Металлический изолятор

Что произойдет, если два токонесущих провода замкнуть металлической перемычкой? Очевидно, получится короткое замыкание между этими проводами. Это, конечно, верно, но не всегда. На постоянном токе и переменном токе промышленной, звуковой и даже высокой частоты металлическая перемычка будет замыкателем. Но на ультравысоких частотах металлической перемычке можно придать такую длину, что поведение проводника резко изменится: он как бы потеряет свою проводящую способность и превратиться в изолятор. Если, например, двухпроводную линию, по которой передается энергия колебаний с частотой 100 мегагерц (волна 3 м.), замкнуть П-образным проводом, боковые стороны которого имеют в длину по 75 см, то такая перемычка не явится коротким замыканием: процессы в линии будут происходить так, как будто никакой перемычки нет, как будто перемычка сделана из изоляционного материала. Можно длинную двухпроводную линию укрепить на таких металлических «изоляторах», и никакой утечки энергии не произойдет. Такое необычайное и противоречащее на первый взгляд здравому смыслу явление объясняется тем, что процессы в проводниках принимают особый характер, когда длина провода оказывается соизмеримой с длиной волны. В нашем случае длина стороны металлической стойки (75 см) равняется четверти длины волны. Мы получаем отрезок двухпроводной линии длиной в четверть длины волны, замкнутый накоротко с одной стороны. При присоединении такого отрезка к линии, по которой передается энергия колебаний, имеющих ту же длину волны, в нем возбуждаются так называемые стоячие волны, особенностью которых оказывается то, что на открытом конце, т. е. в том месте, где стойка соединяется с линией, ток равен нулю. А если ток равен нулю, то это эквивалентно случаю, когда сопротивление равно бесконечности. Другой, закороченный конец стойки тоже обладает интересным свойством: стоячая волна располагается так, что на этом конце напряжение высокой частоты равно нулю. А это значит, что его можно укрепить на заземленной металлической поверхности, и никакой утечки тока это не вызовет. Это замечательное свойство четвертьволновой, закороченной на одном конце линии находит широкое применение в технике метровых и сантиметровых волн. На более длинных волнах характер этого явления сохраняется, но «металлический изолятор» оказывается слишком длинным и практически неприменим.