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

62 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

25149. Аналітична філософія 23 KB
  У широкому сукупність напрямків що характеризуються підвищеною увагою до мови а саме застосуванням методів логічного та лінгвістичного аналізу мови для вирішення філософських проблем. Головні завдання: дослідження мови з метою виявлення структури думки досягнення прозорого співвідношення мови та реальності чітке розмежування значимих та пустих висловлювань осмислених та беззмістовних фраз тощо. Рассел зосередився на аналітичних можливостіх символічної логіки і дослідженню основ математикию Мур же займався аналізом філософських понять...
25150. Поняття проблеми в сучасній методології науки 29.5 KB
  Поняття проблеми в сучасній методології науки Чуйко В. Саме ситуація проблеми є умовою та джерелом самого пізнання оскільки саме пізнання провокується незнанням. Гносеологічне значення поняття проблеми в науці полягає в тому що через неї розгортається висхідне фундаментальне протиріччя процесу пізнання: протиставлення наявного вже досягнутого рівня пізнання і нового.
25151. Поняття трансцедентальної філософії у Канта 28.5 KB
  Виокремлює три здатності людської душі яким відповідають три його критики здатність пізнання критика чистого розуму здатність бажання критика практичного розуму здатність до почуття задоволення і незадоволення критика здатності до судження. В пізнанні не наше уявлення узгоджується з предметом а предмет узгоджується з нашим уявленням тобто людина сама конструює предмет свого пізнання. Трансцедентальне всяке пізнання яке займається не стільки предметами скільки видами нашего пізнання предметів оскільки це пізнання є можливим...
25152. Проблема інтерсуб’єктивності в сучасній філософії 27 KB
  Проблема інтерсубєктивності в сучасній філософії Інтерсубєктивність умова взаємодії та передачі знання; значимість пізнавального досвіду однієї людини для іншої. Інтерсубєктивність як спільний досвід.
25153. Структуралістська парадигма в сучасному пізнанні 29 KB
  уявлення про позасвідомий характер структури Струкутра інваріантно статичне ціле утворене взаємозвязком його елементів таким чином що кожний залежить від інших і може зявитися лише завдяки відношенням з іншими елементами. Для структури характерним є кінцева кількість складових і правил їх комбінування які піддатні систематизації і інвентаризації. Дихотомія структури і твору: структура мова знаходиться в конфлікті з твором мовленням який є продуктом індивідуального акту волі і розуму. Примат структури над елементами людина лише...
25154. Вірогідне та достовірне знання 28.5 KB
  В науковому пізнанні поняття достовірне знання виконує дві основні функції: оціночну та методологічну. Оціночна функція поняття достовірність як показано в роботі Обєктивне знання К.Поппера полягає у визначенні відношення одного знання до іншого.
25155. Концепця негативної діалектики 30.5 KB
  Концепця негативної діалектики Негативна діалектика термін Теодора Адорно назва методології що функціонувала як критика до тенденцій схильного до універсалізації раціонального розуму Просвітництва зокрема того який знаходить свій вияв у процесі діалектичного розвязання. Термін вперше зявляється в друці в 1966 році в книзі Адорно Негативна діалектика. Адорно: розвязання діалектичного протиставлення Ф. Адорно критично називає таке опосередкування мисленням ідентичності.
25156. Російська релігійна філософія. Принципи всеєдності 31.5 KB
  Тому осягаючи істину в своїй теоретичній діяльності пізнаючий субєкт має брати суще не тільки в його даній дійсності але і в його цілісності універсальності тобто прагнути до пізнання всього у всьому в розвиваючій ся в полярних визначеннях єдності. Безумовна єдність як досконалий синтез істини добра і краси0 осягається за Соловйовим лише засобами цілісного знання. За своєю структурою цілісне знання є органічною єдністю синтезом таких 3х необхідних компонентів як теологія філософія і досвідна наука. Тільки такий...
25157. Підсумкова робота Йєнського періоду творчості 34.5 KB
  тотожність буття та мислення світ як прояв ідеї поняття Духа процес самопізнання Абсолютною Ідеєю самої себе і процес породження дійсності тобто в феноменології розглядається еволюція людської свідомості розробка і реалізація принципу історизму формування ідеї тріадичності теза антитеза синтез істина як процес діалектика володаря і раба Абсолютна ідея в своєму розвитку проходить три етапи: розвиток ідеї у власному лоні в стихії чистого мислення Логіка розвиток ідеї у формі інобуття тобто в формі природи Філософія...