¿Cómo es posible que dos corrientes eléctricas puedan viajar en direcciones opuestas por el mismo cable, al mismo tiempo, sin interferirse mutuamente?

Question

Introducción a la teoría de la información: Símbolos, señales y ruido de John R. Pierce, dice lo siguiente:

Aunque la linealidad es una propiedad verdaderamente asombrosa de la naturaleza, no es en absoluto rara. Todos los circuitos formados por resistencias, condensadores e inductancias, de los que hablamos en el Capítulo I en relación con la teoría de redes, son lineales, al igual que las líneas telegráficas y los cables. De hecho, normalmente los circuitos eléctricos son lineales, excepto cuando incluyen tubos de vacío, transistores o diodos.

Como los hilos telegráficos son lineales, es decir, como los hilos telegráficos son tales que las señales eléctricas que los recorren se comportan de forma independiente sin interactuar entre sí, dos señales telegráficas pueden viajar en direcciones opuestas por el mismo hilo al mismo tiempo sin interferir entre sí. Sin embargo, aunque la linealidad es un fenómeno bastante común en los circuitos eléctricos, no es en absoluto un fenómeno natural universal. Dos trenes no pueden viajar en direcciones opuestas por la misma vía sin interferirse. Aunque es de suponer que podrían hacerlo si todos los fenómenos físicos que comprenden los trenes fueran lineales. El lector podría especular sobre la desdichada suerte de una raza de seres verdaderamente lineales.

Pensando en esto desde una perspectiva física, me preguntaba cómo es que los cables telegráficos son lineales, en el sentido de que dos señales telegráficas (en otras palabras, dos corrientes eléctricas) pueden viajar en direcciones opuestas en el mismo cable, al mismo tiempo, sin interferir entre sí?

Pensaba ingenuamente que el cable era una carretera de un solo carril y de doble sentido. En esta analogía, los coches podrían circular en ambos sentidos, pero no al mismo tiempo. Según tengo entendido, en los sólidos, el movimiento de los electrones produce una corriente eléctrica, por lo que los electrones serían los coches. Dada la explicación del autor sobre la linealidad, ¿qué ocurre aquí con los electrones que permite este flujo simultáneo y bidireccional de la corriente?

No he encontrado nada en el Página de Wikipedia sobre circuitos lineales que aclara esta propiedad física de la linealidad.

Agradecería mucho que la gente se tomara la molestia de aclararlo.

P.D. No tengo formación en ingeniería eléctrica, así que se agradece una explicación redactada en términos básicos.

EDIT: Basándome en los comentarios del hilo anterior, entiendo que mi analogía sería más precisa si represento a los electrones como coches de choque de doble cara, y luego imagino el carril de doble sentido que habitan como lleno de estos coches, de modo que los movimientos en cualquier dirección (corriente eléctrica en cualquier dirección) se representa por un movimiento secuencial de "empuje\/push", como una ola, que se perpetúa por cada coche "chocando/empujando" contra el que está "delante" de él (en la dirección de la corriente).

EDIT 2: Veo muchas respuestas que me están diciendo que el núcleo de mi malentendido proviene del hecho de que asumo que la corriente eléctrica y la señal son la misma cosa. Y estas respuestas son correctas, yo fue asumiendo que la corriente eléctrica y la señal son la misma cosa, porque el autor sigue dando a entender que son la misma cosa en el texto (¡o no distingue claramente entre ambas cosas!). Véanse los siguientes extractos del mismo capítulo:

Mientras Morse trabajaba con Alfred Vail, se abandonó la antigua codificación, y en 1838 ya se había ideado lo que hoy conocemos como código Morse. En este código, las letras del alfabeto se representan mediante espacios, puntos y rayas. El espacio es la ausencia de corriente eléctrica, el punto es una corriente eléctrica de corta duración y la raya es una corriente eléctrica de mayor duración.

$$\vdots$$

La dificultad que encontró Morse con su cable subterráneo siguió siendo un problema importante. Diferentes circuitos que conducen igual de bien una corriente eléctrica constante no son necesariamente igual de adecuados para la comunicación eléctrica. Si se envían puntos y rayas demasiado deprisa por un circuito subterráneo o submarino, se juntan en el extremo receptor. Como se indica en la Figura II-1, cuando enviamos una ráfaga corta de corriente que se enciende y se apaga bruscamente, recibimos en el extremo opuesto del circuito una subida y bajada de corriente más larga y suave. Este flujo de corriente más largo puede solaparse con la corriente de otro símbolo enviado, por ejemplo, como ausencia de corriente. Así, como se muestra en la Figura II-2, cuando se transmite una señal clara y definida, puede recibirse como una subida y bajada de corriente vagamente errante y difícil de interpretar.

Por supuesto, si hacemos que nuestros puntos, espacios y rayas sean lo suficientemente largos, la corriente en el extremo lejano seguirá mejor a la corriente en el extremo emisor, pero esto ralentiza la velocidad de transmisión. Está claro que, de alguna manera, hay asociada a un circuito de transmisión determinado una velocidad límite de transmisión para los puntos y los espacios. En el caso de los cables submarinos, esta velocidad es tan lenta que molesta a los telegrafistas; en el caso de los cables en postes, es tan rápida que no molesta a los telegrafistas. Los primeros telegrafistas eran conscientes de esta limitación, que también se encuentra en el corazón de la teoría de la comunicación.

Incluso frente a esta limitación de velocidad, se pueden hacer varias cosas para aumentar el número de cartas que se pueden enviar por un circuito determinado en un periodo de tiempo dado. Una raya tarda tres veces más en enviarse que un punto. Pronto se vio que se podía ganar con la telegrafía de doble corriente. Podemos entenderlo imaginando que en el extremo receptor hay un galvanómetro, un dispositivo que detecta e indica la dirección del flujo de pequeñas corrientes, conectado entre el cable telegráfico y tierra. Para indicar un punto, el emisor conecta el borne positivo de su batería al cable y el negativo a tierra, y la aguja del galvanómetro se mueve hacia la derecha. Para enviar una raya, el emisor conecta el polo negativo de su pila al cable y el polo positivo a la masa, y la aguja del galvanómetro se mueve hacia la izquierda. Decimos que una corriente eléctrica en una dirección (dentro del cable) representa un punto y una corriente eléctrica en la otra dirección (fuera del cable) representa una raya. La ausencia total de corriente (batería desconectada) representa un espacio. En la telegrafía de doble corriente real, se utiliza un tipo diferente de instrumento receptor.

En la telegrafía de corriente simple tenemos dos elementos a partir de los cuales construir nuestro código: corriente y ausencia de corriente, que podríamos llamar 1 y 0. En la telegrafía de doble corriente tenemos realmente tres elementos, que podríamos caracterizar como corriente de avance, o corriente que entra en el cable; ausencia de corriente; corriente de retroceso, o corriente que sale del cable; o como +1, 0, -1. Aquí el signo + o - indica la dirección del flujo de corriente y el número 1 da la magnitud o fuerza de la corriente, que en este caso es igual para el flujo de corriente en cualquier dirección.

En 1874, Thomas Edison fue más allá; en su sistema telegráfico cuádruplex utilizó dos intensidades de corriente, así como dos direcciones de corriente. Utilizaba cambios en la intensidad, independientemente de los cambios en la dirección del flujo de corriente, para enviar un mensaje, y cambios en la dirección del flujo de corriente, independientemente de los cambios en la intensidad, para enviar otro mensaje. Si suponemos que las corrientes difieren por igual entre sí, podríamos representar las cuatro condiciones diferentes de flujo de corriente por medio de las cuales se transmiten los dos mensajes a través de un circuito simultáneamente como +3, +1, -1, -3. La interpretación de estas condiciones en el extremo receptor se muestra en la Tabla I.

La figura II-3 muestra cómo los puntos, rayas y espacios de dos mensajes simultáneos e independientes pueden representarse mediante una sucesión de los cuatro valores de corriente diferentes.

Evidentemente, la cantidad de información que se puede enviar a través de un circuito depende no sólo de la rapidez con la que se pueden enviar símbolos sucesivos (valores de corriente sucesivos) a través del circuito, sino también del número de símbolos diferentes (valores de corriente diferentes) entre los que se puede elegir. Si tenemos como símbolos sólo las dos corrientes +1 o 0 o, lo que es igual de efectivo, las dos corrientes +1 y - 1, podemos transmitir al receptor sólo una de las dos posibilidades a la vez. Hemos visto anteriormente, sin embargo, que si podemos elegir entre cualquiera de los cuatro valores de corriente (cualquiera de los cuatro símbolos) a la vez, como +3 o + 1 o - 1 o - 3, podemos transmitir por medio de estos valores de corriente (símbolos) dos informaciones independientes: si queremos decir un 0 o un 1 en el mensaje 1 y si queremos decir un 0 o un 1 en el mensaje 2. Así, para una velocidad dada de envío de símbolos sucesivos, el uso de cuatro valores de corriente nos permite enviar dos mensajes independientes, cada uno tan rápido como dos valores de corriente nos permiten enviar un mensaje. Podemos enviar el doble de letras por minuto utilizando cuatro valores de corriente que utilizando dos valores de corriente.

Y este libro de texto no presupone ningún conocimiento previo de física o ingeniería eléctrica, por lo que parece poco probable que los lectores sean capaces de diferenciar entre señal y corriente eléctrica, sobre todo teniendo en cuenta que el autor parece insinuar constantemente que son lo mismo (o no logra, de ninguna manera clara, separar las dos para las personas sin esa formación).

Answer 1

en el sentido de que dos señales telegráficas (en otras palabras, dos corrientes eléctricas) pueden viajar en direcciones opuestas por el mismo cable, al mismo tiempo, sin interferirse mutuamente.

Esta es la cuestión. Un hilo telegráfico no es sólo un hilo que transporta una corriente continua. Transporta una señal que en esencia es un voltaje o corriente onda . La corriente oscila en torno a un valor de \$0~V\$ (o \$0~A\$ ).

Si dos ondas de corriente viajan en dirección opuesta, las ondas no tienen ningún problema para atravesarse, al igual que dos ondas sonoras pueden viajar en direcciones opuestas en el mismo medio.

(Aquí, el azul viaja hacia la izquierda, el verde hacia la derecha, y la onda roja es la superposición resultante de ambas. La onda roja es la distribución de corriente/tensión que se mide en el cable a lo largo del tiempo).

En cambio, el valor que mediría en cualquier punto corresponde a la lineal suma de las amplitudes de ambas ondas - que es lo que se denomina _Principio de superposición_ . Las ondas obedecen este principio si sus ecuaciones subyacentes son lineales, es decir, la ecuación de onda no contiene potencias superiores ( \$x^2\$ , \$x^3\$ etc.) de la variable que está "ondulando". Sería la tensión \$U(x, t)\$ o el actual \$I(x,t)\$ en el caso del telégrafo.

En concreto, las ecuaciones que describen las ondas en una línea de transmisión tienen incluso un nombre: las _Ecuación del telegrafista_ . $$\frac{\partial}{\partial x} U(x,t) = -L \frac{\partial}{\partial t} I(x,t) - R I(x,t)$$ $$\frac{\partial}{\partial x} I(x,t) = -C \frac{\partial}{\partial t} U(x,t) - G U(x,t)$$

\$L, C, G \$ y \$R\$ son propiedades de la línea de transmisión (inductancia, capacitancia, conductancia y resistencia) y determinan cómo se distorsiona, atenúa y ralentiza la forma de la señal mientras viaja por la línea. El resto describe cómo una excitación de la tensión y la corriente se propagan a través de esta línea de transmisión a lo largo de la posición \$x\$ y a través del tiempo \$t\$ .

Como puede verse, todas las magnitudes de interés (tensión \$U\$ y actual \$I\$ ) aparecer sólo en la primera potencia . Eso tiene como consecuencia que si encuentras dos soluciones a la ecuación de onda, entonces también su suma será una solución a la misma ecuación (incluso al multiplicarlas por un factor). Por tanto, si \$U_1(x,t)\$ y \$U_2(x,t)\$ son soluciones de la ecuación de onda, entonces también $$U(x,t) = \alpha \cdot U_1(x,t) + \beta \cdot U_2(x,t)$$ es una solución, donde \$\alpha\$ y \$\beta\$ son factores.

---

Nota al margen sobre DC:

Si dos corrientes fluyeran en direcciones opuestas, sus contribuciones se anularían y no habría corriente. Alternativamente, puedes convencerte de que una corriente continua (CC) no puede fluir en ambas direcciones a la vez, simplemente mediante Ley de Ohm :

Digamos que tienes un cable con una cierta resistencia \$R\$ . Según la Ley de Ohm, necesitamos una diferencia de potencial de \$U = \varphi_2 - \varphi_1\$ entre los extremos para provocar una corriente \$I = \frac{U}{R}\$ fluya. La corriente (compuesta por cargas positivas en movimiento) se desplaza del potencial más positivo al más negativo.

Ahora podemos invertir los potenciales: $$U' = \varphi_1 - \varphi_2 = -U.$$ Pero como la resistencia sigue siendo la misma, esto también invierte la corriente: $$I' = \frac{U'}{R} = \frac{-U}{R} = -I.$$

Si igualamos ambos potenciales, no habrá diferencia y la corriente será nula.

La única forma de que salga corriente por los dos extremos es que haya una fuente en el medio, lo cual no es realmente interesante.

Answer 2

La explicación física es que las guías de ondas (incluido el espacio libre) tienen modos ortogonales para las dos direcciones de propagación. Esto significa que las dos señales que viajan en direcciones opuestas no interferirán. (Esto no es una aproximación, habrá no interferencias).

El dispositivo que separa la señal "transmitida" de la "recibida" es un circulador . También existe en el ámbito óptico y puede utilizarse para implementar la comunicación dúplex a través de una única fibra óptica. En radiofrecuencia, puede utilizarse para separar las señales de transmisión y recepción en una sola antena (por supuesto, al mismo tiempo y en la misma frecuencia). En la práctica, a menudo se utilizan frecuencias diferentes para transmitir y recibir, principalmente por razones técnicas. El circulador no tiene un aislamiento perfecto y la separación no funciona tan bien para señales recibidas muy débiles. Pero si uno tuviera un dispositivo circulador perfecto el arreglo funcionaria.

En el antiguo sistema telefónico analógico sólo había un par de hilos, pero era posible hablar y oír al mismo tiempo.

TL/DR: Una explicación muy elemental es que uno tiene voltaje y corriente en un cable y eso puede ser usado para llevar información separada en dos direcciones. Consideremos lo siguiente:

A un lado del cable hay una fuente de tensión controlable, y la información que debe transmitirse es la tensión instantánea. Al otro lado del cable hay una fuente de corriente controlable (o mejor "sumidero"). La información que debe transmitirse es la corriente instantánea. Evidentemente, la estación 1 (la que tiene la fuente de tensión) puede leer la señal de la fuente 2 con sólo medir la corriente que pasa por el cable. La estación 2 también puede recibir la señal de la estación 1 midiendo la tensión en los terminales de su fuente de corriente. Así que esto demuestra que se puede transmitir información en dos direcciones simultáneamente a través de un único par de hilos. Y si dudas de que no sea posible conectar una fuente de corriente/sumidero a una fuente de tensión. Esto es perfectamente posible, se puede pensar en la fuente de corriente / sumidero sólo como una forma especial de una resistencia de carga ajustable.

EDIT: También hay una explicación elemental para las ondas: Una onda en el espacio libre tiene un campo eléctrico y magnético (E y H) oscilante. Están orientados con un ángulo de 90° en el espacio y tienen un desfase temporal de 90°. Es +90° para la dirección de propagación hacia delante y -90° para la dirección de propagación hacia atrás (puede ser viceversa dependiendo de la elección del sistema de coordenadas o del signo de la fase). Además, la relación entre la amplitud de los campos magnético y eléctrico es igual a la impedancia de onda del medio (377 Ohm para el vacío). Si ahora tenemos una onda que se propaga hacia delante y hacia atrás, tendremos la superposición de los campos eléctrico y magnético en todas partes del espacio y del tiempo. Sin embargo es posible una separación ideal de ambas ondas. En pocas palabras: Los campos eléctricos se sumarán mientras que los campos magnéticos se restarán (debido al desfase total de 180°). Como las amplitudes de los campos E y H de cada componente tienen una relación fija, podemos sustituir el campo E por el H (o viceversa) y resolver las dos amplitudes de los campos E de las ondas que se propagan hacia adelante y hacia atrás. Esto demuestra que es posible la separación ideal de las dos direcciones de propagación.

Y la explicación física muy abstracta que hay detrás de esto es -como he escrito antes- que los modos correspondientes a las dos direcciones de propagación son siempre ortogonales y las señales no interfieren.

Answer 3

Ahí está tu problema: las señales telegráficas no son corrientes eléctricas. (También podríamos decir que las señales telegráficas son tensión.) ¿Cuál es la correcta? Ninguna de las dos.

Para solucionarlo, hay que renunciar a la electrónica y recurrir a la física. En realidad, las señales telegráficas (e incluso todas las señales eléctricas en todas partes) son en realidad energía eléctrica; lo mismo que la luz y las ondas de radio. Las señales son cambia y una corriente cambiante implica tensión, al igual que las tensiones cambiantes implican corriente. Las señales son los vatios, no sólo amperios y no sólo voltios.

La señal-energía se comporta de forma diferente a las corrientes en los circuitos. Mientras que la energía atraviesa un circuito, los amperios o el flujo de carga no lo hacen. Las cargas simplemente giran a través del bucle en su conjunto, o quizás se mueven ligeramente de un lado a otro, pero la corriente no vuela hacia delante a la velocidad de la luz. Sin embargo, algo vuela a la velocidad de la luz. Lo medimos y hablamos de ello en términos de vatios o "vataje". Los amperios no vuelan rápido, los amperios son diferentes, los amperios son los movimientos lentos del "medio"; esa carga-mar que se encuentra dentro de cada cable. Ondas frente a medio. Algo así como las ondas sonoras frente al viento. La corriente eléctrica es como el viento, mientras que las señales son como las ondas sonoras. (¡Y, por supuesto, las ondas sonoras son viento de ida y vuelta! El aire se agita, mientras que las ondas se propagan hacia delante).

¿Cómo pueden pasar dos señales independientes a través de un circuito eléctrico? Primero pregúntate cómo es posible que dos ondas sonoras independientes atraviesen la misma región de aire. Y en un estanque, tira dos guijarros y pregúntate cómo dos ondulaciones en forma de diana pasan una a través de la otra sin interactuar. ¿Por qué un rayo láser no bloquea a otro cada vez que se cruzan? Es algo que pueden hacer todas las ondas, si el medio es lineal. En un sistema lineal, las ondas pueden sumarse y luego volver a restarse, de modo que se cruzan sin interactuar. Funciona con la luz dentro de una fibra óptica. Funciona con el sonido dentro de un tubo de órgano. Funciona para el cable coaxial con impulsos que van en direcciones opuestas, y funciona para las señales telegráficas que se propagan a la velocidad de la luz a través de un solo par, un solo circuito.

La respuesta a tu pregunta tiene que ver con el capítulo de ondas de tu libro de física. La respuesta a tu pregunta concreta sobre circuitos abre todo un fascinante campo de la electrónica: las reflexiones de los cables y las ondas estacionarias en los cables.

Por otra parte, dos corrientes continuas no pueden ocupar el mismo circuito, ya que pierden su identidad, combinándose para formar una corriente-suma. (No olvides que todo circuito es un inductor de una vuelta. Del mismo modo, dos tensiones diferentes no pueden ocupar el mismo condensador. En ambos casos se combinan, y no se pueden volver a restar). Dos corrientes continuas puede ocupan un solo hilo, siempre que ese hilo sea una sección común de dos circuitos que, de otro modo, estarían separados. Pero lo hacen sumándose para formar una tercera corriente dentro de esa sección común. (Por ejemplo, podrían restar hasta cero corriente en esa sección, si resultaran ser iguales y opuestas. En realidad, un electrón no puede fluir en dos direcciones simultáneamente).

Sin embargo, al mismo tiempo, dos ondas de energía (señales) completamente independientes pueden propagarse a través de un único circuito. ¿CÓMO? En ello intervienen tanto E como M, y ahí está el secreto: para entenderlo debemos fijarnos en ambos cables del par largo, y debemos incluir tensión así como actual. Su pregunta no puede responderse mientras nos concentremos únicamente en los hilos individuales y las corrientes, ignorando los dos hilos y la tensión que los atraviesa.

En un circuito simple, la corriente es un círculo cerrado, como un volante de inercia. No comienza en un lugar y fluye hacia otro (sino que va en el sentido de las agujas del reloj, en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario, como una correa de transmisión). Pero algo sí que va en un solo sentido, ¿verdad? Cuando una pila enciende una bombilla, algo debe ir de la batería a la bombilla y no volver a la batería. Ese algo no es la corriente. Se trata de energía electromagnética, cuyo flujo se mide en vatios, es decir, en voltios por amperios. En un circuito de linterna, la potencia en vatios es un rápido flujo unidireccional de la batería a la bombilla. Pero la corriente es muy lento flujo circular. De nuevo, la "señal" que va de la pila a la bombilla está hecha de energía EM, no de amperios ni de electrones.

Así que aquí está el comienzo de su respuesta: en un circuito simple, ¿cómo podemos saber en qué dirección el energía eléctrica ¿está fluyendo? Sencillo: mira el valor de los vatios. En concreto: multiplica los voltios entre los cables por los amperios que los atraviesan. Si el resultado es positivo, la energía fluye en una dirección, y si es negativo, en la otra. Con una linterna, conecta el voltímetro y el amperímetro para que den una potencia positiva cuando los multipliquemos. Entonces, cuando quitas la bombilla e instalas en su lugar un cargador de batería, la corriente se invierte, por lo que tenemos energía fluyendo al revés, hacia la batería. (Esta idea es crítica con la CA, donde si las ondas V e I están sincronizadas, la energía fluye continuamente hacia delante, pero si V e I están a 180deg, la energía en cambio fluye hacia atrás).

Así, en un cable largo, con un impulso eléctrico que tenga una potencia positiva, el impulso se desplaza hacia la izquierda, mientras que si la potencia fuera negativa, el impulso se desplaza hacia la derecha. Si de repente conectamos y desconectamos la batería de la linterna, estamos lanzando una onda de energía a lo largo de los dos cables. Viaja a la velocidad de la luz y es absorbida por la bombilla de la linterna, que se enciende. Si dejamos la pila conectada de forma continua, sigue fluyendo una onda de energía hacia la bombilla, aunque no se produzcan ondas. Ése es el primer concepto de la ingeniería básica de ondas: la propagación de la energía eléctrica a través de circuitos... y la idea de que la "CC" es en realidad sólo "CA" a muy baja frecuencia.

Volvamos al principio: ¿cómo pueden dos impulsos de señal volar en direcciones opuestas a lo largo del mismo par de cables? (Nótese que debe ser un cable par con voltios incluidos. No un solo cable). Puede ocurrir si uno de los pulsos tiene potencia positiva y va hacia la izquierda, mientras que el otro pulso tiene potencia negativa y va hacia la derecha. Un pulso puede estar compuesto de voltios positivos y amperios positivos, mientras que el otro pulso está hecho de voltios negativos y amperios positivos. Ambos pulsos son ondas EM.

PS

Ajá, ¡veo otro enfoque! (Supongamos que tenemos dos circuitos separados, dos linternas, pero unimos un tramo corto de cable de cada uno. Los dos circuitos tienen un trozo de cable en común. ¿Interactúan? No, porque dentro del cable común, las corrientes se suman y se vuelven a restar. Cada batería enciende su propia bombilla de forma independiente, porque cada circuito tiene su propia tensión de batería y su propia corriente de bucle. Sin embargo, en ese cable común, ¡parece como si fluyeran dos corrientes eléctricas diferentes! En realidad, no, porque una "corriente de circuito" es la corriente de todo un bucle, que incluye una pila, una bombilla y todo un anillo cerrado de conductores. En ese cable combinado, las dos corrientes se suman en un extremo del cable y se vuelven a restar en el otro. Las dos ondas de energía de cada circuito siguen siendo independientes, aunque las corrientes de su hilo común puedan sumarse y restarse.

Esto nos muestra que la respuesta a tu pregunta original no puede implicar un solo cable. Sólo puede responderse retrocediendo y adoptando una perspectiva más amplia; incluyendo también la tensión a través de dos hilos.

Esto también muestra cómo funciona "lineal" frente a "no lineal". En el hilo común, en un extremo las dos corrientes se han combinado sumándose. Pero luego se vuelven a restar perfectamente en el otro extremo. Esto permite que los dos bucles sigan siendo independientes. Pero, ¿y si esto no ocurriera y, en cambio, las corrientes en el hilo común no fueran una combinación de suma simple? Ajá, eso sería "NO LINEAL". En ese caso no podríamos separarlas limpiamente una vez combinadas. La "suma" en un extremo del cable no sería perfectamente igual a la "resta" en el otro extremo, y en ese caso los dos circuitos separados empezarían a interactuar. Una pila empezaría a encender ligeramente la otra bombilla. Las señales de los dos circuitos se mezclarían de verdad.

PPPPS

Este tipo de pregunta tiene una larga historia, y un libro popular sobre ella es THE MAXWELLIANS, de BJ Hunt. El infame Oliver Heaviside descubrió que las señales telegráficas eran en realidad ondas EM, pero luego estuvo a punto de ser suprimido por William Preece, jefe de la oficina de telegrafía del gobierno del Reino Unido, que "sabía" que los puntos y rayas eran simplemente corrientes, punto, fin de la historia y no hagas preguntas o WH Preece hará que lo lamentes :) Heaviside utilizó su nueva teoría EM de las ondas-cable para resolver un enorme problema de telegrafía: para cualquier señal que viajara por líneas telegráficas de 100KM, los puntos desaparecían u "ondulaban", y para las líneas telefónicas, la transmisión a larga distancia estaba completamente distorsionada y era imposible. (Se descubrió que el problema era la dispersión de ondas o "chirp", donde las frecuencias bajas viajan más rápido que las altas). La "ecuación del telegrafista" de Heaviside y sus "bobinas de carga" solucionaron el problema y permitieron que la telegrafía fuera de banda ancha, incluso a grandes distancias. Él solo creó el teléfono de larga distancia. Pero Preece detuvo rápidamente esta herejía utilizando su poder político para iniciar una campaña de difamación contra Heaviside en la prensa y una campaña de rumores entre los ingenieros. Luego, en Estados Unidos, Pupin, de Columbia, fingió inventar las bobinas de carga de Heaviside, las patentó y ganó millones a través de Bell Telephone, mientras que Heaviside se quedó casi sin un céntimo y no alcanzó la fama hasta después de muerto. (Una historia Tesla/Marconi mucho antes de Tesla y Marconi. Pupin incluso jugó un papel importante en la caída de Tesla). Así que ya ves por qué estoy enamorado de la historia del telégrafo es ondas EM. Obsesionado. No quiero ni empezar. Uy, demasiado tarde :)

Answer 4

Andreas H mencionó el circulador para guías de ondas. En los teléfonos analógicos, este trabajo lo realiza un circuito híbrido imperfecto llamado bobina de inducción antiacústica (ASTIC). Una bobina híbrida perfecta transmitiría y recibiría la voz simultáneamente y por separado, es decir, la señal de tu transmisor viajaría por los cables hasta el receptor del otro extremo y la señal del transmisor lejano viajaría hasta tu receptor por el mismo par de cables. Desde el principio se comprendió que la gente necesitaba oírse a sí misma, por lo que el ASTIC permite que parte de la señal del transmisor local pase al receptor local.

Dentro de un área de intercambio analógico local, el circuito sería de dos cables todo el camino desde un teléfono, a través de los relés en el intercambio al otro teléfono. Una vez que se empieza a viajar entre centrales, la señal se divide mediante una bobina híbrida en la central y la voz en una dirección viaja por un circuito diferente al de la voz en la otra dirección (circuito de unión de 4 hilos). Esto permitía amplificar la voz, ya que los amplificadores son unidireccionales (un solo sentido). En la central remota, los dos trayectos separados se recombinaban mediante una bobina híbrida y el último tramo de la llamada se realizaba por un par de hilos.

El habla en los teléfonos analógicos y las centralitas era de 300 Hz a 3400 Hz, por lo que se trata de ondas EM de baja frecuencia.

Sin embargo, si estamos transfiriendo energía, ya sea CA o CC, entonces no tenemos diferentes corrientes que van en diferentes direcciones en el mismo cable. Por ejemplo, en un determinado estado, las empresas de suministro energético están obligadas a suministrar un porcentaje de energía "verde", pero no disponen de suficientes recursos de generación "verde", por lo que compran la energía fuera del estado. Al mismo tiempo, venden el excedente de energía no verde fuera del estado. Si compran y venden energía a través de la misma interconexión (cables), no hay dos flujos de energía que compitan en direcciones opuestas en el mismo cable. Si el Estado A compra 500 MW de capacidad al Estado B y el Estado B compra 400 MW de capacidad al Estado A, entonces hay un flujo de 100 MW del Estado B al Estado A. La contabilidad puede decir 500 MW y 400 MW, pero la realidad eléctrica es de 100 MW. El Estado A pagará 500 MW de energía verde, pero serán 400 MW locales no verdes más 100 MW verdes de fuera del Estado.

Answer 5

Sí interfieren.

Las señales eléctricas viajan por los cables como las ondas en el agua. y cuando dos ondas se encuentran se obtiene interferencia .

Pero como los cables son lineales, la interferencia adopta la forma de adición, por lo que no destruye la información, y si se sabe cuál es una de las señales, se puede encontrar la otra por sustracción.

Las líneas telefónicas utilizan (¿utilizaban?) un circuito llamado híbrido que aísla las señales entrantes y salientes permitiendo que un único circuito de cobre transporte señales de voz en ambas direcciones.

El telégrafo probablemente utilizaba algo similar, haciendo que el emisor restara su propia señal de lo que veía en la línea, lo que le permitía determinar lo que llegaba desde el otro extremo simultáneamente con la transmisión de su propia señal.