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内外导体中电流的分布情况

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于外导体中的电流不会在内导体上产生磁场,因而不能影响内导体中的电流分布,内导体a中电流密度的分布情况取决于趋肤效应的作用。图4-19 外导体中电流密度分布由于趋肤效应和邻近效应作用的结果,同轴回路的电流分布分别集中在内、外导体的相向表面上,如图4-20所示。

内外导体中电流的分布情况

由于外导体中的电流不会在内导体上产生磁场,因而不能影响内导体中的电流分布,内导体a电流密度的分布情况取决于趋肤效应的作用。由于趋肤效应的作用,越靠近内导体表面,电流的密度越大,如图4-18所示。

外导体b上电流密度的分布情况则取决于内导体a对它的邻近效应及本身的趋肤效应作用之和。由于合成磁场Hφ的作用的结果,使外导体b中的电流的分布变为越接近内表面,电流密度就越大,如图4-19所示。

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图4-18 内导体中电流密度分布

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图4-19 外导体中电流密度分布

由于趋肤效应和邻近效应作用的结果,同轴回路的电流分布分别集中在内、外导体的相向表面上,如图4-20所示。电流的频率越高,则电流向内导体的外表面和外导体的内表面集中的情况越严重,此时能量就像由金属内部向外被排挤出来一样,集中在同轴对的介质中,而导体内只限定了电磁波的传播方向。趋肤效应与电流的频率、导线的电导率磁导率及直径有关。电流频率越高、趋肤效应就越显著,电流几乎仅通过导线的表面。

当临近回路或其他干扰源所造成的高频干扰电磁场作用在同轴对外导体上时,按趋肤效应的原理,干扰电流也不是均匀分布在整个截面上的,而是集中在外导体的对着干扰源的那一面的外表面上。随着频率的增加,趋肤效应和邻近效应也更加显著,因此工作电流越趋于内导体的外表面和外导体的内表面,干扰电流越趋于外导体的外表面,如图4-21所示,使得外导体中的工作电流和干扰电流分开,而传输的信号不受干扰。邻近效应除与电流频率、导线的电导率、磁导率及导线直径有关外,还与两导线的距离有关。(www.xing528.com)

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图4-20 同轴对中电流密度分布

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图4-21 同轴对中干扰电流与工作电流

由此看来,同轴对外导体起着两种作用:①作为传输回路的一根导体;②具有屏蔽作用,而且随着频率的增高,同轴对防止外界干扰的作用越好。

但是,在直流和低频情况下,电流通过导体的全部截面,同轴回路抗干扰的特点便消失了。不仅如此,由于同轴回路对其他回路和大地是不对称的,所以在低频时,同轴电缆在各个方面都不如对称电缆。

综上所述,同轴电缆不适合于低频通信,一般同轴通信电缆通信频率的下限,对校同轴电缆规定在60千赫以上,对中同轴则在300千赫以上。

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