Техническая электродинамика

Федеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Г. И. Трещинская, Т. П. Казанцева
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Методические указания и контрольные задания
СПбГУТ
Санкт-Петербург
2013

Стоимость выполнения контрольной работы по технической электродинамике составляет 1300 руб

Контрольная работа

Задача 1
В безграничной однородной среде с параметрами...распространяется в направлении орта однородная плоская линейно поляризованная электромагнитная волна частоты f, имеющая при z = 0 (т. е. на плоскости х0у) комплексную амплитуду...
Требуется
1. Вычислить тангенс угла диэлектрических потерь и определить характер среды (диэлектрическая, проводящая, полупроводящая).
2. Рассчитать параметры волны (коэффициент ослабления, коэффициент фазы, коэффициент распространения, характеристическое сопротивление, фазовую скорость, длину волны).
3. Написать формулы комплексных амплитуд полей мгновенных значений, среднего за период значения вектора Пойнтинга, подставить в них численные значения и рассчитать.
4. Написать выражения напряженностей для фиксированного момента времени, определяемого условием, и построить для этого момента зависимость структуры полей Е и Н волн от координаты z. Результаты расчетов представить в виде таблицы.
5. Определить расстояние при прохождении волной которого амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей убывают на L, дБ.

Задача 2
По прямоугольному волноводу, который заполнен воздухом, изготовлен из материала, указанного в табл., и имеет длину L распространяется в одноволновом режиме сигнал, полностью поглощаемый нагрузкой и занимающий полосу частот от ... до ... (где f – центральная частота полосы). Для бегущей волны основного типа Н10 и частоты f0 в начале волновода (z = 0) на его оси (х = а/2, у = b/2) комплексная амплитуда электрического поля имеет вид ...
Требуется
1. Определить стандартные поперечные размеры волновода.
2. Для этого волновода рассчитать на краях полосы частот сигнала (которой соответствует интервал длин волн от ... до ...) коэффициент ослабления, обусловленный потерей мощности в материале стенок, и коэффициент полезного действия.
3. Рассчитать параметры бегущей по волноводу волны Н10 частоты (коэффициент фазы, фазовую скорость, скорость переноса энергии, длину волны в волноводе характеристическое сопротивление)
4. Написать формулы мгновенных значений всех компонент поля бегущей по волноводу волны Н10 частоты f0
5. Получить выражения всех компонент поля волны Н10 для фиксированного момента времени t = t1, определяемого условием Заменить буквенные обозначения известными числовыми значениями величин и построить для этого момента картины векторных линий поля в характерных поперечных (z = 0, z = ± /4) и продольных (х = а/2, у = const) сечениях волновода.
Заменив металлические стенки волновода идеальным проводником, построить на их внутренней поверхности картины векторных линий плотности поверхностного электрического тока, которые соответствуют картинам поля Н10.
6. С учетом полученных в п. 5 картин векторных линий определить расположение элементов связи (зонд, петля, узкая щель, прорезанная в стенке) с волной рабочего типа Н10 волновода. Указать их на рисунках.

Прикладные пакеты моделирования тестирование онлайн, ответы на тесты по Техническая электродинамика на заказ.
Выполняем тестирование он-лайн для студентов Университета Телекоммуникаций им проф. М.А.Бонч-Бруевича по Технической электродинамике.
Стоимость прохождения он-лайн тестов за весь курс уточняйте при заказе (присылаете логин и пароль от личного кабинета, мы сообщим Вам стоимость).

Лекция 1. Источники и векторы электромагнитного поля. Материальные уравнения среды
Лекция 2. Уравнения Максвелла
Лекция 3. Граничные условия для векторов поля на поверхности раздела сред. Уравнения Максвелла в гармоническом режиме
Лекция 4. Энергия электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга. Теорема Умова-Пойнтинга
Лекция 5. Плоские волны в изотропной безграничной среде. Поляризация электромагнитных волн
Лекция 6. Волноводы
Лекция 7. Объемные резонаторы
Лекция 8. Излучение электромагнитных волн. Элементарные излучатели
Лекция 9. Электромагнитные волны в анизотропных средах

Тест по лекции 1

Вопрос 1. Электромагнитное поле — это

• преобладающее магнитное поле
• преобладающее электрическое поле
• раздельно существующие электрическое и магнитное поля
• взаимосвязанные электрическое и магнитное поля

• трех зарядов
• электрического диполя
• двух зарядов одинакового знака
• бесконечно малой окружности

• связанные заряды
• связанные и неподвижные электрические свободные заряды
• неподвижные электрические свободные заряды
• движущиеся свободные заряды

• у них простая размерность
• они в любых средах полностью характеризуют поле
• их сумма даёт постоянное число
• они определяют силовое действие поля на заряженные частицы

• параллельно
• противоположно
• лежит в той же плоскости,что и эти векторы
• перпендикулярно плоскости, в которой лежат эти векторы

• внутреннее электрическое поле вещества
• влияние магнитного поля
• изменение силы тока
• изменение электрического поля Земли

• зависят по закону косинуса
• заввисят линейно
• зависят обратно пропорционально
• не зависят

• зависят только от одной координаты
• зависят от времени
• не зависят от координат
• зависят от координат, но не зависят от времени

• описывают изменение параметров среды
• характеризуют среду
• связывают параметры среды друг с другом
• связывают векторы электромагнитного поля через параметры среды

• равна ротору
• равна нулю
• является вектором
• отличается от нуля

Тест по лекции 2

Вопрос 1. Каково общее число дифференциальных уравнений в системе Максвелла ?

• пять
• три
• четыре
• восемь

• потенциальное поле
• гармоническое поле
• волна
• однородное поле

• определяет законы строения Вселенной
• определяет движение планет
• справедлива для любых материальных объектов
• справедлива для любых сред

• Ампера
• Био-Савара
• Фарадея об электромагнитной индукции
• Гаусса

• Фарадея
• Гаусса
• Кулона
• полного тока

• наложение полей
• перемножение полей
• деление полей
• удвоение полей

• подключаемый к полю определенным образом
• находящийся далеко от поля
• мощного поля
• который создает поле, но сам от него не зависит

• движение магнитных зарядов
• смещение магнитных силовых линий
• производная по времени от индукции электрического поля
• движение электрически заряженных частиц

• иногда может
• может при условии изоляции полости
• не может
• может

• иногда может
• может
• может только при определенных условиях
• не может

Тест по лекции 3

Вопрос 1. Граничные условия определяют

• положение границы раздела сред
• отсутствие сторонних источников
• связь между параметрами двух сред
• поведение векторов поля при переходе из одной среды в другую

• составляют с поверхностью проводника угол 45 градусов
• ортогональны к границе раздела
• касательны к поверхности проводника
• составляют с поверхность раздела угол , зависящий от магнитных свойств сред

• бесконечно большое
• постоянная величина
• изменяется по гармоническому закону
• равно нулю

• от мощности генератора
• от амплитуды волны
• от частоты волны и проводимости среды
• от фазы волны

• свести систему уравнений Максвелла к волновому уравнению
• разложить сложный электромагнитный сигнал на гармонические волны
• использовать в расчетах компьютерное моделирование
• заменить векторы напряженностей поля Е и Н векторами индукций Д и В

• вдоль границы раздела текут токи
• производные в направлении нормали к границе раздела от векторов поля обращаются в бесконечность
• все проекции векторов поля при переходе из одной среды в другую меняются
• на границе раздела скапливаются электрические заряды

• напряженностей магнитного поля
• индукций магнитного поля
• напряженностей электрического поля
• индукций электрического поля

• индукций электрического поля
• индукций магнитного поля
• напряженностей электрического поля
• напряженностей магнитного поля

• составляют с поверхностью проводника угол, зависящий от вида диэлектрика
• составляют с поверхностью проводника угол 45 градусов
• ортогональны к границе раздела
• касательны к границе раздела

• тепловые
• магнитные
• электрические
• механические

Тест по лекции 4

Вопрос 1. Теорема Умова-Пойнтинга определяет

• мощность тепловых потерь
• последовательность расчета электромагнитного поля
• коэффициент полезного действия электромагнитного поля
• баланс мгновенных значений мощностей электромагнитного поля через его векторы

• волновым уравнением
• уравнением непрерывности
• теоремой Умова-Пойнтинга
• уравнениями Максвелла

• мощность сторонних источников
• плотность потока мощности, проходящей через единичную площадку, перпендикулярную распространению волны
• направление векторов поля
• величину потока электромагнитной энергии

• векторному произведению векторов напряженности электрического и магнитного полей
• скалярному произведению векторов напряженности электрического и магнитного полей
• скалярному произведению векторов электрического поля
• произведению векторов электрической и магнитной индукций

• в 2 раза
• в 4 раза
• в 10 раз
• в 5 раз

• в 16 раз
• в 4 раза
• в 10 раз
• в 2 раза

• 15 кВсм
• 5 Вм
• 15 кВм
• 5 Всм

• 0.0003 Вм
• 6 Вм
• 15,2 Вм
• 0.3 Вм

• квадратом диэлектрической проницаемости среды
• скалярным произведением напряженности и индукции электрического поля
• произведением диэлектрической и магнитной проницаемости среды
• векторным произведением напряженности и индукции электрического поля

• квадратом магнитной проницаемости среды
• векторным произведением напряженности и индукции магнитного поля
• скалярным произведением напряженности и индукции магнитного поля
• произведением магнитной и электрической проницаемости среды

Тест по лекции 5

Вопрос 1. Плоская однородная волна характеризуется тем, что

• фаза волны постоянная
• амплитуда волны не зависит от среды распространения
• векторы поля зависят только от продольной координаты
• амплитуда волны зависит от фазы

• 0
• 10 Ом
• 1000 Ом
• 120 π Ом

• сильная дисперсия
• экспоненциальное убывание амплитуд векторов поля, появление дисперсии и фазового сдвига
• экспоненциальное убывание амплитуды векторов поля
• появление фазового сдвига между векторами поля

• неполяризованную волну
• волну круговой поляризации
• волну линейной поляризации
• волну эллиптической поляризации

• закон изменения величины и направления вектора Умова- Пойнтинга
• закон изменения величины вектора Н
• закон изменения вектора скорости волны за период колебаний
• закон изменения направления и величины вектора Е в фиксированной точке пространства за период колебаний

• очень большая
• очень малая
• комплексная
• постоянная

• частота увеличится, а длина волны уменьшится в 2 раза
• частота уменьшится, а длина волны увеличится в 2 раза
• не изменятся
• частота не изменится, длина волны уменьшится в 2 раза

• расстояние, при прохождении которого амплитуда вектора Е убывает в 10 раз
• расстояние, на котором амплитуда векторов поля увеличивается в 2 раза
• расстояние, при прохождении которого амплитуда вектора Е убывает в е раз
• расстояние, на котором амплитуда векторов поля уменьшается до нуля

• сдвинуты по фазе на 90 градусов
• сдвинуты по фазе на 180 градусов
• синфазны
• отсутствуют

• линейная и круговая
• круговая и цилиндрическая
• параболическая и гиперболическая
• линейная, круговая, эллиптическая

• плоскость, образованная вектором напряженности электрического поля и волновым вектором
• плоскость, образованная векторами напряженностей электрического и магнитного полей
• плоскость, перпендикулярная направлению распространения волны
• плоскость, образованная векторами индукций электрического и магнитного полей

Тест по лекции 6

Вопрос 1. Главная особенность поперечных волн состоит в

• отсутствии продольных компонент векторов Е и Н
• отсутствии поперечных компонент вектора Е
• коллинеарности векторов Е и Н
• отсутствии поперечных компонент вектора Н

• имеющая наименьшую критическую длину волны
• обладающая максимальной энергией
• имеющая наибольшую критическую длину волны
• имеющая наибольшую критическую частоту

• гибридные и оптические
• магнитные и электрические
• поперечные и продольные
• магнитные, электрические, поперечные и гибридные

• что векторы Е и Н коллинеарны
• что отсутствуют поперечные составляющие векторов Е и Н
• что векторы Н и Е ортогональны
• поле имеет продольную составляющую вектора Н

• средняя длина волны в волноводе
• наибольшая длина волны генератора, при которой еще возможно распространение волны в волноводе
• рабочая длина волны генератора
• наименьшая длина волны в волноводе

• Е₀₁
• Н ₀₁
• Н ₁₀
• Е ₁₁

• длина волны генератора меньше критической длины волны первого высшего типа
• равенство длины волны генератора критической длине основной волны волновода
• длина волны генератора меньше критической длины волны основного типа, но больше критической длины волны первого высшего типа
• длина волны генератора меньше критической длины волны основного типа

• основной волны
• энергии волны
• переднего фронта импульса
• фазы волны

• Н 01
• Н 10
• Е 10
• поперечная

• Н 11
• Н 01
• Е 11
• Е 01

Тест по лекции 7

Вопрос 1. Изменится ли резонансная длина волны воздушного объемного резонатора, если его заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью в 2 раза большей, чем у воздуха?

• не изменится
• уменьшится в два раза
• увеличится в 1.41 раза
• увеличится в 2 раза

• Е ₁₁₁
• Е _1о1
• Н ₁₁₁
• Н ₁₀₁

• длиной резонатора
• частотой генератора
• размерами резонатора и диэлектрической проницаемостью его диэлектрика
• запасенной энергией

• Н 111
• Е 111
• Е 010
• Т

• изменением длины резонатора
• уменьшением запасенной энергии
• изменением индуктивности резонатора
• изменением емкости резонатора

• резонаторы из диэлектрического материала
• открытые объемные резонаторы
• резонаторы на основе полосковых линий
• резонаторы, ограниченные со всех сторон металлическими стенками

• Н 111
• Е 010
• Н 020
• Е111

• уменьшится в 1.41 раза
• не изменится
• увеличится в 2 раза
• уменьшится в 2 раза

• выше резонансная частота
• шире полоса пропускания
• уже полоса пропускания
• больше геометрические размеры

• токами проводимости в стенках резонатора
• потерями в стенках и в диэлектрике резонатора
• токами утечки в диэлектрике внутри резонатора
• потерями в генераторе

Тест по лекции 8

Вопрос 1. Основной признак элементарного излучателя-

• излучает малую мощность
• имеет линейные размеры много меньше излучаемой длины волны
• потребляет малый ток
• имеет бесконечно большое сопротивление излучения

• пространственное распределение вектора магнитного поля
• распределение токов на излучателе
• распределение полей на излучателе
• угловое распределение амплитуды напряженности электрического поля в равноудаленных от излучателя точках

• амплитудной ДН к сопротивлению излучения
• текущих значений ДН к максимальному
• амплитудных и фазовых ДН
• ДН излучателя к ДН диполя Герца

• система из двух разноименных постоянных малых зарядов
• система из двух линейных проводников
• прямолинейный тонкий проводник с током, длина которого много меньше излучаемой длины волны
• прямолинейный проводник малых размеров с постоянным током

• который излучает мощность только в заданном направлении
• излучает равномерно во всех направлениях
• излучает всю подводимую к нему мощность
• у которого ДН имеет вид тороида

• в направлении оси диполя
• в плоскости, перпендикулярной оси диполя
• под углами 45 градусов к оси диполя
• дальней зоне

• в направлении оси диполя
• в дальней зоне
• под углами в 45 градусов к оси диполя
• в плоскости, перпендикулярной оси диполя

• два заряда противоположного знака, находящиеся на малом расстоянии друг от друга
• участок волнового фронта с размерами много меньше излучаемой длины волны
• проводник в виде петлевого вибратора
• скрещенные электрический и магнитный диполи

• в плоскости рамки
• в ближней зоне
• в направлении нормали к плоскости рамки
• в зоне излучения

• два проводника с постоянным током
• постоянный магнит специальной формы
• проводник с постоянным током
• рамка с переменным током, размеры которой много меньше длины волны

Тест по лекции 9

Вопрос 1. В генераторах и усилителях СВЧ скорость электронного потока должна быть

• меньше фазовой скорости волны
• много меньше фазовой скорости волны
• равна фазовой скорости волны
• больше фазовой скорости волны

• неполяризованная электромагнитная волна преобразуется в поляризованную
• фаза волны всегда изменяется на 180 градусов
• волна круговой поляризации превращается в линейно поляризованную волну
• волна рабочего типа приобретает определенный сдвиг по фазе

• нелинейной средой
• проводником
• гиротропной средой
• изотропной средой

• вращении плоскости поляризации плоской волны
• возникновении э.д.с.
• поглощении волны
• расщеплении волны на обыкновенную и необыкновенную волны

• в резком уменьшении амплитуды волны
• в изменении частоты волны
• в увеличении магнитной проницаемости феррита
• в резком увеличении амплитуды волны

• обратим для волн эллиптической поляризации
• обратим для волн круговой поляризации
• не обратим
• обратим

• фазовой скоростью и поляризацией
• амплитудой
• направлением распространения
• фазой

• длине волны генератора
• длине волны в волноводе
• четверти длины волны в волноводе
• половине длины волны генератора

• половине длины волны генератора
• половине длины волны в волноводе
• 1.5 длины волны в волноводе
• 1.5 длины волны генератора