los electrones y campos en el interior de la antena, así que puedo entender por qué la tensión se propaga y por qué se refleja.

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Renaud Bompuis Puntos 10330

(Todas las imágenes en esta respuesta se han hecho por mí, para la wikipedia! Los enlaces aquí)

Vamos a empezar con el más simple pregunta: Voltaje con respecto a qué?

transmission line schematic

Es el voltaje de una línea a la otra.

Ahora vamos a ver una animación de una línea de transmisión. Este es terminado con una coincidencia de impedancia resistencia, por lo tanto no tenemos que pensar acerca de las reflexiones todavía.

transmission line animation

Los puntos representan los electrones. El rojo es un color de alta tensión, y el color azul es de baja tensión.

Lo que hace que la onda de flujo?

  • El agrupados-electrones se repelen entre sí, y la propagación de salida de los electrones se atraen el uno al otro. Como una onda de compresión de un muelle (resorte). La cantidad de atracción o repulsión depende de la capacitancia de la línea. Con una gran capacitancia, no es menor la atracción y la repulsión, porque la otra línea (que siempre tiene la carga opuesta) en parte, cancela el atractivo o repulsivo de la fuerza.

  • Los electrones se comportan como si tuvieran la inercia, es decir, no fueron pesados. No realmente tienen inercia (masa del electrón es muy pequeña a la materia aquí), pero este es el efecto de la inductancia de las líneas. Cuando una fuerza es empujar los electrones, que acelere poco a poco, no de manera instantánea, como si estuviera empujando una pesada carreta. (Pensar acerca de lo que un inductor).

Así, puede que la imagen como una compresión de la onda que viaja por un muelle (resorte). Los electrones grupo, lo cual provoca repulsión, lo que hace que ellos se extendió a cabo, pero ahora están agrupados en alguna otra, y así sucesivamente.

Siguiente reflexión:

transmission line reflection animation

El de arriba es una onda estacionaria debido a la reflexión de un circuito abierto. La parte inferior es una onda estacionaria debido a la reflexión de un corto circuito.

Para el de arriba, los electrones no se pueden mover en la final. Para el de abajo, que no se amontonen en la final.

¿Por qué reflejar? No es tan diferente de una compresión de la onda rebota en el extremo de un muelle (resorte). ¿Por qué el voltaje de los nodos en la actual antinodos? Creo que la respuesta es clara a partir de la animación.

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hyportnex Puntos 1549

Creo que quiere un handwaving, intuitiva explicación. Así que aquí está en orden, del más fácil al más difícil. El gráfico no muestra una antena pero un circuito abierto en paralelo de la línea de transmisión que se puede irradiar en sus extremos y sus preguntas parecen ser acerca de la propagación a lo largo de la línea. Sé que hay algo que se llama onda de la antena, pero esto no es lo que muestran así que vamos a palo con la propagación a lo largo de la línea.

  1. la tensión que usted está preguntando acerca de es $between$ los dos puntos de la misma $x$ coordinar que un ac voltímetro para medir cuyas derivaciones en el plano de la sección transversal y simplemente están conectados a los puntos en cuestión sin bobina alrededor de cualquiera de las líneas.

  2. el fluido de la corriente se mide a lo largo de la línea y desde los extremos no están conectados, de circuito abierto, la corriente debe ser igual a cero en todo momento, que es sólo la conservación de la carga. Pero la tensión no es cero en todo momento, pero fluctúa al ritmo de la frecuencia de entrada del generador. Si se piensa en la reducción de la frecuencia casi a cero, a continuación, las líneas paralelas son sólo un condensador de forma que el voltaje es el mismo que el voltaje del generador, de manera que hay de que el voltaje no son de amplitud cero. Como aumentar la frecuencia habrá un retraso de fase entre ellos sino una fluctuación de la tensión que se acumula entre los extremos.

  3. si usted piensa de los cargos de la formación de un flujo continuo impulsado por el generador a la izquierda, a continuación, recuerde que lo que se propaga es que se propaga a una velocidad finita, de modo que cualquier tipo de interacción más a la derecha va a pasar un poco más tarde, a continuación, a la izquierda, por lo que "las cosas" se aglutinan y se diluye, por así decirlo, lo que resulta en la fluctuación no sólo en el tiempo, como impulsado por el generador, pero en el espacio, de ahí la ola.

  4. la corriente no puede pasar el circuito abierto, donde las líneas finales, por lo que la energía cinética de la corriente debe ir a alguna parte: el actual rebota, y lleva una onda reflejada con ella.

Todo esto es handwaving y sólo para visualizar, no voy a decir que va a llegar a una profunda comprensión de la física de las líneas de transmisión. Para esto se debe estudiar la Telegrapher la Ecuación y usted puede comenzar aquí http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_line

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