efecto látigo en el conductor eléctrico

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Un pequeño fondo:

El coeficiente de reflexión, \ $ Γ \ $ se puede calcular de acuerdo con esta fórmula:

$$ Γ = \ frac {Z_L-Z_S} {Z_L + Z_S} $$

Para una línea de transmisión, \ $ Z_S \ $ es la impedancia de la línea de transmisión y \ $ Z_L \ $ es la impedancia de entrada vista desde la línea de transmisión.

Si está utilizando un talón cerrado en la línea de transmisión, entonces \ $ Z_L \ $ es 0, lo que hace que \ $ \ $ sea -1. Se produce una reflexión negativa total. Si está utilizando un talón abierto, entonces \ $ Γ \ $ se convierte en 1. Se produce una reflexión total.

Para una cuerda, \ $ Z_S \ $ es la impedancia de la cuerda en la que entra la señal y \ $ Z_L \ $ es la impedancia de la otra cosa conectandolo. Si trata de azotar la cuerda cuando el otro extremo de la cuerda está conectado a algo fijo, como un edificio, entonces la impedancia de la pared es 0, \ $ Γ \ $ se convierte en -1 y usted Consigue una reflexión total. Si golpeas y no hay nada que conecte el otro extremo de la cuerda, obtendrás un reflejo total. Correcto, nada raro.

Por lo tanto, se pueden usar las mismas ecuaciones para ambos medios de forma de onda.

Aquí hay una imagen de una cuerda azotada, en el punto donde la cuerda va de delgada a gruesa, se calcula la \ $ Γ \ $ que describe qué debería pasar con la ola, cuánto debería reflejarse y cómo mucho que debería pasar.

Comosepuedeverconlaflecharoja,pasardeunmediogruesoaunmediodelgadoaumentalaamplitud,yesporesoquefuncionaunlátigo,porquemantieneelextremogruesoyellátigosevuelvecadavezmáspequeño,loquehacequelaamplitudDelaondamuchomásaltaymásalta,amplificadavarioscientosdeveces.

Enunalíneadetransmisión,sucedelomismoqueenlaimagendearribasitienedoslíneasdetransmisiónenfrentadascondiferentesimpedancias.

Ahora,aquíestáwaldo,siquierohacerunlátigofísicoconunacuerda,measegurodehacerque\$Z_S\$disminuyademiasaalotroextremodelacuerda.,ohago\$Z_L\$másgrande.Porqueentoncesapareceelefectodeflecharojaenlaimagendearriba.Siquieroquepaselomismoconmivoltajeenunconductor,deberíahacerlomismo.¿Cómoseveríaeselátigoeléctrico?

Estoyimaginandoqueseveríacomounaespeciedetriángulo/\yenlaparteinferiordeltriángulo/\aplicasunpocodevoltajeyenlapartesuperiorobtienesunvoltajemasivoyposiblementeapareceunacoronasipulsaraunabateríade9Vaella.Seríaenrolladoenpapeldealuminioqueseríapuestoatierra.Delocontrarionoesunalíneadetransmisión.

Apareceotrowaldo,larazónporlacualporquémeinteresaestoporquenuncahevistoningúnefectodelátigoenunconductor,dondeelvoltajeaumenta.Másymásgrandeymásgrandecuantomássepropagalalínea.Tambiénestoyunpocosegurodequeunaantenadireccionalusaelefectolátigo,aunquenoestoysegurodeltodo.YlousaríaparaconvertirlospulsosenpulsosultraaltosparaversipuedoactivarelMOSFETultrarápido,muchomásrápidodeloqueestánespecificados.

EDIT1

Estaesmicomprensióndecómodiseñarun"látigo eléctrico".

Supongoquedeboprotegerlocomouncablecoaxialparaqueactúecomounalíneadetransmisión.Ysicierroelinterruptorporunbrevesegundo=>envíaunpulso,entonces\$V_x\$deberíaleeralgomuchomásmásaltoque5V.Sihubierasidouncablecoaxial,entonceshabríaestadocercade10voltios.Digamosquelaresistenciaalfinaltieneelvalorde10kohm.Estoydesajustandolasimpedanciasapropósito.

Esunapenaquenopuedaprobarestoahoramismo.

EDIT2

La ferrita no tiene una alta permitividad, que yo sepa. Aunque tiene alta permeabilidad
El polvo de cobre tiene una permitividad bastante alta debido a que la superficie y la distancia entre el polvo es pequeña. Cualquier metal conductor que no sea hierro o acero puede usarse como polvo en lugar del polvo de cobre que asumo. El cobre es elegido debido a la baja permeabilidad. El polvo no debe tocarse.

El látigo eléctrico obtuvo una alta permitividad en un extremo y una alta permeabilidad en el otro.

    
pregunta Harry Svensson

3 respuestas

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Su látigo eléctrico = una línea de transmisión donde la impedancia característica aumenta a medida que la onda se propaga. En líneas de modo TEM de 2 cables que significa cables no paralelos, la distancia entre los cables aumenta a lo largo de la distancia desde la fuente de la señal.

Tienes un malentendido. No hace el pulso más corto. El comienzo y el final del pulso necesitan el mismo tiempo para viajar. Un látigo genera un golpe debido a la velocidad transversal incrustada que se encuentra en el extremo supersónico. Esa velocidad es analógica con el voltaje en la línea y no es la velocidad de propagación. La duración del movimiento en el extremo delgado de un látigo no es más corta que la duración del movimiento en el extremo grueso.

También puedes obtener el golpe del látigo eléctrico si el voltaje supera el voltaje de ruptura de los materiales.

En un látigo puedes aumentar la velocidad transversal fácilmente miles de porcentajes. En el látigo electrónico, el cambio disponible no es tan radical. Puede hacerse más fuerte cambiando también gradualmente la isulación entre los cables. Al principio debe ser altamente permisivo, al final se necesita una alta permeabilidad magnética.

El efecto de látigo electrónico (= el voltaje aumenta a medida que se propaga la señal) puede lograrse utilizando un haz de electrones que viaja dentro de la señal eléctrica en la línea. La amplificación en los tubos de onda viajera es el resultado práctico.

    
respondido por el user287001
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Su "látigo eléctrico" fue observado por primera vez por Nikola Tesla: bobinas de panqueque y bobinas cónicas, impulsadas por pulsos simples y sin resonancia.

El extremo ancho del cono no resonante de Tesla es el extremo de alta corriente, mientras que la punta estrecha de la bobina es el extremo de alto voltaje. O bien, un dispositivo más difícil usa un cilindro de diámetro constante pero una densidad de vueltas graduada, con altas vueltas por pulgada en el extremo de corriente alta, graduado a tpi bajo en el extremo de alta tensión. (Por lo tanto, la permeabilidad del hierro graduado es más difícil de hacer. Es mucho más fácil simplemente disminuir el diámetro de la bobina o reducir la densidad de las vueltas).

Dicho dispositivo es un traductor de impedancia, "coincidencia de impedancia" o Z-match. Es una bobina única con efecto idéntico a un transformador elevador: entrada de alta corriente, salida de alto voltaje. Pero en la práctica común, en lugar de eso, utilizamos transformadores de dos bobinas, con efecto de relación de giro.

Su versión es una clase de guías de onda cónicas.

He visto el emparejamiento Z cónico utilizado en un solo lugar: emparejamiento de antena experimental de aficionados (en la revista QST, iirc.) Dos cables de un transmisor se conectaron a la base de dos bobinas de cono adyacentes. Las puntas de los conos se conectaron luego a una antena dipolo con una longitud menor a 0.25 "de longitud de onda. Esto tiene un efecto similar al del familiar dispositivo de emparejamiento de antena de" carga base "utilizado para antenas de látigo cortas eléctricamente (Heh," látigo " ¡La antena!) Pero el dispositivo de cono cónico funciona en un amplio espectro de frecuencias, mientras que la carga base no tiene forma cónica y, en cambio, requiere resonancia: ya sea con sintonización variable o está diseñada para un rango estrecho de frecuencia operativa.

Otra geometría con efecto similar sería una línea de transmisión de "línea de banda" con una sección triangular cónica. La línea de banda de 3 mm de ancho en una PCB de vidrio epoxi típica funcionaría a 50 ohmios y alta corriente, luego se conectaría a una sección cónica y la punta del triángulo se fusionaría en una línea de banda muy estrecha a unos 300 ohmios y una tensión proporcionalmente más alta. Es como un transformador, pero sin ningún índice de giro.

Una antena clásica utiliza el efecto de aumento de impedancia cónica: banda ancha antenas cónicas , normalmente utilizadas en los laboratorios de pruebas de RF.

En el último par de años estos dispositivos se anuncian en todas las revistas de RF. Mantienen la ferrita constante y varían el diámetro de la bobina. El Bias-Tee emplea su efecto "látigo" para lograr un filtrado de paso bajo de banda ancha, de modo que se pueda conectar una fuente de alimentación de CC a una salida de transistor de RF.

Otra geometría muy familiar es la guía de ondas de microondas, que se ve en todas partes como "antenas de bocina". El extremo ancho de la bocina coincide con la impedancia más alta del espacio vacío a 377 ohmios.

Y finalmente, la campana cónica de cualquier instrumento de viento de bronce es el análogo acústico de su dispositivo. Sin la forma de la bocina, la onda de sonido simplemente rebota hacia adelante y hacia atrás dentro del tubo estrecho. Agregue la "trompa" con su impedancia cónica, y esto conecta el tubo estrecho con el aire exterior, evitando la reflexión interna, de modo que la alta potencia acústica puede escapar del tubo estrecho.

    
respondido por el wbeaty
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¿Cómo sería ese látigo eléctrico?

Está describiendo una antena EM: convierte una entrada de baja impedancia a la impedancia del espacio libre y, al hacerlo, puede crear muchos miles de voltios en la punta: -

  

Estoyimaginandoqueseveríacomounaespeciedetriángulo/\yen  Enlaparteinferiordeltriángulo/\seaplicaunapequeñatensiónyenla  arribaseobtieneunvoltajemasivoyposiblementeaparezcaalgunacoronasiyo  Pulsaríaunabateríade9Vparaello.Seríaenrolladoenpapeldealuminio.  loqueseríapuestoatierra.Delocontrarionoesunalíneadetransmisión.

Bueno,quizásesopodríafuncionar(siaplicastebajovoltajeenelvérticedeltriángulo),peromeimaginounocomoeste:-

También puedes hacer uno desde un monopolo de un cuarto de onda.

    
respondido por el Andy aka

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