физика процессов в длинных линиях

[Dmitriy40]

Amw в сообщении #1008922 писал(а):

Именно поэтому токи на обоих проводниках линии или на клеммах источника ВСЕГДА равны, в первую же пикосекунду.

Я бы хотел уточнить правильность этого утверждения. Ведь на мой взгляд от места замыкания контакта (первой клеммы источника) пойдут волны по проводникам и по источнику и когда они дойдут до второй клеммы источника - только тогда там и возникнет ток. Иначе это какой-то сверхсвет получается.

[ua4wi]

Добрый день
Есть интересная статья профессора Котельникова, правда уже достаточная старая :)
В которой упоминается о графической интерпретации явления отражения, там же и о физическом смысле явления
Я так думаю, говоря о физическом смысле он говорит уже об установившемся режиме.


Не уверен, пройдет или нет здесь ссылка:
https://cloud.mail.ru/public/pmZa4FceZe ... %D0%95.rar

с уважением, Алексей

[rustot]

Dmitriy40 в сообщении #1009095 писал(а):

Я бы хотел уточнить правильность этого утверждения. Ведь на мой взгляд от места замыкания контакта (первой клеммы источника) пойдут волны по проводникам и по источнику и когда они дойдут до второй клеммы источника - только тогда там и возникнет ток. Иначе это какой-то сверхсвет получается

Множество нюансов, множество ситуаций, нужно очень детально описать сам процесс подключения чтобы ответить где в какой момент какие токи текут. Но никакого сверхсвета для того чтобы сразу по двум клеммам потек ток не нужно.

Допустим километровый провод с нулевым потенциалом и батарейка с потенциалам $\pm 1$ на клеммах. После подключения минусовой клеммы к одному концу провода, весь провод приобретает потенциал $-0.0001$, а клеммы батарейки потенциалы $-0.0001$ и $1.9999$. Это происходит за счет протекания небольшого тока по всему проводу а также внутри батарейки. Если рассмотреть процесс еще более детально, то ток протекает не в момент касания клеммой конца провода, а заранее. В момент касания протекают лишь небольшие локальные токи, взаимно уничтожаются заряды скопившиеся на приближающихся контактах провода и клеммы, как на обкладках конденсатора.

Когда вы подключаете второй конец провода к батарее, то потенциалы на клеммах быстро возвращаются к $\pm 1$ за счет тока протекшего по ОБОИМ клеммам в провод. Опять же впрочем заранее, еще до непосредственного касания.

Но вот совершенно не нужно знать все эти нюансы разбирая работу схемы с батарейкой, выключателем и лампочкой, они излишни и не влияют на то, что рассматривающему действительно интересно. Замкнули выключатель - потек ток, этого достаточно. Замкнули быстро-быстро и нужно рассмотреть переходный процесс вдоль линии - нарисуем кучу емкостей и индуктивностей для эмуляции переходного процесса растекания заряда по проводам и влиянием создаваемого ими поля на другие заряды

[rustot]

(Оффтоп)

удален случайный дубль поста

[Amw]

rustot в сообщении #1009154 писал(а):

Допустим километровый провод с нулевым потенциалом и батарейка с потенциалам $\pm 1$ на клеммах. После подключения минусовой клеммы к одному концу провода, весь провод приобретает потенциал $-0.0001$, а клеммы батарейки потенциалы $-0.0001$ и $1.9999$. Это происходит за счет протекания небольшого тока по всему проводу а также внутри батарейки.

Не понял, второй конец провода где, в километре от батарейки, или рядом

rustot в сообщении #1009154 писал(а):

Когда вы подключаете второй конец провода к батарее, то потенциалы на клеммах быстро возвращаются к $\pm 1$ за счет тока протекшего по ОБОИМ клеммам в провод.

Похоже рядом, если батарейку подключить удалось... Всё же уточните Ваш мысленный эксперимент, как расположен провод, что, когда куда подключаем...

[Munin]

Dmitriy40 в сообщении #1009095 писал(а):

Я бы хотел уточнить правильность этого утверждения.

Оно может быть и правильным, и неправильным, смотря что имел в виду автор. Пока это просто что-то нечёткое.

[rustot]

Amw в сообщении #1009380 писал(а):

Похоже рядом, если батарейку подключить удалось... Всё же уточните Ваш мысленный эксперимент, как расположен провод, что, когда куда подключаем...

длинная двупроводная линия, нагруженная на дальнем конце. о чем тема то

[Amw]

rustot в сообщении #1009406 писал(а):

длинная двупроводная линия, нагруженная на дальнем конце

rustot в сообщении #1009154 писал(а):

Допустим километровый провод с нулевым потенциалом и батарейка с потенциалам $\pm 1$ на клеммах. После подключения минусовой клеммы к одному концу провода, весь провод приобретает потенциал $-0.0001$, а клеммы батарейки потенциалы $-0.0001$ и $1.9999$.

Во-первых, можно сразу два провода подключить, во-вторых, этот предварительный заряд провода от одной клеммы батарейки никакого существенного влияния на дальнейшие события не окажет. Пишете же 0.0001...

rustot в сообщении #1009154 писал(а):

Если рассмотреть процесс еще более детально, то ток протекает не в момент касания клеммой конца провода, а заранее.

Заранее когда? Свет пробегает километр в один конец за 3.3$\mu {s}$, мы за это огромное время и второй конец можем замкнуть. И что значит "не в момент касания"? В момент касания не протекает?

rustot в сообщении #1009154 писал(а):

Замкнули быстро-быстро и нужно рассмотреть переходный процесс вдоль линии - нарисуем кучу емкостей и индуктивностей для эмуляции переходного процесса...

Так какую схему надо нарисовать из емкостей и индуктивностей? А как же тогда "более прогрессивная " по классификации Munin'а теория длинных линий? И какой-когда всё-же ток потечет, заранее что, неизвестно? (то, что Dmitriy40 спросил)

[rustot]

Amw в сообщении #1009446 писал(а):

Во-первых, можно сразу два провода подключить, во-вторых, этот предварительный заряд провода от одной клеммы батарейки никакого существенного влияния на дальнейшие события не окажет

Этот предварительный заряд окажет влияние на то, что при подключении второй клеммы ток потечет сразу через обе клеммы одновременно, а не с задержкой на какие то начальные переходные процессы. Я привел пример как ток может потечь через две клеммы сразу и почему для этого не нужно сверхсветовых взаимодействий.

Amw в сообщении #1009446 писал(а):

Заранее когда?

Заранее - это когда один проводник меняет потенциал второго проводника не касаясь его. По мере уменьшения расстояния этот потенциал меняется и по обоим проводникам течет ток проводимости. примерно можно проэмулировать в схеме заменой выключателя переменной емкостью, конечное время растущей от нуля до бесконечности. В конце в ней большой заряд и маленькая разность потенциалов, что при замыкании обкладок приводит к большому, но очень локальному току проводимости.

Amw в сообщении #1009446 писал(а):

Так какую схему надо нарисовать из емкостей и индуктивностей?

Такую, чтобы проэмулировать физический процесс дискретными радиотехническими элементами с заданной точностью. В зависимости от требований к точности это могут быть сильно разные схемы. Допустим чтобы проэмулировать описанный мной детали при последовательном а не одновременном подключении клемм нужно рисовать схему замещения из трех, а не двух проводников. В стандартной схеме замещения из двух проводников этот процесс игнорируется, в ней вообще ничего не происходит при подключении только одной клеммы

Я все это к тому, что нельзя по схеме замещения понять как все устроено на самом деле. Наоборот нужно сначала понять какие физические процессы происходят, а уже потом нарисовать для них схему замещения и ею пользоваться для дальнейших расчетов. Но поскольку схему при этом вы обязательно делаете с существенными упрощениями, то в обратном порядке по схеме замещения понять исходя из каких физических процессов в ней нарисован тот или иной элемент не всегда можно.

[Amw]

rustot в сообщении #1009463 писал(а):

Этот предварительный заряд окажет влияние на то, что при подключении второй клеммы ток потечет сразу через обе клеммы одновременно, а не с задержкой на какие то начальные переходные процессы.

Опять не понятно о каких переходных процессах речь при подключении второй клеммы. А если обе клеммы сразу подключить? В таком случае ток потечет с задержкой? Кроме того я спросил, что по-Вашему будет если "предварительный заряд" не успеет завершиться? Ведь этот процесс не мгновенный, провод-то очень длинный.

rustot в сообщении #1009463 писал(а):

Я привел пример как ток может потечь через две клеммы сразу и почему для этого не нужно сверхсветовых взаимодействий.

Ну и неправильно. Из Вашего примера следует, что если обе клеммы замкнуть сразу, то ток потечет не "сразу"... На самом деле "сразу" потечет ток заряда первого миллиметра(микрона) распределенной емкости линии через первый же миллиметр её распределенной индуктивности. (см. мой рисунок выше) И он будет равен $\frac {U}{\sqrt \frac LC}$

Вообще Вы без надобности углубляетесь до бесконечности по любому вопросу. Зачем рассматривать реальные свойства контактов замыкателя? То, что его сопротивление не мгновенно изменится от бесконечности до нуля, а за какое-то время, (но существенно меньшее, чем электрическая длина линии) - на суть правильного ответа на вопрос Dmitriy40 не влияет. А правильный ответ для него - такой, что линия обладает некоторым волновым сопротивлением и в первый момент подключения к ней источника любым способом и, кстати, во все последующие моменты вплоть до времени двойного пробега до первой неоднородности в линии, ток на обеих клеммах источника будет в точности равен такому, как если бы вместо линии включили идеальный резистор с сопротивлением равным волновому. Причем совершенно не зависимо от того идеальные у нас "выключатели" или реальные.

Такой ответ мы получим и при использовании телеграфных уравнений и при модели линии с помощью LC-цепочек (но уже без привлечения дополнительных понятий про волны и отражения ). То же, естественно, можно получить и экспериментально.

[rustot]

Amw в сообщении #1009486 писал(а):

Ну и неправильно. Из Вашего примера следует, что если обе клеммы замкнуть сразу, то ток потечет не "сразу"... На самом деле "сразу" потечет ток заряда первого миллиметра(микрона) распределенной емкости линии через первый же миллиметр её распределенной индуктивности.

В соответствии со слишком упрощенной схемой замещения, которой вы пользуетесь - не сразу. в соответствии с более подробной схемой замещения - сразу. Если ток 1А через две клеммы батарейки потек НЕ одновременно а с задержкой допустим на наносекунду, то в батарейке скопится заряд 1нКл который придаст ей потенциал под киловольт. В вашей схеме замещения такой проблемы вообще не стоит, потому-что в ней этот заряд не эмулируется.

Amw в сообщении #1009486 писал(а):

Вообще Вы без надобности углубляетесь до бесконечности по любому вопросу.

Я вроде прямо так и сказал - большинству все эти детали знать и не нужно. Подавляющее большинство вопросов получит удовлетворительный ответ из схемы замещения из батарейки проводов и нагрузки. Почти все остальные вопросы получат удовлетворительный ответ из схемы замещения в которую добавлено несколько индуктивностей и емкостей.

Вопросы в которых требуется либо вообще со схем замещения переключиться на физику либо рисовать очень громоздкую схему замещения - обычно непрактичные, а задаются просто из любопытства.

[Dmitriy40]

Amw в сообщении #1009486 писал(а):

Зачем рассматривать реальные свойства контактов замыкателя? То, что его сопротивление не мгновенно изменится от бесконечности до нуля, а за какое-то время, (но существенно меньшее, чем электрическая длина линии) - на суть правильного ответа на вопрос Dmitriy40 не влияет. А правильный ответ для него - такой, что линия обладает некоторым волновым сопротивлением и в первый момент подключения к ней источника любым способом и, кстати, во все последующие моменты вплоть до времени двойного пробега до первой неоднородности в линии, ток на обеих клеммах источника будет в точности равен такому, как если бы вместо линии включили идеальный резистор с сопротивлением равным волновому.

Вы совершенно не поняли о чём я спросил. Вопрос был в некорректности Вашего высказывания о равенстве токов на клеммах источника при некоторых условиях (большая электрическая "длина" источника или подключенной длинной линии и замыкание цепи лишь в одной точке). При замыкании цепи ток не может нарасти мгновенно во всей цепи т.к. возмущения электрического поля "побегут" по всей цепи лишь со скоростью $c$ и именно с такой скоростью будет возникать ток в цепи. Если электрическая "длина" источника $L$ много меньше длины подключенной цепи, то да, токи на клеммах источника будут практически одинаковы (на интервалах времени много больше $\frac{L}{c}$). Но точно токи равны не будут никогда (кроме уже установившегося статичного случая протекания постоянного тока). И Ваше утверждение о равенстве токов "ВСЕГДА" (т.е. вне зависимости от любых условий) - слишком смелое и в некоторых случаях некорректное.
PS. Думаю надо прекратить обсуждение данного вопроса тут, это к теме фактически не относится.

[Amw]

Dmitriy40 в сообщении #1009641 писал(а):

(на интервалах времени много больше $\frac{L}{c}$)

Начните исправлять свои ошибки с того, что $\frac{L}{c}$ это не интервал времени...

[Munin]

Amw
Не хамите людям, разбирающимся лучше вас.
Не вещайте невежественных мнений в разделе "ПРР".
Dmitriy40 ни в чём не ошибся (я слежу), а объяснил некоторые тонкие нюансы вам.

[Amw]

Amw в сообщении #1009743 писал(а):

Начните исправлять свои ошибки с того, что $\frac{L}{c}$ это не интервал времени...

Для Dmitriy40. Я, конечно, виноват, но в разговоре несколько раз упоминалась погонная емкость "С" и Вы без предупреждения использовали символ "с" для обозначения, как сейчас мне стало понятно, скорости света.

Dmitriy40 в сообщении #1009641 писал(а):

При замыкании цепи ток не может нарасти мгновенно во всей цепи т.к. возмущения электрического поля "побегут" по всей цепи лишь со скоростью $c$ и именно с такой скоростью будет возникать ток в цепи. Если электрическая "длина" источника $L$ много меньше длины подключенной цепи, то да, токи на клеммах источника будут практически одинаковы (на интервалах времени много больше $\frac{L}{c}$). Но точно токи равны не будут никогда

Тут Вы не правы. Я никогда не говорил про "ток может нарасти мгновенно во всей цепи". Я говорил и говорю про токи на входных клеммах четырехполюсника, коим является длинная линия - на них токи равны всегда, при любом источнике (любой электрической длины). И повторяю, токи эти равны напряжению на клеммах источника, деленному на волновое линии до двойного времени пробега к первой неоднородности линии, до несогласованной нагрузки, например. А между собой эти токи равны всегда с первой пикосекунды до последней.