1 / Работа 1

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение электромагнитных полей, создаваемых элементарными излучателями в виде электрического вибратора и рамки.

2.УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К РАБОТЕ

2.1.Изучить свойства электромагнитного поля элементарного электрического вибратора.

2.2.Изучить принцип перестановочной двойственности уравнений Максвелла.

2.3.Изучить свойства электромагнитного поля элементарной

рамки.

2.4.Изучить влияние расположения элементарных излучателей на ориентацию в пространстве вектора напряжённости электрического поля.

2.5.Изучить содержание данного описания и ответить на контрольные вопросы.

3.ЗАДАНИЕ К РАСЧЁТНОЙ ЧАСТИ (выполняется при домашней подготовке)

3.1. Рассчитать и построить зависимость амплитуд составляю-

3.2. Рассчитать и построить зависимость амплитуд составляю-

3.3. Рассчитать и построить зависимость амплитуды электрического поля рамки E m от расстояния r в соответствии с п. 1 при

90 .

3.4. Рассчитать и построить зависимость амплитуды электрического поля рамки E m от угла в соответствии с п. 2.

Расчёт проводится для частот, указанных в таблице 1. Номер варианта совпадает с порядковым номером студента в групповом жур-

Зависимость амплитуд составляющих электрического поля от

расстояния r рассчитывается по формулам (1), (2) и (3) Приложения, с шагом 0,1 , при r меняющемся от 0,2 до 5 с шагом 0,5 . Рассчитанные значения нормируются к максимальному при r 0,2 и строятся в прямоугольной системе координат.

Зависимость амплитуд составляющих электромагнитного поля от угла нормируется к максимальному значению и строится в полярной системе координат, полярная ось которой совпадает с осью вибратора или рамки, при изменении угла от 0° до 180° с шагом 10° в правой и левой полуплоскостях относительно оси вибратора или рамки.

4. ОПИСАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Измерительная установка позволяет измерять составляющие напряжённости электрического поля вибратора и рамки и исследовать их зависимость от расстояния r и угла в ближней, промежуточной и дальней зонах.

Блок-схема измерительной установки показана на рис. 1.

1. Генератор. 2. Поворотное устройство. 3. Исследуемая

антенна.

4. Приемная антенна. 5. Переносная установка. 6. Измерительный усилитель.

Рис. 1

Измерительная установка состоит из передающей и приёмной частей.

Передающая часть содержит генератор и поворотное устройство, на котором устанавливается либо электрический вибратор, либо рамка. Передающая часть измерительной установки может перемещаться по специальным направляющим.

В приёмной части устанавливается антенна, принимающая горизонтальную или вертикальную составляющие электрического поля.

Приёмная антенна представляет собой диполь небольших размеров, нагруженный на кристаллический детектор. Э.д.с. в диполе пропорциональна составляющей электрического поля, параллельной его оси.

Приёмную антенну можно поворачивать на 90 , что позволяет измерить составляющие E и Er .

Детектированный сигнал подаётся на измерительный усилитель.

5.ЗАДАНИЕ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ

5.1.Определить зависимость амплитуды -овой составляющей напряжённости электрического поля вибратора E m от угла .

5.2.Определить зависимость амплитуды этой составляющей от расстояния r для угла , соответствующего максимальному уровню E m max в пределах изменения r, допускаемых условиями эксперимен-

та.

5.3. Определить зависимость амплитуды составляющей напря-

жённости электрического поля вибратора Er m от угла .

5.4. Определить зависимость амплитуды составляющей Er m от расстояния r для угла , соответствующего максимальному уровню Er m max , в пределах изменения r, допускаемых условиями эксперимента.

5.5.Определить зависимость амплитуды напряжённости электрического поля рамки E m от угла .

5.6.Определить зависимость амплитуды напряжённости электрического поля рамки E m от расстояния r для угла , соответству-

ющего максимальному уровню E m max в пределах изменения r, до-

пускаемых условиями эксперимента. Частота f задаётся преподавателем.

6.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1.Включить генератор и измерительный усилитель,

6.2.Установить на генераторе заданную преподавателем часто-

ту.

6.3. Установить на поворотном устройстве исследуемый электрический вибратор, а на переносной установке приёмный диполь, реагирующий на -ую составляющую электрического поля вибратора. Для этого приёмный диполь и передающий электрический вибратор, должны быть установлены горизонтально. Оси диполей должны быть параллельны друг другу, при максимальном показании измери-

тельного усилителя (рис. 2). Угол 0 на лимбе поворотного устройства при этом равен 90°.

Расстояние между вибратором и диполем установить 0,5 .

6.4. Поворачивая исследуемый передающий вибратор, снять зависимость E m от угла поворота . Угол изменяется от 0° до 180°

через 10°. Записать показания усилителя для всех углов .

6.5. Установить исследуемый вибратор в положение, соответствующее максимальному показанию усилителя.

Перемещая исследуемый вибратор по направляющим, снять зависимость амплитуды составляющей E m от расстояния между исследуемым вибратором и приемным диполем. Минимальное расстояние принять равным 0,2 . Максимальное определяется длиной направляющих и чувствительностью усилителя. Шаг по r равен 5 см при расстоянии до 50 см или 10 см при больших расстояниях.

Записать показания усилителя для всех расстояний r.

6.6. Установить приёмный диполь на переносной установке в положение, соответствующее измерению амплитуды составляющей

электрического поля исследуемого вибратора Er m . Для этого, оставляя приёмный диполь горизонтальным, повернуть его на 90° относительно положения при измерениях в п. 3.

Поставить переносную установку в такое положение, чтобы оси исследуемого вибратора и приёмного диполя при ориентации друг на друга находились на одной линии. Расстояние между передающей и приёмной антеннами такое же, как в п. 3,

Проделать те же измерения, как и в п. 4, при исследовании зависимости от и, как в п. 5, при исследовании зависимости от r.

6.7. Установить на поворотном устройстве исследуемую электрическую рамку, а на переносной установке вертикальный приёмный диполь, реагирующий на E -ю составляющую электрического поля рамки. При установке рамки учесть, что показания измерительного усилителя максимальны, когда приёмный диполь и исследуемая рамка находятся в одной плоскости. При этом угол на лимбе поворотного устройства равен 90°. Расстояние между диполем и рамкой должно быть таким же, как в п. 3.

Проделать измерения, описанные в п.п. 4 и 5.

6.8.После окончания всех измерений выключить генератор и усилитель.

Измеренные зависимости амплитуд составляющих электрического поля от угла в построить в полярной системе координат.

На отдельных графиках изобразить значения E m (E m )max , Er m (Er m )max и E m (E m )max . Расчётные зависимости построить на од-

ном графике с соответствующими экспериментальными зависимостями.

Значения (E m )max , (E m )max а также частоту f и расстояние r, для которых проводились измерения, указать как параметры соответствующих графиков.

Измеренные зависимости от расстояния r построить в прямоугольной системе координат, отнормировав к максимальному значению данного измерения. Для различных составляющих E m , Er m , E m зависимости строить на отдельных графиках от отношения четные зависимости строить на одном графике с соответствующей экспериментальной зависимостью.

Частоту f и максимальные значения, по отношению к которым проведена нормировка, указать на графиках.

7.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

Вотчёте должны быть приведены:

7.1.Результаты предварительных расчётов, полученные при выполнении раздела 3 настоящего описания.

7.2.Результаты измерений. Все результаты должны быть представлены в виде таблиц и графиков.

7.3.Выводы по работе.

8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

8.1. Что такое элементарный электрический вибратор?