§ 12.5. Электромагнитные процессы при движении прямоугольной волны по линии.

Пусть источник постоянного напряжения и, имеющий внутреннее сопротивление, равное нулю, подключается к незаряженной однородной линии с распределенными параметрами, у которой (рис. 12.1).

По линии перемещается падающая электромагнитная волна. Начальный участок волны, первым продвигающимся по линии, принято называть фронтом волны. В данном случае волна имеет прямоугольный фронт.

Двигаясь по линии, волна создает между проводами линии электрическое и магнитное поля.

Приращение магнитного потока (потокосцепления) на фронте волны за время равно произведению тока i на индуктивность участка линии длиной оно вызывает ЭДС

Таким образом, на фронте волны возникает ЭДС самоиндукции, численно равная напряжению генератора. На фронте волны происходит зарядка проводов линии: один провод, например верхний, присоединенный к плюсу источника ЭДС, приобретает положительный заряд, другой (нижний) — отрицательный заряд (такой же величины).

Кроме того, на фронте волны возникает ток смещения где — приращение заряда на одном из проводов линии за время

Проходящий по диэлектрику на фронте волны ток смещения равен току падающей волны, проходящему по проводам линии:

Электромагнитная волна, продвигаясь по линии, каждой единице длины ее сообщает энергию электрического поля и энергию магнитного поля . Можно показать, что эти количества энергий равны. Действительно,

Следовательно,

рис. 12.1

Рис. 12.2

Когда падающая волна достигает конца линии, к которому в общем случае присоединена некоторая нагрузка или другая линия (с другим волновым сопротивлением), то часть падающей волны проходит в нагрузку (или соответственно во вторую линию), а часть отражается — возникает отраженная волна.

Чтобы выяснить, какова форма волны, проходящей в нагрузку, какова форма отраженной волны и как они деформируются во времени, применяют расчетную схему, которую принято называть схемой замещения для исследования волновых процессов в линии с распределенными параметрами.