Рис. 12.3
Первая стадия. От генератора к концу линии распространяются волна напряжения
и волна тока
(см. рис. 12, а).
Вторая стадия заключается в том, что от конца линии к ее началу движется отраженная волна
Для определения
и служит схема рис. 12.4, а. Она составлена в соответствии с общим методом, изложенным в § 12.6. В ней к напряжению
подключаются волновое сопротивление линии
и сопротивление нагрузки
(линия на конце разомкнута!).
Согласно рис. 12.4, а напряжение на нагрузке равно удвоенному напряжению падающей волны. Действительно, при
В соответствии с формулой (12.21 а) отраженная волна напряжения
в соответствии с формулой (12.20а) отраженная волна тока
Таким образом, в течение второй стадии процесса от конца линии к началу продвигается отраженная волна
Результирующее состояние на линии определяется наложением первой падающей волны
и первой отраженной волны
На рис. 12.3, 6 дана эпюра распределения напряжения и тока по линии для некоторого момента времени во второй стадии. (В этой стадии для участков линии, на которые прошли отраженные волны, результирующее напряжение равно
а результирующий ток равен нулю.)
Рис. 12.4
Третья стадия процесса состоит в том, что волна
дойдя до начала линии, отразится от генератора, как от короткозамкнутого конца линии (внутреннее сопротивление генератора принято равным нулю), и вызовет распространение в направлении от генератора к концу линии второй падающей волны
являющейся, по существу, отраженной волной по отношению к волне
Для определения характера отражения волн от начала линии используем схему рис. 12.4, б. В ней
Так как нагрузка
то и напряжение на ней равно нулю. Но напряжение на нагрузке в соответствии с (12.21) равно сумме напряжения падающей волны (в данном случае
) и напряжения отраженной от начала линии волны, распространяющейся от генератора к концу линии и потому названной второй падающей волной. Следовательно,
Отсюда
Результирующее состояние на линии во время третьей стадии процесса изображено на рис. 12.3, в. Оно получено в результате наложения трех волн: первой падающей волны
первой отраженной от конца волны
и второй падающей волны
.
Четвертая стадия процесса заключается в том, что на три предыдущие волны накладывается четвертая волна, представляющая собой отражение от разомкнутого конца линии второй падающей волны.
Отражение второй падающей волны от конца линии произойдет в соответствии со схемой замещения рис. 12.4, а, только вместо
в схеме будет напряжение
Вторая отраженная волна имеет
Результирующее состояние на линии во время четвертой стадии (рис. 12.3, г) есть результат наложения четырех волн:
Таким образом, к концу четвертой стадии напряжение и ток вдоль всей линии равны нулю — линия приобретает такое же состояние, какое у нее было к началу первой стадии. Затем процесс повторяется до бесконечности, так как
были приняты равными нулю. В действительности благодаря наличию сопротивления
и утечки
колебательный процесс постепенно затухает и вдоль линии устанавливается режим, соответствующий установившемуся процессу в линии при постоянном напряжении.
В рассмотренном примере линия на конце была разомкнута, поэтому отраженные волны имели такую же прямоугольную форму, как и падающие.
Рис. 12.5
Отраженные волны будут иметь форму, в общем случае не похожую на форму падающей волны, если в состав нагрузки на конце линии входят емкости и (или) индуктивности, а также в том случае, если в месте перехода с одной линии на другую есть сосредоточенные индуктивности и (или) емкости.