Возможен ли однопроводный электрический ток?

**UR4III** · 12.02.2010, 15:36

… но "просто так" волна не бегает в конец
линии, чтоб посмотреть, что там на конце...
UA4WI

В общеизвестной формулировке электрический ток это направленное движение электрических зарядов в электрическом поле. Чтобы между двумя телами пробежала электрическая искра, необходимо чтобы они имели разность потенциалов, а среда между ними была проводящей. Помню, как в школьном радиокружке руководитель показывал нам эту искру, поднося провод антенны к батарее отопления. Но чтобы движение электрических зарядов было постоянно одной разности потенциалов недостаточно. Нужен источник тока, обладающий электродвижущей силой – эдс.
В отношении постоянного тока разногласий нет: однопроводный ток (ток между телами с разным потенциалом зарядов) существует. Другое дело переменный ток. Здесь житейский опыт свидетельствует о том, что нагрузка всегда питается по ДВУМ проводам. По одному проводу ток «втекает» в нагрузку, по другому – «вытекает». Этот опыт, переносимый в область АФУ, приводит иногда к парадоксальным выводам и решениям. Собственно на это до поры никто особого внимания не обращал, так как сама классическая теория электропроводности металлов имеет немало неувязок. http://www.toehelp.ru/theory/fizika1/2_4.html
Одной больше, одной меньше…
Но примерно лет двадцать назад в научно-популярной литературе, а позже и в специальной появились сообщения о передаче приличных мощностей электроэнергии по ОДНОМУ проводу. http://www.trinitas.ru/rus/doc/0231/004a/02310017.htm
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3094.html
Приличные мощности нашим антенно-фидерным «проволочкам» не грозят. Но разве никто из вас не задумывался, глядя на диполь или «инвертед», как же там протекает ток, если антенна представляет собой гальванически разомкнутую систему?
В нашей радиолюбительской среде принято несколько постулатов, в истинности которых сомневаться могут только люди, совершенно не знающие основ физики. Ну, что с них возьмёшь, с неучей! А вот остальным я их напомню.

Добавлено через 2 минуты
Постулат N1. Ток возможен только в замкнутой цепи.
Цепь может быть замкнута гальванически (КЗ), активной или реактивной нагрузкой. Здесь меня всегда интересовало, а как генератор переменного тока высокой частоты узнаёт, замкнута или нет подключаемая к нему электрическая цепь? Давать в неё ток или не давать?
Предположим, поставили генератор в одной комнате, а два провода подальше от греха завели в другую комнату. Ни генератор, ни оператор, включающий рубильник, не знают, какая нагрузка подключена к проводам. Оператор врубил рубильник!
Если цепь разомкнута, тока согласно постулата не будет. Но для того, чтобы узнать, замкнута цепь или нет, что-то должно побежать от генератора по проводам в другую комнату и проверить замкнутость цепи или её отсутствие.
Что это может быть? У генератора кроме потенциала электрических зарядов на клеммах генератора и эдс ничего нет. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/1...89%D0%B0%D1%8F
Вот она, эдс по-видимому, и «толкает» заряды по проводу, совершенно не зная, есть или нет нагрузка на конце проводов.( Причём «толкает» одновременно в каждый провод!)
Если в провода включить по эл.лампочке, то мы обнаружим их свечение и при КЗ, и при активной или реактивной нагрузке и даже при разомкнутых концах провода. Почему?
В случае КЗ, активной или индуктивной нагрузки вроде понятно, так как цепь гальванически замкнута и заряды, вышедшие из одной клеммы, обязательно должны вернуться на другую клемму.
А в случае емкостной нагрузки? Ведь цепь гальванически разомкнута?
Здесь знающие люди обычно снисходительно улыбаются и объясняют, что фактически цепь даже при идеальном (без потерь) конденсаторе замыкается токами смещения в нём. И хотя ток смещения не переносит эл.заряды с одной обкладки на другую, цепь всё равно замкнута. И точка!
А что же делают заряды, накопившиеся на обкладках конденсатора?
При смене полярности на клеммах генератора зарядный ток в проводе меняется на разрядный и снова на зарядный. Причём зарядно-разрядные токи каждой обкладки текут каждый по своему проводу. Т.е. с какой клеммы вышел заряд – на ту же и вернулся. Ну, чем ни однопроводный ток!

Остался «туманный» вариант тока в проводах, разомкнутых на конце. Здесь знающие люди говорят, а между проводами существует емкость, вот заряды благодаря ей и перемещаются по проводу. И этот случай аналогичен емкостной нагрузке.
Стоп! Разве не э.д.с. генератора является причиной движения зарядов? Разве бывает эл.поле между элементарными отрезками проводов в отсутствии в них зарядов? Что здесь причина, а что следствие? Сначала поле между проводами, а потом ток? Или наоборот?
Стало быть, всё-таки - эдс. А, дойдя до концов провода, заряды вследствие эдс самоиндукции разворачиваются (отражаются) и движутся к генератору по тому же «своему» проводу. Всё это прекрасно описывается в теории длинных линий (ТДЛ).

И так логичен вывод, что переменный однопроводный ток существует!
Его источником является эдс генератора, а «замыкатель» цепи появляется вследствие появления в проводах эл.зарядов, а не наоборот – сначала «замыкатель», а потом уже движение зарядов.

Но этот вывод настолько не укладывается в заскорузлость мышления ряда коллег, что они всегда ищут отсутствующий «замыкатель» цепи. Так если провода развести в пространстве и превратить в антенну, то причиной тока в них по-прежнему считается «замыкающая» емкость, а не эдс генератора. Если же один провод разомкнутой фидерной линии укоротить, то в оставшемся «аппендиксе» другого провода тока по их мнения не будет, так как отсутствует «замыкатель» - емкость между проводами. А соседнего провода у «аппендикса» нет!
Вы представляете ситуацию, пока соседний провод находился рядом, ток в проводе существует, а как только соседний провод исчез – тока уже нет! Такая вот физика!
Особенно наглядно это наблюдается при попытках объяснения работы J-антенны или Цеппелина – питание полуволнового вибратора с конца. Не взирая на то, что все силовые линии эл.поля полуволнового вибратора замыкаются на самом вибраторе, усиленно ищется «замыкатель». То это второй провод питающей линии, то оплётка кабеля, а то просто утверждается, что обязательно нужен хотя бы маленький противовесик, чтобы замкнуть на него ВСЕ (?!) (или часть?) силовых линий эл.поля. Иначе антенна не будет работать!
Особенно бурю возмущения вызывает вариант подключения провода к ОДНОЙ клемме генератора. Здесь тока не будет ни в жисть! Так как существует постулат номер 2.

**UR4III** · 12.02.2010, 15:39

Постулат N2. Сколько зарядов «вытекло» с одной клеммы генератора, столько же зарядов должно «втечь» в другую клемму.
Так звучит первое правило Кирхгофа, являющееся следствием закона сохранения заряда, в интерпретации отдельных радиолюбителей. http://physics.ru/courses/op25part2/design/index.htm
(Следует отметить, что закон сохранения заряда справедлив для изолированной системы, и к АФУ применять его следует осторожно).
Для выполнения этого правила собственно и ищется «замыкатель» цепи. Причём, как правило, подразумевается, что заряды с одной клеммы обязательно попадают на другую, не взирая, например, на отсутствие переноса зарядов с одной обкладки идеального конденсатора на другую.
Но разве в отсутствии «замыкателя» в идеальной фидерной линии закон сохранения заряда не соблюдается? Сколько зарядов «вытекло» с клеммы в провод, столько же, отразившись от его разомкнутого конца, вернулось на эту же клемму!
А вот при путешествии зарядов с одной клеммы на другую иногда возникают не шуточные проблемы.
Возьмём, к примеру, популярную ныне волновую дельту. Типичная замкнутая антенна. «Замыкатель» искать не надо. Подключаем её к генератору. Под действием его эдс с отрицательной клеммы рванули в провод электроны. Предположим, что скорость их распространения в металле равна скорости света (хотя, если читатель прочёл первую ссылку, он понимает, что это далеко не так). За половину периода передний электрон достигнет середины антенны. Далее полярность зарядов на клеммах изменится. Предположим, что до изменения полярности положительная клемма «втянет» в себя такое же количество электронов со второй половинки антенны, причём последний электрон из центра дельты окажется на положительной клемме генератора в момент прихода в центр авангардного электрона. Таким образом, в полупериоде имеем ток в обеих половинках дельты и его отсутствие на половине её длины.
Фантастическая картина, не соответствующая действительности, но логично опровергающая превратное толкование Постулата 2!
Почему не соответствует действительности? Потому, что по центру провода дельты существует пучность тока и объяснить её происхождение «двухпроводным замкнутым» током НЕВОЗМОЖНО!

Происхождение этой пучности объясняется в ТДЛ на примере линии, замкнутой на конце. Объяснение состоит в том, что с каждой клеммы генератора в свой провод «вытекают» токовые волны, отличающиеся только полярностью фронтальных полуволн. После их встречи на конце образуется пучность тока, а отраженные токовые волны возвращаются к генератору по тому же проводу. И в случае замкнутости и при разомкнутости цепи нагрузки генератора мы всегда имеем «однопроводный» ток в проводах, соединяющих генератор с нагрузкой.

Ну, и вопиющий случай подключения провода к ОДНОЙ клемме генератора. Есть в нём ток или нет?
Да просто надо померить и узнать, есть ли разность потенциалов между неподключённым концом провода и свободной клеммой. Если таковая существует да ещё меняется полярность зарядов на конце, то какие вопросы?
Если провод имеет длину в половину питающей волны или кратную ей и не имеет потерь, то генератор совершенно не чувствует его подключения, режим его работы не меняется при подключении провода. Если же провод реален, то количество зарядов на клеммах становится не равным, что не хорошо для генератора. (Несимметричная нагрузка генератора интересная тема, несовпадающая с заявленной). Поэтому для питания вибратора с конца между ним и генератором ставится накопитель энергии, буфер, выравнивающий нагрузку на клеммах. Эта идея реализована в J-антенне и антенне Фукса, где в качестве накопителя используется резонатор, выполненный в виде четвертьволновой линии, замкнутой на одном конце и разомкнутой на другом, и в виде параллельного колебательного контура. Кроме того, в антенне Фукса генератор гальванически развязан с резонатором.

Итак, я глубоко убеждён в существовании однопроводного переменного тока. Это улучшает понимание реальных процессов в АФУ. Ежели кто не согласен со мной, приводите обоснованные возражения. Только не начинайте с обвинений в незнании основ физики. Попробуйте сами опереться на них.

**iva33306** · 12.02.2010, 15:48

Интерес к развитию темы!
Физики открылы однополярни зоряд, кто не знает-то факт науки! (Смотреть-"кварк") Есть поверхностьные радиоволны. Може и есть однопроводний ток?

**LY1CE** · 12.02.2010, 15:50

Сообщение от UR4III

В общеизвестной формулировке электрический ток это направленное движение электрических зарядов в электрическом поле.

Тут еще надо разобраться с этой формулировкой

Скорость движения зарядов по проводнику всего несколько мм. в секунду, а лампочка на конце линии вспыхивает мгновенно

**UR4III** · 12.02.2010, 15:51

Вот "картинки", иллюстрирующие типичное понимание процессов.
Верхний ряд - классическое представление.
Нижний - как оно есть на самом деле.

**RN3AHT/WWW** · 12.02.2010, 23:02

Сообщение от UR4III

все силовые линии эл.поля полуволнового вибратора замыкаются на самом вибраторе

Влад! Даже детские сказки, т.е. простые в восприятии вещи, всегда с картинками...А тут как жиж без...свои пожалуйста.
... еще раз. не будет тока не будет излучения- линий замыкателей...тока не будет при 1/2...потому что, человеческих возможностей не хватает...пока...
сделайте такой генератор...
еще раз. сначала ток.... понимаете? однопроводный генератор, без емкостных фокусов.

Не унывайте...В 1863 году Жюль Верн написал книгу "Париж в XX веке", в которой подробно описал автомобиль, факс и электрический стул. Издатель вернул ему рукопись,
обозвав идиотом.

**UR5CBZ** · 13.02.2010, 00:43

Сообщение от RN3AHT/WWW

.. еще раз. не будет тока не будет излучения- линий замыкателей...тока не будет при 1/2...потому что, человеческих возможностей не хватает...пока...

Другими словами "Зтого не может быть потому что не может быть никогда" Не нада
путать постоянный ток с токами ВЧ которые могут ходить и без проводов вообще.

**iva33306** · 13.02.2010, 00:49

Есле мы расположим точковый источник Електромагнитного излучення около одного из концев поуволного диполя то в момент получем такий сигнал на противном конце ентого диполя. Поверхноста волна по литосфере земли от баши Ворн Клиф Н.Тесла навела противну волну в ионосфире, как в капесаторе. На Земле покажется была однопроводна передача току. Горели лампы в руках. Ну был же ток в противной обложке ентого копесатора? Руски експериментатор Владимиж Полаков много писал об ето.

**RN3AHT/WWW** · 13.02.2010, 01:53

Влад! Где картинка? "все силовые линии эл.поля полуволнового вибратора замыкаются на самом вибраторе"

Вот мои.
Когда будет изобретен источник с нулевым или бесконечным сопротивлением?
А на рис 2 и 4 видно, что когда изобретут, он уже и не понадобится, так как антенна будет излучать сама по себе....в ней сами по себе возьмутся и ток и ...
Может еще поиграем в трансиверы, а?

А вот источник с комплексным сопротивлением, это очень нужно...А то все не согласовано как то...

зы. а 1 картинка Вам ниче не напоминает? гы...а напряжения то в симметричных точках равны...

Сообщение от UR5CBZ

Не нада
путать постоянный ток с токами ВЧ которые могут ходить и без проводов

Ходить без или под? Вы об чем?

**RN3AHT/WWW** · 13.02.2010, 04:11

А вот еще мурзилки.

Путь из точки А в точку В, всегда равен 180 градусов. Почему? Ну а где однофазный однопроводный генератор с 360? Или с комплексным сопротивлением?

Линии я свел в одну точку, только потому, что питание подается в одну точку.

когда рисуют 1/2 диполь с питанием в середину, подразумеается что линии от каждого плеча склеиваются со встречными от другого. Потеряв половинку... но это не совсем так, просто так удобнее и быстрее симметрию..

Где Ваша картинка?

**UR5CBZ** · 13.02.2010, 07:01

"Мурзилки" это хорошо.Интересно узнать ответ,так есть "однопроводный ток" или нет?

**RN3AHT/WWW** · 13.02.2010, 07:43

Сообщение от UR5CBZ

так есть "однопроводный ток" или нет

А я откуда знаю, че там Влад придумал? Кипишь поднял, и в кусты.

Пусть докладывает, склихасовский...
У меня все источники и нагрузки двухпроводные....

А у Вас?

**UA4WI** · 13.02.2010, 07:48

Здравствуйте, Сергей

Сообщение от UR5CBZ

Интересно узнать ответ,так есть "однопроводный ток" или нет?

...а это вы узнаете, когда определитесь есть ли волновое сопротивление у идеального одиночного провода в отсутствии Земли.
...но оно всякий раз может появиться при наличии малейшей емкости по отношению к клеммам генератора (тк Rволн =(L*C)^0.5)
...

...вообще я думаю, что постоянный ток распространяется согласно сопротивлениям, а переменный(электромагнитный) ток согласно волновым сопротивлениям.

...вот возьмем обычный провод, как вдоль него распространяется электромагнитная волна при запитке с "одного конца"?, ну во первых при наличии Земли провод обладает волновым сопротивлением, поэтому волна распространяется ...каким образом?
...свой ответ я нашел здесь: http://forum.qrz.ru/thread25696-12.html (пост 383)

...с уважением, Алексей

**UR5CBZ** · 13.02.2010, 08:51

Сообщение от UA4WI-1

..а это вы узнаете, когда определитесь есть ли волновое сопротивление у идеального одиночного провода в отсутствии Земли.

Здравствуйте Алексей
Поскольку мы находимся на Земле (пока) то трудно представить проводник
в ее отсутствии. А волновое сопротивление имеет даже свободное пространство
и вполне конкретное кажысь 377ом.

**UA4WI** · 13.02.2010, 09:05

Сообщение от UR5CBZ

А волновое сопротивление имеет даже свободное пространство
и вполне конкретное кажысь 377ом

...быть может, нам уже пора согласовывать свои антенны под волновое сопротивление свободного пространства
...для передачи максимальной мощности на .расстояния?

)))
...http://www.atspribor.ru/index.php?productID=786
...http://forum.qrz.ru/thread4216.html

...с уважением, Алексей