Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54




Скачать 315,45 Kb.
НазваниеМетодические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54
страница2/4
Дата публикации24.06.2013
Размер315,45 Kb.
ТипМетодические указания
pochit.ru > Журналистика > Методические указания
1   2   3   4
^

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ



Введение
В этом разделе следует обратить внимание на усвоение положения о реальности существования электромагнитного поля как одной из форм материи. Изучение курса проводится в рамках классической (макроскопической) электродинамики; вопросы квантовой теории поля не затрагиваются.

^

Контрольные вопросы



1. Краткий исторический очерк развития учения об электромагнетизме.

2. Электромагнитное поле как одна из форм существования материи. Условность разделения поля на электрическое и магнитное.


  1. Основные уравнения электродинамики


Необходимо знать: определения векторов электромагнитного поля и связь между ними; классификацию сред по макроскопическим параметрам (линейные и нелинейные, однородные и неоднородные, изотропные и анизотропные); физический смысл уравнений Максвелла и их запись в интегральной и дифференциальной формах.

Изучая уравнения Максвелла при наличии сторонних токов и зарядов, необходимо разобраться в сущности понятия «сторонних сил» и формах их задания (сторонние заряды, ток, напряженность поля). Надо уметь классифицировать электромагнитные явления по характеру их изменения во времени (переменные, статические, стационарные и квазистационарные поля).

^

Контрольные вопросы

1.Определение векторов электромагнитного поля .
^
2. Первое и второе уравнения Максвелла и их физический смысл.

3. Ток проводимости и ток смещения.

4. Третье и четвертое уравнения Максвелла и их физический смысл.

5. Уравнение непрерывности и закон сохранения заряда.

6. Классификация электромагнитных явлений по характеру их изменения во времени.

7. Понятие о сторонней напряженности поля, сторонних токах и зарядах; запись уравнений Максвелла с учетом этих величин.


2. Монохроматические электромагнитные поля

Важным для практики является изучение переменного электромагнитного поля, изменяющегося по синусоидальному периодическому (гармоническому) закону. Зная законы, описывающие поведение гармонического (или, как часто называют, монохроматического) поля, можно с помощью спектрального анализа найти электромагнитное поле, изменяющееся во времени по более сложному закону. Поэтому необходимо усвоить запись уравнений Максвелла для монохроматического поля в комплексной форме, выяснить смысл введения комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости, тангенса угла потерь; знать критерий деления сред на проводники и диэлектрики.

^

Контрольные вопросы



1. Комплексная диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, тангенс угла потерь. Критерий деления сред на проводники и диэлектрики.

2. Система уравнений Максвелла для монохроматического поля в комплексной форме.

^

3. Излучение электромагнитных волн



При изучении этого раздела необходимо четко представлять, что первичным источником электромагнитных волн являются электрические заряды, двигающиеся с ускорением, или, другими словами, ток, меняющийся во времени. Для полного понимания работы излучающих систем важно усвоить принцип работы элементарных излучателей. Как правило, расчет полей излучающих систем ведется методом суперпозиции: вся система разбивается на элементарные излучатели, находится поле от каждого, а затем поля всех излучателей суммируются. Обратите внимание на принцип эквивалентности и принцип Гюйгенса-Кирхгофа, которые позволяют проследить за распространением фронта волны, начиная с момента, в который фронт волны является известным.

Контрольные вопросы


1. Сущность процесса излучения электромагнитных волн.

2. Элементарный электрический излучатель, его определение и принцип работы.

3. Анализ структуры поля элементарного электрического излучателя.

4. Диаграммы направленности элементарного электрического излучателя (в полярной и прямоугольной системах координат).

5. Мощность излучателя, сопротивление излучения элементарного электрического излучателя.

6. Ближняя и дальняя зоны.

7. Элементарный магнитный излучатель; поле в дальней зоне.

8. Перестановочная двойственность уравнений Максвелла.
4. Плоская электромагнитная волна
При изучении плоских волн необходимо помнить, что векторы Е и Н электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и изменяются во времени и пространстве по гармоническим законам. В идеальном диэлектрике волны не затухают. В реальной же среде распространение волны всегда связано с затуханием. Обратите внимание на то, что параметры волны в среде без потерь не зависят от частоты, а в среде с проводимостью зависят. Зависимость свойств волны от частоты называется дисперсией. Запомните определение фазовой скорости, коэффициента фазы и затухания, скорости переноса энергии, волнового сопротивления.

Среды, свойства которых различны по разным направлениям, называют анизотропными; в таких средах векторы и, и , а также и, и могут быть непараллельными, и, по крайней мере, один из этих параметров является тензором.

В ферромагнитных средах тензором является магнитная проницаемость. В постоянном магнитном поле один из видов магнетиков – феррит – становится анизотропной средой по отношению к переменному полю. В данном разделе следует обратить внимание на физическую природу анизотропии, знать уравнения Максвелла для анизотропных сред.

Контрольные вопросы


1. Определение однородной плоской волны. Выражение для векторов Е и Н этой волны.

2. Напишите выражение для фазовой скорости, длины волны, волнового числа, комплексного вектора Пойнтинга и волнового сопротивления в среде с потерями и без потерь.

3. Коэффициент фазы и коэффициент затухания; фазовая скорость и длина волны в среде с малыми и большими потерями.

4. Физическая природа анизотропии. Примеры анизотропных сред.

5. Анизотропные магнетики. Тензор магнитной проницаемости и смысл его составляющих.

6. Зависимость составляющих тензора магнитной проницаемости феррита от напряженности поля подмагничивания. Ферромагнитный резонанс.

7. Фазовые скорости и поляризация волн в продольно-намагниченном феррите.

8. Эффект Фарадея. Вращение плоскости поляризации. Необратимость эффекта Фарадея.

9. Фазовые скорости и поляризация волн в поперечно-намагниченном феррите.
5. Дифракция и рефракция электромагнитных волн
Рассматриваются явление дифракции электромагнитных волн и методы решения задач дифракции (приближение Гюйгенса-Кирхгофа, геометрической оптики, метод краевых волн).

Контрольные вопросы


1. Явление дифракции электромагнитных волн. Приближенные решения дифракционных задач.

2. Условия применимости геометрической оптики. Изменение интенсивности поля вдоль луча в приближении геометрической оптики.

3. Условия применимости физической оптики. Приближения физической оптики.

4. Что такое рефракция?
6. Направляющие системы и направляемые волны
Необходимо рассмотреть системы для передачи энергии электромагнитного поля, такие как прямоугольный и круглый волновод, коаксиальную линию, полосковые и микрополосковые линии. Следует усвоить методы решения волновых уравнений для продольной составляющей основных волн и уметь определить поперечные составляющие, а также изобразить структуры полей в прямоугольном и круглом волноводах.

Иметь четкое представление о параметрах направляющих систем и параметрах направляемых волн (фазовая и групповая скорости, длина волны, коэффициент фазы, критическая частота, характеристическое сопротивление).

Контрольные вопросы


1. Типы направляющих систем и требования, предъявляемые к ним.

2. Классификация направляемых волн.

3. Волновые уравнения для направляемых волн.

4. Решение волнового уравнения для продольной составляющей в прямоугольном волноводе.

5. Структура поля и параметры волн Е и Н в прямоугольном волноводе.

6. Решение волнового уравнения для волны Е и Н в круглом волноводе.

7. Структура полей и основные параметры волн типа Е и Н в круглом волноводе.

8. Токи на стенках волноводов при распространении различных типов волн.

9. Структура полей и условия их существования в коаксиальной линии.

10. Параметры полосковых и микрополосковых линий. Технология изготовления микрополосковых линий. Применение микрополосковых линий.
7. Резонаторы
При изучении данного раздела следует усвоить принципы построения объемных резонаторов из отрезков регулярных линий передач и методику расчета их основных характеристик, изображения структуры полей основных типов, знать способы возбуждения объемных резонаторов.

Контрольные вопросы


1. Типы объемных резонаторов. Основные параметры: резонансная частота, добротность.

2. Четвертьволновой и полуволновой коаксиальный резонаторы.

3. Основное поле прямоугольного резонатора. Собственная частота. Эскиз распределения поля. Добротность.

4. Цилиндрический резонатор. Собственные частоты. Эскизы распределения полей типа Е010, Е011, Н011, Н111.

5. Потери энергии в объемном резонаторе. Собственная, внешняя и нагруженная добротности.

6. Способы возбуждения объемных резонаторов.

7. Квазистационарные резонаторы. Метод расчета резонансных частот. Области применения.
8. Общие вопросы распространения радиоволн
При изучении этого раздела необходимо усвоить вывод формулы идеальной радиопередачи, иметь понятие о комплексной диэлектрической проницаемости и знать классификацию радиоволн по диапазонам и способу их распространения.

Контрольные вопросы


1. В каком частотном диапазоне электромагнитные колебания называются радиоволнами? Классификация радиоволн по диапазонам.

2. Свободное распространение радиоволн и его практическое значение.

3. Особенности распространения прямой, земной, тропосферной и ионосферной волн.

9. Влияние поверхности Земли на распространение радиоволн
Приступая к изучению раздела, надо вспомнить свойства плоской волны, распространяющейся в неограниченной полупроводящей среде, знать выражения коэффициентов распространения и поглощения при различных соотношениях между токами проводимости и смещения, четко представлять картину отражения радиоволн от поверхности Земли.

Следует уяснить связь между напряженностью поля в свободном пространстве и полем в реальных условиях.

Необходимо отчетливо представлять смысл термина «поднятая антенна» и условия применимости лучевой трактовки при определении множителя ослабления. Надо уяснить вывод формул множителя ослабления и знать эти формулы в окончательном виде, а также условия применимости каждой из них.

Обязательно знание формул идеальной радиопередачи Шулейкина-Ван-дер-Поля, выражения численного расстояния и множителя ослабления.

Необходимо ясно представлять картину распространения волны над трассой из двух однородных участков и вид графика множителя ослабления трассы из трех однородных участков.

Следует ознакомиться с историей изучения вопросов дифракции, знать одночленную дифракционную формулу и область ее применимости, уметь пользоваться графиками для расчета поля земных волн.

Необходимо четко представлять особенности расчета дифракционного поля в различных диапазонах волн, уметь вычислять множитель ослабления и напряженность поля в областях полутени и тени.

Контрольные вопросы


1. Какова длина радиоволны с частотой 20 кГц, распространяющейся в толще сухой почвы? Во сколько раз уменьшится напряженность поля этой волны на протяжении 100 м?

2. Учет влияния неоднородностей и неровностей почвы. Эквивалентные параметры почвы.

3. Что такое поднятая антенна? В каких диапазонах волн применяются такие антенны?

4. Влияние близости поверхности Земли на поле в пункте приема. Зависимость множителя ослабления от расстояния.

5. Найти дальность прямой видимости, если высоты антенн равны 100 м и 20 м.

6. Вычислить величину произведения приведенных высот на трассе длиной 30 км, если действительные высоты антенн равны 100 м и 20 м.

7. Определить границы зон освещенности, полутени и тени при высотах антенн 100 м и 20 м. Указать область применимости интерференционных формул и одночленной дифракционной формулы в этих условиях.

10. Тропосфера и ее влияние на распространение радиоволн
Необходимо ясно представлять состав и строение тропосферы, ее параметры, свойства «нормальной тропосферы», зависимость индекса преломления от метеорологических параметров, уметь изобразить профиль индекса преломления.

Необходимо ускорить вывод выражения радиуса кривизны траектории и окончательную формулу, классификацию видов рефракции.

Контрольные вопросы


1. Высота тропосферы и определяющие ее факторы. Распределение давления, температуры и влажности по высоте тропосферы. «Нормальная тропосфера» и ее свойства.

2. Связь индекса преломления с коэффициентом преломления и диэлектрической проницаемостью. Зависимость индекса преломления от метеорологических параметров тропосферы.

3. Значения индекса преломления и его градиента у поверхности Земли в нормальной тропосфере. Профиль индекса преломления нормальной тропосферы.

4.Тропосферная рефакция, ее причины и проявления в диапазонах УКВ и оптическом.

5. Виды тропосферной рефракции. Форма траектории волны, значения градиента индекса преломления для каждого вида рефракции.
11. Ионосфера и ее влияние на распространение радиоволн
Необходимо изучить способы исследования верхних слоев атмосферы, ее состав, механизм и источники ионизации, распределение ионизации по высоте однородной атмосферы, знать сущность процесса рекомбинации и строение реальной ионосферы.

Обязательно знание процессов распространения радиоволн в однородном ионизированном газе, его эквивалентных параметров при наличии постоянного магнитного поля.
Контрольные вопросы
1. Методы изучения состава ионосферы. Распределение температуры и давления по высоте. Барометрическая формула.

2. Ионизация атмосферы. Энергия частиц, необходимая для ударной ионизации.

3. Основные источники ионизации.

4. Распределение ионной концентрации по высоте реальной атмосферы. Свойства ионизированных слоев.

5. Распространение радиоволн в ионизированном газе при наличии магнитного поля.
12. Помеха. Электромагнитная совместимость при

распространении радиоволн
При рассмотрении различных методов расчета напряженности поля условия приема определяются не абсолютным значением напряженности поля сигнала, а отношением напряженности поля сигнала к уровню помех. Поэтому большое значение приобретает умение определять уровень помех. К их числу относятся промышленные, атмосферные и космические помехи. При изучении этого раздела требуется понимать физическую сущность возникновения внешних помех.

Обратить особое внимание на постановку задачи об электромагнитной совместимости.
Контрольные вопросы
1. Промышленные помехи и средства их снижения.

2. Источники атмосферных помех.

3. Космические помехи.

4. Распределение разновидностей внешних помех по радиодиапазону.

5. Основы постановки задачи об электромагнитной совместимости.

1   2   3   4

Похожие:

Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconМетодические указания и контрольные задания по курсу антенны и устройства...
М 54 Методические указания и контрольные задания по курсу «Антенны и устройства свч» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника»...
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconМетодические указания и контрольные задания по дисциплине "Компонентная...
Методические указания и контрольные задания по дисциплине " Компонентная база рэа " для студентов заочной формы обучения специальности...
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconМетодические указания и контрольные задания для студентов заочного...
Методические указания предназначены для студентов заочного обучения по направлениям подготовки (бакалавриат)
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов...
...
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconМетодические указания по курсу «Управление инновационными процессами»...
Методические указания дают основные направления работы студентов специальности 080502 заочной формы обучения по курсу «Управление...
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов...
...
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconБиологический мониторинг программа, методические указания и контрольные...
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова (технический университет)
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы по химико-аналитическому...
Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения, изучающих общую химию, в особенности для студентов I курса...
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов...
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова (технический университет)
Методические указания и контрольные задания по курсу «электродинамика и распространение радиоволн» для студентов специальности т 09. 01 «Радиотехника» заочной формы обучения Минск 2001 удк 621. 371 (075. 8) Ббк 22. 313 я 73 M. 54 iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов...
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова (технический университет)
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница