Fuente de voltaje conectada a un solo cable de longitud infinita

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Tengo en mi mente un experimento mental que no puedo entender.

Imagina una fuente de voltaje trabajando en, digamos, 1 GHz. Un extremo está conectado a tierra, que es muy pequeño (podemos asumir de manera abstracta que solo es un punto en el espacio) y mantiene el voltaje constante, 0V. El otro extremo está conectado a un solo cable infinitamente largo.

Me pregunto cómo se verán los diferentes parámetros como la impedancia de entrada, la radiación, el voltaje y la propagación de la corriente.

Si hubiera dos cables paralelos, habría una onda electromagnética viajando entre ellos, no hay misterio sobre eso.

¿Habrá alguna propagación en una sola caja de cables? Si es así, estaría bastante seguro de que incluiría mucha radiación y, en algún momento, toda la energía se irradiaría. La pregunta es, ¿hasta dónde puede llegar la señal? Además, me pregunto qué sería la impedancia de entrada en tal caso? Tendría que ser resistente si se produce radiación, ¿verdad?

Estoy realmente confundido acerca de esto porque sé que la propagación a través de un solo cable es imposible. ¿Es realmente? ¿O es imposible debido a la radiación? Lo que quiero decir es que tal vez (eso es lo que no entiendo) el voltaje puede propagarse a través de un solo cable, pero en algún momento irradiaría toda la energía de manera tan efectiva que la propagación sobre un solo cable puede considerarse "imposible", tienen una limitación muy fuerte - la radiación.

Me siento aún más confundido cuando lo pienso desde la perspectiva de las ecuaciones de Maxwell. Sé que cerca de la fuente, habría un vector E entre dos extremos de una fuente. ¿Cómo se vería el vector E si el voltaje se propagara a lo largo de un solo cable lejos (como 1 km)?

Espero que algunos de ustedes puedan aclararme las cosas :)

    
pregunta r00dY

4 respuestas

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A lo que realmente te refieres es: "Cuál es la impedancia de un cable en el espacio libre". Eso es simple: 376.73031 ohmios (aproximadamente).

Para expresarlo de manera diferente, un solo cable (sin cable de tierra o blindaje) de longitud infinita aparecerá como una carga de 376-ish ohmios a lo que esté conduciendo la señal por ese cable. Esto supone que el cobre en el cable tiene una resistencia de 0 ohmios.

Aquí está la página Wikipedial para Impedancia de espacio libre .

    
respondido por el user3624
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Recuerde, "tierra" no es una referencia absoluta, es simplemente cualquier nodo de circuito contra el que elija medir sus voltajes.

Su "punto de tierra" infinitosimal no puede pasar ninguna corriente y, por lo tanto, tampoco puede su fuente de voltaje. Más importante aún, ninguna corriente fluirá dentro o fuera de su (semi-) infinito cable.

Con respecto a todo lo demás en el universo, el cable largo mantendrá el mismo voltaje en todo momento; mientras que la fuente de voltaje de 1 GHz está moviendo locamente tu "punto de tierra" hacia arriba y hacia abajo hasta que no tenga efecto.

Una forma de pensarlo es darse cuenta de que tu cable largo tiene una cantidad infinita de capacitancia para el resto del universo, mientras que tu punto de tierra no tiene ninguna.

    
respondido por el Dave Tweed
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Es una cosa rara pero todo tiene capacidad. Incluso si tiene un solo punto en un espacio vacío ideal, ese punto tendrá una capacitancia equivalente a las líneas de campo eléctrico que terminan en el infinito. Es solo que esta capacitancia es tan pequeña que está saturada por la capacitancia de acoplamiento relativa a otros equipotenciales en escenarios normales.

Entonces, en este caso (como dijo Dave Tweed), su cable tendrá una capacitancia infinita, su "conexión a tierra" se moverá hacia arriba y hacia abajo ... pero tendrá un pequeño efecto.

    
respondido por el placeholder
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El voltaje a lo largo del cable se describirá tanto en tiempo como en espacio mediante la teoría de cables, que Lord Kelvin aplicó por primera vez para modelar la descomposición de cables submarinos. Hoy en día, la aplicación más común es en biofísica. Consulte enlace

    
respondido por el Scott Seidman

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