Про отраженную волну

Сообщение №8590 от Школьник 29 января 2002 г. 19:00
Тема: Про отраженную волну

Объясните,кто нибудь, откуда возникает обратная волна
в протяженных электрических линиях с распределенными параметрами, физический смысл? Что это, эл.магнитая энергия движущаяся в обратном направлении от нагрузки к источнику, почему так?
Как она получается из дифф.уравнения это понятно, объясните физический смысл отраженной волны...
В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах я так понял что хотят сказать что обратная волна вытекает из дифф.уравнения, и все а смысл ее ...?


Отклики на это сообщение:

> Объясните,кто нибудь, откуда возникает обратная волна
> в протяженных электрических линиях с распределенными параметрами, физический смысл? Что это, эл.магнитая энергия движущаяся в обратном направлении от нагрузки к источнику, почему так?
> Как она получается из дифф.уравнения это понятно, объясните физический смысл отраженной волны...
> В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах я так понял что хотят сказать что обратная волна вытекает из дифф.уравнения, и все а смысл ее ...?

Физ. смысл точно такой же как при отражении света от зеркала или если точнее стекла. Эти процессы описываются одними и теми же уравнениями и даже одной и той же природы:). Иначе говоря от границы раздела сред с различными проницаемостями электромагнитная волна имеет свойство отражаться.



> > Объясните,кто нибудь, откуда возникает обратная волна
> > в протяженных электрических линиях с распределенными параметрами, физический смысл? Что это, эл.магнитая энергия движущаяся в обратном направлении от нагрузки к источнику, почему так?
> > Как она получается из дифф.уравнения это понятно, объясните физический смысл отраженной волны...
> > В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах я так понял что хотят сказать что обратная волна вытекает из дифф.уравнения, и все а смысл ее ...?

> Физ. смысл точно такой же как при отражении света от зеркала или если точнее стекла. Эти процессы описываются одними и теми же уравнениями и даже одной и той же природы:). Иначе говоря от границы раздела сред с различными проницаемостями электромагнитная волна имеет свойство отражаться.
в частности отражение будет от любой неоднородности кабеля. Или если сопротивление нагрузки не равно волнлвому сопротивления кабеля.



> В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах ...

Не знаю, в каком учебнике это пишут и что имел в виду его автор, но отражение от несогласованной нагрузки является таким же "физическим" явлением, как и любое другое отражение.

Если Вас не устраивает объяснение дифференциальными уравнениями. Можно дать наглядное объяснение, представив длинную линию как цепочку из емкостей и индуктивностей.


> > > Объясните,кто нибудь, откуда возникает обратная волна
> > > в протяженных электрических линиях с распределенными параметрами, физический смысл? Что это, эл.магнитая энергия движущаяся в обратном направлении от нагрузки к источнику, почему так?
> > > Как она получается из дифф.уравнения это понятно, объясните физический смысл отраженной волны...
> > > В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах я так понял что хотят сказать что обратная волна вытекает из дифф.уравнения, и все а смысл ее ...?

> > Физ. смысл точно такой же как при отражении света от зеркала или если точнее стекла. Эти процессы описываются одними и теми же уравнениями и даже одной и той же природы:). Иначе говоря от границы раздела сред с различными проницаемостями электромагнитная волна имеет свойство отражаться.
> в частности отражение будет от любой неоднородности кабеля. Или если сопротивление нагрузки не равно волнлвому сопротивления кабеля.

А почему тогда отраженная волна имеет максимум в конце линии равны максимуму падающей, помоему, если она отраженная, то максимум отраженной, должен равняться минимуму падающей и вообще, если вы говорите что обратная волна это отраженние, почему многократного отражения не происходит?



> > В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах ...

> Не знаю, в каком учебнике это пишут и что имел в виду его автор, но отражение от несогласованной нагрузки является таким же "физическим" явлением, как и любое другое отражение.

> Если Вас не устраивает объяснение дифференциальными уравнениями. Можно дать наглядное объяснение, представив длинную линию как цепочку из емкостей и индуктивностей.

А что это дает, если представить цепочку из емкостей и индуктивностей. Мы из этого исходили когда составляли дифф.уравнение...
P.S. может быть я вас не понял, что вы хотели сказать
этим наглядным объяснением...


> А что это дает, если представить цепочку из емкостей и индуктивностей. Мы из этого исходили когда составляли дифф.уравнение...
> P.S. может быть я вас не понял, что вы хотели сказать
> этим наглядным объяснением...

Я имею в виду, что пока волна бежит по цепочке, очередная емкость разряжается через очередную индуктивность, которая в свою очередь заряжает стедующую емкость и т.д. Предыдущие емкости при этом остаются разряженными.

Когда же волна достигает, например, конца цепочки (обрыва), последней емкости не через что разрядиться, кроме как через предыдущую индуктивность, которая в свою очередь заряжает предыдущую емкость и т.д. Т.е. волна побежала в обратном направлении.


> > > > Объясните,кто нибудь, откуда возникает обратная волна
> > > > в протяженных электрических линиях с распределенными параметрами, физический смысл? Что это, эл.магнитая энергия движущаяся в обратном направлении от нагрузки к источнику, почему так?
> > > > Как она получается из дифф.уравнения это понятно, объясните физический смысл отраженной волны...
> > > > В учебнике пишут что она не есть физическое отражение как отражение от преграды например в мех.волнах я так понял что хотят сказать что обратная волна вытекает из дифф.уравнения, и все а смысл ее ...?

> > > Физ. смысл точно такой же как при отражении света от зеркала или если точнее стекла. Эти процессы описываются одними и теми же уравнениями и даже одной и той же природы:). Иначе говоря от границы раздела сред с различными проницаемостями электромагнитная волна имеет свойство отражаться.
> > в частности отражение будет от любой неоднородности кабеля. Или если сопротивление нагрузки не равно волнлвому сопротивления кабеля.

> А почему тогда отраженная волна имеет максимум в конце линии равны максимуму падающей, помоему, если она отраженная, то максимум отраженной, должен равняться минимуму падающей и вообще, если вы говорите что обратная волна это отраженние, почему многократного отражения не происходит?
надо писать уравнение волны и гранусловия. Оттуда все происходит.
Например если на конце кабеля висит сопротивление пишешь закон ома.


> > А что это дает, если представить цепочку из емкостей и индуктивностей. Мы из этого исходили когда составляли дифф.уравнение...
> > P.S. может быть я вас не понял, что вы хотели сказать
> > этим наглядным объяснением...

> Я имею в виду, что пока волна бежит по цепочке, очередная емкость разряжается через очередную индуктивность, которая в свою очередь заряжает стедующую емкость и т.д. Предыдущие емкости при этом остаются разряженными.

> Когда же волна достигает, например, конца цепочки (обрыва), последней емкости не через что разрядиться, кроме как через предыдущую индуктивность, которая в свою очередь заряжает предыдущую емкость и т.д. Т.е. волна побежала в обратном направлении.

Ага, точно, проясняется... Спасибо..
А как объяснить почему максимум обратной волны в конце линии, равен максимуму падающей в начале? Ну вот при рассмотрении т.н. протяженной линии с потерями...?


> А как объяснить почему максимум обратной волны в конце линии, равен максимуму падающей в начале? Ну вот при рассмотрении т.н. протяженной линии с потерями...?

В линии с потерями максимум амплитуды (и интенсивности тоже) будет экспоненциально уменьшаться в процессе движения (и в прямом, и в обратном направлении). Т.е. отраженный импульс будет меньше испущенного.

Равными импульсы будут только в линии без потерь: в соответствии с сохранением энергии.


> А как объяснить почему максимум обратной волны в конце линии, равен максимуму падающей в начале? Ну вот при рассмотрении т.н. протяженной линии с потерями...?

Вы имеете в виду фазу отраженной волны по отношению к фазе падающей в точке отражения?

На самом деле она зависит от типа нагрузки, от которой происходит отражение.

Если нагрузка типа ХХ ("обрыв"), то последний элемент цепочки - емкость. В этом случае, если падающий импульс имел положительное значение по напряжению, то эта емкость будет заряжена положительно. Соответственно, отраженный импульс тоже будет иметь положительное значение по напряжению.

Если же нагрузка типа КЗ ("короткое замыкание"), то последняя емкость замкнута накоротко и заряжаться не может. вместо этого, ток последней индуктивности будет заряжать предыдущую емкость, но уже в обратном направлении. Таким образом, отраженный импульс будет иметь значение по напряжению, противоположное падающему импульсу.

Т.е. от нагрузки типа ХХ импульс отражается с сохранением фазы, а от нагрузки типа КЗ - с противоположной фазой.


> > А как объяснить почему максимум обратной волны в конце линии, равен максимуму падающей в начале? Ну вот при рассмотрении т.н. протяженной линии с потерями...?

> В линии с потерями максимум амплитуды (и интенсивности тоже) будет экспоненциально уменьшаться в процессе движения (и в прямом, и в обратном направлении). Т.е. отраженный импульс будет меньше испущенного.

> Равными импульсы будут только в линии без потерь: в соответствии с сохранением энергии.

Вот смотрите в дифф.уравнении общее решение записано в виде суммы двух частных (допустим на примере напряжения). Первое частное решение - падающая волна, второе отраженная.
В фиксированный момент времени если рассмотреть картину распределения напряжений, видно что падающая убывает по експоненте начальная амплитуда определяется константой А1.
А отраженная убывает по экспоненте от конца и определяется константой А2... А.. Точно они ведь не равны, А2<А1 правильно? А как они определяются из граничных условий?



> В фиксированный момент времени если рассмотреть картину распределения напряжений, видно что падающая убывает по експоненте начальная амплитуда определяется константой А1.
> А отраженная убывает по экспоненте от конца и определяется константой А2... А.. Точно они ведь не равны, А2<А1 правильно? А как они определяются из граничных условий?

Начальная амплитуда отраженной волны равна конечной амплитуде падающей.


> Начальная амплитуда отраженной волны равна конечной амплитуде падающей.

Это только при полном отражении, т.е. если нагрузка на конце типа ХХ или КЗ.


> > Начальная амплитуда отраженной волны равна конечной амплитуде падающей.

> Это только при полном отражении, т.е. если нагрузка на конце типа ХХ или КЗ.

Я вот тоже подумал... И что то мне кажется что не клеется,т.к. сумма двух частных решений, падающей и отраженной волны, записаны так, что время то у них одинаковое, т.е. они как бы одновременно возникают, как тут быть, не учитывается скорость света что ли, считают что она достаточно велика?


> Я вот тоже подумал... И что то мне кажется что не клеется,т.к. сумма двух частных решений, падающей и отраженной волны, записаны так, что время то у них одинаковое, т.е. они как бы одновременно возникают, как тут быть, не учитывается скорость света что ли, считают что она достаточно велика?

Время конечно одинаковое, поскольку оба решения ищутся в одной системе отсчета. Различия направлений падающей и отраженной волн выражаются в следующем:
Если положительным считать напряжение на верхнем проводе по отношению к нижнему (т.е. когда точка верхнего провода имеет более высокий потенциал, чем симметничная точка нижнего), а за положительное направление тока - направление "вправо" в верхнем проводе (при этом в нижнем проводе ток течет влево), то для волны, распространяющейся вправо, знак напряжения всегда совпадает со знаком тока. А вот для волны, распространяющейся влево, знак напряжения всегда противоположен знаку тока.

При отражении от ХХ знак напряжения сохраняется, а знак тока меняется на противоположный.
При отражении от КЗ знак тока сохраняется, а знак напряжения меняется на противоположный.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама: Контрольная работа схема оптимизации налогообложения.
Rambler's Top100