Impedancia de onda

La impedancia de onda es una característica del medio de propagación de onda .

En acústica

La impedancia de onda en un gas y un líquido es la relación entre la presión del sonido en una onda de sonido en un plano que viaja y la velocidad de vibración de las partículas del medio. Además, la resistencia de onda es igual al producto de la densidad del medio y la velocidad del sonido en él.

La resistencia al oleaje en sólidos para ondas longitudinales es la relación entre la tensión mecánica , tomada con signo contrario, y la velocidad de vibración de las partículas del medio.

Véase también impedancia acústica específica .

En hidromecánica

La resistencia de las olas en hidromecánica es una parte de la resistencia hidrodinámica y aerodinámica que caracteriza los costos de energía para la formación de olas, por ejemplo:

olas formadas en la superficie del agua durante el movimiento del barco;
ondas de choque que surgen durante el vuelo supersónico de un avión ;
etc.

En electrodinámica

En electrodinámica, la impedancia de onda de una línea de transmisión (abreviado - impedancia de onda) es un valor determinado por la relación entre el voltaje de la onda incidente y la corriente de esta onda en la línea de transmisión (según la ley de Ohm ) [1] .

Al determinar la resistencia de la onda, también se pueden usar el voltaje y la corriente de las ondas reflejadas o viajeras .

La unidad de medida es el ohmio .

Cuando se calcula la resistencia de onda usando el método de amplitudes complejas, se usan amplitudes de voltaje y corriente . Ante la presencia de pérdidas en la línea de transmisión, el valor se vuelve complejo.

La impedancia de la línea de transmisión depende de su diseño y de los parámetros electrofísicos de los materiales utilizados ( ε , μ , σ ), que en conjunto determinan los parámetros lineales de la línea de transmisión ( capacitancia , inductancia , resistencia y conductividad por unidad de longitud), como así como sobre el tipo de onda, en presencia de dispersión - sobre la frecuencia de las oscilaciones electromagnéticas .

La impedancia de onda a menudo se confunde con la impedancia de onda característica , un valor determinado por la relación entre el componente transversal de la intensidad del campo eléctrico y el componente transversal de la intensidad del campo magnético de la onda viajera [1] .

En una línea larga, la impedancia de onda es (según la ley de Ohm ):

Z_{0}={U_{m} \over I_{m)),

dónde:

${\ Displaystyle U_ {m}}$ - la amplitud de la tensión de onda (incidente, reflejada o viajera );
$Estoy}$ es la amplitud de la corriente de la misma onda.

En líneas infinitamente largas, la carga es puramente activa , por lo que la energía almacenada en inductancia y capacitancia es la misma.

{L_{1}XI_{m}^{2} \sobre 2}={C_{1}XU_{m}^{2} \sobre 2},

dónde:

$L_{1}$ - inductancia lineal;
$C_{1}$ - capacidad lineal;
$X$ - parte de la línea;
${\ Displaystyle U_ {m}}$ es la amplitud de tensión en la línea;
$Estoy}$ es la amplitud de la corriente en la línea.

Por lo tanto, la resistencia de onda en líneas infinitamente largas está determinada por la inductancia y la capacitancia lineales:

{\sqrt {L_{1} \sobre C_{1}}}={U_{m} \sobre I_{m}}=Z_{0}.

La resistencia de onda del medio es la relación de las amplitudes de los campos eléctrico y magnético de las ondas electromagnéticas que se propagan en el medio:

Z={E_{0}^{-}(x) \sobre H_{0}^{-}(x)}.

Si las impedancias de onda de dos medios que tienen una interfaz son las mismas, entonces no se produce reflexión de ondas electromagnéticas en esta interfaz, incluso si la permeabilidad dieléctrica y magnética en los medios son diferentes.

En ingeniería de radio

Cuando una onda electromagnética se propaga en un medio con relativa permeabilidad dieléctrica y magnética , la amplitud y los valores instantáneos de los campos eléctrico y magnético están relacionados por la relación: donde es la constante magnética , es la constante eléctrica . Esta expresión se puede representar como: $\varepsilon$ $\mu$ $mi$ $H$ ${\sqrt {\varepsilon _{0}\varepsilon }}E={\sqrt {\mu _{0}\mu }}H$ $\mu_{0}$ $\varepsilon_{0}$

{\displaystyle {\frac {E}{H}}={\sqrt {\frac {\mu _{0}\mu }{\varepsilon _{0}\varepsilon ))))

La relación suele denominarse resistencia de onda del medio, ya que existe una analogía formal entre la ecuación y la ley de Ohm [2] . Para el vacío , su impedancia característica es ohm. ${\frac{E}{H))$ ${\displaystyle {\frac {E}{H}}={\sqrt {\frac {\mu _{0}\mu }{\varepsilon _{0}\varepsilon ))))$ $\mu = \varepsilon = 1$ $\rho _{v}={\sqrt {\frac {\mu _{0}}{\varepsilon _{0}}}}=376,73$

Notas

↑ 1 2 GOST 18238-72. Líneas de transmisión de microondas. Términos y definiciones.
↑ Sena L. A. Unidades de cantidades físicas y sus dimensiones. - M., Nauka, 1977. - S. 226-227