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

43411. Усилитель мощности звуковой частоты 296.5 KB
  Очень широкое применение в современной технике имеют усилители у которых как управляющая так и управляемая энергия представляет собой электрическую энергию. Такие усилители называют усилителями электрических сигналов. Усилители электрических сигналов далее просто усилители применяются во многих областях современной науки и техники. Особенно широкое применение усилители имеют в радиосвязи и радиовещании радиолокации радионавигации радиопеленгации телевидении звуковом кино дальней проводной связи технике радиоизмерений где они...
43412. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СИГНАЛОВ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ 551 KB
  Выходная группа каскадов двухтактный эмиттерный повторитель на составных квазикомплементарных транзисторах работающих в режиме АВ. наметились два направления в конструировании любительских УМСЗЧ проектирование ультролинейных усилителей имеющих коэффициент гармоник порядка тысячных долей процента но весьма сложных в регулировке и налаживании и создание сравнительно простых усилительных устройств обычно на одном двух операционных усилителях и двух четырёх транзисторах легко повторяемых но не позволяющих получить требуемое для...
43413. Расчет и конструирование плиты и главной балки монолитного ребристого перекрытия 923.5 KB
  Здания по крайним осям 253x23 м причем расстояние между продольными осями здания l1=84м что является пролетом главной балки lГБ=84м а между поперечными l2=46м что является пролетом второстепенной балки lВБ=46м. Арматура рабочая продольная: для плиты класса ВрI арматурная проволока 35 мм и АIII для главной балки класса АIII в Арматура рабочая поперечная для главной балки класса АIII г Арматура монтажная: для плиты класса ВрI; для главной балки АIII. Компоновка перекрытия Вдоль поперечных осей здания...
43414. Расчет несущих свойств самолёта 659 KB
  Расчет несущих свойств самолёта Cyα= α для малых чисел М полёта с убранными средствами механизации и шасси на высоте полёта Н=0; 2. Расчет поляры самолёта Cyα=Cxα для малых чисел М полёта с убранными средствами механизации и шасси на высоте полёта Н=0; 3. Определение коэффициента лобового сопротивления самолёта Схα0 при Cyα=0 для малых чисел М полёта на высоте Н=0; 4. Оценка режимов полета самолёта на расчетной скорости и высоте полёта крейсерский режим полёта; 5.
43415. Гигиена (hygieinos) – область медицинской науки 272.37 KB
  Гигиена (hygieinos) – область медицинской науки о сохранении и улучшении здоровья путём проведения предупредительных мероприятий. Она изучает влияние условий жизни и труда на здоровье человека и разрабатывает мероприятия по профилактике заболеваний. На организм человека могут воздействовать различные факторы внешней среды
43416. Системи криптографічного захисту інформації 430 KB
  К алгоритмам шифрования предъявляются определенные требования: высокий уровень защиты данных против дешифрования и возможной модификации; защищенность информации основанная только на знании ключа и не зависящая от того известен алгоритм или нет правило Кирхгофа; малое изменение исходного текста или ключа приводящее к значительному изменению шифрованного текста эффект обвала; область значений ключа исключающая возможность дешифрования данных путем перебора значений ключа; экономичность реализации алгоритма при достаточном...
43417. Безопасность жизнедеятельности. Методические указания 73 KB
  Первый слайд должен отражать содержание титульного листа (кроме отметки о допуске к защите). На остальных слайдах, в зависимости от выбранной темы, рекомендуется отразить результаты анализа причин рассматриваемых ЧС, этапы их развития, статистические данные или место рассматриваемой ЧС в общей классификации, либо этапы анализа особенностей рассматриваемого объекта экономики с точки зрения его устойчивости к ЧС и его результаты.
43418. Бухгалтерский учет налога на добавленную стоимость 143.5 KB
  Общий порядок уплаты налога на добавленную стоимость Учет налога на добавленную стоимость Список использованной литературы Введение Налог на добавленную стоимость НДС занимает важное место в системе налогов России. Расчеты организации с бюджетом по налогу на добавленную стоимость осуществляются в соответствии с главой 21 части второй Налогового кодекса РФ. Налог на добавленную стоимость косвенный налог плательщиками которого являются организации и индивидуальные предприниматели.
43419. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕТА РАСЧЕТОВ С БЮДЖЕТОМ, ВНЕБЮДЖЕТНЫМИ ФОНДАМИ И ПРОЧИМИ ОРГАНИЗАЦИЯМИ И ЛИЧНОСТЯМИ 162.5 KB
  Для учетного отражения отношений организации по расчетам с бюджетом используют синтетический счет 68 Расчеты по налогам и сборам. Расчеты по налогам и сборам 68 при производственном использовании; учета источников покрытия затрат на непроизводственные нужды при использовании на непроизводственные нужды; Прочие доходы и расходы 91 при продаже этого имущества. По счету 68 расчеты по налогам и сборам составим самолет на основе главной книги по счету 68. Аналогично составим самолет по счету 69 расчеты по социальному...