En física, un nulo es un punto en un campo donde la cantidad del campo es cero como resultado de dos o más cantidades opuestas que se cancelan completamente entre sí. El campo puede ser de naturaleza escalar , vectorial o tensorial . Las situaciones comunes donde surgen nulos son en los patrones polares de micrófonos y antenas , y los nulos causados por reflejos de ondas .
Un patrón polar común para los micrófonos es el cardioide . Este tiene una única dirección en la que el micrófono no responde a las ondas sonoras incidentes. Los micrófonos altamente direccionales (escopeta) tienen patrones polares más complejos. Estos micrófonos tienen un lóbulo grande y estrecho en la dirección principal de recepción del sonido, pero también un lóbulo más pequeño en la dirección opuesta y, normalmente, también varios otros lóbulos más pequeños. Este patrón se logra mediante la cancelación de ondas dentro del cuerpo del micrófono. Entre cada uno de estos lóbulos hay una dirección nula donde no se detecta ningún sonido.
Una antena de radio común y básica es el dipolo . Tiene un patrón polar en forma de ocho con dos nulos en lados opuestos. Las antenas altamente direccionales, como la Yagi , tienen patrones polares muy similares a los micrófonos altamente direccionales y por razones similares. Es decir, tienen múltiples lóbulos pequeños fuera de la dirección principal con nulos entre ellos.
Las ondas estacionarias pueden ser causadas por una onda que se refleja a través del medio de transmisión al que llegó. Si las ondas incidente y reflejada se transmiten sin pérdidas, habrá puntos a lo largo de la ruta de transmisión donde las ondas incidente y reflejada se cancelan exactamente entre sí debido a que están en antifase .
Las ondas estacionarias se encuentran en los instrumentos musicales de viento. Los instrumentos de viento constan de un tubo que actúa como línea de transmisión acústica en el que se generan ondas estacionarias. Los tubos con extremos abiertos deben tener cero cambios de presión de aire en el extremo del tubo, por lo que este punto es una presión nula. Los tubos cerrados deben tener una velocidad del aire cero en el extremo del tubo, por lo que este punto es una velocidad nula. Puede haber más nulos a lo largo del tubo dependiendo del modo de vibración que haya configurado el intérprete del instrumento. Los modos superiores tienen más nulos.
Las ondas estacionarias también ocurren en las líneas de transmisión eléctrica . Una línea con una terminación no resistiva provocará una reflexión de la señal desde la terminación con la misma amplitud que la onda incidente. Estas ondas se cancelarán periódicamente a lo largo de la línea provocando nulos cada media longitud de onda . La distancia del primer nulo desde la terminación depende de la naturaleza de la impedancia terminal . Los nulos en las líneas de transmisión son muy pronunciados, en contraste con los picos que son amplios y planos. Esto hace que los nulos sean más fáciles de medir. Un instrumento en electrónica para medir las posiciones de los nulos en una línea es la línea ranurada . Este instrumento también se puede utilizar para medir VSWR . Con la medición de VSWR y las posiciones nulas se puede calcular el valor de la magnitud y fase de la impedancia terminal.
Los nulos se utilizan en ciencia eléctrica para realizar muchas mediciones. Una técnica que se encuentra con frecuencia es ajustar el voltaje en una rama de un circuito hasta que anule el voltaje en otra rama. Normalmente se utiliza un circuito puente para este fin. Hay muchas variedades de puentes de medición, el más conocido es el puente de Wheatstone , que se utiliza para medir con precisión la resistencia de un componente desconocido frente a una resistencia variable calibrada comparando los voltajes entre cada uno. La rama central del puente tiene el voltaje bajo prueba en un lado y el voltaje calibrado en el otro: cuando son iguales, el voltaje a través de la rama central se anula. La medición se realiza colocando un instrumento para detectar voltaje o corriente en el ramal central. Una ventaja del método puente es que este instrumento no necesita ser calibrado ya que sólo se requiere detectar nulos, no medir realmente un voltaje. Sin embargo, la precisión de la medición dependerá de la sensibilidad del instrumento, ya que esto afectará la resolución del puente.