¿Cómo funcionan las reflexiones de señal?

Primero, no es realmente correcto decir que las cargas positivas son agujeros en metales regulares (no semiconductores). Sin embargo, ese no es el punto aquí.

Usted está bien en el cuarto diagrama, pero el quinto está equivocado. Piénsalo. Cualquier efecto en el extremo lejano de la línea debe propagarse hacia el extremo cercano antes de que importe allí. La línea que está abierta importa primero en el extremo lejano, luego el efecto de que finalmente se propaga de nuevo al extremo cercano.

A medida que el paso se propaga hacia abajo en la línea, la capacidad de la línea se está cargando. Eso requiere una corriente constante, ya que la misma cantidad de capacitancia se cargará por unidad de tiempo a medida que el paso se propaga. Cuando el escalón alcanza el extremo abierto, no hay lugar para que las cargas sigan fluyendo, pero debido a la inductancia de la serie, las cargas siguen llegando en el corto plazo. El resultado neto es que para una línea de transmisión ideal, la tensión en el extremo aumenta, absorbiendo algo de carga en el proceso porque la capacitancia inherente está cargada. Este voltaje más alto ahora empuja las cargas hacia la fuente, lo que hace que la corriente disminuya. La inductancia en serie y la capacitancia paralela funcionan de tal manera que el voltaje se acumula para duplicar el valor original, y la corriente se reduce solo hasta el punto donde se convierte en 0. Este paso ahora se propaga nuevamente a la fuente.

Cuando el escalón llega a la fuente, asumiendo una terminación ideal allí, la línea ahora parece un circuito abierto. El voltaje de línea y el voltaje de fuente son iguales, y la corriente es 0. La línea permanecerá en este estado mientras se aplique el mismo voltaje.

Este es otro caso en el que el modelo electrónico de electricidad que viaja lo desviará.

Lo que se propaga por un cable a una fracción significativa de la velocidad de la luz es una onda electromagnética. Esto tiene el efecto de mover los electrones hacia adelante y hacia atrás, porque son partículas cargadas, pero no significa que si de alguna manera etiquetas un electrón en el punto de inyección, verás que llega al otro extremo junto con la señal. Se parece mucho más a una "Cuna de Newton". La fuerza electromotriz aplicada en un extremo empuja a través de los campos repulsivos mutuos para aplicar una fuerza en el otro extremo.

Puede enviar señales de RF para algunos rangos de frecuencia con baja pérdida sin utilizar un conductor central: esto se denomina "guía de onda". Se basa en la reflexión interna total de las superficies internas.

Piense en un montón de pesas colgantes idénticas inicialmente inmóviles conectadas por resortes. Si el peso superior se levanta momentáneamente hacia arriba, eso hará que suba el peso hacia abajo, lo que algún tiempo más tarde levantará el peso debajo de ese, etc., creando una onda de tensión descendente. En un modelo conceptualizado ideal (los resortes reales no se comportan perfectamente) la cantidad de energía que cualquier otro resorte que no sea el primero o el último resorte recibe del peso anterior equilibrará con precisión la energía que pasa al peso debajo, por lo que cada resorte será inmóvil después de que pasa a lo largo de su energía.

Si el último peso se sujeta de manera rígida para que no se pueda mover, retrocederá contra el resorte anterior dos veces más fuerte que si se pudiera mover sin problemas. El efecto neto es que el peso anterior se comportará como si hubiera tirado de un resorte subsiguiente (sintiendo una cantidad normal de tracción inversa) y que el resorte subsiguiente se haya retirado con tanta fuerza nuevamente. Esto causaría que ese peso jale sobre el que está arriba, lo que jale sobre el que está arriba, etc. causando que una onda de tensión se propague hacia arriba.

Si el último resorte no está sujetado, intentará tirar del siguiente resorte pero no recibirá la resistencia esperada (o ninguna). El comportamiento será equivalente a lo que sucedería si tirara contra la resistencia esperada y luego fuera empujado por esa misma fuerza; en consecuencia, empujaría el peso por encima, lo que empujaría el peso por encima de eso, etc., causando que una onda de compresión se propague hacia arriba.

Si uno no quiere que ningún tipo de onda se propague hacia arriba, algo debe proporcionar la cantidad justa de resistencia al último peso, de modo que su energía cinética y potencial se absorban perfectamente. Demasiada resistencia y una onda de tensión se propagarán hacia arriba; muy poco y una onda de compresión lo hará.