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

71370. Протокол передачі файлів FTP 404.5 KB
  Встановити і настроїти сервер FTP на базі vsftpd. Забезпечити можливість підключення згідно з варіантом. Анонімного користувача. У домашньому каталозі анонімного користувача створити 2 каталоги: pub і incoming. Каталог pub доступний тільки для читання, каталог incoming доступний для читання і запису.
71371. Мережева файлова система NFS 1.38 MB
  Завдання на роботу: Настроїти сервер NFS. Забезпечити можливість монтування файлових систем згідно з варіантом. Перевірити роботу NFS сервера підключивши до нього клієнт.
71372. Спільні ресурси мережі Microsoft Windows. Протоколи NetBIOS/SMB і додаток Samba 881.89 KB
  Завдання на роботу Встановити і налаштувати сервер Samba. Забезпечити можливість підключення поділюваних ресурсів згідно варіанту. Перевірити працездатність Samba сервера.
71373. Маршрутизація в мережах TCP/IP 5.23 MB
  Встановити і налаштувати відповідно до варіанта маршрутизатори для протоколу IPv4 на базі Quagga. Маршрутизатори повинен поширювати інформацію про безпосередньо приєднані мережі. Зібрати схему GNS3 представлену на рисунку 1.
71374. Засоби фільтрації пакетів та брандмауери (IPFW) 189.6 KB
  У відповідності з варіантом побудувати ланцюжок правил IPFW для stateless фільтрації, яка дозволяє проходження трафіку (тобто повноцінне функціонування) сервісів клієнтської і серверної частин вузла і особливого трафіку. Весь інший трафік повинен бути заборонений.
71375. Компіляція ядра 712.5 KB
  Відредагувати конфігураційний файл ядра відповідно до варіанту і встановленого в системі устаткування. У Ядро необхідно статично включити модулі підтримки всіх апаратних компонент комп’ютера. При цьому необхідно враховувати наявність залежностей між модулями...
71376. Трансляція мережевих адрес (NAT) 1.54 MB
  Виконати налаштування NAT відповідно до варіанту за схемою, представленою на малюнку 1. При проходженні через NAT трафіку від вузлів внутрішньої мережі, для яких задана трансляція адрес, необхідно виконати заміну адреси джерела на адресу 10.18.51.Z.
71377. Конфігурація мережевих інтерфейсів. Діагностичні утиліти TCP/IP 2.88 MB
  Відповідно до варіанту: встановити додаткову адресу для мережевого інтерфейсу; змінити MC адреса і режим роботи інтерфейсу на фізичному рівні; змінити MTU мережевого інтерфейсу; використовуючи утиліту ping перевірити досяжність вузла з адресою IP1 при цьому...