![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Электромагнитные поля и волны |
Задача №1 Дано: вектор напряжённости электрического поля в воздухе изменяется по закону – где Е0=5мВ/м; 10 м-1 ; 40 м-1; f = 106 рад/с задано согласно варианта. Решение. Для нахождения вектора напряжённости магнитного поля воспользуемся вторым уравнением Максвелла в дифференциальной форме : (1) В воздухе векторы напряжённости магнитного поля и магнитной индукции связаны материальным уравнением перепишем (1) в виде: (2) Вектор напряжённости электрического поля является гармонической функцией времени поэтому можно записать: (3) Комплексная амплитуда вектора напряжённости электрического поля: (4) Учитывая, что комплексная амплитуда вектора напряжённости электрического поля имеет лишь одну составляющую , то раскроем определитель ротора комплексного вектора (4) по первой строке: (5) Представим комплексный вектор (5) в показательной форме: (6) Выразим из (3) комплексную амплитуду вектора напряжённости магнитного поля: (7) Представим (7) в показательной форме: (8) Определим мгновенное значение вектора напряжённости магнитного поля по формуле: (9) Следовательно, амплитуда напряжённости магнитного поля в начале координат будет равна: (10) где 0 = 1,256 10-6 Гн/м магнитная постоянная Начальную фазу определим по формуле: (11) Окончательно (9) примет вид: По определению вектор Пойтинга находится как векторное произведение векторов электрического и магнитного полей : Рис.1 К определению вектора Пойтинга. (12) Учитывая, что векторное произведение ортов , получим (12) в виде: (13) Тогда согласно (13) амплитуда вектора Пойтинга в начале координат будет равна: (14) Среднее за период значение вектора Пойтинга находится по формуле: (15) Таким образом, вычислим среднее значение вектора Пойтинга: (16) Задача№2 Дано: R1=2 мм; R2=7 мм; R3=8 мм; I = 5мА. Решение. Введём цилиндрическую систему координат, с осью аппликат, направленной вдоль оси волновода. Напряжённость магнитного поля имеет отличную от нуля азимутальную компоненту, модуль которой зависит лишь от расстояния до оси волновода т.е: (17) Воспользуемся первым уравнением Максвелла в интегральной форме : (18) Интеграл в левой части (18) может быть найден для произвольного кругового контура по формуле, выражающую зависимость напряжённости магнитного поля от расстояния от центра волновода: (19) Плотность тока в диапазоне 0 &l ;r R1 внутреннем проводнике равна: (20) Для определения напряжённости магнитного поля введём контур L1, радиус которого лежит в указанном диапазоне расстояний , тогда контур охватывает ток: (21) Приравняем (19) и (21) и выразим магнитную напряжённость и индукцию и получим для r1=0,5R1 : (22) где меди, относительная магнитная проницаемость Запишем (22) в векторной форме: (23) В диапазоне расстояний R1&l ; r &l ; R2 контур L2 охватывает полный ток внутреннего проводника (I2 = I). Напряжённость и индукцию магнитного поля на расстоянии r2 = (R1 R2)/2=4,5мм определим аналогично (22): (24) Или в векторной форме: (25) Внутри внешнего проводника R2&l ; r &l ; R3 плотность тока определяется как: (26) Контур L3 охватывает ток , равный сумме полного тока во внутреннем проводнике и части тока во внешнем проводнике, взятом с противоположным знаком: I3 I - I (27) Часть тока находится по формуле: (28) Подставим (28) в (27) и приведём к общему знаменателю: (29) Приравняем (19) и (29) получим: (30) Из (30) выразим напряжённость и индукцию и запишем сразу в векторной форме для r3 = (R3 R2)/2=7,5мм : В диапазоне расстояний контур L4 охватывает ток: I4 I -I 0.
(31) Итак, H=B=0, - магнитное поле вне волновода отсутствует. Задача№3 Дано: Размеры волновода медь =1,25. Решение. Волной первого высшего типа в прямоугольном волноводе является волна Н20 , поэтому условия одноволнового режима имеют вид: они являются частотными границами. Здесь с=3 108 м/с – скорость света. Поверхностное сопротивление и характеристическое сопротивление заполнения определяются из выражений: (32) Коэффициент ослабления в волноводе находится по формуле: (33) где 59,5 106 См/м - удельная проводимость меди; магнитная проницаемость меди; а =0 = 8,85 10-12 1 = 8,85 10-12 Кл/(В м) – абсолютная диэлектрическая проницаемость воздуха внутри волновода. = для f=2,08ГГц =0,068 м-1, для f=4,16ГГц =0,00184 м-1, для f=5ГГц =0,001816 м-1, прировняв первую производную по частоте к нулю получим, что =0,001816 м-1 при f=4,949ГГц Воспользуемся программой Maple для построения графика. Рис.4. Определим параметры основной волны для частоты f = 1,25 =1,25 2.08=2,6ГГц с длиной волны с/f = 0,115м Коэффициент ослабления за счёт омических потерь в стенках волновода: (35) Коэффициент фазы: (36) Длина волны в волноводе: (37) Фазовая скорость и скорость переноса электромагнитной энергии соответственно: (38) (39) Характеристическое сопротивление равно: (40) 5.Частота волн и их длина равны: (41) (42)Проверим условие кр для разных мод Следовательно, могут распространятся на этой частоте волны только типа 10. Список используемых источников Ю.В. Пименов, В.И. Вольман, А.Д. Муравцов «Техническая электродинамика», М: «Радио и связь», 2000 г. – 536 с. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. – М: «Наука» 1973г – 607с.
В СССР разработан и применяется метод, использующий идеи оптической голографии. С той лишь разницей, что при зондировании с применением МГД-генераторов расположенные на земной поверхности специальные датчики вместо световых волн фиксируют амплитуду и фазу электромагнитного поля, создаваемого МГД-источником. Процедура освещения голограммы лучом лазера, свойственная оптической голографии, заменяется тем, что в точках земной поверхности, где расположены датчики поля, как бы мысленно размещаются вспомогательные источники тока, форма сигналов в которых меняется по закону, определяемому зарегистрированным полем. Электромагнитное поле, создаваемое такими "вспомогательными" источниками, называется миграционным полем. Оно так же, как и в обычной голографии, формирует изображение глубинного строения Земли. Совсем "не такая" Земля... Лет двадцать назад молодой геолог Владимир Николаевич Ларин часто бывал в Казахстане. Занимали его месторождения редких металлов - те, что скрыты от нас на большой глубине. Месторождения эти гидротермальные, то есть образуются из горячих минерализованных вод, циркулирующих в недрах Земли
1. Анализ и решение проблемы переноса энергии волнами электромагнитного поля
4. Защита пользователя от негативных воздействий электромагнитных полей дисплея
5. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека
9. Безопасность электромагнитных полей
10. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека
11. Электромагнитные поля радиочастот
13. О псевдоволнах электромагнитного поля
14. Электромагнитное поле. Различные виды излучений
15. Средства защиты от электромагнитных полей радиочастот и от действия инфракрасного излучения
16. Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду
17. История исследования электромагнитных полей и их воздействие на человека
18. Измерение напряженности электромагнитного поля и помех
19. Принцип Кирлиан-эффекта (свечение предметов в электромагнитном поле)
20. Двойное лучепреломление электромагнитных волн
21. Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем
25. Двойственная природа света, ее проявления. Шкала электромагнитных волн
26. Поля и Волны
28. Двойное лучепреломление электромагнитных волн.
29. Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках
30. Основные характеристики электромагнитных излучений (полей)
31. Диапазоны электромагнитных волн: Мириаметровые волны (СДВ)
32. Единое электродинамическое поле и его распространение в виде плоских волн
33. Влияние физических факторов на организм человека (на примере электромагнитных волн)
34. Расчет параметров электромагнитной волны в коаксиальном кабеле марки РК-50-3-11
35. Экспериментальное наблюдение волн магнитного поля и исследование их распространения в металлах
36. Микроструктура керамики, полученной прессованием в поле акустических волн
41. Налогообложение на Украине (Система оподаткування в Українії податкова політика в сучасних умовах)
42. Поле запаха в немецком языке на примере романа П.Зюскинда ПАРФЮМЕР
43. Поль Сезанн
44. Поле запаха в немецком языке на примере романа П.Зюскинда ПАРФЮМЕР
45. Семантическое поле страха на основе произведения Стивена Кинга "Цикл оборотня"
46. Політичний портрет гетьмана Павла Скоропадського
47. Миграция сельского населения XVIII - I пол. XIX вв.: исторические и психологические аспекты
48. Электромагнитные излучения и ПК
49. Использование полей и закладок для редактирования и обработки информации в документах Word
50. Уравнение Кортевега - де Фриса, солитон, уединенная волна
51. Методы расчета электрических полей
57. Психогенетика: сцепленное наследование, генетика пола
58. Расчет напряженности поля радиотелецентров
60. Электромагнитная совместимость сотовых сетей связи
61. Социальная дискриминация по признаку пола
62. Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны (№24)
63. Исследования магнитных полей в веществе (№26)
65. Волны в упругой среде. Волновое уравнение
66. Профессор Штермери Ван-дер-Пол(C.Stormer,Van-der-Pol)
68. Электромагнитные колебания
73. Волны миграции. Новая ситуация
75. Галичина - соціокультурна, історична, політична частка України
76. Економ. політика доби національно-визвольної р. (1917-1920рр..)
77. Національна політика СРСР в роки перебудови
79. Британская историография средневековой Росси пер. пол. ХХ в. (Методологические подходы)
80. Україна 20-х - початку 30-х років. Нова економічна політика. Голодомор 1921-1922 рр.
81. Межкультурный диалог в поле диаспор
82. Павел Шиллинг - изобретатель электромагнитного телеграфа
83. "На берегу пустынных волн...", или, когда был основан Петербург?
84. Поль Гоген
85. Сезанн Поль
90. Особенности русской речи эмигрантов четвертой волны
91. Алгебраические расширения полей
92. Построение приближенного решения нелинейного уравнения методом Ван-дер-Поля
93. Энергия гравитационного поля
94. К методике изложения темы об электромагнитном излучении в преподавании физики
95. Как волны передают информацию
96. Структура рекурсивных m-степеней в полях
97. Математическое моделирование нестационарного электрического поля анодной защиты