Elektromagnetická vlna

Je-li připojeno dvouvodičové vedení ke zdroji harmonického napětí vysoké frekvence, je napětí mezi vodiči popsáno rovnicí postupné elektromagnetické vlny. To ale znamená, že ani náboj vodičů není rozložen rovnoměrně a mezi vodiči je v různých místech různá elektrická intenzita . Mezi vodiči tedy vzniká elektrické pole s nerovnoměrným rozložením siločar. Pro určitý okamžik je elektrické pole znázorněno na obr. 260 (symbolem jsou značeny vodivostní elektrony).

Je-li ke konci vedení připojen rezistor (spotřebič), v němž se veškerá elektromagnetická energie mění v jinou formu energie (vnitřní energie, …), má proud ve vedení stejnou fázi jako napětí. V místech největšího napětí bude tedy ve vedení také největší proud. Současně s elektrickým polem bude tedy vznikat kolem vedení i magnetické pole, které je na obr. 260 znázorněno magnetickými indukčními čarami ve tvaru soustředných kružnic. Vektor magnetické indukce je kolmý na vektor .

Při přenosu elektromagnetické energie dvouvodičovým vedením vzniká v prostoru mezi vodiči časově proměnné silové pole, které má složku elektrickou a magnetickou a nazývá se elektromagnetické pole. Energie není přenášena samotnými vodiči, ale elektromagnetickým polem mezi nimi. Tento děj má charakter vlnění. Tak jsme dospěli k postupné elektromagnetické vlně, ale za předpokladu, že veškerá elektromagnetická energie se na konci vedení pohltí. Pokud tomu tak není, nastává na konci vedení odraz vlnění a odražené vlnění se skládá s vlněním postupujícím a vzniká vlnění stojaté.

Obr. 260

Stojaté vlnění vznikne na dvouvodičovém vedení v případě, že k vedení není připojen žádný spotřebič (vedení naprázdno). Protože má konec vedení značný odpor (), dosahuje napětí na konci vedení svého maxima, naopak proud zde má stále nulovou hodnotu (vedení je zde rozpojeno). V celém vedení tedy vzniká fázový rozdíl mezi napětím a proudem . Tomu odpovídá i průběh stojatého elektromagnetického vlnění ve vedení. Na konci vedení vzniká kmitna napětí a uzel proudu. Ve vzdálenosti je situace opačná: je zde uzel napětí a kmitna proudu.

O tom se lze přesvědčit smýkáním vodivého můstku se žárovkou po vedení: v místech kmiten napětí svítí žárovka nejvíce, v místech uzlů napětí se nerozsvítí vůbec.

Vedení se stojatou elektromagnetickou vlnou lze přirovnat k oscilačnímu obvodu. Periodicky zde dochází k přeměně energie elektrického pole mezi vodiči na energii magnetického pole. Ve stojaté elektromagnetické vlně je mezi časově proměnnými vektory a fázový rozdíl .

Tj. vektory a jsou na sebe navzájem kolmé.