Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им проф. М.А.Бонч-Бруевича

Техническая электродинамика

Учебные материалы

		Методичка 2013
	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 уточняйте при заказе. 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.
		Тестирование он-лайн
	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 Вопрос 2. Полярную молекулу вещества можно отобразить в виде трех зарядов электрического диполя двух зарядов одинакового знака бесконечно малой окружности Вопрос 3. Электромагнитное поле создают связанные заряды связанные и неподвижные электрические свободные заряды неподвижные электрические свободные заряды движущиеся свободные заряды Вопрос 4. Для характеристики электромагнитного поля в вакууме выбирают векторы Е и В, поскольку у них простая размерность они в любых средах полностью характеризуют поле их сумма даёт постоянное число они определяют силовое действие поля на заряженные частицы Вопрос 5. Вектор силы Лоренца направлен относительно векторов скорости заряда и магнитной индукции параллельно противоположно лежит в той же плоскости,что и эти векторы перпендикулярно плоскости, в которой лежат эти векторы Вопрос 6. Вектор электрической индукции учитывает внутреннее электрическое поле вещества влияние магнитного поля изменение силы тока изменение электрического поля Земли Вопрос 7. Линейной называется среда,параметры которой от величины векторов поля зависят по закону косинуса заввисят линейно зависят обратно пропорционально не зависят Вопрос 8. Однородной называется среда, у которой параметры зависят только от одной координаты зависят от времени не зависят от координат зависят от координат, но не зависят от времени Вопрос 9. Материальные уравнения описывают изменение параметров среды характеризуют среду связывают параметры среды друг с другом связывают векторы электромагнитного поля через параметры среды Вопрос 10. Для потенциального поля дивергенция 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 Вопрос 2. Электромагнитное поле всегда потенциальное поле гармоническое поле волна однородное поле Вопрос 3. Система уравнений Максвелла универсальна, так как она определяет законы строения Вселенной определяет движение планет справедлива для любых материальных объектов справедлива для любых сред Вопрос 4. Первое уравнение Максвелла является формой записи экспериментального закона Ампера Био-Савара Фарадея об электромагнитной индукции Гаусса Вопрос 5. Второе уравнение Максвелла является формой записи экспериментального закона Фарадея Гаусса Кулона полного тока Вопрос 6. Принцип суперпозиции в электродинамике определяет наложение полей перемножение полей деление полей удвоение полей Вопрос 7. Сторонний источник электромагнитного поля — это источник подключаемый к полю определенным образом находящийся далеко от поля мощного поля который создает поле, но сам от него не зависит Вопрос 8. Ток смещения -это движение магнитных зарядов смещение магнитных силовых линий производная по времени от индукции электрического поля движение электрически заряженных частиц Вопрос 9. Может ли существовать внутри полой области переменное во времени электрическое поле без магнитного? иногда может может при условии изоляции полости не может может Вопрос 10. Может ли однородное электрическое поле быть переменным во времени? 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 Вопрос 2. У поверхности идеального проводника силовые линии магнитного поля 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 Вопрос 3. Переменное электромагнитное поле в идеальном проводнике бесконечно большое постоянная величина изменяется по гармоническому закону равно нулю Вопрос 4. Глубина проникновения электромагнитной волны в материальную среду зависит от от мощности генератора от амплитуды волны от частоты волны и проводимости среды от фазы волны Вопрос 5. Метод комплексных амплитуд позволяет 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 Вопрос 6. Дифференциальные уравнения Максвелла на границе раздела сред необходимо заменить граничными условиями, так как 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 Вопрос 7. При переходе границы раздела сред не изменяются тангенциальные составляющие напряженностей магнитного поля индукций магнитного поля напряженностей электрического поля индукций электрического поля Вопрос 8. При переходе границы раздела сред не изменяются нормальные к границе составляющие индукций электрического поля индукций магнитного поля напряженностей электрического поля напряженностей магнитного поля Вопрос 9. На поверхности идеального проводника силовые линии напряженности электрического 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 Вопрос 10. Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует свойства среды 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 Вопрос 2. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля математически описывается волновым уравнением уравнением непрерывности теоремой Умова-Пойнтинга уравнениями Максвелла Вопрос 3. Вектор Умова-Пойнтинга характеризует мощность сторонних источников плотность потока мощности, проходящей через единичную площадку, перпендикулярную распространению волны направление векторов поля величину потока электромагнитной энергии Вопрос 4. Вектор Умова-Пойнтинга равен 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 Вопрос 5. Во сколько раз нужно увеличить мощность передатчика для увеличения дальности радиосвязи с космическим кораблем в два раза? в 2 раза в 4 раза в 10 раз в 5 раз Вопрос 6. Во сколько раз нужно увеличить мощность передатчика, чтобы увеличить дальность радиолокации в два раза? в 16 раз в 4 раза в 10 раз в 2 раза Вопрос 7. Напряженность электрического поля в пучке лазера мощностью 100 Вт с площадью поперечного сечения пучка 5 квадратных миллиметров составляет 15 кВсм 5 Вм 15 кВм 5 Всм Вопрос 8. Напряженность электрического поля, создаваемого изотропным излучателем мощностью 200 кВт на расстоянии 10 км с к.п.д. антенны 60 %, равна 0.0003 Вм 6 Вм 15,2 Вм 0.3 Вм Вопрос 9. Энергия электрического поля определяется квадратом диэлектрической проницаемости среды скалярным произведением напряженности и индукции электрического поля произведением диэлектрической и магнитной проницаемости среды векторным произведением напряженности и индукции электрического поля Вопрос 10. Энергия магнитного поля определяется 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 Вопрос 2. Характеристическое сопротивление свободного воздушного пространства равно 0 10 Ом 1000 Ом 120 π Ом Вопрос 3. При распространении плоской волны в среде с потерями имеет место сильная дисперсия экспоненциальное убывание амплитуд векторов поля, появление дисперсии и фазового сдвига экспоненциальное убывание амплитуды векторов поля появление фазового сдвига между векторами поля Вопрос 4. Две линейно поляризованные электромагнитные волны с равными амплитудами векторов напряженностей электрического поля и фазовым сдвигом 90 градусов при ортогональной их ориентации образуют неполяризованную волну волну круговой поляризации волну линейной поляризации волну эллиптической поляризации Вопрос 5. Поляризация монохроматической электромагнитной волны — это 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 Вопрос 6. В среде с потерями характеристическое сопротивление есть величина очень большая очень малая комплексная постоянная Вопрос 7. Что произойдет с частотой и длиной волны при переходе электромагнитной волны из воздуха в среду, в которой фазовая скорость в 2 раза меньше, чем в вакууме? 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 Вопрос 8. Что такое глубина проникновения поля в среду с потерями? 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 Вопрос 9. При распространении волны в среде без потерь магнитные и электрические поля сдвинуты по фазе на 90 градусов сдвинуты по фазе на 180 градусов синфазны отсутствуют Вопрос 10. Существуют следующие виды поляризации электромагнитных волн линейная и круговая круговая и цилиндрическая параболическая и гиперболическая линейная, круговая, эллиптическая Вопрос 11. Какая плоскость называется плоскостью поляризации электромагнитной волны ? 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 Вопрос 2. Основной волной волновода является волна, имеющая наименьшую критическую длину волны обладающая максимальной энергией имеющая наибольшую критическую длину волны имеющая наибольшую критическую частоту Вопрос 3. Какие классы направляемых волн могут существовать в линиях передач электромагнитной энергии? гибридные и оптические магнитные и электрические поперечные и продольные магнитные, электрические, поперечные и гибридные Вопрос 4. Главная особенность волн магнитного класса в волноводе заключается в том, 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 Вопрос 5. Критическая длина волны — это 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 Вопрос 6. Основной волной прямоугольного волновода является волна Е₀₁ Н ₀₁ Н ₁₀ Е ₁₁ Вопрос 7. Условием одномодового режима волновода является 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 Вопрос 8. Групповая скорость — это скорость распространения основной волны энергии волны переднего фронта импульса фазы волны Вопрос 9. Основной волной коаксиального волновода является волна Н 01 Н 10 Е 10 поперечная Вопрос 10. Основной волной круглого волновода является волна 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 Вопрос 2. Основным резонансом прямоугольного резонатора является колебание Е ₁₁₁ Е _1о1 Н ₁₁₁ Н ₁₀₁ Вопрос 3. Собственные частоты объемных резонаторов определяются длиной резонатора частотой генератора размерами резонатора и диэлектрической проницаемостью его диэлектрика запасенной энергией Вопрос 4. Основным колебанием резонатора, представляющего собой закороченный с обоих концов отрезок коаксиальной линии, является колебание Н 111 Е 111 Е 010 Т Вопрос 5. Перестройка частоты объемного резонатора производится изменением длины резонатора уменьшением запасенной энергии изменением индуктивности резонатора изменением емкости резонатора Вопрос 6. Какие объемные резонаторы называют резонаторами закрытого типа резонаторы из диэлектрического материала открытые объемные резонаторы резонаторы на основе полосковых линий резонаторы, ограниченные со всех сторон металлическими стенками ? Вопрос 7. Основным резонансом цилиндрического резонатора, у которого длина меньше диаметра, является колебание Н 111 Е 010 Н 020 Е111 Вопрос 8. Изменится ли резонансная частота воздушного объемного резонатора, если его заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью в 2 раза большей, чем у воздуха? уменьшится в 1.41 раза не изменится увеличится в 2 раза уменьшится в 2 раза Вопрос 9. Добротность резонатора тем выше, чем выше резонансная частота шире полоса пропускания уже полоса пропускания больше геометрические размеры Вопрос 10. Собственная добротность объемного резонатора определяется 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 Вопрос 2. Диаграмма направленности излучателя характеризует пространственное распределение вектора магнитного поля распределение токов на излучателе распределение полей на излучателе угловое распределение амплитуды напряженности электрического поля в равноудаленных от излучателя точках Вопрос 3. Нормированная диаграмма направленности - это отношение амплитудной ДН к сопротивлению излучения текущих значений ДН к максимальному амплитудных и фазовых ДН ДН излучателя к ДН диполя Герца Вопрос 4. Элементарный электрический излучатель - это 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 Вопрос 5. Изотропный излучатель - это излучатель который излучает мощность только в заданном направлении излучает равномерно во всех направлениях излучает всю подводимую к нему мощность у которого ДН имеет вид тороида Вопрос 6. Элементарный электрический излучатель излучает максимальную мощность в направлении оси диполя в плоскости, перпендикулярной оси диполя под углами 45 градусов к оси диполя дальней зоне Вопрос 7. Элементарный электрический диполь не излучает в направлении оси диполя в дальней зоне под углами в 45 градусов к оси диполя в плоскости, перпендикулярной оси диполя Вопрос 8. Элементом Гюйгенса называют элементарный излучатель, представляющий собой 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 Вопрос 9. Рамка с гармоническим током излучает максимальную мощность в плоскости рамки в ближней зоне в направлении нормали к плоскости рамки в зоне излучения Вопрос 10. Элементарный магнитный излучатель - это 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 Вопрос 2. Фазовращателем называется двухплечный узел, при прохождении которого 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 Вопрос 3. Ферриты в магнитном поле являются всегда нелинейной средой проводником гиротропной средой изотропной средой Вопрос 4. Эффект Фарадея при продольном распространении электромагнитных волн в гиротропных средах состоит в вращении плоскости поляризации плоской волны возникновении э.д.с. поглощении волны расщеплении волны на обыкновенную и необыкновенную волны Вопрос 5. Явление ферромагнитного резонанса в намагниченном феррите состоит в в резком уменьшении амплитуды волны в изменении частоты волны в увеличении магнитной проницаемости феррита в резком увеличении амплитуды волны Вопрос 6. Обратим ли поворот плоскости поляризации волны при продольном распространении в гиротропной среде? обратим для волн эллиптической поляризации обратим для волн круговой поляризации не обратим обратим Вопрос 7. Необыкновенная волна в гиротропной среде отличается от обыкновенной волны фазовой скоростью и поляризацией амплитудой направлением распространения фазой Вопрос 8. В направленных ответвителях волноводных трактов элементы связи делаются на расстоянии, равном длине волны генератора длине волны в волноводе четверти длины волны в волноводе половине длины волны генератора Вопрос 9. Волноводный кольцевой мост, чтобы он работал как делитель мощности, должен иметь длину, равную половине длины волны генератора половине длины волны в волноводе 1.5 длины волны в волноводе 1.5 длины волны генератора

Скрыть