KWALIFIKACJA INF1 - CZERWIEC 2023

PYTANIE NR 15.
Który z parametrów linii długiej reprezentuje pole elektryczne między przewodami linii?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Pole elektryczne między przewodami linii długiej jest związane z gromadzeniem energii w dielektryku, tak jak w kondensatorze.
Dlatego parametrem opisującym to zjawisko jest pojemność na jednostkę długości (C′). Rezystancja i upływność opisują straty, a indukcyjność odpowiada polu magnetycznemu.

Pełne wyjaśnienie:

W modelu linii długiej (linii transmisyjnej) parametry nie są skupione w jednym punkcie, tylko rozłożone wzdłuż długości kabla. Stosuje się wtedy cztery podstawowe wielkości "na jednostkę długości": rezystancję R′, indukcyjność L′, pojemność C′ oraz upływność (konduktancję) G′.

Dlaczego poprawna jest "Pojemność na jednostkę długości linii"?
Pojemność jednostkowa C′ opisuje zdolność układu dwóch przewodów rozdzielonych dielektrykiem do magazynowania ładunku, a więc i energii w polu elektrycznym pomiędzy przewodami. Gdy na przewodach występuje różnica potencjałów, w dielektryku powstaje pole E, a jego "miarą" w ujęciu obwodowym jest właśnie C′.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "Rezystancja na jednostkę długości linii" dotyczy strat w przewodnikach (ogrzewanie, efekt naskórkowy). Nie opisuje pola między przewodami, tylko przewodzenie prądu w metalu.
  • "Upływność na jednostkę długości linii" (G′) opisuje straty w izolacji/dielektryku, czyli prąd upływu "przez" dielektryk. To parametr stratny równoległy do C′, ale nie jest miarą samego pola elektrycznego, tylko niedoskonałości izolacji.
  • "Indukcyjność na jednostkę długości linii" (L′) wiąże się z energią magazynowaną w polu magnetycznym wokół przewodów, gdy płynie prąd. Jest więc "magnetycznym odpowiednikiem" pojemności, a nie parametrem pola elektrycznego między żyłami.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w pytaniu pojawia się "pole elektryczne między przewodami" → myśl o pojemności C′. Jeśli mowa o "polu magnetycznym wokół przewodów" → wybieraj indukcyjność L′. Straty w metalu to R′, a straty w izolacji to G′.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
C′ to pojemność "rozłożona" między przewodami na każdy metr (lub kilometr) linii. Opisuje, jak silnie linia magazynuje ładunek i energię w polu elektrycznym w izolacji między żyłami. Większa C′ zwykle bardziej obciąża sygnał przy wyższych częstotliwościach.
Pole elektryczne powstaje, gdy między przewodami jest różnica napięć. Układ dwóch przewodów z dielektrykiem zachowuje się jak kondensator, a jego "miarą obwodową" jest pojemność. W modelu linii długiej ta pojemność jest rozłożona, dlatego mówimy o C′.
L′ opisuje energię związaną z polem magnetycznym wokół przewodów, gdy płynie prąd. W praktyce wpływa m.in. na impedancję falową i propagację sygnału. To parametr "magnetyczny", więc nie odpowiada bezpośrednio za pole elektryczne między żyłami.
Jeśli w treści jest mowa o polu elektrycznym, magazynowaniu energii lub zachowaniu jak kondensator — wybieraj C′. Jeśli pojawiają się słowa "upływ", "nieszczelna izolacja", "wilgoć", "prąd przez dielektryk" — to wskazuje na G′, czyli parametr strat w izolacji.
R′ opisuje straty mocy w przewodnikach (ciepło Joule’a) na każdy odcinek linii. Rośnie m.in. z częstotliwością (efekt naskórkowy) i zależy od materiału oraz przekroju żyły. R′ nie opisuje pola między przewodami, tylko przewodzenie prądu w metalu.
Tak. Tłumienie wynika głównie ze strat w przewodnikach (R′) i w izolacji (G′), ale C′ i L′ także wpływają pośrednio, bo kształtują impedancję i propagację. W realnych kablach wszystkie cztery parametry współtworzą stałą propagacji i charakter toru.
Częsty błąd to automatyczne wybieranie "indukcyjności", bo kojarzy się z elektromagnetyzmem. Warto zapamiętać parę: pole elektryczne ↔ pojemność, pole magnetyczne ↔ indukcyjność. Drugi błąd to mylenie upływności z pojemnością, bo obie są "między przewodami".
G′ rośnie, gdy pogarsza się izolacja: zawilgocenie, zabrudzenia, uszkodzenia mechaniczne, starzenie dielektryka. Skutkiem są większe straty i możliwe zniekształcenia transmisji. To ważne przy utrzymaniu kabli, bo wzrost G′ może sygnalizować degradację toru.
Im mniejsza odległość między przewodami i im większa przenikalność elektryczna dielektryka, tym większa C′. Dlatego konstrukcja kabla (odstęp żył, rodzaj izolacji, ekranowanie) ma realny wpływ na parametry transmisyjne. To jedna z przyczyn różnic między typami kabli.
Opanuj znaczenie R′, L′, C′, G′ i skojarz je z polami oraz stratami. Pomaga prosta mapa: C′—pole E, L′—pole H, R′—straty w miedzi, G′—straty w izolacji. Rozwiązuj krótkie testy definicyjne i zadania jakościowe o wpływie parametrów na tor.
info

Statystycznie 48% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Rezystancja i upływność opisują straty, a indukcyjność odpowiada polu magnetycznemu."

Źródła:

  • Wikipedia: Transmission line — sekcja o distributed parameters (R, L, C, G) i interpretacji pól, https://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_line (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: Telegrapher's equations — opis parametrów rozłożonych i ich znaczenia fizycznego, https://en.wikipedia.org/wiki/Telegrapher%27s_equations (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki akademickie z teorii linii transmisyjnych (parametry rozłożone, impedancja falowa, stała propagacji)
  • Skrypty z podstaw teorii obwodów i elektromagnetyzmu (energia w polu elektrycznym i magnetycznym)
  • Materiały dydaktyczne producentów kabli (karty katalogowe z parametrami C′, L′, R′, G′)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego