|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Короткі хвилі у дротах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Стоячі хвилі струму Короткі хвилі поширюються вздовж дроту не так, як звикли ми собі уявляти поширення струму. Зазвичай ми вважаємо, що струм у будь-якому місці дроту має однакову силу. При коливальному струмі це виявляється неправильним; у проводах утворюються звані " стоячі хвилі " струму і напруги, викликані відбитком електрики від кінця проводу. Строго кажучи, такі хвилі утворюються при будь-якому змінному струмі, але спостерігати їх ми не можемо, тому що для цього потрібні взагалі дуже довгі дроти: потрібно, щоб довжина дроту чи пари дротів перевищувала принаймні 1/4 довжини хвилі. Для коротких хвиль це дуже легко здійснити. Розберемо спочатку, що відбувається в одиночному дроті. Нехай є досить довгий провід, у якого одному кінці Е знаходиться короткохвильовий генератор, а інший кінець А ізольований (чорт. 1).
Як ми вже вказували, струм у такому дроті не буде однаковий уздовж його довжини. На кінці струм дорівнює 0, а в міру віддалення від кінця він з'являється і поступово стає все більше, поки в точці, віддаленої від кінця на 1/4 хвилі, він не досягне найбільшого значення. Це означає, що якщо ми включатимемо амперметр у різних місцях дроту між точками А і В, то він буде показувати все більший і більший струм у міру наближення до точки В, причому сила струму буде змінюватися по кривій АВ рис. 1-го. За точкою струм поступово спадає до точки С, де він припиняється зовсім. Відстань від С до А дорівнює половині довжини хвилі короткохвильового генератора. Далі, за точкою З, струм знову зростає, досягаючи D свого найбільшого значення, а потім знову спадає до нуля, після чого все повторюється спочатку. Відстань AD дорівнює 3/4 хвилі, відстань АЕ - ціла довжина хвилі генератора. У точках максимумів (В і Д) амперметр покаже однакову силу струму, але струм у кожний даний момент у цих точках тече у протилежні сторони (як, наприклад, вказано стрілками). Щоб це було видно на кресленні, криву розподілу струму CdE ми маємо вниз від лінії ЕА, тоді як перша частина АbС розташована вгору від ЕА. Крива AbCdE має вигляд так званої синусоїдальної кривої. Коли ми маємо такий нерівномірний розподіл струму вздовж дроту, то кажемо, що у дроті встановилася стояча хвиля струму. Місця найбільшої сили струму (точки D) називаються пучностями струму, а ті місця, де він дорівнює нулю (точки А, С, Е), називаються вузлами струму. Ми бачимо, що як сусідні вузли, так і пучності знаходяться один від одного на відстані півхвилі. Ми розглядали провід досить довгий, але якби він був коротшим, напр., всього 1/4 хвилі (тобто в точці був би вже генератор), все одно розподіл струму було б нерівномірним. При цьому оскільки на кінці дроту струм завжди 0, то на кінці дроту (А) буде вузол, а у генератора (В) - пучність струму. Тепер важливо зауважити, що якщо маємо одиночний провід, у якому встановилися стоячі хвилі струму, він випромінює у простір радіохвилі. Це означає, що вона витрачає енергію. Витрата енергії на випромінювання при коротких хвиль дуже значний і все зростає з укороченням довжини хвилі. Якщо нам потрібно, щоб провід випромінював, то це буде корисною витратою енергії, але іноді цього не потрібно і тоді ця витрата буде втратою енергії. Такий випадок, напр., ми маємо, якщо провід ЕА сам по собі не є антеною, а служить лише для підведення енергії до антени. У цьому випадку енергія, втрачена в ньому на випромінювання, не тільки пропаде даремно для нас, але може навіть зашкодити, заважаючи випромінюванню справжньої антени. Лехерова система Для підведення струму без втрат енергії на випромінювання застосовується двопровідна лінія або так звана система Лехерова (чорт. 2). Вона складається з двох проводів, що йдуть на невеликій відстані один від одного. На біса. 2 зображена Лехерова система, ізольована на одному кінці та приєднана іншим кінцем до генератора. У цій системі ми також бачимо утворення стоячих хвиль струму. Але, придивившись до креслення, можна помітити, що в тому самому місці (напр., розріз aa) струм у кожному дроті тече в протилежні сторони. Це дуже важливо. Завдяки цій обставині обидва дроти заважають один одному випромінювати енергію і система Лехерова не має втрат на випромінювання.
Досі ми говорили про стоячі хвилі струму, але такі ж хвилі мають місце і для напруги. На біса. 3 показано розподіл напруги вздовж Лехерової системи. Ми бачимо тут таку ж криву, що й струму; тут також спостерігаються вузли та пучності. Але тільки пучності напруги припадають саме там, де струм має вузли і навпаки. Це легко бачити, порівнюючи креслення 2 та 3.
Дуже часто застосовують Лехерову систему з місточком. Так називається пересувний провідник, що з'єднує коротко обидва проводи системи. Цей місток можна влаштувати з двох тонких мідних пластин, що згвинчуються разом. Коли місток треба пересунути, гвинти послаблюються, а потім знову загвинчуються. Лехерова система з місточком відрізняється тим, що в місці знаходження містка завжди напруга між проводами дорівнюватиме нулю, тут буде вузол напруги, а, отже, пучність струму. Як при цьому розташуються криві струму та напруги, показано на чорт. 4.
Отже, встановлюючи місток десь на системі, ми цим визначаємо місце пучності струму. Це дуже зручно, коли система призначена для роботи з різними довжинами хвиль, тому що дозволяє легко змінювати налаштування системи. Справа в тому, що для отримання виразних стоячих хвиль Лехерову систему не можна підключити до генератора якось. Потрібно обов'язково, щоб генератор знаходився в певному місці, наприклад, у пучності струму. Це показано на рис. 2 де система приєднана до котушки генератора так, що у котушки проходить пучність струму. Якщо ми тепер змінюватимемо хвилю генератора, то на дроті не вкладеться вже рівно 3/4 хвилі. Так як на кінці системи завжди буде вузол струму, наш генератор вийде з пучності і стоячі хвилі в такому випадку вийдуть дуже слабкими. Якщо ж у нас є місток, то ми завжди можемо його посунути так, щоб генератор знову потрапив у пучність струму. Досліди з Лехеровою системою Неважко зробити досвід, що дозволяє наочно переконатися у сказаному. Для цього потрібно мати короткохвильовий генератор, Лехерову систему та кілька лампочок від кишенькового ліхтаря. Генератор має бути достатньої потужності - з двох десятиваток; з двома підсилювальними або мікро-лампами задовільні результати можна отримати лише за дуже гарного генератора. Діапазон хвиль: 30 метрів та нижче. Лехерову систему потрібно взяти з двох дротів діаметром близько 1 мм (дуже хороший телефонний бронзовий провід) і натягнути ці дроти на відстані 5-10 см один від одного, дбаючи про те, щоб ця відстань не змінювалася між дроти. Для цього між ними треба поставити ебонітові або скляні розпірки на відстані 3-4 метри одна від одної. Систему краще взяти можливо довше, бажано 25-30 метрів. Кінці проводів мають бути ізольовані, особливо кінці, найближчі до генератора. Тут провід потрібно перехопити не доходячи до генератора, як показано на чорт. 5, залишивши кінець вільним для з'єднання з генератором.
Ізолятори повинні бути горішкоподібні - ланцюжок з 4-5 штук, пов'язаних обов'язково мотузкою, а не дротом, або скляні - трубчасті або цілі. Взявши лампочку від кишенькового ліхтаря, припаюємо до неї два жорсткі голі провідники і відводимо їх у протилежні сторони. Кінці провідників потрібно загнути так, щоб вони охоплювали дроти Лехерової системи, як показано на рис. 6, дозволяючи, однак, пересувати отриманий місток з лампочкою вздовж системи. Кінці системи з'єднуються з генератором або так, як показано на рис. 2 або зв'язуються індуктивно (чорт. 7). І в тому, і в іншому випадку, найвигідніший зв'язок треба підбирати на досвіді.
Налаштувавши генератор на якусь хвилю, наприклад, 20 метрів, пересувають потім місток, віддаляючись від генератора. Лампочка в містку, що спочатку світиться, поступово гасне; але якщо відійти приблизно на півхвилі, вона знову спалахує і коли вона світитиметься найсильніше, - Лехерова система буде налаштована. Тоді на системі укладеться напівхвиля, що стоїть, з пучностями струму біля лампочки і у генератора. Якщо рухати лампочку далі, то вона знову згасне і загориться знову, коли від генератора до містка укладуть дві напівхвилі і т.д.
Коли система Лехерова налаштована, ми можемо також виявити вузли в пучності напруги. Вузли напруги можна знайти, торкаючись дроту якимось провідником, затиснутим у руці. Зазвичай при такому дотику налаштування системи порушується і лампочка в містку згасає. Але якщо ми торкнемося дроту у вузлі напруги, то не порушимо налаштування і все залишиться без змін. Це тому, що у вузлі провід немає напруги і тому, з'єднуючи вузол із землею, ми можемо відвернути струм на землю. Вузли напруги знаходяться там же, де є пучність струму. Щоб знайти пучності, потрібно до одного з дротів підвісити лампочку від кишенькового ліхтаря так, як показано на чорт. 7. Аркуш А може бути з будь-якого металу (крім заліза) розміром 10x10 см або більше. Лампочка калитиметься найсильніше в пучності напруги, тому що тут найсильніше стікатиме струм з проводу через лампочку і ємність металевого листа. Якщо генератор має значну потужність, то, підвісивши в пучності напруги звичайну електричну лампочку (без листа), ми зможемо спостерігати синювате сяйво розрідженого повітря, що міститься в ній. Якщо зійти з пучності напруги – описані явища зникають. Про вимір довжини хвилі Читач з усього сказаного, між іншим, може зробити висновок, що Лехерову систему зручно застосувати визначення довжини хвилі генератора. Справді, змірявши відстань між двома сусідніми пучностями струму, ми матимемо рівно половину довжини хвилі. Слід зазначити, що вимірювання хвилі за допомогою описаної установки дасть не зовсім точні результати. Лампочка, що знаходиться в містку, поглинає енергію і внаслідок того смертельна хвиля буде дещо коротша за дійсну. Помилка у вимірі досягає 1-2%. Щоб уникнути цієї помилки в лабораторних установках замість лампочки застосовуються чутливі прилади, які також не включаються до містка, а зв'язуються з ним індуктивно. Самий спосіб залишається тим самим і застосовується для градуювання короткохвильових хвилемірів. Познайомимося тепер ще з деякими властивостями Лехерової системи, які, між іншим, дозволять нам далі описати ще один точніший спосіб виміру довжини хвилі. Лехерова система як безватний опір Самоіндукція і ємність, що зустрічаються на шляху змінного струму, представляють для нього так званий безватний опір - індуктивний або ємнісний. Лехерова система теж може бути використана як такий опір, причому володіє іноді перевагами в порівнянні зі звичайними котушками самоіндукції і конденсаторами. Щоб зрозуміти, чому це так, звернімося до креслення 8. Тут представлені криві струму та напруги вздовж Лехерової системи, що закінчується в А. Ми знаємо, що хвилеподібний розподіл струму та напруги відбувається внаслідок відбиття від кінця провідника. Але можна глянути на справу трохи інакше. Візьмемо два перерізу а і в системі і зауважимо, що струм а більше, ніж в, а напруга - навпаки. Якщо це так, то ми можемо сказати, що опір Лехерової системи а менше ніж у ст. Під опором ми розуміємо опір ділянки системи довжиною від кінця до і від кінця до ст.
Розмірковуючи так, ми можемо визначити опір Лехерової системи будь-якої довжини. Виявляється, що в залежності від довжини воно може бути як індуктивним (рівноцінним опором котушки самоіндукції), так і ємнісним. На біса. 9 наведені криві цього опору для Лехерової системи з місточком. Криві відносяться до системи з проводів діаметром 1 мм на відстані 8 см один від одного, але будуть приблизно такими для всіх систем подібних розмірів. На кресленні вгору від горизонтальної осі відкладено індуктивне опір Омах, вниз - ємнісне. По горизонтальній осі відкладено довжину Лехерової системи у частках хвилі. Припустимо, ми хочемо мати таку систему, щоб її опір був індуктивним і дорівнював би 1000 Ом. По кривим неважко визначити, що з цього система повинна мати довжину рівну 0,16 довжини хвилі.
Криві безватного опору Лехерової системи дозволяють, між іншим, усвідомити, у чому власне полягає процес налаштування системи. Щоб отримати найбільший струм, а отже, і найбільш помітні стоячі хвилі, потрібно, щоб система Лехерова, що приключається до генератора, не мала великого опору; найменше цей опір буде саме тоді, коли довжина системи дорівнює напівхвилі або кратна їй; при цьому генератор опиниться в пучності струму. Застосовувати Лехерову систему замість котушок самоіндукції та конденсаторів має сенс при дуже коротких хвилях, особливо при хвилях близько кількох метрів. Переваги тут ті, що система Лехерова має дуже малі втрати, які в котушках і конденсаторах з укороченням хвилі сильно зростають. Лехерову систему зручніше застосовувати замість дроселів або блокувальних, конденсаторів, коливальних контурах використовувати її складніше*. Звичайно, слід пам'ятати, що Лехерова система представляє певний безватний опір лише за цієї хвилі; щойно змінимо хвилю - опір змінюється. Слід зазначити також, що з конденсаторів (якщо вони повинні пропускати постійного струму) слід брати систему без містка. Криві ємнісного опору для такої системи дано на рис. 10. У цьому випадку кінці дротів мають бути добре ізольовані.
Ще про вимір хвилі Ознайомившись із опором Лехерової системи, ми можемо описати ще один спосіб вимірювання довжини хвилі, що вимагає, однак, наскільки можна потужного генератора. Для цього необхідно мати симетричний коливальний контур, пов'язаний індуктивно з генератором (рис. 11).
Конденсатори повинні мати ємність приблизно, від 8 до 100 см, котушки з 4-10 витків діаметром близько 8 см. У контурі як індикатор включена лампочка від кишенькового ліхтаря. Зв'язок повинен бути можливо слабким, чому і бажаний генератор потужніший. Коливальний контур розірвано в точках а і b, де підключена система Лехера з містком. Місток встановлюють спочатку неподалік контуру (близько 1/8 хвилі) і налаштовують контур в резонанс: при цьому лампочка спалахує. Потім. Не чіпаючи контуру, відсувають місток доти, поки лампочка знову не загориться найяскравіше. Відстань між першим становищем і останнім буде саме півхвилі. Спосіб цей заснований на тому, що ті самі значення опору системи повторюються по довжині системи суворо через півхвилі, якщо система не має великих втрат енергії. На закінчення ми зазначимо, що особливо велике значення має система Лехерова для підведення енергії в антени і зокрема до складних спрямованих антен. Ми не будемо зупинятися на цьому питанні, яке потребує спеціального нарису. Як бачить читач, у техніці коротких хвиль Лехерова система набула широкого використання; вона має всі підстави для того, щоб зайняти належне місце і в практиці наших радіоаматорів - короткохвильовиків. * Корисно згадати, що індуктивний опір котушки з самоіндукцією L дорівнює 6,28 fL Ом, ємнісний опір для конденсатора дорівнює 1/(6,28fC) Ом, де f-частота коливань = 3*108/Lambda, де Lambda довжина хвилі у метрах. L і С повинні бути виражені в генрі та фарадах. За цими формулами можна визначити, якій котушці та якому конденсатору еквіваленти Лехерова система тієї чи іншої довжини. Автор: А.Пістолькорс
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Вуглекислий газ перетворили на вугілля ▪ Срібні наноніти збережуть тепло
▪ Розділ сайту Ваші історії. Добірка статей ▪ стаття Великий перелом. Крилатий вислів ▪ стаття Хто така Жанна Д'Арк? Детальна відповідь ▪ стаття Польський вузол. Поради туристу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page