Domanda:
Come può la tensione al centro di un dipolo a semionda risonante essere zero se l'impedenza di ingresso è di 75 ohm?
Andrew
2018-10-26 07:52:25 UTC
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Se l'impedenza di ingresso di un dipolo a semionda risonante nel punto di alimentazione è 75 + j0 ohm, se viene applicata una tensione sinusoidale CA V al punto di alimentazione, come può la tensione al centro essere zero? La legge di Ohms si applica sempre corretta? Quindi per il valore rms la tensione è Vrms = Irms x Z, giusto? quindi Z = Vrms / Irms = Vrms / 75 + j 0 = 0.

L'immagine da Wikipedia sotto mostra chiaramente che la tensione è sempre zero al centro. La mia comprensione è che questa immagine mostra le onde stazionarie su un dipolo. Le onde stazionarie sono il risultato della tensione CA applicata attraverso il punto di alimentazione e variano in ampiezza nel tempo ma hanno un profilo di tensione fisso nello spazio lungo la lunghezza del dipolo. Ho pensato che ovunque lungo la lunghezza del dipolo ohm la legge si applica sempre.

Dipole standing waves animation

La "tensione" nella figura è il potenziale di tensione rispetto al centro del dipolo? e quello che risulta da quello applicato al punto di alimentazione? La differenza di potenziale di tensione applicata risulta in una corrente che è il movimento degli elettroni nel dipolo in una direzione durante i semicicli positivi della forma d'onda CA e nella direzione opposta durante la metà negativa, giusto?

Cosa sono mi manca.

La tensione non è davvero zero ma piuttosto I / Z = I / 75 + j 0 che non è zero?

E poi, se la tensione non è davvero zero , come mai va bene collegare il centro dell'elemento guidato in una yagi al boom perché la tensione al centro è zero?

Qualcuno mi aiuti prima che il mio cervello implode !!!! :)

Benvenuto in AR! Forse vale la pena notare che è impossibile avere entrambi i conduttori nello stesso punto (una linea di alimentazione con una distanza di 0 tra i conduttori avrà un'impedenza 0. Quindi questa piccola distanza rappresenta già una certa tensione presente nel "punto" di alimentazione.
Quell'animazione è corretta?
Non vedo come potrebbe essere per un dipolo a 1/4 d'onda. Se queste aree rosse e blu stanno cercando di rappresentare la tensione e la corrente istantanee, sono sfasate di 90 gradi, il che significa che l'impedenza del punto di alimentazione è puramente reattiva, il che significa che è impossibile trasferire qualsiasi potenza reale ad essa. Questa antenna non potrebbe mai irradiarsi!
correzione: intendo dipolo 1/2 onda
L'animazione è sbagliata, su diversi punti. Come sottolineato in diversi post complementari, "voltaggio = 0 al centro di un dipolo a semionda" è un costrutto analitico conveniente, in cui la tensione in qualsiasi punto arbitrariamente vicino al centro è +/- V / 2.
@PhilFrost-W8II Le aree lette e blu del grafico sono onde stazionarie di tensione e corrente che sono di 90 gradi di fase l'una con l'altra nel tempo e nello spazio, la reattanza è causata da una differenza di fase nella tensione e corrente presente nel punto di alimentazione, che a la risonanza è zero?
@Andrew Ho rivisitato questa immagine più volte e penso che il problema sia che nessuno è sicuro di ciò che le cose dovrebbero rappresentare. Quindi dici che la curva rossa è "tensione". Bene, molte cose vengono misurate in volt. Stiamo parlando dell'intensità del campo elettrico in un punto vicino al conduttore? La differenza tra massa e potenziale elettrico ad un certo punto? La tensione che si vedrebbe ai terminali del feedpoint se il dipolo fosse tagliato e il feedpoint inserito lì? E se quelle curve sono tensione e corrente (comunque tu le definisca), allora cosa sono le frecce?
@PhilFrost-W8II Ho fatto una nuova domanda su questo https://ham.stackexchange.com/questions/16915/confusion-about-dipole-standing-waves-and-feed-point-impedance.
Tre risposte:
Cecil - W5DXP
2018-11-12 06:51:01 UTC
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Guarda più da vicino il diagramma. Ai due fili provenienti dalla sorgente, la tensione NON è sempre zero. L'unico modo in cui la tensione al punto centrale sia zero è che i due fili sorgente occupino lo stesso punto , il che è impossibile. Pensa alla tensione come a un campo elettrico che è effettivamente zero nel punto a metà strada tra i due fili.

Glenn W9IQ
2018-10-30 06:42:31 UTC
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La semplice risposta è che la grafica non è accurata. C'è una tensione RMS presente nel punto di alimentazione centrale del dipolo che segue la legge di Ohm relativa all'impedenza del punto di alimentazione.

Molto probabilmente, il grafico sta tentando di rendere il punto che un dipolo a semionda alimentato al centro è alimentato agli attuali massimi. In quanto tale, la tensione del punto di alimentazione è quindi al suo minimo, ma non zero.

Ciao Glen, grazie. Questo significa allora che il segnale AC inizia il suo ciclo al punto di alimentazione ad una tensione di E = + (I / Z), dove Z = 75 + j0, si propaga alla fine dell'elemento, quindi viene riflesso indietro verso il punto di alimentazione 180 deg fuori fase e finisce di nuovo al punto di alimentazione alla fine di quel ciclo e con una tensione di E = - (I / Z)?
Quell'articolo e l'animazione su Wikipedia danno l'impressione che ci sia una forma d'onda su tutta la lunghezza del dipolo che si muove attraverso zero volt al centro, quando in realtà ci sono due forme d'onda separate ciascuna sul proprio elemento 1/4 d'onda del dipolo , 180 gradi sfasati l'uno con l'altro ed entrambi raggiungono sempre e solo una grandezza di tensione minima di E = I / Z.
@Andrew Tenere presente che l'impedenza di ~ 75 ohm è il risultato dell'onda stazionaria che si sviluppa su ciascuna metà del dipolo. Se potessi misurare l '"impedenza di sovratensione" (l'impedenza nell'istante stesso in cui viene applicato un segnale) dell'antenna, troverai un valore completamente diverso. Questo è essenzialmente lo stesso effetto dell'impedenza di ingresso trasformata di una linea di trasmissione a causa delle riflessioni sulla linea. L'impedenza di sovratensione è l'impedenza caratteristica (ad esempio 50 ohm) della linea, ma l'impedenza di stato stazionario è abbastanza diversa a causa della riflessione (s) da un carico (e sorgente) non corrispondenti.
È più accurato dire che c'è una _ differenza di potenziale elettrico_ RMS nel punto di alimentazione. Ma c'è anche un punto di zero _potenziale elettrico_ nel mezzo del dipolo. Altrimenti, come potremmo passare da un potenziale elettrico positivo a un'estremità a un potenziale negativo all'altra estremità con un'intensità di campo elettrico finita?
Glenn stai dicendo che un dipolo ha un'impedenza inerte o caratteristica senza input applicato, e quindi sviluppa un'impedenza diversa una volta applicato un segnale a causa delle onde stazionarie?
Phil sei in grado di spiegare ulteriormente? Non capisco cos'è il potenziale elettrico ... so cos'è la differenza del potenziale elettrico.
Perché Wikipedia ha messo quella foto lì se è così sbagliata? Qualcuno può dirmi com'è la tensione reale e la distribuzione della corrente?
@Andrew Spiego il potenziale elettrico nella mia risposta.
@Andrew "Wikipedia" non l'ha messo lì. * Chiunque * può modificare o creare una pagina Wikipedia; non deve essere professore con un dottorato di ricerca. nei campi pertinenti. Ti suggerisco di controllare i profili di alcuni dei signori che ti hanno risposto. Continuo a imparare da loro. :-)
Phil Frost - W8II
2018-10-31 08:05:43 UTC
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"Tensione" non è un termine molto specifico: significa solo "il valore di qualcosa misurato in volt". Potreste anche chiedervi: "Come può un foglio di carta avere una metratura di 0,1 mm quando si trova sul Monte Everest con una metratura di 8848 metri?" Ovviamente il confronto tra spessore e elevazione non ha molto senso, anche se entrambi sono misurati in metri. Ma se non fossi mai stato introdotto ai concetti di spessore ed elevazione perché erano entrambi comunemente chiamati "metraggio", sarebbe abbastanza confuso.

Quindi forse aiuterà a capire esattamente cosa si tratta misurata dalla "tensione".

differenza di potenziale elettrico (volt)

Quando qualcuno dice "la tensione di questa batteria è di 1,5 volt", sta misurando differenza di potenziale elettrico . Questo tipo di tensione è sempre una differenza tra due punti. Una differenza di potenziale elettrico di 1,5 volt significa che ogni coulomb di carica elettrica spostato dal primo punto al secondo punto richiede 1,5 joule di lavoro. È simile a dire "questa collina è alta 10 metri", che dice qualcosa su quanto lavoro deve essere fatto per sollevare una roccia dalla base della collina alla cima.

Il punto di alimentazione in un'antenna non è un punto in senso matematico. Quindi, quando si discute della tensione al punto di alimentazione, qualcuno potrebbe intendere la differenza di potenziale elettrico tra le due parti solitamente del punto di alimentazione, come il conduttore centrale e lo schermo di un connettore coassiale.

potenziale elettrico (volt)

Quando qualcuno dice "la tensione al centro di un dipolo è zero" sta misurando il potenziale elettrico . I protoni e gli elettroni (e altre particelle fondamentali) hanno una carica elettrica. Le cariche opposte si attraggono e cariche simili respingono attraverso la forza elettromagnetica. Separare due cariche opposte aumenta il loro potenziale elettrico, proprio come allontanare una roccia dalla Terra aumenta il suo potenziale gravitazionale.

A differenza della differenza di potenziale elettrico, il potenziale elettrico può essere definito su un solo punto. Non hai dubbi di aver visto visualizzazioni di pozzi gravitazionali in cui oggetti enormi tirano giù un telo di gomma. Possiamo definire una visualizzazione simile per la forza elettromagnetica, e poiché abbiamo sia carica positiva che negativa, possono esserci pozzi e colline:

enter image description here

L'altezza di questo foglio è il potenziale elettrico. All'infinito il foglio è piatto, questo è per definizione un potenziale elettrico di zero volt. Le linee colorate sono contorni con potenziale costante: muoversi attorno ad esse non aumenta né diminuisce il potenziale elettrico. Spostarsi su o giù di un volt richiede 1 joule di lavoro per coulomb di carica spostato.

Notare che c'è un contorno difficile da vedere: è una linea retta direttamente sull'asse y , equidistante tra le due cariche. Poiché è equidistante da due cariche uguali ma opposte, il potenziale qui è zero volt. Questo è ciò che significa "la tensione è zero al centro di un dipolo".

intensità del campo elettrico (volt per metro)

Ciò che non è zero è l ' intensità del campo elettrico . È il gradiente del potenziale elettrico e misurato in volt per metro. Questo valore non è zero al centro di un dipolo: come puoi vedere in realtà c'è una pendenza piuttosto ripida all'origine del grafico.

E qui credo che si trovi il punto cruciale del tuo problema. Se hai eseguito un'analisi concentrata del circuito, probabilmente hai equiparato la "tensione" alla "differenza di potenziale elettrico". Questa differenza dà origine a una forza elettromotrice e, se c'è un percorso conduttivo attraverso la distanza, corrente. Ma quando si fa il salto dall'analisi degli elementi concentrati all'analisi del campo elettrico, l ' intensità del campo elettrico è la cosa analoga a ciò che hai chiamato "tensione" in quanto si riferisce alla forza elettromotrice, e quindi alla corrente.

alcune informazioni sui dipoli senza la parola "voltaggio"

Il centro di un dipolo è un singolo punto. A questo punto, il potenziale del campo elettrico è zero e l'intensità del campo elettrico è diverso da zero. L'intensità del campo elettrico diverso da zero significa che gli elettroni mobili nell'antenna vengono spostati dalla forza elettromotrice che subiscono, quindi anche la corrente è diversa da zero al centro. Il punto di alimentazione è molto probabilmente due punti, come in un conduttore centrale coassiale e uno schermo. Poiché questi due punti sono separati dallo spazio, esiste una differenza di potenziale elettrico diversa da zero tra loro.

I commenti non sono per discussioni estese; questa conversazione è stata [spostata in chat] (https://chat.stackexchange.com/rooms/85154/discussion-on-answer-by-phil-frost-w8ii-how-can-the-impedance-of-a- semionda-d).
@Phil Grazie Phil, ho capito ora, i punti principali sono che il potenziale elettrico è definito come energia / carica in joule per coulomb, e ogni punto ha un potenziale elettrico. La differenza di potenziale elettrico è semplicemente la differenza di quel potenziale elettrico tra due punti. E il centro di un dipolo a semionda ha un potenziale elettrico di zero volt, tuttavia la differenza di potenziale tra i due punti di un punto di alimentazione è il parametro che determina l'impedenza del punto di alimentazione Z = V (differenza di potenziale) / I (corrente risultante ).
@PhilFrost-W8II "Separare due cariche simili" - dovrebbe essere cariche "diverse"?
@BrianK1LI Sì, grazie per la correzione.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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