2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路的输入抗阻

电路的输入抗阻 λ/4的无损耗短路线，其输入阻抗为无限大，故可用λ/4终端短路的金属杆作为超高频线路的支持绝缘子。 终端接纯电抗负载的无损耗线 Z2=jX2 入射波在终端发生全反射。因此接纯电抗负载的无损耗线上电压、电流沿线的分布也形成驻波，只是线路的终端一般不再是电压、电流的波腹或波节。 输入阻抗 从能量角度来分析传输线的驻波工作状态的特点 ： 能量不能从电源端传递到负载端，因为终端开路、短路和接纯电抗元件时都无能量消耗。但在每个电压波节与电流波节之间的长度的范围内，存在着电场能量与磁场能量不断相互转化的过程。 终端匹配的无损耗线，沿线只存在一个不衰减的正向行波，这是无损耗线的行波工作状态，其特点是正向行波将能量单方向地从电源端传输到负载端。 当无损耗线终端接任意负载时，线路的工作状态一般既不是单纯的驻波工作状态，也不是单纯的行波工作状态，而是二者的叠加。换言之，既有沿线电磁场能量的振荡，又有能量从电源端传输到负载端供负载消耗。 例1 图示一段长度l等于四分之一波长、特性阻抗为Zc的无损耗线，终端负载阻抗为Z2。试求线路始端输入阻抗Z1，并讨论此无损耗线的作用。 解： 线路始端的输入阻抗为 例2 有一对位于空气中的无损耗均匀线，其长度为7 m，特性阻抗为100 。始端所接正弦电压源的电压为 线路处于稳定状态。试分别解答以下问题： (a) 如果线路终端接以电阻为R2=100 的集中参数电阻负载，求电源电流i1(t)和负载电流i2(t)，并绘出电压、电流有效值的沿线分布图； (b) 如果线路终端短路，求传输线始端电流有效值I1和终端电流有效值I2，并绘出电压、电流有效值的沿线分布图(标出各波腹、波节的坐标以及电压、电流波腹的大小)。 解： (a) 因R2=Zc，负载与传输线匹配 。线上任意一处的输入阻抗均等于特性阻抗，故始端电流相量为 终端电流相量为 U, I 3V 30mA U I 7 0 (b) 终端短路时 始端输入阻抗为 无损耗线处于驻波工作状态。 始端电流有效值为 终端电流有效值为 电压波腹的有效值为 电流波腹的有效值 $