Направление распространения энергии


Чтобы ответить на вопрос, почему волна напряжения в месте короткого замыкания отражается с фазой, повернутой на 180°, а волна тока в этом же случае отражается с той же фазой (для разомкнутой линии наоборот), необходимо рассмотреть вопрос о направлении распространения энергии или мощности. Прямая волна связана с некоторым количеством энергии (более подробно это будет рассмотрено в параграфе, посвященном вектору Умова — Пойнтинга). Так как в месте короткого замыкания никакого потребления энергии не происходит, отраженная волна пойдет по линии обратно к генератору. В месте короткого замыкания фаза напряжения должна быть повернута на 180°, потому что напряжение прямой волны плюс напряжение отраженной волны дают при сложении нуль. Так как в момент отражения волна напряжения противоположна по фазе, волна тока отразится без изменения фазы. Это объясняется тем, что для обозначения перемены направления потока энергии знак напряжения или знак тока меняется на обратный, но ни в коем случае нельзя одновременно менять знаки у обеих величин. Это может быть показано на простом примере рассмотрения потока энергии, образованного источником постоянного тока.
На рис. 400, а видим, что батарея питает нагрузку. Здесь принято обычное обозначение направления тока от положительного зажима батареи к отрицательному. В этом случае мощность переходит от батареи к нагрузке, находящейся справа. На рис. 400, б полярность батареи изменена, так что верхняя часть линии является отрицательной относительно нижней. Но направление тока также изменено. Мощность, конечно, продолжает течь слева направо, т.е. от батареи к нагрузке. На рис. 400, в оставлено, то обозначение полярности батареи, что и на рис. 400, а, но направление тока изменено. Это достигнуто путем включения вместо нагрузки R генератора Г, создающего постоянное напряжение, несколько большее, чем напряжение батареи. Тогда мощность течет справа налево. Это значит, что генератор заряжает батарею. Если теперь отключить двигатель, вращающий генератор, то его обороты начнут уменьшаться и напряжение на его зажимах, также будет уменьшаться. Наступит момент, когда оно станет меньше напряжения батареи. Тогда направление тока будет обратным тому, что показано на рис. 400, в, а полярность напряжения останется прежней и мощность потечет слева направо. Батарея начнет вращать генератор. Он будет работать в режиме двигателя. Таким образом, видим, что для изменения направления потока энергии необходимо изменить знак только у напряжения или только у тока, но, ни в коем случае нельзя менять знаки одновременно у обеих этих величин.
Направление распространения энергии