ELEKTRO- MÁGNESES TEREK - Munka

7. FEJEZET
83
TÁVVEZETÉKEK
BEVEZETÕ
A 5. fejezet végén bemutattuk a koncentrált paraméterû hálózatok leíró egyenleteinek,
a Kirchhoff-egyenleteknek a származtatását a Maxwell-egyenletekbõl. Megjegyeztük,
hogy a koncentrált paraméterû hálózatok csak akkor tekinthetõk az elektromágneses
tér jó modelljének, ha geometriai méreteik következtében az elektromágneses hatás
terjedési ideje kicsi a hálózatokon belül a karakterisztikus idõhöz képest. Ellenkezõ
esetben az elektromos potenciál (feszültség), ill. a divergenciamentes áram, ill. a
belõlük számítható elektromos és mágneses tér többé nem az elektromágneses
jelenségek korrekt leírásai.
Mint a legtöbb esetben, a két szélsõ leírás (koncentrált paraméterû hálózat és
mezõ) között létezik átmeneti zóna, amely már a véges terjedési sebességet figyelembe
veszi, de még megõrzi a feszültséggel és árammal történõ leírás egyszerûségét. Az
ezeknek a feltételeknek eleget tevõ elrendezéseket elosztott paraméterû hálózatoknak
nevezzük. Ezekben a hálózatokban a leírás során már nemcsak az idõtõl függenek a
leíró mennyiségek, hanem (az esetek döntõ többségében) egy térbeli koordinátától
is. Tipikus elosztott paraméterû hálózat a távvezeték.
A távvezeték elvben homogén kitöltésû térben két párhuzamos alkotójú, tetszõleges
vezérgörbéjû fémhenger. Az ideális távvezeték ideális fémhengerekbõl áll, a valódi
vezetéknél engedünk ebbõl a szigorúságból.
A távvezeték elvben végtelen hosszú. A gyakorlatban természetesen kezdete és
vége is van, de valóban elég hosszú ahhoz, hogy már ne lehessen koncentrált
paraméterûnek tekinteni.
Az ideális vezeték – ahogy ezt mondottuk – nem változtat irányt. A gyakorlatban ez
általában nem valósítható meg, de ennek rendszerint csekély hatását nem vizsgáljuk.
Az elektromágneses hullámokat vizsgálva bebizonyítható, hogy párhuzamos,
ideális fém hengerek környezetében többi között olyan tér alakul ki, ahol a villamos
és mágneses térerõsségnek is csak a hengerekre merõleges síkban van komponens.
Ezeket transzverzális komponensnek nevezzük, ezért az ilyen struktúrájú tér
elnevezése: transzverzális elektromos mágneses tér, rövidítve: TEM. Véges vezetõképesség
esetén a tér csak keveset torzul, a leírás még jól közelít.
Inhomogén keresztmetszetû kitöltés esetén nem alakul ki TEM-tér, egyik vagy
mindkét térerõsségnek hosszanti (longitudinális) komponense is van. Ilyen
távvezetékeket a TEM-módusú távvezetékhez hasonló módon lehet leírni és tárgyalni.
A 7.1. ábrán néhány, a gyakorlatban használt távvezeték-keresztmetszet látható.
A továbbiakban a megfontolásainkat a vezetékpáron mutatjuk be, de azok valamennyi
kétvezetékes távvezetékre érvényesek.