Електромагнитни вълни по двупроводна линия Печат

Теоритична част

Дециметровите електромагнитни вълни удобно се изследват при разпространението им по двупроводна линия, образувана от успоредни проводници с дължина l>, където  е дължината на вълните. До началото на линията е разположена антена А на генератор Г на електромагнитни трептения, който ги индуцира на това място в линията. От там електромагнитните трептения се разпросстраняват към края на линията, където има товарно съпротивление ZT. Когато електромагнитните вълни сстигнат края на линията, те може изцяло да се погълнат от товарното съпротивление или да се отразят от него напълно или частично. Взаимодействието на вълните със ZT се определя от неговия вид и от характерното за линията вълново съпротивление ZW. Разглежданата двупроводна линия има активно вълново съпротивление , където L и C са капацитетът и индуктивността и на единица дължина, а a и b са размерите на линията (съответно диаметър на проводника и разсстояние между проводниците). Линията изобщо може да работи в следните режими:

  1. 1. в режим на бягащи вълни при ZT=RW
  2. 2. в режим на стоящи вълни при ZT=0, при ZT= или при чисто реактивно ZT
  3. 3. в смесен режим при останалите случаи за ZT

При режим на бягащи вълни електромагнитните вълни се разпространяват само в посока от началото на линията към нейния край, където изцяло се поглъщат в ZT=RW. Бягащите електромагнитни вълни са свързани с разпространяващи се по линията бързи изменения на тока I и напрежението U, на които само осредненият ефект може да ссе измери с обикновени средства. По-интересни картини се наблюдават при режим на стоящи вълни, когато от интерферирането на срещуположно розпространяващите се падащи и отразени вълни се получава независещо от времето, неравномерно пространствено изменение на тока I и напрежението U. Ако разгледаме двупроводна линия с ZT=0 стоящите вълни ще имат връх на тока и възел на напрежението в края на линията. На разстояние /4 от края на линията обаче фазовото съотношение между интерфериращите падащи и отразени вълни става обратното, поради което тук токът има възел, а напрежението връх. Лри дължина на линията  генераторът я възбужда най-добре. Казваме, че линията е в резонанс с генератора. При ZT= измененията на тока и напрежението са обратни на предишните, поради което линията е в резонанс с генератора при . При смесен режим амплитудите на върховете на стоящите вълни намаляват, а във възелите им остават забележими осреднени ефекти и на еднопосочно разпространяващите се бягащи вълни.

Описаните картини на стоящи и бягащи вълни могат да се наблюдават посредством индикатор на високочестотните токове или напрежения, когато той се движи край двупроводната линия. На фиг.1 са показани антени, с който определя наличието на ток и съответна на напрежение по интензитета на светенето на лампичка с нажежаема жичка. Затвореният правоъгълен контур на антената за ток на фиг.1а има дължина около /4, а дължината на антената за напрежение фиг.1б е около /8.

Ако разстоянията между два възела е d и между тях има m на брой върха, дължината на вълната се определя по формулата . Електромагнитните вълни се разпространяват по двупроводната линия със скорост , където  и  са електричната и съответната магнитна проницаемост на средата. Магнитните проницаемости на въздуха и на водата сса почти еднакви с магнитната проницаемост на вакуума, от където следва, че относителната електрична проницаемост  на водата може да се определи по формулата , където 1 и 2 са дължините на вълната съответно във въздух и във вода. Относителната неточност на и се намира по формулата .

При измерена с индикатор на ток дължина на вълните  и измерена с идикатор на напрежение дължина на вълните , неточността  на средноаритметичното  е

, където  и

С  и m е означен съответно броя на върховете между засечените възли, а неточностите  и  на измерените разстояния се оценяват от измерващия. При еднократно измерена дължина λ2 на вълните във вода аналогичната формула е:

Резълтатът за относителната електрична проницаемост εr на водата се записва с доверителен интервал по двата начина.