SATERIALE RAFFAELA MARIA SATERIALE E LA GEOMETRIA

Le LINEE DI TRASMISSIONE vengono impiegate per trasferire energia elettrica, o informazioni, da un generatore a un carico.

Un esempio di linea elettrica in corrente continua è indicato nell'animazione seguente, dove la  forza elettromotrice E di una pila, separa le cariche elettriche positive + da quelle negative - e, per mezzo di un tasto T, le immette  nei conduttori della linea.

 

Una volta arrivate sul carico, poi, per l'attrazione reciproca, queste si riuniscono, restituendo, tramite la lampadina, l'energia che il generatore aveva conferito loro.

Di solito, le linee elettriche a bassa frequenza, hanno lo scopo specifico di trasportare energia elettrica e, in Italia,  sono quelle dell’ENEL, che trasferiscono l’energia elettrica dalle centrali, dove viene prodotta, fino alle utenze, che sono ad esempio, gli appartamenti di civile abitazione dove noi viviamo. La foto a destra mostra linee ad alta tensione in bassa frequenza (50 Hz)

Le linee elettriche a radiofrequenza, invece, di solito trasportano piuttosto informazioni, e sono ad esempio, la linea telefonica, il cavo dell’antenna televisiva,  il cavo dei baracchini,  delle radio radioamatoriali e così via.

 

 

In una linea, quando le cariche elettriche si mettono in movimento, costituendo così la corrente elettrica, il campo elettrico dovuto alla presenza delle cariche e il campo magnetico dovuto al loro movimento, si propagano con una velocità prossima a quella della luce.

La tensione e la corrente elettrica impresse dal generatore ad un estremo della linea non raggiungono il carico istantaneamente, ma si propagano lungo la linea arrivando al carico dopo un tempo che, anche se brevissimo, non è comunque nullo.

La velocità di propagazione del segnale dipende dal mezzo che circonda i conduttori e in cui si propagano il campo elettrico e il campo magnetico.

Per le linee isolate in aria la velocità si può considerare uguale a quella della luce nel vuoto (3 · 10⁸ m/sec) mentre è un poco più  bassa per quelle con dielettrico diverso dall'aria (circa 2 · 10⁸ m/sec).

Il tempo di propagazione è importante quando la linea è cosi lunga o la frequenza così alta che il segnale impiega una parte apprezzabile del ciclo o addirittura più cicli a percorrerla e quindi si determina una situazione del tutto sconosciuta nello studio delle linee a bassa frequenza, e cioè nello stesso istante la tensione e la corrente non sono le stesse nei vari punti della linea perché man mano che il segnale sinusoidale si va propagando lungo la linea, la sua fase va variando istante per istante a causa dell'alta frequenza, come indicato, in modo schematico, nella seguente animazione.

 

Da questa animazione si può vedere schematicamente come a seguito del continuo invertirsi della polarità del generatore E vengono inviate in linea, a velocità prossime a quelle della luce, alternativamente cariche elettriche positive + e cariche elettriche negative - che costituiscono un'onda di tensione          e di corrente (        e         )  che, partendo dal generatore, attraversano la linea fino ad essere totalmente assorbite dal carico Z₀ al quale restituiscono l'energia elettrica che il generatore aveva dato loro.

In queste condizioni pertanto la linea, nella sua interezza, non può essere considerata come un solo elemento circuitale, come si fa nello studio delle linee a bassa frequenza ove veniva sostituita, nel suo modello matematico, da una sola impedenza concentrata in un solo punto da inserire in serie al circuito costituito dal generatore e dall'utilizzatore, va invece studiata con la teoria delle costanti distribuite, studio che si svolge con le equazioni differenziali dette dei:

 

CONTINUA

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