Fasförskjutning på ledningar

Som vi har lärt oss sker en elektromagnetisk vågs utbredning med ljusets hastighet. I fritt rum är det ljushastigheten i vakuum; i en ledare måste vi ta hänsyn till förkortningsfaktorn.

Denna alternativtext har ännu inte granskats.

Kort beskrivning: Kopplingsschema med två anslutningsklämpar a (vänster) och b (höger); de övre ledarna är förbundna med ett kort, elliptiskt ritat ledningselement med beteckningen ”Z = 50 Ω”, vars ändar är dragna lodrätt ned till den undre ledarbanan.

Detaljerad beskrivning: Till vänster finns klämparet ”a” med en öppen rund klämma upptill och en nedtill; till höger på motsvarande sätt klämparet ”b”. Upptill går från vänster till höger en horisontell ledarbana till en central, pillerformad/elliptiskt ritad ledningssymbol med streckad innerlinje; under den står textbeteckningen ”Z = 50 Ω”. I båda ändarna av denna ledningssymbol är svarta förbindelsepunkter inritade. Från vardera punkten går en lodrät ledarbana nedåt till respektive undre horisontella ledarbana. De undre ledarbanorna löper från de nedre runda klämmorna (till vänster vid ”a”, till höger vid ”b”) till de tillhörande lodräta förbindelserna; mellan de båda lodräta förbindelserna är ingen ledare inritad nedtill. Sammanlagt uppstår fyra yttre runda klämmor (uppe och nere vid a och b), en övre sträcka förbunden via ledningselementet och två skilda undre sträckor som är anslutna till ledningselementets ändar via de lodräta förbindelserna.
Figur UPPGRADERING-14.36.1: Koaxialkabel med bestämd längd
Ledningslängd Fasförskjutning
$\lambda/4$ $\qty{90}{\degree}$
$\lambda/2$ $\qty{180}{\degree}$
$3/4\cdot\lambda$ $\qty{270}{\degree}$
$\lambda$ $\qty{360}{\degree}$
Tabell UPPGRADERING-14.36.2: Fasförskjutning som funktion av ledningslängden

Inom en ledare uppstår därför en tidsfördröjning mellan ledningens början och slut, eftersom utbredningshastigheten inte är oändlig: Om den positiva toppspänningen hos en överförd sinussvängning ligger an vid ena änden vid en viss tidpunkt, ligger den an vid andra änden först en liten stund senare. Eftersom sinussvängningar upprepas anger vi denna fördröjning som fasförskjutning från $\qty{0}{\degree}$ till $\qty{360}{\degree}$, där $\qty{360}{\degree}$ motsvarar en svängningsperiod. Eftersom vågen upprepas motsvarar $\qty{360}{\degree}$ åter $\qty{0}{\degree}$.

När vi talar om ett koaxialkabels elektriska längd är förkortningsfaktorn redan inräknad, varför kabeln mekaniskt kan vara längre. Vi kan därför räkna om längden direkt till fasförskjutning i grader: En våglängd ($\lambda$) motsvarar exakt $\qty{360}{\degree}$, och delar av den motsvarande proportionellt mindre fasförskjutning. Så motsvarar till exempel $\lambda / 2$ exakt $\frac{\qty{360}{\degree}}{2} = \qty{180}{\degree}$ och $\lambda / 4$ exakt $\frac{\qty{360}{\degree}}{4} = \qty{90}{\degree}$. Tabell UPPGRADERING-14.36.2 visar fasförskjutningen som funktion av ledningslängden.

I de följande avsnitten ska vi titta på hur denna fasförskjutning kan utnyttjas i praktiken.


Fortsätt till nästa avsnitt: Lecherledning