İki elektrik akımının aynı kablo üzerinde zıt yönlerde aynı anda ve aynı anda birbirleriyle etkileşime girmeden nasıl hareket edebilecekleri?

Bilgi Teorisine Giriş: John R. Pierce'den Semboller, Sinyaller ve Gürültü , şunları söylüyor:

Doğrusallık doğanın gerçekten şaşırtıcı bir özelliği olsa da, nadiren de olsa değildir. Ağ teorisi ile bağlantılı olarak Bölüm I'de tartışılan dirençler, kapasitörler ve indüktörlerden oluşan tüm devreler doğrusaldır ve telgraf hatları ve kabloları da vardır. Gerçekten de, genellikle elektrik devreleri, vakum tüpleri veya transistörler veya diyotlar içermeleri dışında doğrusaldır ve bazen bu tür devreler bile büyük ölçüde doğrusaldır.

Telgraf telleri doğrusal olduğu için telgraf telleri, üzerlerindeki elektriksel sinyallerin birbirleriyle etkileşime girmeden bağımsız olarak davranacakları için olduğu için, iki telgraf sinyali, aynı tel üzerinde aynı anda zıt yönlerde birbirleriyle etkileşime girmeden hareket edebilir. . Bununla birlikte, doğrusallık, elektrik devrelerinde oldukça yaygın bir fenomen olsa da, hiçbir şekilde evrensel bir doğal fenomen değildir. İki tren, aynı pistte karşılıklı yönde parazitsiz seyahat edemez. Ancak, trenlerde oluşan tüm fiziksel olaylar doğrusal olsaydı, muhtemelen yapabilirlerdi. Okuyucu, gerçekten lineer bir varlık ırkının mutsuz lotunda spekülasyon yapabilir.

Bunu fiziksel bir perspektiften düşünerek, iki telgraf sinyalinin (diğer bir deyişle, iki elektrik akımı) aynı tel üzerinde, aynı anda zıt yönlere aynı anda gidebildiği için telgraf tellerinin nasıl doğrusal olduğunu merak ediyordum. , birbirleriyle karışmadan?

Telleri saf bir şekilde tek şeritli, iki yönlü bir yol olarak düşünüyordum. Bu benzetmede, arabalar her iki yönde de seyahat edebileceklerdi, fakat aynı anda değillerdi. Anladığım kadarıyla, katılarda, elektronların hareketi bir elektrik akımı üretiyor, bu yüzden elektronlar arabalar olacaktı. Yazarın doğrusallığı açıklaması göz önüne alındığında, bu eşzamanlı, iki yönlü akım akışına izin veren elektronlarla ilgili neler oluyor?

Wikipedia sayfasında, doğrusallığın bu fiziksel özelliğini açıklayan doğrusal devreler için hiçbir şey bulamadım .

İnsanlar bunu netleştirmek için zaman ayırabilirlerse çok memnun olurum.

PS Elektrik mühendisliğinde bir geçmişe sahip değilim, bu yüzden temel olarak anlatılmış bir açıklama takdir edildi.

EDIT: Önceki iş parçacığından gelen yorumları temel alarak, elektronları çift taraflı çarpışan otomobiller olarak temsil edersem analojimin daha doğru olacağını anladım ve daha sonra bu araçlarla dolu olarak yaşadıkları iki yönlü şeridi hayal edin. Her iki yöndeki hareketler (her iki yöndeki elektrik akımı), her bir otomobilin "önündeki" çarpma / dürtme "ile" çarparak / dürtme "şeklinde gerçekleşen bir dalga gibi, sıralı bir" itme / dürtme "hareketi ile temsil edilir. akımın yönü).

2. EDİT: Yanlış anlaşılmamın özünün, elektrik akımı ve sinyalin aynı şey olduğunu varsaydığım gerçeğinden geldiğini söyleyen birçok cevap görüyorum. Ve bu cevaplar doğru, ben edildi elektrik akımı ve sinyal, aynı şey olduğunu varsayarak yazar (veya o açıkça bu ikisi arasındaki farkı başarısız) metin içinde aynı şey olduğunu ima eder çünkü! Aynı bölümden aşağıdaki alıntılara bakın:

Morse Alfred Vail ile çalışırken eski kodlar bırakıldı ve şimdi Mors kodu olarak bildiklerimiz 1838'de tasarlandı. Bu kodda, alfabenin harfleri boşluklar, noktalar ve çizgilerle gösterilir. Alan, bir elektrik akımının yokluğudur, nokta kısa süreli bir elektrik akımıdır ve çizgi, daha uzun süreli bir elektrik akımıdır.

$$\vdots$$

Morse'un yeraltı teliyle karşılaştığı zorluk önemli bir problem olarak kaldı. Sabit bir elektrik akımı eşit derecede iyi ileten farklı devreler, elektriksel iletişim için mutlaka eşit derecede uygun değildir. Bir yeraltı veya deniz altı devresine çok hızlı noktalar ve kısa çizgiler gönderirse, alıcı ucunda bir araya getirilirler. Şekil II-1'de belirtildiği gibi, aniden açılıp kapanan kısa bir akım patlaması gönderdiğimizde, devrenin uzak ucundan daha uzun, düzleştirilmiş bir yükselme ve akım düşüşü alırız. Bu daha uzun akım akışı, örneğin akımın olmaması olarak gönderilen başka bir sembolün akımıyla çakışabilir. Bu nedenle, Şekil II-2'de gösterildiği gibi, net ve farklı bir sinyal iletildiğinde, yorumlanması zor olan belirsiz bir şekilde dolaşan akım ve düşüş olarak alınabilir.

Elbette, noktalarımızı, boşluklarımızı ve kısa çizgilerimizi yeterince uzun yaparsak, en uzaktaki akım gönderen ucundaki akımı daha iyi izleyecektir, ancak bu aktarım hızını yavaşlatır. Bir şekilde, belirli bir iletim devresiyle, noktalar ve boşluklar için sınırlı bir iletim hızıyla ilişkili olduğu açıktır. Denizaltı kabloları için bu hız telgrafçılara sorun çıkarmayacak kadar düşüktür; direklerdeki teller için telgrafçıları rahatsız etmeyecek kadar hızlıdır. İlk telgrafçılar bu sınırlamanın farkındaydı ve bu da iletişim teorisinin merkezinde yer alıyor.

Hızdaki bu sınırlama karşısında bile, belirli bir zaman diliminde belirli bir devre üzerinden gönderilebilecek harf sayısını artırmak için çeşitli şeyler yapılabilir. Bir çizgi, nokta olarak göndermek için üç kat daha uzun sürer. Yakında çift akım telgrafiyle kazanılabileceği takdir edildi. Bunu, alıcı ucunda, telgraf teli ile toprak arasında küçük akımların akış yönünü tespit eden ve gösteren bir cihaz olan bir galvanometrenin bağlandığını hayal ederek anlayabiliriz. Bir noktayı belirtmek için gönderici, pilinin pozitif terminalini kabloya ve negatif terminali toprağa bağlar ve galvanometrenin iğnesi sağa hareket eder. Kısa çizgi göndermek için gönderici, pilinin negatif terminalini kabloya ve pozitif terminali yere bağlar, ve galvanometrenin iğnesi sola doğru hareket eder. Bir yöndeki (telin içindeki) bir elektrik akımının bir noktayı ve diğer yöndeki (telin dışı) bir elektrik akımının bir çizgiyi temsil ettiğini söylüyoruz. Hiçbir akım yok (akü bağlı değil) bir alanı temsil eder. Gerçek çift akım telgrafında farklı türde bir alıcı araç kullanılır.

Tek akımlı telgrafta kodumuzu oluşturacak iki unsur vardır: akım ve akım yok, 1 ve 0 olarak adlandırabiliriz. Çift akımlı telgrafta gerçekten üç akım vardır, yani akım akımı olarak niteleyebiliriz ya da telin içindeki akım; akım yok; geri akım veya telden akım; veya +1, 0, -1 olarak. Burada + veya - işareti, akım akışının yönünü gösterir ve 1 sayısı, akımın her iki yöndeki akım akışı için eşit olan akımın büyüklüğünü veya gücünü verir.

1874 yılında Thomas Edison daha da ileri gitti; dörtlü telgraf sisteminde iki akım akımı ve iki akım yönü kullandı. Bir mesaj göndermek için akım akış yönündeki değişikliklerden bağımsız olarak yoğunluğundaki değişiklikleri ve başka bir mesaj göndermek için yoğunluktaki değişikliklerden bağımsız olarak akım akış yönündeki değişiklikleri kullandı. Akımların bir sonrakinden eşit olarak farklılaştığını varsayarsak, iki mesajın aynı anda bir devre üzerinde aynı anda +3, +1, -1, -3 olarak iletildiği dört farklı akım koşulunu temsil edebiliriz. Bunların alıcı ucunda yorumlanması Tablo I'de gösterilmektedir.

Şekil II-3, eşzamanlı iki bağımsız mesajın noktalarının, kısa çizgilerinin ve boşluklarının, dört farklı akım değerinin art arda nasıl gösterilebileceğini göstermektedir.

Açıkçası, bir devre üzerinden ne kadar bilgi göndermenin mümkün olduğu, sadece bir devrenin ardışık sembollerini (ardışık akım değerleri) ne kadar hızlı gönderebildiğine değil, aynı zamanda bir tanesi arasından seçilebilecek kaç farklı sembolün (farklı akım değerleri) olduğuna da bağlıdır. . Semboller olarak sadece iki akım +1 veya 0 veya en az etkili olan semboller varsa, iki akım +1 ve - 1 ise, alıcıya bir seferde iki olasılıktan sadece birini iletebiliriz. Ancak yukarıda gördük ki, +3 veya + 1 veya - 1 veya - 3 gibi bir anda dört geçerli değerden birini (dört sembolden herhangi birini) seçebilirsek, bu güncel değerler (semboller) iki bağımsız bilgi parçası: mesaj 1'de 0 mı yoksa 1 mi yoksa mesaj 2'de 0 mı yoksa 1 mi demek istediğimizi mi? Böylece, belirli semboller gönderme hızı için, Dört akım değerinin kullanılması iki bağımsız mesaj göndermemize izin verir, her biri iki mevcut değer bir mesaj göndermemize izin verir. İki geçerli değeri kullanarak dört geçerli değer kullanarak, dakikada iki kat fazla mektup gönderebiliriz.

Ve bu ders kitabı herhangi bir önkoşul fiziği veya elektrik mühendisliği bilgisini kabul etmiyor, bu nedenle okuyucuların sinyal ve elektrik akımı arasındaki farkı ayırt etmesi mümkün görünmüyor - özellikle yazarın sürekli olarak aynı gibi göründüğü gerçeği göz önüne alındığında (muhtemelen veya hiçbir şekilde net bir şekilde, böyle bir arka planı olmayan insanlar için ikisini ayırmakta başarısız olur).

Fizik açıklaması, dalga kılavuzlarının (boş alan dahil), iki yayılım yönü için dikey modlara sahip olmasıdır. Bu, ters yönde hareket eden iki sinyalin karışmayacağı anlamına gelir. (Bu, bir yaklaşım değildir, olacak bir girişim).

"İletilen" ve "alınan" sinyallerini ayıran cihaz bir sirkülatördür . Optik alanda da bulunur ve tek bir optik fiber üzerinden çift yönlü iletişimi uygulamak için kullanılabilir. RF alanında, tek bir anten üzerinden iletim ve alım sinyallerinin ayrılmasını sağlamak için kullanılabilir (aynı anda ve tabii ki aynı frekansta). Pratik olarak bir kişi, genellikle teknik nedenlerden dolayı, gönderme ve alma için farklı frekanslar kullanır. Sirkülatör mükemmel bir izolasyona sahip değildir ve ayırma çok zayıf alınan sinyaller için çok iyi çalışmaz. Ancak eğer birinin mükemmel bir sirkülatör cihazı varsa, düzenleme çalışacaktır.

Eski analog telefon sisteminde sadece tek bir tel çifti vardı, fakat aynı anda konuşmak ve duymak mümkündü.

TL / DR: Çok basit bir açıklama, bir telde gerilim ve akım olduğu ve ayrı bilgileri iki yönde taşımak için kullanılabilecek bir açıklamadır. Aşağıdakileri göz önünde bulundur:

Telin bir tarafında kontrol edilebilir bir voltaj kaynağı vardır ve iletilecek olan bilgi anlık voltajdır. Kablonun diğer tarafında kontrol edilebilir bir akım kaynağı vardır (veya daha iyi bir "lavabo"). Buraya iletilecek olan bilgi anlık akımdır. Açıkça, istasyon 1 (voltaj kaynağına sahip olan), kablodan geçen akımı ölçerek, kaynak 2'den gelen sinyali okuyabilir. İstasyon 2 ayrıca, akım kaynağının terminallerindeki voltajı ölçerek, istasyon 1'den sinyal alabilir. Böylece, bilgileri tek bir tel çifti üzerinden aynı anda iki yönde iletebileceğinizi kanıtlar. Ve eğer şüpheniz varsa, bir akım kaynağını / lavabosunu bir voltaj kaynağına bağlamak mümkün olmayabilir. Bu mükemmel bir şekilde mümkün

EDIT: Dalgalar için basit bir açıklama da vardır: Serbest uzay dalgasının salınımlı bir elektrik ve manyetik (E ve H) alanı vardır. Uzayda 90 ° açı ile yönlendirilirler ve geçici olarak 90 ° 'lik bir faz kayması vardır. İleri için + 90 ° ve geriye doğru yayılma yönü için -90 ° 'dir (koordinat sisteminin seçimine veya faz belirtisine bağlı olarak tersi olabilir). Ayrıca manyetik ve elektrik alan genliği oranı, ortamın dalga empedansına (vakum için 377 Ohm) sabitlenir. Şimdi ileri geri yayılan bir dalgamız varsa, uzayda ve zamanda her yerde elektrik ve manyetik alanların üstünlüğüne sahip olacağız. Bununla birlikte, her iki dalganın da ideal bir ayrımı mümkündür. Basitçe söylemek gerekirse: Manyetik alanlar çıkarılırken elektrik alanları ekleyecektir (toplam 180 ° kayma nedeniyle). Her bir bileşenin E ve H alanının genliği sabit bir orana sahip olduğundan, H için E alanını (veya tersi) ikame edebilir ve ileri ve geri yayılan dalgaların iki E alanı genliği için çözebiliriz. Bu, iki yayılım yönünün ideal bir şekilde ayrılmasının mümkün olduğunu göstermektedir.

Ve bunun arkasındaki çok soyut fizik açıklaması, - daha önce de yazdığım gibi - iki yayılım yönüne karşılık gelen modların her zaman ortogonal olduğu ve sinyallerin birbirine karışmadığıdır.

iki telgraf sinyalinin (diğer bir deyişle iki elektrik akımı), aynı tel üzerinde, aynı anda, birbirlerine müdahale etmeden, karşılıklı yönlerde hareket edebilmesi anlamında

$0~V$$0~A$

Eğer iki akım dalgası ters yönde hareket ediyorsa, iki ses dalgasının aynı ortamda zıt yönlerde hareket edebilmesi gibi, dalgaların birbirinden geçmekte zorlanmaması demektir.

(Burada mavi sola doğru ilerler, yeşil sağa doğru ve kırmızı dalga bunların sonucu olarak ortaya çıkar. Kırmızı dalga, zaman içinde telde ölçülen akım / gerilim dağılımıdır.)

$x^2$$x^3$$U(x, t)$$I(x,t)$

$L, C, G$$R$$x$$t$

$U$$I$$U_1(x,t)$$U_2(x,t)$

DC hakkında yan not:

İki akıntının zıt yönlerde akması, katkılarını iptal eder ve akıma neden olmaz. Alternatif olarak, kendinizi doğru akımın (DC) her iki yönde de aynı anda, yalnızca Ohm Kanunu ile akamayacağına ikna edebilirsiniz :

$R$$U = \varphi_2 - \varphi_1$$I = \frac{U}{R}$

Her iki potansiyeli eşitletirsek, fark olmayacak ve akım sıfır olacaktır.

Her iki uçta da bir akım elde etmenin tek yolu, ortasında ilginç olan bir kaynağa sahip olmaktır.

Sorununuz var: telgraf sinyalleri elektrik akımı değil. (Telgraf sinyallerinin bunun yerine voltaj olduğunu söyleyebiliriz.) Hangisi doğru? Ne.

Bunu çözmek için elektronikten vazgeçip, arkasındaki fiziğe geri dönün. Aslında telgraf sinyalleri (ve her yerdeki tüm elektrik sinyalleri bile) aslında elektrik enerjisidir; ışık ve radyo dalgaları ile aynı şey. Sinyaller değişikliklerdir ve değişen bir akım, akımı içeren değişen voltajlarla aynı voltajı içerir. Sinyaller watt'tır, sadece amper değil, sadece volt değildir.

Sinyal enerjisi, devrelerdeki akımlardan farklı davranır. Enerji bir devre boyunca ilerlerken, bunun yerine amper veya şarj akışı olmaz. Şarjlar sadece döngü boyunca bir bütün olarak döner veya belki biraz ileri geri oynatılır, ancak akım ışık hızında ileri doğru uçmaz. Bir şey olsa ışık hızında uçuyor. Onu ölçüyor ve watt veya "watt" cinsinden tartışıyoruz. Amper hızlı uçmaz, amper farklıdır, amper "orta" nın yavaş hareketleridir; her telin içinde bulunan o şarj denizi. Ortaya karşı dalgalar. Ses dalgaları rüzgara karşı biraz. Elektrik akımı rüzgar gibi, sinyaller ise ses dalgaları gibidir. (Ve elbette ses dalgaları ileri geri rüzgardır! Dalgalar ileriye doğru ilerlerken, hava kıpırdanır.)

İki bağımsız sinyal elektrik devresinden nasıl geçebilir? Öncelikle, iki bağımsız ses dalgasının aynı hava bölgesinden nasıl geçtiğini sorun. Ve bir su birikintisi üzerinde, iki çakıl taşı atın ve kendinize iki boğa gözü dalgalanma düzeninin birbirleriyle etkileşmeden nasıl geçtiğini sorun. Neden bir lazer ışını diğerini geçtiğinde engellemiyor? Ortam doğrusal ise, tüm dalgaların yapabileceği bir şey. Doğrusal bir sistemde dalgalar tekrar ekleyip çıkarabilir, böylece birbirleriyle etkileşime girmeden birbirlerini geçebilirler. Bir optik fiber içindeki ışık için çalışır. Organ borusu içindeki ses için çalışır. Darbeli zıt yönlerde giden koaksiyel kablo için çalışır ve ışık hızında tek bir çift, tek bir devre boyunca yayılan telgraf sinyalleri için çalışır.

Sorunuzun cevabı, fizik kitabınızın dalgalar bölümünü içerir. Özel devrelere dair sorunuzun cevabı, etkileyici bir elektronik alanı oluşturuyor: kablo yansımaları ve teller üzerinde duran dalgalar.

Öte yandan, iki doğru akım aynı devreyi işgal edemez, çünkü toplam akım oluşturmak üzere kimliklerini kaybederler. (Her devrenin tek dönüşlü bir indüktör olduğunu unutmayın. Benzer şekilde, iki farklı voltaj aynı kapasitöre sahip olamaz! Her iki durumda da birleştirilirler ve tekrar çıkartılamazlar.) İki doğrudan akım tek bir kabloyu tutabilir , bu tel her iki ayrı devrenin ortak bir parçası olduğunda. Ancak bunu, bu ortak bölümde üçüncü bir akım oluşturmak için ekleyerek yaparlar. (Örneğin, eğer eşit ve zıt olsaydı, o bölümde sıfır akıma çıkartabilirler. Bir elektron aslında aynı anda iki yönde akamaz.)

Aynı zamanda, iki tamamen bağımsız enerji dalgası (sinyalleri) tek bir devre boyunca yayılabilir. NASIL? Hem E hem de M'yi içerir ve sırrı içerir: onu anlamak için uzun çiftin her iki teline de bakmalıyız ve akımın yanı sıra gerilim de dahil etmeliyiz . İki kabloyu ve aralarındaki voltajı görmezden geldiğimizde, tek kablolara ve akımlara yoğunlaştığımız sürece sorunuz yanıtlanamaz.

Tek bir devrede, akım bir volan gibi kapalı bir çemberdir. Bir yerde başlamaz ve bir diğerine akmaz (bunun yerine saat yönünde, CW veya belki de CCW, bir tahrik kayışı gibi olur.) Ama kesin olan bir şey var, değil mi? Bir pil ne zaman bir ampul yaksa, şey gitmeli ve tekrar pili geri vermemelidir. Bu bir şey güncel değil. Bunun yerine, enerji akışının watt cinsinden ölçüldüğü EM enerjisidir; volt kere amper. Bir el feneri devresinde vat, aküden ampule hızlı tek yönlü bir akıştır. Ama akım çok yavaşdairesel akış Yine, aküden ampule giden "sinyal", elektronlardan değil amper değil EM enerjisinden yapılır.

İşte cevabınızın başlangıcı: tek bir devrede, elektrik enerjisinin hangi yönde olduğunu nasıl bilebiliriz aktığını ? Basit: watt değerine bakın. Spesifik olarak: Teller arasındaki volt ile amper arasındaki çarpımı çarpın. Sonuç pozitifse, o zaman enerji bir yönde akar, eğer negatifse o zaman diğerinde akar. Bir el feneri ile, voltmetrenizi ve ampermetrenizi bağlayın, böylece onları çarptığımızda pozitif güç sağlarlar. Ardından, ampulü çıkarıp yerine bir akü şarj cihazı taktığınızda, akım tersine döner, böylece aküye geriye doğru akan enerjimiz olur. (Bu fikir AC ile kritiktir, eğer V ve I dalgaları senkronize ise, enerji sürekli ileri doğru akar, ancak V ve ben 180 derece ise, enerji geriye doğru akar.)

Böylece, uzun bir kabloda, pozitif vatıya sahip elektriksel bir darbeye sahip olan darbe, darbe sola doğru zoom yaparken, vat miktarı negatifse, darbe sağa doğru ilerlemektedir. El feneri pilini aniden bağlar ve çıkarırsak, iki tel boyunca bir enerji dalgası başlatırız. Işık hızında hareket eder ve yanan el feneri ampulü tarafından emilir. Pili sürekli takılı halde bırakırsak, o zaman hala dalgalanmalar olmasa bile hala bir enerji dalgası ampule akar. Temel dalgalar mühendisliğinde ilk kavram budur: elektrik enerjisinin devrelere yayılması ... ve "DC" nin çok düşük frekansta gerçekten sadece "AC" olduğu fikri.

Tekrar başlangıca dönün: aynı kablo çifti boyunca iki sinyal darbesi zıt yönlerde nasıl uçabilir? ( Volt içeren bir tel çifti olması gerektiğine dikkat edin . Tek bir tel değil.) Darbelerden birinin pozitif vitesi varsa ve sola giderse, diğer darbe negatif vatiyeye sahipse ve sağa gidiyorsa oluşabilir. Bir darbe, pozitif volt ve pozitif amplerden oluşurken, diğer darbe negatif voltlardan ve pozitif amplerden oluşur. Her iki darbe, EM dalgalarıdır.

PS

Aha, başka bir yaklaşım görüyorum! (İsterseniz uzun sürdüğü için bunu dikkate almayın.) İki ayrı devremiz olduğunu, iki el fenerimizin olduğunu varsayalım, ancak her birinden kısa bir tel kesiti birleştirelim. İki devrede ortak bir parça tel bulunur. Etkileşim var mı? Hayır, çünkü ortak kablonun içinde, akımlar tekrar ekler ve çıkarır. Her bir batarya bağımsız olarak kendi ampulünü yakar, çünkü her devre devresinin kendi ayrı batarya voltajı ve ayrı devre akım akımı vardır. Yine de bu ortak telde, iki farklı elektrik akımı akıyor gibi görünüyor! Gerçekten değil, çünkü bir "devre akımı", bir akü, ampul ve tüm kapalı iletken halkası dahil olmak üzere tüm bir döngüdeki akımdır. Bu birleşik telde, iki akım telin bir ucuna eklenir, sonra diğerinden tekrar çıkarıldı. Ortak devrelerindeki akımlar toplayıp çıkarabilse de, her bir devredeki iki enerji dalgası bağımsız kalır.

Bu bize asıl sorunuzun cevabının tek bir kablo içeremeyeceğini göstermektedir. Sadece geri çekilerek ve daha geniş bir görüş alarak cevaplanabilir; ayrıca iki telin karşısındaki voltajı da dahil ederek.

Bu aynı zamanda “doğrusal” a karşı “doğrusal olmayan” ın nasıl çalıştığını gösterir. Ortak telde, bir uçta iki akım bir araya getirilerek birleştirildi. Ama sonra diğer ucunda yine mükemmel şekilde ayrılırlar. Bu, iki döngünün bağımsız kalmasını sağlar. Fakat eğer bu gerçekleşmediyse ve bunun yerine tek teldeki akımlar basit bir toplamı olmasaydı? Aha, bu "NONLINEAR" olur. Bu durumda onları bir kez birleştirdikten sonra temiz bir şekilde ayıramadık. Kablonun bir ucundaki "bir araya ekleme", diğer ucundaki "ayrılmaya" mükemmel olarak eşit olmaz ve bu durumda iki ayrı devre etkileşime girer. Bir batarya diğer ampulü hafifçe aydınlatmaya başlar. İki devrenin sinyalleri gerçekten birbirine karışacaktı.

PPPPS

Bu tür bir sorunun uzun bir tarihi var ve bununla ilgili popüler bir kitabı BJ MAX tarafından yayınlanan MAXWELLIANS. Meşhur Oliver Heaviside, telgraf sinyallerinin aslında EM dalgaları olduğunu anladı, ancak daha sonra Birleşik Devletlerin telgraf bürosunun başkanı William Preece tarafından neredeyse bastırıldı; soru sorma ya da WH Preece seni üzecek! :) Heaviside, devasa bir telgraf problemini çözmek için yeni EM kablo demeti teorisini kullandı: 100km telgraf hatları boyunca seyahat eden sinyaller için noktalar ya kaybolacak ya da "dalgalanacak" ve telefon hatları için uzun mesafeli iletim tamamen bozulmuştu ve imkansız. (Problem, düşük frekansların yüksek hızdan daha hızlı hareket ettiği dalga yayılımı veya "cıvıltı" olarak bulundu.) “telgrafçıların denklemi” ve “yükleme bobinleri” bunu düzeltti ve çok uzak mesafelerde bile telgrafın geniş bant olmasını sağladı. Tek elle uzun mesafeli telefon yarattı. Ancak Preece, basında bir Heaviside anti-ağızlık kampanyası başlatmak için politik gücünü ve mühendisler arasında fısıldayan bir kampanya başlatmak için bu sapkınlığı hızla durdurdu. Daha sonra ABD'de, Pupa of Columbia, Heaviside'nin yükleme bobinlerini icat etmiş gibi davrandı, onları patentledi ve Bell Telephone aracılığıyla milyonlarca insan yaptı. Heaviside, ölene kadar şöhret kazanamayacak kadar parasız kaldı. (Heh, Tesla ve Marconi'den çok önce bir Tesla / Marconi hikayesi. Pupin, Tesla'nın çöküşünde bile büyük bir rol oynadı!) Şimdi telgraf-EM-dalgaları hikayesine neden aşık olduğumu anlıyorsunuz. Takıntılı. Beni daha fazla başlatma! Oops çok geç. :)

Andreas H, dalga kılavuzları için sirkülatörden bahsetti. Analog telefonlarda bu iş, Anti sidetone indüksiyon bobini (ASTIC) adı verilen kusurlu bir hibrit devre tarafından yapılır. Mükemmel bir hibrid bobin konuşmayı aynı anda ve ayrı ayrı iletir ve alır, yani vericinizden gelen sinyal teller boyunca diğer uçtaki alıcıya gider ve uzaktaki vericiden gelen sinyal aynı tel çifti üzerinde alıcınıza gider. ASTIC, yerel vericiden gelen sinyalin bir kısmının yerel alıcıya geçmesine izin verdiği için, insanların kendilerini konuşmalarını duymaları gerektiği konusunda erken fark edildi.

Yerel bir analog değişim alanında devre, bir telefondan diğer telefona geçiş röleleri yoluyla iki kablo olacaktır. Borsalar arasında dolaşmaya başladığınızda, sinyal borsadaki bir hibrit bobinle bölünür ve bir yönde konuşma, diğer yönde konuşmaya farklı bir devre üzerinde gider (4-telli bağlantı devresi). Bu, konuşmanın yükseltilmesini sağladı, çünkü amplifikatörler tek yönlüdür (sadece bir yön). Uzaktan değişimde iki ayrı yol bir hibrit bobin tarafından yeniden birleştirilecek ve aramanın son ayağı bir çift tel üzerinde olacaktır.

Analog telefonlarda ve borsalarda yapılan konuşma 300Hz - 3400Hz idi, bu yüzden düşük frekanslı EM dalgaları.

Ancak, AC veya DC'den güç aktarıyorsanız, aynı kabloda farklı yollardan giden farklı akımlarımız yoktur. Örneğin, belirli bir durumda, enerji tedarik şirketlerinden bir miktar 'yeşil' enerji tedarik etmeleri gerekir, ancak yeterli 'yeşil' üretim kaynaklarına sahip olmadıkları için enerjiyi devlet dışından alırlar. Aynı zamanda, fazlalık yeşil olmayan enerjiyi devlet dışına satıyorlar. Aynı ara bağlantı (teller) üzerinden enerji alıp satıyorlarsa, aynı tel üzerinde ters yönde hareket eden iki rakip güç akışı yoktur. Eğer A Devleti B Devletinden 500 MW'lık kapasite alıyorsa ve B Devleti A Eyaletinden 400 MW'lık kapasite satın alıyorsa, B Devletinden A Ülkesine 100 MW'lık bir akış söz konusudur.

Müdahale ediyorlar.

Elektrik sinyalleri sudaki dalgalar gibi telleri aşağı indirir. ve iki dalga birleştiğinde, karşılıklılık elde edersiniz .

Fakat teller doğrusal olduğu için, etkileşim ilave olma biçimini alır ve bu nedenle info0rmation için yıkıcı değildir ve eğer sinyallerden birinin ne olduğunu biliyorsanız, diğer sinyali çıkarma yoluyla bulabilirsiniz.

Telefon hatları, kullanılan ve giden sinyalleri tek bir bakır devresinin ses sinyallerini her iki yönde de taşımasına izin veren melez olarak adlandırılan bir devre kullanır (kullanılır?) .

Telgraf muhtemelen gönderenin, hat üzerinde gördüklerinden kendi sinyalini çıkarması ve benzer şekilde kendi sinyalini iletmesiyle eşzamanlı olarak diğer uçtan ne geldiğini tespit etmesine izin veren bir şey kullandı.

Sen yazdın:

İki elektrik akımının aynı kablo üzerinde zıt yönlerde, aynı anda, birbirlerine müdahale etmeden nasıl gidebileceği?

ancak orijinal metin şöyle diyor:

iki telgraf sinyali aynı tel üzerinde zıt yönlerde aynı anda birbirleriyle etkileşime girmeden seyahat edebilir

İşte çelişki: Bir telgraf sinyali ve bir elektrik akımı aynı şey değil. Elektrik akımı, her iki uçta transdüserler tarafından hat üzerinde harekete geçen dalgaların doğrusal üst üste binmesidir . Satırdaki bir noktadaki bir andaki akım yalnızca bir değere sahip olabilir, ancak bu değeri, satırın her bir ucuna dayatılan sinyallerden dalgaların katkısını hesaplayarak ve bunları ekleyerek hesaplayabiliriz.

Daha basit ancak doğrudan gözlemlenebilir bir sistem olarak, bir odada müzik çalarken stereo düşünün. Bir hoparlör, basınç dalgasının diğer hoparlörden yayılma şeklini değiştirmez. Uzayda ve anında herhangi bir noktada net basınç gradyanı, her hoparlörden basınç dalgalarının eklenmesinin sonucudur.

Akım veya basınç gibi fiziksel büyüklükler yalnızca bir değere sahip olsa bile, bu miktarların nedenlerin ilave bir kombinasyonundan etkilendiğini biliyorsak, lineer süperpozisyon ilkesi, sistemin ayrı olarak düşünülebilecek daha küçük parçalara bölünmesine izin verir: Hattın her bir ucundaki telgraf istasyonunu ve hat boyunca yayılan dalgaları oluşturur.

Sinyaller dalgalardan oluşur. Dalgalar birbirlerine geçer ve geçtikten sonra değişmez. Elektromanyetik dalgalar. Denizdeki dalgalar da birbirlerinden geçer (bazen girmeyeceğim etkileri olsa da). "Müdahale" yazarın kötü bir kelime seçimi oldu. Kimse size gerçekten nedenini söyleyemez. Ama zaten içgüdüsel olarak dalgaların birbirlerini geçebileceğini biliyorsunuz. Sadece pencereden ve aynı zamanda pencereden içeri giren ışığı düşünün. Bu kafa karıştırıcı görünmüyor, değil mi?

Sorunuzda "current" kelimesini kullanıyorsunuz. Akımlar başka bir konudur. Bir teldeki akım temel olarak bir noktadan geçen yükün akışı olarak tanımlanır. Bu net akış olacaktır. Yani bir şekilde birbirinden geçen akımlar hakkında konuşmak mantıklı değil.

Kapasitans ve endüktans gibi daha gelişmiş iletim hattı etkileri hakkında konuşmaktan kaçınmaya çalışıyorum, çünkü suları daha da çamurlayacağından korkuyorum. Alt çizgi, sinyallerin birbirinden geçebilmesi ve geçerken, geçmenin olduğu yerde birbirlerini etkilemesidir. Fakat geçtikten sonra, sanki hiç geçmemiş gibi devam ederler. Sadece her iki taraftan da pencereden geçen ışığı düşünün.

Güncel değil, ama her yöne veya her yöne seyahat eden SİNYAL. Bu nedenle, telefon ahizesi konuşurken çıkan sesi kesmek zorunda kalmaz ve bu bize telgraf protokollerinden daha aşinadır.

Bu, kulağınıza esas olarak uzaktaki telefondan gelen bir sinyale sahip olan ve mikrofona uygulanan sesinize göre sinyal (akımın modülasyonu) olan bir sinyal sunan, 'karma' olarak adlandırılan bir hiledir. HEAR, iki sesle eşit olarak modüle edilen “teldeki akım” değil, duyduğunuz uzak sesin% 90'ı ve kendi sesinizin yalnızca% 10'u. Bağlantının diğer ucundaki benzer bir melez ses girişinin ana kısmını iptal eder, böylece sesiniz o telefon alıcısında güçlü bir şekilde duyulur.

Hibrit, hem sesinize hem de iki sesin kombinasyonuna (hatta) erişen ve mesajı belli bir mesafeden güçlendirmek için birleştiren bir sinyal ekleme devresidir. Bu programdaki hiçbir şey, iletim sırasında bile bir alıcı istasyon olarak da çalışabilen bir telgraf ofisinde kullanılamaz.

Genellikle bas-konuş kesme düğmesine sahip olan bir kablosuz vericiye (dijital olmayan tür) kolayca erişilemez. Dijital paketler gönderen cep telefonlarımız çok fazla kesintiye uğruyor, sadece nadiren rahatsız edecek kadar hızlı, çünkü bu hibrid işlevi bir iletim devam ederken aşırı yüklenen bir alıcı ile kötü etkileşime giriyor.

Analojiniz bozuldu. Bir araba şeridi düşünmeyin, arabaları bir araya getirilen çarpışan arabalar olarak düşünmeyin.

Bir tel üzerinden hareket eden elektronların genel ortalama hızı oldukça yavaştır. Sürüklenme hızı , bir tel elektron ikinci değil, hızlı hiç / tipik olarak birkaç mikrometredir.

Kablo boyunca yayılan şey, elektrondan elektrona, kaynaktan hedefe doğru ilerler. Bu işlem çok hızlı, neredeyse ışık hızında gerçekleşiyor. Karayolu analojisinde, ilk arabaya çarpmak ve her bir araba önündeki çarpma ile aynı olacaktır. Her arabanın yavaşça hareket etmesine rağmen, yeterince sert bir vuruş yapmanız şartıyla, bir dalga zincir boyunca yayılabilir.

Birden çok ses dalgası, aynı anda havada birden çok yönde ilerleyebilir. Bununla birlikte, bir şeyi bağırdığınızda, tek bir molekül mutlaka ağzınızdan doğrudan dinleyici kulağına gitmez. Bunun yerine, moleküller arasında havada geçiş, sesi ileten şeydir. Aynı şey elektriksel sinyaller için de geçerlidir.

Aşağıdaki durumu göz önünde bulundurun:

Bir ucunda kontrol edilebilir bir voltaj kaynağına ve diğer tarafında kontrol edilebilir bir akım havuzuna sahip tek bir tel çiftimiz olduğunu varsayalım. Her iki uç da diğer ucun sinyalini ölçebildiğinden (voltaj kaynağında akımı ölçebiliriz ve akım kaynağında voltajı ölçebiliriz) her iki yönde de bilgi aktarabiliriz. İlgili bir frekans veya zaman çoklaması yoktur. Ve yok girişim ve dalga teorisini çağırmamız gerekmiyor.

Daha fazla detay Fizik SE'ye cevabımda .

Uydu anteni için bir anten kablosu iki yönde akım taşır - Tuner tarafından LNB'yi tabağın odak noktasına güç vermek için 18 Volt'luk bir DC sinyali verilir ve aynı zamanda LNB 4-12 GHz'lik bir sinyal gönderir aynı kablo üzerinden ayarlayıcıya geri dönün.

Her ikisi de elektrik akımıdır, ancak biri DC ve düz, diğeri Radyo Frekansı ve değişkendir.

Çünkü herhangi bir dalga birbirinden geçebilir. Parazit meydana gelir, ancak bu dalgaları durdurmaz.

Havuzda iki dalganın neden birbirinden geçebileceğini sormak gibi. Dalgalar tam tersi ise, yok olacaklar, yoksa birbirlerini zayıflatacak ve devam edecekler.

Birçok mühendis ve araştırmacı tarafından (kendim dahil) metal iletkenlerin elektrik akımları ve gerilimlerle ilgili doğrusal davranışları olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, çoğu malzemede olduğu gibi, doğrusal davranış yalnızca belirli bir aralıkta mevcuttur. Yüksek akım seviyeleri doğrusal olmayan davranışa neden olur. Bakır, gümüş ve altın gibi iyi iletkenler ile doğrusal davranış aralığı oldukça büyüktür. Bu metaller düşük (ancak sıfır değil) dirence sahiptir. (Metallerin sıfır direncine sahip olduğunu varsayarsanız, gerçekliğe uymayan garip tahminler ile bitirdiniz)

Düşük akım yoğunluğunda, metallerde elektonların hareket etmesi için çok fazla boş alan vardır ve birbirlerine çarpmazlar veya çok sık sıkışıp kalmazlar. bu yüzden metal tarafından çok fazla enerji emilmez ve davranış lineer görünür (Çarpışan arabalar uzak görünür)

Metaldeki akım yoğunluğu yeterince yükseldiğinde akım, metale karşı önemli enerjiyi aktarır, bu da direncini değiştirir ve behvaiour doğrusal olmaz. Basit bir örnek olarak, büyük bir 12V araç aküsünün terminallerine ince bir tel (28 ayar gibi) takıyor. Metal ısınır, sonunda erir ve devreyi keser. Bu ÇOK doğrusal olmayan bir davranış. Bu tel muhtemelen 50 Amper taşıyor. (Bunu KENDİNİZİ DENEMEYİN - Etrafta erimiş metal parçaları uçurabilir, yangınlara neden olabilir ve gözlerinize ciddi hasar verebilir) Öte yandan, aynı kabloya iki sinyal koyarsam (eritmeden önce) her biri 0.001 amper davranış oldukça doğrusal olacaktır.

Bu adam daha varoluşsal bir noktaya gelmek için armwaving yapıyor. Prensip olarak çalışır, ama söylediği gibi değil. Ve sinyal ile, akım değil .

Heck, telsizde bile, iki verici uyumlu kullanımı engelleyebilir ve yapabilir . Bunu 1:25'te dinle.Bu "Booooop" her iki uçağın kalkış sırasını "kabul ettiğini" kabul ediyor, ancak birbirlerinin üzerine bastığında en az birinin duyulmadığını söylüyor.

Bir DC telgraf sistemi kullanıyorsanız, aynı sorun. Her iki telgraf tuşuna da basılırsa, her iki sirenin de etkinleştirilmesine neden olur . DC sinyallerini DC etki alanında ters yönlerde göndermek gerçekten mümkün değildir (CSMA-CD tarzı diğer kişi bitinceye kadar beklemenin nezaketi ve aynı anda başlayan iki kişinin teması dışında).

Bununla birlikte, telgraf istasyonu 1'in DC ilettiğini ve telgraf istasyonu 2'nin sirenini bir AC engelleme boğazı yoluyla bağlayıp bağlanmadığını hayal edin. İstasyon 2, 1000Hz AC'yi açıp kapatarak, yalnızca istasyon 1'in duyabildiği için iletir, çünkü sireni, 1000 Hz AC'yi geçen ancak DC'yi bloke eden sağ boyutlu bir kapasitöre sahiptir.

Bunu, yalnızca belirli bir frekansa izin veren "bant geçişi" filtreleri kullanarak birden fazla AC frekansına genişletebilirsiniz. TV dizisi Chicago Fire'daki itfaiyeyi selamlayan bah-boo-BEEP tonunu düşünün . Bu gösteri, dev bir haraç ve 1970'lerin Acil Durum olarak adlandırılan ve tonların kökeni olan bir şovu . Acil durum , 1960'larda gerçekleşen bir yangın dağıtım sistemini, sadece bu şekilde çoklu frekansların kullanıldığı şekilde canlandırıyor.

Aynı anda ileten iki istasyon tel üzerinde bir akor oluşturur . Frekanslar akıllıca seçilmelidir, böylece akorlar birbirleriyle karışmaz.

Tüm istasyonlar tüm sinyalleri duyar. Sadece "kendi köpek maması" nı, yani ilettikleri sinyali göz ardı ediyorlar.

Taşıyıcı dalgalar modüle edildiğinde daha karmaşık hale gelebilir. Bu noktada radyo spektrumundan bahsediyoruz , ancak bir tel üzerinden .