「無線工学」単線式給電線について

質問

こんにちは
吉川忠久氏著「無線工学B」第2版を勉強中です。
下記を教えて下さい。
１． ｐ101に「線路上で電磁波が伝搬する速度をｖとすると、、」とあるのですが、電磁波は媒質を必要としませんので、線路上を伝搬するというには抵抗があります。しかし光は水の中では速度が低下するものですし、線路上で電磁波が伝搬するというのは正しいのでしょうか？
ｐ111に「単線式給電線」が出ています。給電するには、行きと帰りの２本が必要ではないでしょうか？なぜ１本で給電できるのでしょうか？

回答No.3

ymmasayan · ベストアンサー

No.1です。補足に回答します。
色々悩ましいですよね。端折ってあるので吉川さんの本には特にこれが多いです。

１．Ｃの絵は同調給電線とアンテナです。
上が１λのアンテナで下が１／２＊λのアンテナです。
従ってアンテナが共振するためには上の給電点は電流０、電圧最大・・電圧給電
　　　　　　　　　　　　　　　　下の給電点は電流最大、電圧０・・電流給電
となります。
これをそのまま同調給電線で左に延長すると定在波が立っていますので
電圧・電流の腹と節が沢山出来ます。
絵はちょっと間違っていますが電流の腹に(ａ)で給電するとマッチングし
電圧の腹(電流０)に(ｂ)で給電すればマッチングするわけです。

Ｃ図のａａ’等は間違っていますので無視してください。
ａａ’という書き方自体が間違いです。
ａ
｜
｜
ａ’
と書くべきですよね。

２．これも悩みますね。
あくまでも高周波ですので波で考える必要があります。
ケーブル上には電圧の波と電流の波が乗っています。
波には山と谷があります。山は右向きの電流、谷は左向きの電流
この波が約３０万ｋｍ／秒で右に移動しているのです。

片線接地の話ですが初期の有線電信は片線アースでした。
地球は体積が大きいので抵抗はほとんどゼロです。
なお、どこまで行った電流も必ず帰ってきますのでご安心ください。
なお電車の帰線はレールでしたがレールは鉄で抵抗が大きいので
地中を通って変電所に帰ることが多く問題が有ったのです。
今はそうならないように対策がとられています。

お礼

お返事有難う御座います。
＞絵はちょっと間違っていますが電流の腹に(ａ)で給電するとマッチングし
＞電圧の腹(電流０)に(ｂ)で給電すればマッチングするわけです。
そういう意味ですか。やっと分かりました。そのような意味であると分かっている人から見ると「何が分からないの？」と言われるかもしれませんね。クイズみたいですね。分かってみますと、私の想像力が欠如していたかもしれません。
＞波には山と谷があります。山は右向きの電流、谷は左向きの電流
＞この波が約３０万ｋｍ／秒で右に移動しているのです。
なんか。分かったようで良く分からない図です。しかしそんな拘る必要が無いようですね。この図は一般的ではないような気がします。

＞片線接地の話ですが初期の有線電信は片線アースでした。
＞地球は体積が大きいので抵抗はほとんどゼロです。
＞なお、どこまで行った電流も必ず帰ってきますのでご安心ください。
そのように仰られると信じるしかないです。しかし実際に見てみたいですね。

＞なお電車の帰線はレールでしたがレールは鉄で抵抗が大きいので
＞地中を通って変電所に帰ることが多く問題が有ったのです。
＞今はそうならないように対策がとられています。
成るほど、そのような事例があるのですね。
ご教示頂き有難うございました。もう少しこの本を読み続ける気持ちになりました。

回答No.2

ooi_ocha

余談ですが、中波帯の電磁波を送電線に重畳させ、遠方の
事業所間の電話に利用していた時代がありました。電力線搬送
電話というものです。
　大地帰還方式というのが一線が電線で、戻りが大地です。
この場合アンテナになりやすく電波障害が出ることが有り、
余り活用されていません。電線を2本使ったものが普通電話に
使われていました。

補足

お返事有難う御座います。
＞大地帰還方式というのが一線が電線で、戻りが大地です。
ご教示頂いた話は、本で読んだことがあります。しかし実際には見たことがありませんので、イメージが沸きません。例えば、電源のあるA地点から、１０ｋｍ離れた負荷のあるB地点に、１本の線で電気を送る場合、A地点から大地に接地、B地点からも大地に接地するのでしょうね？そうしますと、B地点からは地球のいろいろな所に電子が拡散して、A地点まで戻って来ないような気がするのですが、ループは出来るのでしょうか？

回答No.1

ymmasayan

１．ここはあまりこだわらないほうがいいと思います。
電磁波と言うより高周波電流と言った方がいいのでしょうけどね。
電線という媒質を伝わっているときは電流でアンテナから外へ
出たときが電磁波と言うことで。
なお、電線中では速度は真空中の約９５％程度になります。
媒質については電線で見る限りあった方がいいようですね。

２．あまり使われていないと思いますが、質問に有るように片線は大地を使っています。
従って接地型アンテナと同様に地中に鏡像が出来ます。
なので接地型アンテナと同じく特性インピーダンスは２線式の１／２ですね。
自由空間は理論的なものですが空中に立てたホイップアンテナをイメージすればいいでしょう。

余談ですが、吉川さんの本も簡潔にまとめてあっていいですが、
私は一之瀬さんの本と併用しました。一之瀬さんの方が相当詳しいです。
メインは一之瀬さん、サブを吉川さんという形で使いました。

補足

お返事有難う御座います。

＞１．ここはあまりこだわらないほうがいいと思います。
やっぱりそうですね。１つ分からない箇所があると、どんどんそれが増えてどうでも良いことまで拘ってしまいます。

＞電磁波と言うより高周波電流と言った方がいいのでしょうけどね。
＞電線という媒質を伝わっているときは電流でアンテナから外へ
＞出たときが電磁波と言うことで。
そのように考えます。

＞２．あまり使われていないと思いますが、質問に有るように片線は大地を使っています。
＞従って接地型アンテナと同様に地中に鏡像が出来ます。
了解致しました。

申し訳ございませんが、更に下記を教えてください。

３．P113(a) 図のa,a’と、(b)図のb,b’ と、(c)図のb,b’とa,a’がどのように関連しているのか？分かりません。(c)図は、何を表しているのでしょうか？

４．P117図3.18同軸線路内の電界と電流で、内部導体の電流の矢印が→と←になっているのですが、この状態ですと相殺されて０になり、電子は移動できず、電流は流れないのでは無いでしょうか？

＞私は一之瀬さんの本と併用しました。一之瀬さんの方が相当詳しいです。
＞メインは一之瀬さん、サブを吉川さんという形で使いました。
一之瀬さんの本を、アマゾンのHPで見て、分かり易そうだと思っていました。明日、本屋で見て気に入れば購入します。私もメインは一之瀬さん、サブを吉川さんという形で使うかもしれません。