Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Название и цели лабораторной работы, а также теоретическое обоснование методики исследований;

2. Схемы и результаты измерений, выполненных в каждом пункте лабораторной работы, графики исследуемых зависимостей.

3. Модель электрического поля Т-волны для выбранной конфигурации электродов, расчет напряженности электрического поля в выбранной точке.

4. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Аналогия каких полей положена в основу данной работы?

2. Почему имеет место идентичность граничных условий для электрической индукции и плотности тока на поверхности металлических проводников, расположенных на бумаге, используемой в данной работе?

3. Как определить напряжённость поля в конкретной точке между электродами?

4. Как изменяется величина нормальной составляющей напряжённости электрического поля вблизи полоскового проводника?

5. Как изменится напряжённость электрического поля вблизи края полоскового проводника при уменьшении толщины проводника?

6. Как в данной работе измеряется погонная ёмкость коаксиальной линии?

7. Как определяется волновое сопротивление линии? Как оно связано с погонной ёмкостью линии?

8. Как выводится формула для погонной ёмкости коаксиальной линии?

9. Как зависит волновое сопротивление полоскового волновода от геометрических параметров?

Лабораторная работа №2

Исследование поля элементарных

излучателей

Цель работы:

1. Ознакомление с методикой измерения относительной амплитуды составляющих электрического поля.

2. Исследование поля элементарного электрического излучателя (ЭЭИ).

3. Исследование поля элементарного магнитного излучателя (ЭМИ).

Описание лабораторной установки и методика измерений

ЭЭИ реализуется в виде тонкого проводника длиной , возбуждаемого в центре сторонним током. ЭМИ реализуется в виде кольцеобразной рамки радиуса, возбуждаемой сторонним током.

Комплексные амплитуды поля ЭЭИ, расположенного в центре сферической системы координат ,,(рис.2.1) и направленного по оси, определяются выражениями:

,

,

(2.1)

где ,,- орты сферической системы координат (рис. 2.1);

- волновое число; - длина волны;- скорость света;- волновое сопротивление вакуума;

- амплитудный коэффициент, пропорциональный амплитуде стороннего тока и отношению.

Поле ЭМИ определяется аналогичными выражениями:

, ,

(2.2)

где - амплитудный коэффициент, пропорциональный амплитуде стороннего токаи отношению, где- площадь рамки.

Приведёнными формулами можно пользоваться для расчёта относительных амплитуд составляющих поля при условии, что размеры излучателей много меньше длины волны (,), и поле определяется на расстоянии, значительно превышающем размеры излучателей (,).

Из выражений (2.1), (2.2) следует, что вектор напряжённости электрического поля ЭЭИ имеет две составляющие: радиальнуюи меридиональную:(), а вектор напряжённости электрического поляЭМИ имеет только одну азимутальную составляющую ().

Используя выражения (2.1), (2.2), получим следующие формулы для расчёта относительных амплитуд составляющих электрического поля:

Рис.2.1. Сферическая система координат

, , ,

(2.3)

где - начальное значение расстояния,- угол, при котором исследуемая составляющая поля имеет максимальное значение.

Для измерения напряжённости электрического поля в заданной точке применяется приёмный зонд, аналогичный элементарному электрическому излучателю. Зонд помещается в заданную точку и ориентируется вдоль измеряемой составляющей электрического поля. Для измерения напряжённости магнитного поля применяется приёмный зонд в виде рамки, располагаемый в заданной точке так, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна измеряемой составляющей магнитного поля. Сигнал с зонда, нагруженного на кристаллический детектор, подаётся на вход измерительного усилителя. Пределы измерений выбираются таким образом, чтобы в точке максимального значения измеряемой величины стрелка на измерительном приборе усилителя находилась в конце шкалы. Все остальные значения измеряемой величины определяются относительно максимального. Так как характеристика детектора близка к квадратичной, то показания стрелочного прибора усилителя пропорциональны квадрату амплитуды измеряемой составляющей поля. Поэтому для определения относительной амплитуды нужно извлечь корень из показаний и разделить на максимальное значение корня.

В данной работе проводится измерение относительных амплитуд радиальной и меридиональной составляющих электрического поля для ЭЭИ и азимутальной составляющей электрического поля для ЭМИ при различных значениях координат и.

При исследовании зависимости какой-либо составляющей поля от координаты (или) нужно подготовить таблицу, в которую вносятся значения координаты, показанияизмерительного прибора усилителя,и, определяющие относительную амплитуду измеряемой составляющей поля. В эту же таблицу вносятся теоретические значения относительной амплитуды исследуемой составляющей поля, полученные в результате расчёта по формулам (2.3).

Рис.2.2. Схема расположения ЭЭИ и приёмного зонда для измерения составляющей поляпри

Лабораторная установка состоит из передающей и приёмной частей (рис.2.2). Передающая часть включает исследуемый излучатель, присоединённый к генератору Г4-80, работающему в десятисантиметровом диапазоне длин волн. Излучатель смонтирован на вращающемся основании, что позволяет снимать зависимость амплитуды составляющих поля от направления в пространстве (угла ).

Приёмная часть установки состоит из сменного приёмного зонда, подсоединённого к измерительному усилителю У2-8. Зонд может перемещаться на подвижной каретке вдоль направляющих реек, что позволяет снимать зависимость амплитуды составляющих поля от радиальной координаты . Зонд, предназначенный для измерения радиальной составляющейи меридиональной составляющей, может устанавливаться в двух положениях.На рис. 2.2 представлена схема расположения ЭЭИ и приёмного зонда для измерения составляющей . ЭЭИ нужно устанавливать так, чтобы угол на шкале соответствовал углу(при направлении оси излучателя в точку измерения). Для измерения составляющейприёмный зонд нужно устанавливать в положение, повёрнутое на, относительно положения для измерения.

ЭМИ в виде рамки нужно устанавливать так, чтобы угол на шкале измерений был равен нулю при направлении оси (оси), перпендикулярной плоскости рамки, в точку измерения (рис.2.3).

Порядок выполнения работы