Kako poteka prenos električnega signala po žici?
1. Električna potencialna razlika (napetost):
- Električni signal je v bistvu tok električnega naboja, ki ga poganja razlika v električnem potencialu (napetosti) med dvema točkama v vezju.
2. Vir napetosti:
- Električni signal izvira iz vira napetosti, kot je baterija ali napajalnik, ki ustvarja potencialno razliko na svojih sponkah.
3. Zaprt krog:
- Za prenos električnega signala mora obstajati celotno vezje – prevodna pot, ki povezuje vir napetosti s sprejemno napravo in nazaj z virom napetosti. Žica služi kot ta prevodna pot.
4. Gibanje elektronov:
- Ko je tokokrog sklenjen, vir napetosti vzpostavi električno polje vzdolž žice.
- V kovinski žici, kot je bakrena, so najbolj oddaljeni elektroni kovinskih atomov razmeroma ohlapno vezani in se lahko prosto gibljejo znotraj materiala.
- Ti prosti elektroni, splošno znani kot prevodni elektroni, občutijo silo zaradi električnega polja in se začnejo premikati v določeni smeri.
5. Pretok elektronov:
- Gibanje prevodnih elektronov tvori električni tok.
- Elektroni tečejo skozi žico od točke višjega električnega potenciala (pozitivni terminal) proti točki nižjega potenciala (negativni terminal).
6. Trčenje in zanašanje:
- Ko se elektroni premikajo skozi žico, naletijo na atome in druge elektrone v materialu. Ti trki povzročijo, da elektroni spremenijo svojo smer in hitrost.
- Kljub tem trkom pride do neto odnašanja elektronov v smeri električnega polja, kar ima za posledico prenos električnega signala.
7. Razširjanje signala:
- Električni signal se širi po žici s končno hitrostjo, znano kot hitrost širjenja, ki je odvisna od lastnosti materiala žice in električnih značilnosti vezja.
- V večini praktičnih scenarijev je hitrost širjenja blizu svetlobne hitrosti.
8. Sprejemna naprava:
- Električni signal doseže sprejemno napravo na drugem koncu žice.
- Naprava (npr. žarnica, zvočnik ali procesor) pretvori električni signal v uporabno obliko, kot je svetloba, zvok ali obdelani podatki.
Če povzamemo, prenos električnega signala skozi žico vključuje gibanje prevodnih elektronov od točke z višjim električnim potencialom do točke z nižjim potencialom vzdolž prevodne poti. Tok elektronov ustvarja električni tok, signal pa se po žici širi s končno hitrostjo.