Teoría del cable coaxial

Lo que hay que tener en cuenta es que todos los fenómenos eléctricos se rigen por las ecuaciones de Maxwell, que describen la relación entre los campos eléctricos y magnéticos y cómo se afectan entre sí a lo largo del tiempo.

Sin embargo, en muchos casos, podemos analizar circuitos utilizando lo que se denomina aproximación concentrado . Este es un conjunto de reglas que pueden derivarse de las ecuaciones de Maxwell. Estas reglas se aplican cuando el circuito es lo suficientemente pequeño como para que los retrasos en la velocidad de la luz de un lado al otro sean insignificantes. Las reglas de voltaje y corriente de Kirchoff son las herramientas principales para analizar los circuitos en la aproximación de los circuitos concentrados. Creo que estamos hablando de estos casos cuando dice que está familiarizado con "un sistema normal de 2 hilos" donde "la corriente alterna simplemente fluye a través del conductor".

Comenzamos a hablar de líneas de transmisión cuando tenemos un conductor (y un camino de retorno) que son lo suficientemente largos para que la velocidad de la luz importe. Para analizar la propagación de la línea de transmisión, utilizamos una simplificación diferente, no tan simple, de las ecuaciones de Maxwell denominadas ecuaciones del telegrafista . Las soluciones a las ecuaciones del telegrafista describen la propagación de señales en las líneas de transmisión. Una descripción y solución completas de las ecuaciones del telegrafista es más de lo que puedo escribir aquí, pero puedes leer más sobre ellas en Wikipedia , por ejemplo.

La esencia de esto es, como probablemente hayas aprendido, que la energía se transfiere entre los campos eléctricos y magnéticos. El campo eléctrico importante es el creado por la diferencia de potencial entre los conductores, que se extiende a través del medio dieléctrico. De manera similar, el campo magnético importante es creado por las corrientes en los conductores, pero el campo en realidad se encuentra en el dieléctrico. En las ecuaciones del telegrafista, el efecto del campo eléctrico está representado por una capacitancia "distribuida" y el campo magnético por una inductancia "distribuida", que conduce a nuestra caracterización típica de las líneas de transmisión por capacitancia e inductancia por unidad de longitud, que se combinan para dar el < em> impedancia característica .

Suponiendo que entienda cómo funcionan las líneas de transmisión en general, los cables coaxiales realmente no son diferentes. Lo único que es único acerca de ellos es su propiedad de auto-protección.

Dado que el conductor externo rodea completamente al conductor interno, el campo eléctrico que surge de la diferencia de potencial entre ellos está completamente contenido. El único campo que puede existir fuera del conductor externo solo podría surgir de una diferencia de voltaje entre ese conductor y alguna otra referencia.

Hay un campo magnético asociado con cada uno de los conductores, pero como las corrientes son iguales y fluyen en direcciones opuestas, y el cable interno y el cilindro externo comparten un eje común, los dos campos en el espacio exterior del exterior Conductor cancelar exactamente.

¿Esto aborda tu confusión?

  

... transmisión de cables coaxiales a radiofrecuencia. ... como las olas   se están propagando en el cable, estaba pensando que la corriente alterna solo   fluye a través del conductor al igual que un sistema normal de 2 cables al   antena.

Sí, las cargas eléctricas fluyen a través de los 2 conductores de un cable coaxial, exactamente igual que las cargas eléctricas fluyen a través de los 2 conductores de un sistema de 2 cables.

  

Pero los campos eléctricos no están en la dirección de la corriente sino que están   solo entre los dos conductores (interior y exterior).

Sí, el campo eléctrico está (en su mayoría) entre los dos conductores de un sistema de 2 cables, al igual que el campo eléctrico está (en su mayoría) entre los dos conductores de un cable coaxial.

Sí, el flujo de energía electromagnética (el campo Poynting) es, como siempre, el producto cruzado del campo magnético y el campo eléctrico, no importa si usamos un cable coaxial o un par de cables para guiar esa energía desde De un lugar a otro. Consulte enlace .

Dado que el campo eléctrico es casi cero dentro de todos los conductores metálicos, la energía electromagnética casi cero fluye a través de cualquier conductor metálico, incluidos los conductores en un cable coaxial y los conductores de pares de cables trenzados.