Возможен ли однопроводный электрический ток?
… 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.
