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

59 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

32484. Особенности предпрофильной подготовки и профильного обучения информатике 115.5 KB
  В 9 классе познавательные способности учащихся дифференцируются начинается профилизация. Это позволило бы объективно оценить уровень готовности учащихся к продолжению образования по тому или иному профилю а также создать основу для внедрения в массовую практику механизмов рационального и прозрачного конкурсного набора в старшую профильную школу...
32486. ПРОФИЛЬНЫЕ КУРСЫ, ОРИЕНТИРОВАННЫЕ НА ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 109 KB
  Существенно донести до учащихся что информация в таких файлах представлена лишь символами кодовой таблицы и немногими управляющими символами. создать таблицу содержащую заданное число строк и столбцов; перемещаться по таблице; устанавливать ширину столбца; заполнять таблицу текстом; создавать желаемое обрамление и заливку ячеек таблицы; удалять таблицу. Методика обучения обработке числовой информации Тема Введение в электронные таблицы Основные вопросы: Круг задач решаемых с использованием программ класса электронные...
32487. ПРЕПОДАВАНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ КУРСОВ ИНФОРМАТИКИ ОРИЕНТИРОВАННЫХ НА ПРОГРАММИРОВАНИЕ 250 KB
  Каждый объект можно использовать для решения задачи не вникая во внутренние механизмы его функционирования C Delphi Visul Bsic. Delphi является системой объектного программирования созданной на базе Паскаля; по оценке специалистов ее профессиональный уровень очень высок. Поурочное планирование курса Учимся программировать на Delphi Курс 10 класса 34 часа N п п Название темы Кол. Основные понятия среды Delphi.
32488. ПРОФИЛЬНЫЕ КУРСЫ ИНФОРМАТИКИ ОРИЕНТИРОВАННЫЕ НА МОДЕЛИРОВАНИЕ 89.5 KB
  Ряд профильных курсов информатики включает в свое название слово моделирование или использует элементы моделирования в содержании поскольку моделирование является неотъемлемым компонентом общечеловеческой культуры и мощным методом познания окружающего мира природы и общества. Курсы ориентированные на моделирование должны выполнять развивающую функцию поскольку при их изучении учащиеся продолжают знакомство еще с одним методом познания окружающей действительности методом компьютерного моделирования. Выработка практических...
32489. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ 69.5 KB
  Теория и методика обучения информатики ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ. Компьютер как инструмент педагогического исследования Сегодня информационные технологии находят довольно широкое применение в педагогике как науке а также непосредственно в практике учебно воспитательного процесса: дистанционное обучение учреждение онлайновых учебных заведений; помощь в системе управления образованием; создание программ и виртуальных учебников по различным предметам; поиск в сети информации...
32491. ПРЕДМЕТ ТЕОРИИ И МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ. СВЯЗЬ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ 53 KB
  Теория и методика обучения информатики ВВЕДЕНИЕ. СВЯЗЬ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ. Предмет теории и методики обучения информатики. Современный учитель информатики это не только предметник это проводник современных идей и технологий обучения с использованием компьютера в школе.
32492. СТОРИЯ ВНЕДРЕНИЯ КУРСА ИНФОРМАТИКИ В СРЕДНИЕ УЧЕБНЫЕ ЗАВЕДЕНИЯ 93 KB
  Теория и методика обучения информатики ИСТОРИЯ ВНЕДРЕНИЯ КУРСА ИНФОРМАТИКИ В СРЕДНИЕ УЧЕБНЫЕ ЗАВЕДЕНИЯ. История внедрения курса информатики в средние учебные заведения. Новая учебная дисциплина получила название Основы информатики и вычислительной техники ОИВТ. Вместе с тем постепенное проникновение в учебный план общеобразовательной школы сведений из области информатики началось значительно раньше и начинался этот процесс с опытов по изучению школьниками элементов программирования и кибернетики.