Характеристики на проводника
Изображение 1: Еквивалентна електрическа схема на електрически проводник
Изображение 1: Еквивалентна електрическа схема на електрически проводник
Характеристики на проводника
Електрически проводници за захранване на различни устройства с електрическа енергия могат да се намерят навсякъде. По-специално в комуникационната електроника обаче проводниците имат и друга функция, а не само да пренасят енергия, като например да предават съобщения по телефона.
Съобщението по една линия обаче не достига до получателя непроменено на повече от 100 километра, а е подложено на много влияния по линията, които влияят на сигнала.
Ако сравните изходния сигнал на една линия с входния сигнал, ще забележите промени, които имат следните причини.
- Изкривявания,
- затихване или
- разлики в закъснението при различни входни честоти.
Тъй като всяка линия има различни характеристики, но всички линии са подложени на едни и същи влияния, за една линия може да се състави еквивалентна електрическа схема, както е показано на фиг. 1. Върху линията действат омово последователно Номинално съпротивление R, индуктивност на линията L, стойност на изолацията G и капацитет на линията C.
Изображение 2: Изчисляване на съпротивлението на проводник с кръгло сечение
Изображение 2: Изчисляване на съпротивлението на проводник с кръгло сечение
Номинално съпротивление R
Всеки проводник, независимо колко е добър, има съпротивление при протичането на ток,
тъй като движещите се електрони винаги се сблъскват с атомни ядра и поради това се забавят донякъде.
Съпротивлението може да се изрази по следния начин:
| R = ρ· | l | в [Ω] |
R = последователно съпротивление в [Ω] l = дължина на проводника в [м] A = напречно сечение на проводника в [мм²] ρ = специфично съпротивление на проводника в [Ω·мм²/м] |
(1) |
| A |
Параметърът се посочва в листовете с данни за определена дължина на проводника, например 1 км, и тогава се нарича съпротивление на покритието. Той се изчислява по следната формула:
| R' = | R | в | Ω | (2) |
| l | км |
Индуктивност L
Около всеки тоководещ проводник се създава магнитно поле. Магнитното поле се променя пропорционално на приложеното променливо напрежение. То индуцира в проводника напрежение, което противодейства на причината за него. По този начин индуцираното напрежение отслабва потока на тока. Големината на индуктивността L зависи от следните параметри:
- Дължината на проводника,
- напречното сечение на проводника и
- разстоянието между предния и обратния проводник.
Параметърът се посочва в информационните листове за определена дължина на проводника, например 1 км, и след това се нарича стойност на индуктивността. Тя се изчислява по следната формула:
| L' = | L | в | mH | (3) |
| l | км |
Стойност на изолацията G
На практика не съществува идеален изолатор, в който да не протича ток. Следователно дори при изолирана двупроводна линия винаги има определен ток на утечка, който протича през изолацията от предния към обратния проводник. Стойността на проводимостта се обозначава с G и понякога се нарича също напречно съпротивление или утечка. Проводимостта на една изолация е равна на реципрочната стойност на нейното омично съпротивление. S („Siemens“) се използва като мерна единица за стойността на проводимостта.
| G = | 1 | в [S] | (4) |
| R |
Параметърът се посочва в информационните листове за определена дължина на проводника, например 1 км, и тогава се нарича стойност на проводимостта. Тя се изчислява по следната формула:
| G' = | G | в | S | (5) |
| l | км |
Капацитет на линията C
Всеки консуматор има съпротивление, при което напрежението спада. Ако това напрежение се подаде по линията към товара, между прекия и обратния проводник се създава потенциален градиент.
Изображение 3: Създаване на капацитет на линията
Изображение 3: Създаване на капацитет на линията
Поради този факт проводниците на предната и обратната страна действат като плочите на кондензатор. Това свързване чрез електрическото поле се описва от капацитета C.
Параметърът се посочва в информационните листове за определена дължина на линията, например 1 км, и се нарича капацитивно покритие. Той се изчислява по следната формула:
| C' = | C | в | nF | (6) |
| l | км |
Импеданс Z
Във високочестотните приложения се използва и терминът импеданс на проводника. Тази променлива е съпротивлението на променливия ток Z. Това е коефициентът на зависещото от времето комплексно променливо напрежение u(t) и зависещия от времето комплексен променлив ток i(t). Съпротивлението се състои от реална част (омично съпротивление R) и имагинерна част (реактивност X). Размерът на импеданса на проводника не зависи от неговата дължина. Този термин ще бъде разгледан по-подробно по-късно във връзка с коаксиалния проводник.