正弦波動

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一般に電源電圧\(v_g\)は正弦波であることが多く,そうでない場合も周期性の波形であれば,多数の正弦波に分解して考えられるから,電圧,電流が正弦波であるとして解析することは,極めて有用で問題の取り扱いも容易となる。
線路上の電圧\(V\),電流\(I\)が正弦波形で変化するとすれば \begin{eqnarray} % \dot{V} &=& \mbox{Re}\left(V_0 e^{j \omega t} \right) \\ % \dot{V} &=& \dot{V_0} e^{j \omega t} \\ % %= \frac{1}{\sqrt{2}}\left(Ve^{j \omega t}+V^*e^{-j \omega t}\right)\\ %\dot{I} &=& \mbox{Re}\left(I_0 e^{j \omega t} \right) \dot{I} &=& \dot{I_0} e^{j \omega t} %= \frac{1}{\sqrt{2}}\left(Ie^{j \omega t}+I^*e^{-j \omega t}\right) \label{eq_vi_time} \end{eqnarray} となる。 \(\dot{V_0}\),\(\dot{I_0}\)は電圧,電流の実効値を絶対値とし,位相角を偏角に持つ複素数である。 また,\(\dot{V_0}\),\(\dot{I_0}\)は距離の関数で時間には無関係である。 よって,基本式は次のようになる。 \begin{eqnarray} & &- \frac{d\dot{V}}{dx}=(R+j \omega L)\dot{I} \\ & &- \frac{d\dot{I}}{dx}=(G+j \omega C)\dot{V} \label{eq_dVdI} \end{eqnarray} また,電信方程式は \begin{equation} \frac{d^2\dot{V}}{dx^2}=(R+j \omega L)(G+j \omega C)\dot{V} \label{eq_d2V} \end{equation} \begin{equation} \frac{d^2\dot{I}}{dx^2}=(R+j \omega L)(G+j \omega C)\dot{I} \end{equation} となる。 この微分方程式の一般解は \begin{equation} \dot{V}=\dot{A}e^{-\dot{\gamma} x}+\dot{B}e^{\dot{\gamma} x} \end{equation} \begin{equation} \dot{I}=\dot{C}e^{-\dot{\gamma} x}+\dot{D}e^{\dot{\gamma} x} \end{equation} \begin{equation} \dot{\gamma}=\sqrt{(R+j \omega L)(G+j \omega C)} \end{equation} の解が得られる。\(\dot{\gamma}\)は伝搬定数といわれ,\(\dot{A}\),\(\dot{B}\),\(\dot{C}\),\(\dot{D}\)は境界条件で定まる積分定数(複素数)である。\(\dot{I}\)を特性インピーダンスを用いて表すと \begin{equation} \dot{I}=\frac{1}{Z_0}\{\dot{A}e^{-\dot{\gamma} x}-\dot{B}e^{\dot{\gamma} x}\} \end{equation} \begin{equation} C=\frac{A}{Z_0} \end{equation} \begin{equation} D=\frac{B}{Z_0} \end{equation} となる。


分布定数回路

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