¿Podemos establecer una analogía entre el flujo de potencia em a través del espacio libre y el flujo de potencia ac a través de una línea de transmisión?

Sabiendo que el espacio libre tiene una impedancia característica (que es puramente resistiva, medida en ohmios), me preguntaba si puedo modelar el espacio libre como una línea de transmisión infinitamente larga, compuesta por inductores y capacitores distribuidos.Propagación de ondas electromagnéticas a través del espacio libre.

Sabemos que un modelo de línea de transmisión sin pérdidas de longitud infinita suministrada por una fuente de CA en un terminal se ve:modelo de línea de transmisión con inductancia y capacitancia distribuidas

Si consideramos la dirección del campo eléctrico cambiante a través de la capacitancia (digamos eje X) y la del campo magnético cambiante dentro de la inductancia (digamos eje Y), encontramos que el vector de puntos se dirige hacia afuera del plano de la línea de transmisión (eje Z)- - lo que parece extraño, ya que la dirección del flujo de energía es ciertamente a lo largo del eje Y.

Sin embargo, si ajusto la orientación de los inductores de la siguiente manera:reorientación de los inductores para que coincidan con la dirección del flujo de energía

Parece que el problema con respecto a la dirección del flujo de energía aparentemente está resuelto. Sin embargo, todavía no estoy convencido con esta representación. En primer lugar, he considerado solo el campo magnético dentro de los inductores. Pero H tiene un rizo distinto de cero, termina sobre sí mismo. Entonces, si tomo en cuenta el campo H total (alrededor del inductor), termino con un flujo de energía cero, que definitivamente no es lo que está sucediendo. Además, el flujo de energía, independientemente de la orientación de los inductores, debe ser a lo largo de la línea de transmisión (no hacia afuera del plano que contiene la línea TX).

En este punto, me pregunto dónde estoy cometiendo errores. (es decir, ¿es porque estoy ignorando la corriente a través del capacitor y el campo eléctrico a través del inductor?) ¿O es una mala idea modelar el espacio libre como una línea de transmisión?

Por qué querrías hacer esto?
Es porque creo que debería existir un modelo generalizado para la transmisión de energía en un medio, de modo que el mismo modelo pueda usarse tanto en la propagación de energía de CA en la línea de transmisión como en la propagación de energía electromagnética en el espacio libre.
El punto central de una línea eléctrica es que es un conductor, con diferentes propiedades de propagación y un límite . Probablemente podría usar el modelo de espacio libre para la transmisión dentro de un gran cuerpo metálico (¿núcleo planetario?)

Respuestas (2)

Por lo general, dibujamos el símbolo del inductor como una bobina de alambre, lo que puede ser muy engañoso. Tienes que echar un vistazo al campo B alrededor de un cable recto y, de repente, tu analogía tiene mucho sentido.

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Ya he respondido una pregunta sobre los modelos de líneas de transmisión aquí: Inductancia de la línea de transmisión Alguna información básica para usted sobre el tema. Sin embargo, no es una respuesta a su pregunta.

Sabiendo que el espacio libre tiene una impedancia característica (que es puramente resistiva, medida en ohmios), me preguntaba si puedo modelar el espacio libre como una línea de transmisión infinitamente larga, compuesta por inductores y capacitores distribuidos.

Si el espacio libre es puramente resistivo, entonces no es exacto modelar el espacio libre como una línea de transmisión porque una línea de transmisión no es puramente resistiva, especialmente en longitudes largas. Aquí hay una respuesta sobre por qué los conductores no son puramente resistivos. ¿De dónde obtiene su capacitancia un alambre conductor recto?

Si consideramos la dirección del campo eléctrico cambiante a través de la capacitancia (digamos eje X) y la del campo magnético cambiante dentro de la inductancia (digamos eje Y), encontramos que el vector de puntos se dirige hacia afuera del plano de la línea de transmisión (eje Z)- - lo que parece extraño, ya que la dirección del flujo de energía es ciertamente a lo largo del eje Y.

En su tercera imagen, ha dibujado sus inductores perpendiculares a sus condensadores. Lo cual coincide con su convención de que el campo eléctrico está en la dirección X y el campo magnético en la dirección Y. Usted indica que el vector de puntos debe estar en la dirección del eje Z. Esto es correcto para la onda electromagnética.

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Entonces ha dibujado un conductor después de cada nodo condensador-inductor. Este conductor hace un "giro" de 180 grados con respecto a la dirección del campo magnético que viaja a través del inductor. Lo que significa que su eje Y muestra valores negativos y positivos. Puedo entender que tal vez quieras mostrar la onda magnética como un campo magnético cambiante. Aunque no muestra el campo eléctrico cambiante a este respecto. Entonces, esta es una indicación de que no podemos evaluar vectorialmente, los elementos del circuito que se modelan para representar la forma en que operan y se conectan en términos aritmáticos (serie y paralelo) . En general, es mejor usar fasores para modelar elementos de circuitos por varias razones, consulte Fasor Wikipedia .

La falta de resistencia en el modelo NO significa que la potencia real no pueda fluir.
¿Podemos establecer una analogía entre el flujo de potencia em a través del espacio libre y el flujo de potencia ac a través de una línea de transmisión?
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