Ноль (физика)

В физике нуль — это точка в поле , где величина поля равна нулю в результате того, что две или более противоположные величины полностью компенсируют друг друга. Поле может иметь скалярную , векторную или тензорную природу. являются диаграммы направленности микрофонов и антенн , а также нули, вызванные отражениями волн Обычными ситуациями, когда возникают нули , .

Микрофоны

Распространенной диаграммой направленности микрофонов является кардиоида . Он имеет одно направление, в котором микрофон не реагирует на падающие звуковые волны. Высоконаправленные микрофоны (пушка) имеют более сложную диаграмму направленности. Эти микрофоны имеют большой и узкий лепесток в основном направлении приема звука, а также меньший лепесток в противоположном направлении и обычно еще несколько меньших лепестков. Такая картина достигается за счет подавления волн внутри корпуса микрофона. Между каждым из этих лепестков находится нулевое направление, в котором звук вообще не обнаруживается.

Антенны

Обычная и основная радиоантенна — это диполь . Он имеет диаграмму направленности в форме восьмерки с двумя нулями на противоположных сторонах. Высоконаправленные антенны, такие как Yagi, имеют диаграмму направленности, очень похожую на узконаправленные микрофоны, и по тем же причинам. То есть у них есть несколько маленьких лепестков от основного направления с нулями между ними.

Стоячие волны

Стоячие волны могут быть вызваны отражением волны обратно через передающую среду, в которую она пришла. Если падающая и отраженная волны передаются без потерь, то на пути передачи будут точки, где падающая и отраженная волны точно нейтрализуют друг друга, поскольку они находятся в противофазе .

Стоячие волны встречаются в духовых музыкальных инструментах. Духовые инструменты состоят из трубки, которая действует как линия передачи звука, в которой возникают стоячие волны. Трубки с открытым концом должны иметь нулевое изменение давления воздуха на конце трубки, поэтому эта точка является нулевым давлением. Закрытые трубки должны иметь нулевую скорость воздуха на конце трубки, поэтому эта точка является нулевой скоростью. вдоль трубки могут быть и другие нули В зависимости от режима вибрации , установленного исполнителем на инструменте, . Более высокие режимы имеют больше нулей.

Стоячие волны также возникают на линиях электропередачи . Линия с нерезистивным окончанием вызовет отражение сигнала от окончания с той же амплитудой, что и падающая волна. Эти волны будут периодически гаситься вдоль линии, вызывая нулевое значение на каждой половине длины волны . Расстояние первого нуля от нагрузки зависит от характера нагрузочного сопротивления . Нули на линиях передачи очень резкие, в отличие от широких и плоских пиков. Это облегчает измерение нулей. Инструментом в электронике для измерения положения нулей на линии является линия с прорезями . Этот прибор также можно использовать для измерения КСВ . Измерив КСВ и нулевые положения, можно рассчитать значение величины и фазы оконечного импеданса.

Измерительные мосты

Нули используются в электротехнике для проведения многих измерений. Часто встречающийся метод заключается в регулировании напряжения в одной ветви цепи до тех пор, пока оно не обнулит напряжение в другой ветви. Обычно для этой цели используется мостовая схема. Существует множество разновидностей измерительных мостов, наиболее известным из которых является мост Уитстона, используемый для точного измерения сопротивления неизвестного компонента относительно калиброванного переменного сопротивления путем сравнения напряжений на каждом из них. Центральная ветвь моста имеет с одной стороны проверяемое напряжение, а с другой — калиброванное: при их равенстве напряжение на центральной ветви обнуляется. Измерение осуществляется путем помещения прибора для определения напряжения или тока в центральную ветвь. Преимущество мостового метода заключается в том, что этот прибор не нуждается в калибровке, поскольку требуется только обнаружение нулевых значений, а не фактическое измерение напряжения. Однако точность измерения будет зависеть от чувствительности прибора, поскольку это повлияет на разрешение моста.