Процесс распространения волн в линии

Бесконенчно длинная линия без потерь, питающаяся от источника постоянного напряжения (см. рис. 3)

В момент подключения источника к линии (t = 0) цепь элементарного участка l замыкается и в ней возникает ток, который заряжает ёмкость C’ через индуктивность L’. Напряжение на ёмкости C’ должно стать равным напряжению источника. Это не произойдёт мгновенно, а за определнное время ∆t, т.к. C’ и L’ – элементы, способные накапливать энергию (C препятсвует изменению напряжения, L – изменению тока).

Рис.3. Линия без потерь и графики, иллюстрирующие процесс установления напряжения и тока в ней

Т.к. линия однородная и ток зарядки i, распространясь по ней, встречает всюду одинаковое сопротивление (Z_в), которое активно, тогда i = U/ Z_в совпадает по форме (по времени) с напряжением U (см. рис. 3).

К моменту t = 2∆t ёмкость C’’ зарядится от ёмкости C’ через индуктивность L’’ до напряжения U. В это время генератор востановит на C’ потерянный заряд, причём равные и встречно направленные токи ёмкости C’ компенсируют друг друга. Это позволяет считать, что ток i = U/ Z_в минует C’ и течёт от «+» к «–» источника через L’, L’’, С’’.

К моменту t = 3∆t ёмкость C’’’ зарядится от ёмкости C’’ через индуктивность L’’’ до напряжения U. На C’’ восстановится напряжение от С’, а на С’ – от генератора. Процесс протекания тока при t = 3∆t (и t = n∆t) по линиям аналогичен процессу протекания при t = 2∆t.

Описанный процесс зарядки элементарных ёмкостей через элементарные индуктивности создаёт волны тока и напряжения, распространяющиеся от источника к концу линии – падающие бегущие.

Влияние сопротивления нагрузки Z_н

Если линия замкнута на сопротивление Z_н ≠ Z_в, то нагрузка не может полностью поглотить энегргию падающей волны.

Например: