50225

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ

Лабораторная работа

Физика

Принципиальная схема установки или её главных узлов: Блоксхема лабораторной установки для изучения электромагнитных волн в двухпроводной линии Конструкции зондов для изучения распределения составляющих электромагнитного поля: а – петлевой зонд рамка; б – вибратор Схема установки для изучения электромагнитных волн в двухпроводной линии приведена на рис. В линии устанавливается распределение электромагнитного поля зависящее от величины нагрузочного сопротивления . Эти...

Русский

2014-01-18

160.5 KB

50 чел.

PAGE  2

Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа_УАС-111_______________    К работе допущен____________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент   Рыженков Максим________________ Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель__________________________ Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №_____31________

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ

                                                               (Название лабораторной работы)

  1.  Цель работы:

 Изучение распределения электромагнитного поля в двухпроводной линии, влияние сопротивления нагрузки на это распределение и определение частоты колебаний электромагнитного поля.

2. Принципиальная схема установки (или её главных узлов):

Блок-схема лабораторной установки для изучения электромагнитных волн в двухпроводной линии

                                 

Конструкции зондов для изучения распределения составляющих электромагнитного поля: а – петлевой зонд (рамка); б – вибратор

Схема установки для изучения электромагнитных волн в двухпроводной линии приведена на рис. 4. Генератор 1 создает в двухпроводной линии 2 высокочастотные колебания. В линии устанавливается распределение электромагнитного поля, зависящее от величины нагрузочного сопротивления . Вдоль линии перемещается каретка, на которой расположены: зонд 3, детекторная секция 4 и измеритель тока 5. Наводимая в зонде 3 ЭДС детектируется и выпрямленный ток измеряется измерителем 5.


3.
Основные теоретические положения к данной работе 

Э л е к т р о м а г н и т н ы е   в о л н ы   в   д в у х п р о в о д н о й

л и н и и   б е с к о н е ч н о й   д л и н ы

Если в некоторой области свободного пространства возбудить переменное электрическое поле, то, согласно теории Максвелла, в этой области возникает переменное магнитное поле, в свою очередь порождающее переменное вихревое электрическое поле, и т.д. Эти взаимосвязанные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле, распространяющееся, как это следует из теории Максвелла, со скоростью  [2]:

(1)

где  и  – диэлектрическая и магнитная постоянные;  и   относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды; показатель преломления среды.

От способа возбуждения электромагнитных волн зависит форма волнового фронта и волновых поверхностей. В простейшем случае, когда волновой фронт – плоскость, и волна распространяется в одном направлении, совпадающем, например, с положительным направлением оси X выбранной системы координат, в однородной, электронейтральной и непроводящей среде, ее можно описать уравнением

  где  – угловая (циклическая) частота;  – частота колебаний;  – волновое число;  – длина волны; x – координата точки, в которой в момент времени t определяется поле.

При рассмотрении отражения электромагнитных волн от нагрузки линии вводят коэффициенты отражения по напряжению  и току [3]:

(5)

(6)

где  – волновое сопротивление линии; сопротивление нагрузки,

Для отыскания распределения электромагнитного поля в двухпроводной линии при наличии отражений на разомкнутом конце запишем уравнения падающей и отраженной волн:

; ;

;

.

Результирующее электрическое поле

. (7)

Результирующее магнитное поле

. (8)

Формулы (7) и (8) показывают, что в линии будут происходить гармонические колебания с частотой . Амплитуды колебаний электрического поля  и магнитного поля  оказываются зависимыми от координаты, которая здесь отсчитывается от конца линии, и поэтому различны в разных точках линии. В определенных точках  (или ) достигает максимума. Эти точки называются пучностями электрического (или магнитного) поля. В точках, называемых узлами электрического (или магнитного) поля, амплитуда  (соответственно ) обращается в нуль.

Координаты пучностей электрического поля находим из условия:

, n = 0, 1, 2, … .

Отсюда координаты пучностей

. (9)

Из выражения (9) видно, что две соседние пучности электрического поля отстоят друг от друга на расстояние, равное .

Координаты узлов электрического поля находим из условия:

, n = 0, 1, 2, … .

Отсюда координаты узлов :

. (10)

Расстояние между двумя соседними узлами электрического поля также составляет .

Из сравнения формул (9) и (10) видно, что между двумя соседними пучностями располагается один узел и наоборот.

Из формулы (8) найдём координаты узлов и пучностей магнитного поля. Координаты узлов H находим из условия

, n = 0, 1, 2, … .

Отсюда координаты узлов :

. (11)

Из условия

находим координаты пучностей :

. (12)

Из формул (11) и (12) видно, что для магнитного поля, так же, как и для электрического, расстояние между двумя соседними узлами составляет  и между соседними узлами располагается одна пучность, а между пучностями – узел. Отличие в распределении электрического и магнитного  полей в стоячей электромагнитной волне состоит в том, что узлу электрического поля соответствует пучность магнитного поля, а пучности – узел.

Расстояние от конца линии

0

Линия на конце разомкнута

ZH =

E

H

Пучность

Узел

Узел

Пучность

Пучность

Узел

Узел

Пучность

Пучность

Узел

Узел

Пучность

Линия на конце коротко замкнута

ZH = 0

E

H

Узел

Пучность

Пучность

Узел

Узел

Пучность

Пучность

Узел

Узел

Пучность

Пучность

Узел

  Линия замкнута на волновое сопротивление .

В этом случае, как видно из формул (5) и (6), коэффициенты отражения .


4. Таблицы и графики
1.

п/п

Расстояние от конца линии

X, см

Показания прибора

I, мкА

Растояние от конца линии

X, см

Показания прибора

I, мкА


5. Расчёт погрешностей измерений
 

(указать метод расчёта погрешностей).

6. Окончательные результаты:

Подпись студента:


Лист – вкладыш

5. Расчёт погрешностей измерений (продолжение):


7. Дополнительная страница

(для размещения таблиц, теоретического материала и дополнительных сведений).

1 Графики выполняются на миллиметровой бумаге или в компьютерном виде с использованием программ построения графиков. Необходимо соблюдать правила построения графиков.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78281. Виды ошибок в методике редактирования 71.5 KB
  Виды ошибок РЕЧЕВЫЕ ОШИБКИ Речевые ошибки – это ошибки в коде ошибки плана выражения. В современной науке нет терминологического названия речевой ошибки но когдато оно было. Речевые ошибки делятся на две неравноценные и неравнообъемные группы: нормативные ошибки и обыкновенные опечатки. Опечатки – механические ошибки.
78282. Способы изложения и виды текста 78.5 KB
  Традиционная классификация принятая в теории и практике редактирования выделяла три способа изложения и соответственно три вида текста: повествование описание и рассуждение в некоторых пособиях рассуждение называется изъяснительным способом изложения Цель повествования – передать движение событий во времени. Традиционная трёхкомпонентная повествование описание рассуждение схема бесспорно справедлива и достаточна при рассмотрении редактором текстов художественных произведений. Своё место в ней должно найти сообщение структура...
78283. Основные законы логического мышления и смысловой анализ текста 46 KB
  Основные законы логического мышления и смысловой анализ текста Логический анализ текста необходим на всех стадиях работы над литературным произведением необходим автору критику редактору. Классической логикой выведены и сформулированы четыре основных закона правильного мышления следуя которым мы достигаем его определённости непротиворечивости последовательности и обоснованности. Контроль за соблюдением основных законов логического мышления – обязательный этап анализа текста. Вариантность его смысловой организации не безгранична:...
78284. Виды правки в методике редактирования 44.5 KB
  При втором углублённом чтении внимание редактора направлено на восприятие каждого слова каждого знака текста. Цель редакторской правкивычитки – чтение текста насквозь. Его обязанность – заметить недостатки текста и указать на них но отнюдь не править его исключая разумеется бесспорные ошибки и буквенные опечатки. Цель правкисокращения – уменьшить объем текста довести его до заданного размера.
78285. Бронхо-легенева система в умовах спокою, тренувальних впливів, екстремальних, граничних та патологічних станів: бронхо-легенева система в умовах патології 45.27 KB
  Важливу роль у виникненні бронхіту відіграє курінняпаління. Фактори ризику розвитку ХОЗЛ тривале паління тютюну індекс паління 10 20 пачкорік промислові та побутові шкідливі викиди повітряні полютанти гази та пари хімічних сполук продукти згоряння біологічного палива інфекції дитячі інфекції з тяжким перебігом респіраторні інфекції ВІЛ складний соціальний статус обмеження харчування скупченість переохолодження шкідливі звички; внутрішні – генетично зумовлені спадковий дефіцит α1антитрипсину...
78286. М’язова система в умовах спокою, тренувальних впливів, екстремальних, граничних та патологічних станів: м’язова система в умовах спокою 67.33 KB
  Скоротлива функція скелетного м’яза та його волокон у звичних умовах М’язове скорочення – це відповідь м’язів на стимул який включає потенціал дії в одному або декількох м’язових волокнах. Час між початком дії стимулу на мотонейрон і початком скорочення називається латентною фазою; період часу протягом якого відбувається скорочення – фазою скорочення а період часу протягом якого відбувається розслаблення – фазою розслаблення. Потенціал дії представляє собою електромеханічне явище тоді як скорочення – механічне. Скорочення виникає протягом...
78287. М’язова система в умовах спокою, тренувальних впливів, екстремальних, граничних та патологічних станів: м’язова система в умовах тренувальних впливів, екстремальних та граничних станів 42.94 KB
  Адаптація акліматизація до виконання фізичних вправа в умовах підвищеної температури довколишнього середовища. М’язова діяльність в умовах зниженого атмосферного тиску а також відносної вагомості. Нездужання зумовлені перебуванням в умовах високогір’я.
78288. М’язова система в умовах спокою, тренувальних впливів, екстремальних, граничних та патологічних станів: м’язова система в умовах патологічних станів 47.4 KB
  Головним симптомом фіброміалгії є больові відчуття в ділянці м’язів. На сьогоднішній день лікарі не знають, як лікувати це захворювання. Больові відчуття виникають в м’язах або в місці з’єднання м’язів з суглобами, але не в суглобах. Біль носить хронічний й прогресуючий характер. Відмінною рисою цього захворювання є наявність особливо болючих точок в м’язах.
78289. Ендокринологія спортивної діяльності 143.5 KB
  Гормональні зміни що виникають під впливом гострого та тривалого фізичного тренування підкреслюють важливу роль ендокринної системи в задоволенні метаболічних потреб які виникають під час занять фізичними вправами і реалізації механізмів задіяних у відновленні й перебудові тканин. Слід нагадати що під час спортивних змагань виникає фізіологічний стрес. Припускається що участь в змаганнях викликає не тільки підвищення тривоги але й збудження внаслідок невизначеності результатів виступу і наступних подій. Попереднє зростання...