22831

ДВОПРОВІДНА ЛІНІЯ

Лабораторная работа

Физика

В таких системах активний опір ємність і індуктивність розподілені рівномірно вздовж лінії. Як правило в двопровідних лініях умова квазістаціонарності виконується щодо відстані між провідниками а сила струму I лінійна густина заряду q і напруга між провідниками U суттєво змінюються вздовж лінії. Застосовуючи до нескінченно малої ділянки двопровідної лінії закон збереження електричного заряду і електромагнітної Індукції нехтуючи активним опором провідників можна отримати такі співвідношення: 1 2 Тут L С ...

Украинкский

2013-08-04

95.5 KB

4 чел.

Робота 13. ДВОПРОВІДНА ЛІНІЯ

На практиці часто доводиться використовувати електричні кола, в яких виконується умова квазістаціонарності. Як приклад такого кола можна навести двопровідну лінію. Двопровідна лінія являє собою систему паралельних металевих провідників, в яких за допомогою генератора може збуджуватися змінний струм високої частоти. В таких системах активний опір, ємність і індуктивність розподілені рівномірно вздовж лінії. Як правило, в двопровідних лініях умова квазістаціонарності виконується щодо відстані між провідниками, а сила струму -I , лінійна густина заряду q ,  і напруга між провідниками U суттєво змінюються вздовж лінії.

Застосовуючи до нескінченно малої ділянки двопровідної лінії закон збереження електричного заряду і електромагнітної Індукції нехтуючи активним опором провідників, можна отримати такі співвідношення:

        /1/

     /2/

Тут L , С - Індуктивність і ємність одиниці довжини лінії. З рівнянь /1/ і /2/ можна отримати хвильові рівняння для напруги і струму в лінії

/З/44444444/4/

Загальні розв"язки хвильових рівнянь можуть бути представлені у вигляді

         /5/

         /6/

Таким ч,ином, струм і напруга у двопровідній лінії являють собою суму прямої і оберненої біжучих хвиль. Швидкість розповсюдження цих хвиль  ,де  сталі, які характеризують середовище між провідниками. Підставляючи розв"язки /5/ і /6/ в рівняння /1/, /2/, можна встановити зв"язок між напругою і струмом у прямій і оберненій біжучих хвилях.

         /7/

де   і називається хвильовим опором двопровідної лінії. Слід пам"ятати, що обернена біжуча хвиля з"являється тільки в обмеженій по довжині  лінії, внаслідок відбиття від кінця лінії. Відношення амплітуд біжучої і оберненої хвиль, а також зсув фаз ніж ними визначаються  квідб - коефіцієнтом відбиття.  Можна показати, що   квідб= /8/

де zn_ - опір навантаження, а z0 - хвильовий опір  лінії.У деяких випадках спостерігається повне відбиття прямої хвилі. Так, лінія,розімкнена на кінці, має і квідб=1 Тобто пряма і обернена хвиля напруги мають однакову амплітуду і зсув фаз між ними дорівнює 0.На кінці лінії напруга подвоюється , а струм дорівнює А для замкненої на кінці лінії zn=0, квідб=-1 маємо подвоєння величини струму і рівні 0 величину напруги.

У випадку повного відбиття прямої хвилі, а також при співпаданні частоти живлячого генератора з частотою одного з власних коливань обмеженої лінії в останній виникають стоячі хвилі.

На відміну від біжучої електромагнітної хвилі, в якій коливання електричного і магнітного полів співпадають по фазі, в стоячій електромагнітній хвилі коливання електричного поля зсунуті по фазі відносно коливань магнітного поля на  .Крім того, пучності електричного поля у стоячій хвилі співпадають з вузлами магнітного поля,і навпаки. Ця обставина зв"язана з тим, що для того, щоб задовольнити вимозі утворення правої трійки для векторів   для відбитої хвилі, у порівнянні з прямою, треба змінити знаки у вектора   , який визначає напрям розповсюдження хвилі, і у одного з векторів    або   . Тоді маємо для прямої хвилі, яка поширюється вздовж:

для оберненої хвилі: . Внаслідок суперпозиції двох хвиль опору маємо:

,

Мета роботи: вивчити закономірності поширення електромагнітних хвиль у двопровідній лінії.

Необхідні прилади: генератор електромагнітних хвиль надвисокої частоти, індикатор поля /приймач/, індикатор струму на лінії, Індикатор напруги на лінії, мікроамперметр, міліамперметр О – 10мв ; вольтметр постійного струму 0 – 300а , вольтметр змінного струму 0 – 10в , ЛАТР, універсальний блок  живлення.

Генератор зібрано за схемою двотактного автогенератора з індуктивним оберненим зв"язком /мал.ЗІ/.

Анодний і сітковий контури являють собою відрізки короткозамкненої  лінії з розподіленими параметрами. Завдяки індуктивному зв"язку анодного і сіткового контурів, на сітки лампи подається високочастотна напруга позитивного оберненого зв"язку. Частота коливань визначається, в основному, параметрами анодного контуру. Для запобігання попадання коливань на джерело анодного живлення застосовується фільтр, який складається з дроселя   і конденсатора C2 . Опір R2 обмежує сіткові струми. Приймач-індикатор /мал.32/

застосовують для дослідження розподілу напруги вздовж основної довгої  лінії. Приймач складений за паралельною схемою детектування і може бути навантажений на магніто-електричний амперметр. Для якісного визначення положення пучностей напруги і струму в довгій лінії можна використовувати простіші Індикатори: неонову лампочку  і  лампочку розжарення з витком зв"язку.

Генератор  живиться від універсального блоку  живлення. Величина анодної напруги 250 ± 10 В і напруги розжарення 6,3±0,5 В. Для узгодження генератора і основної довгої лінії використовується  перемичка на початку  лінії. Переміщуючи  її, слід встановити максимальну напругу в пучності при розімкненій на виході лінії.

Завдання та обробка результатів вимірювань

1. Подати напругу розжарення і анодну від універсального блоку живлення до генератора.

2. За допомогою простіших Індикаторів напруги і струму  ознайомитися з роботою довгої  лінії у двох режимах: . Записати у таблицю дані про положення пучностей напруги і струму. Оцінити довжину хвилі генератора. При  , переміщуючи перемичку  на початку лінії, узгодити генератор  і  лінію.

3. За допомогою приймача-індикатора вивчити розподіл напруги
вздовж лінії при різних навантаженнях на її виході:

а)                                                                 б)
в)                                                                 г)

4. Побудувати залежності струму мікроамперметра I від x для наведених опорів навантаження.

Контрольні питання

І. У чому полягає умова квазістаціонарності  електричного струму?

2. Вивести рівняння, що описують розповсюдження хвиль в двопровідній  лінії.

3. Залежність хвильового опору від геометричних параметрів двопровідної  лінії.

       4. Власні коливання обмеженої двопровідної лінії і умови виникнення стоячих хвиль в двопровідній лінії.  

    

     Список літератури

І. Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 3 т.-М., І982.-Т.З.-С.176-190, «50-459.

2. Савельев Й.В. Курс общей физики: В 3 т.-М., І978.-Т.2,-С.220-229; 1979.-Т.З. -С.190-205.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1744. КАНАДО-СОВЕТСКИЕ ОТНОШЕНИЯ (1942–1953 гг.): ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И НАПРАВЛЕНИЯ 1.48 MB
  РАЗВИТИЕ ПОЛИТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ КАНАДЫ И СССР В ГОДЫ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ ДВУХ СТРАН В ОБЛАСТИ ЭКОНОМИКИ, КУЛЬТУРЫ И НАУКИ (1942–1945 ГГ.). КАНАДО-СОВЕТСКИЕ ОТНОШЕНИЯ В РАННИЙ ПЕРИОД ХОЛОДНОЙ ВОЙНЫ.
1745. СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЗОЛОТОПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ В XIX ВЕКЕ 1.49 MB
  Разведочные экспедиции по изысканию золотых месторождений. Техническая модернизация золотодобывающих предприятий. Пути увеличения добычи золота. Состав, категории и источники комплектования рабочей силы. Условия труда и быта приискового населения. Забастовки и протесты рабочих-золотодобытчиков.
1746. РАЗВИТИЕ ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ СФЕРЫ УЧАЩИХСЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ШКОЛ В ПРОЦЕССЕ МУЗЫКАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 1.48 MB
  Развитие эмоциональной сферы подростков специальных школ как педагогическая проблема. Опытно-экспериментальное исследование развития эмоциональной сферы подростков специальной школы в процессе музыкального образования. Педагогические условия и средства развития эмоциональной сферы подростков в процессе музыкального образования.
1747. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АГРЕГИРОВАНИЯ В МЕТОДАХ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ КОТИРОВКИ АКЦИЙ 1.48 MB
  Неопределенность котировки акций и проблема ее прогнозирования. Агрегирование как способ усиления структурированности данных. Фрактальный анализ временных рядов котировок четырех видов акций. Фазовые портреты временных рядов котировки акций, агрегированных недельными интервалами.
1748. Рынок ценных бумаг 1.47 MB
  Сделки и операции с ценными бумагами. Фьючерс на ценные бумаги и финансовые инструменты. Опцион на ценные бумаги и финансовые инструменты. Фьючерсы на индексы и иные финансовые инструменты. Спрэды, стрэддлы и стрэнглы.
1749. ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КАДРОВ В УНИВЕРСИТЕТЕ 1.47 MB
  Проблема подготовки педагогических кадров в дореволюционной России. Университетское педагогическое образование на современном этапе. Основные направления преобразований. Средства, формы, методы и технологии подготовки педагогических кадров. Формирование студенческого контингента.
1750. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ АДАПТАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ К РЫНОЧНЫМ УСЛОВИЯМ 1.47 MB
  Сущность процесса адаптации систем централизованного теплоснабжения к условиям реформирования энергетики. Пути совершенствования теплоснабжения г. Барнаула в процессе адаптации к условиям конкурентного рынка. Механизм реализации методических рекомендации по адаптации предприятий централизованного теплоснабжения к условиям конкурентного рынка электроэнергии.
1751. Reference Architecture for Commerce 1.46 MB
  Introduction to the Reference Architecture. Installing the Prerequisite Software. Installing the Reference Architecture Application. Business Requirements and Design Model. Reference Architecture Application Business Requirements. The MSF Application Model. Debugging a Custom Site Built on the Reference Architecture.
1752. СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРАТЕГИИ И ТАКТИКИ ПСИХОКОРРЕКЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДСТВАМИ ТЕАТРА 1.46 MB
  Современное состояние проблемы социальной адаптации и артпсихокоррекции молодёжи средствами театра. Театр как форма коллективной деятельности. Цели, задачи, стратегия, тактика и методы адаптирующей театральной артпсихокоррекции на разных этапах становления и развития.