עכבה אופיינית – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ בעבודה |
הרחבה |
||
שורה 1:
[[קובץ:Smith_chart_bmd.svg|שמאל|ממוזער|300px|דיאגרמת סמית, המשמשת למיון של ערכי העכבה האופיינית ב{{ה|מישור המרוכב}}, ומקשרת בינה לבין גדלים קשורים כמו מקדמי [[החזרה]] ו[[פיזור]] ו[[יחס גלים עומדים]].]]
'''עכבה אופיינית''' היא [[עכבה חשמלית]] המאפיינת מערכת מפולגת כמו [[קו תמסורת]] או [[תווך]] אופטי.
==הגדרה==
בקו תמסורת ללא הפסדים, <math>Z_0</math> שווה לשורש הריבועי של L/C כאשר L ה[[השראות]] ליחידת אורך ו- C ה[[קבל|קיבול]] ליחידת אורך. ▼
עכבה חשמלית של רכיב חשמלי מקובץ כמו [[נגד]], [[קבל]] ו[[סליל השראה]] מוגדרת כיחס בין [[משרעת]] ה[[מתח חשמלי|מתח]] הנופל עליו למשרעת ה[[זרם חשמלי|זרם]] הזורם דרכו במצב סינוסי מתמיד. לעומת זאת, במערכת מפולגת המתח נמסר כ[[גל אלקטרומגנטי]] ו[[חוקי קירכהוף]] אינם מתקיימים באופן רגעי. במערכת כזו מגדירים עכבה אופיינית כיחס בין משרעת המתח בין שני הדקי קו תמסורת לבין משרעת הזרם הזורם בו באופן מקומי. משרעות המתח והזרם משתנות בנקודות שונות לאורך קו התמסורת, אך היחס ביניהם נשאר קבוע ובניגוד לנגד הוא אינו תלוי באורך קו התמסורת. העכבה האופיינית מסומנת לרוב <math>Z_0</math> או <math>Z_C</math> והיא נמדדת ב[[אוהם]].
▲בקו תמסורת ללא הפסדים,
:<math>Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}}</math>
כאשר L ההשראות ליחידת אורך ו-C הקיבול ליחידת אורך, והעכבה האופיינית היא [[מספר ממשי]].
הערכים המקובלים ב[[כבל קואקסיאלי]] הם של 50 עד 100 [[אוהם]]
בקו תמסורת בעל הפסדים, העכבה האופיינית היא:
:<math>Z_0 = \sqrt{\frac{R + j \omega L}{G + j \omega C}}</math>
כאשר R ההתנגדות ליחידת אורך (לאורך הקו), G ה[[מוליכות חשמלית|מוליכות]] ליחידת אורך בין הדקי הקו, <math>\omega</math> [[תדירות]] הגל ו-<math>j=\sqrt{-1}</math> היחידה ה[[מספר מדומה|מדומה]]. כאן העכבה האופיינית היא [[מספר מרוכב]], כלומר קיים הפרש [[מופע]] בין המתח והזרם בקו ששוה לזווית ב[[קואורדינטות קוטביות|הצגה קוטבית]] של העכבה האופיינית ב{{ה|מישור המרוכב}}.
==תיאום עכבות==
כאשר [[מקור מתח]] סינוסי מחובר לקו תמסורת שבקצהו התקן מקובץ כמו נגד, המתח יימסר בקו כגל מתקדם ויוחזר מהנגד כגל חוזר. היחס בין הגל המתקדם לגל החוזר נקרא מקדם ההחזרה והוא תלוי בעכבה האופיינית של הקו ובעכבה החשמלית של הרכיב שבקצה הקו:
:<math>\Gamma = \frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}</math>
כאשר <math>Z_L</math> העכבה החשמלית של העומס המחובר בקצה קו התמסורת ו-<math>Z_0</math> העכבה האופיינית של הקו. בקו תמסורת ללא הפסדים שבקצהו נגד בעל התנגדות זהה לעכבה האופיינית לא יהיו החזרות ולא יווצר [[גל עומד]]. כך ניתן למסור את כל ה[[הספק חשמלי|הספק החשמלי]] לעומס. למצב כזה קוראים תיאום עכבות וטיב התיאום נמדד על ידי [[יחס גלים עומדים]]. בקו תמסורת בעל הפסדים העכבה האופיינית תלויה בתדירות הגל ולכן לא ניתן לתאם אותו באופן מלא לגלים בתדרים שונים או ל[[פולס]]ים.
בתורת הגלים נוהגים לדמות [[תווך]] לקו תמסורת, ואת הגלים שעוברים בו לזרם ומתח חשמליים, גם במקרה של שדות [[אלקטרומגנטיות|אלקטרומגנטיים]] וגם במקרה של [[גל קול]].
בהקשר לאלקטרומגנטיות ו[[משוואות מקסוול]], העכבה האופיינית שווה ל[[שורש ריבועי|שורש הריבועי]] של היחס בין [[מקדם מגנטיות]] לבין [[מקדם דיאלקטרי]]. עבור גלי קול העכבה האופיינית של התווך היא הצפיפות כפול מהירות הקול.
==עכבה אופיינית אינטרינזית==
העכבה האופיינית האינטרינזית של חומר מוגדרת היחס בין משרעת ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] לבין משרעת ה[[שדה מגנטי|שדה המגנטי]] של גל אלקטרומגנטי בחומר. העכבה האופיינית האינטרינזית מסומנת לרוב <math>\eta</math> וגם היא נמדדת באוהם. העכבה האינטרינזית של הריק:
:<math>\eta_0 = \sqrt{\frac{\mu_0}{\varepsilon_0}} \cong 377\Omega</math>
כאשר <math>\mu_0</math> [[מקדם מגנטיות|מקדם המגנטיות]] של הריק ו-<math>\epsilon_0</math> [[מקדם דיאלקטרי|המקדם הדיאלקטרי]] של הריק. העכבה האינטרינזית של חומר בעל [[מקדם שבירה]] n היא:
:<math>\eta = \sqrt{\frac{\mu}{\varepsilon}} = \frac{\eta_0}{n}</math>
לחומרים בעלי מוליכות חשמלית יש מקדם שבירה מרוכב וכתוצאה מכך גם עכבה אינטרינזית מרוכבת, וקיים הפרש מופע בין השדה החשמלי והשדה המגנטי.
==ראו גם==
* [[עכבה חשמלית]]
* [[גלבו]]
שורה 25 ⟵ 40:
</div>
{{חשמל}}
[[קטגוריה: טכנולוגיה תקשורתית]]
[[קטגוריה: מעגלים חשמליים]]
[[en:Characteristic impedance]]
[[de:Wellenimpedanz]]
| |||