Основы теории электромагнитных полей
Определение критической и рабочей длины волны в волноводе. Изображение графических эпюр распределения векторов. Расчет передаваемой мощности. Распределение электрических и магнитных силовых линий. Определение токов смещения и проводимости поверхности.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.01.2014 |
| Размер файла | 446,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Контрольная работа Основы теории ЭМП
И.И. Иванов
Минск 2012
Содержание
1. Задача 1
2. Задача 2
3. Задача 3
4. Задача 4
Список использованной литературы
1. Задача 1
В прямоугольном волноводе, выполненном из идеально проводящего материала, с поперечными размерами 0.04x0.01 м требуется:
1. Определить критическую и выбрать рабочую длину волны в волноводе.
2. Выписать компоненты поля волны типа .
3. Изобразить графически эпюры распределения векторов , вдоль соответствующих сторон волновода. Нарисовать эскиз, иллюстрирующий распределение токов проводимости и токов смещения.
Рассчитать передаваемую мощность, если амплитуда электрической составляющей поля в пучности равна 1 В/м, а также предельно допустимую мощность (Епроб = 3.106В/м).
Рассчитать значение фазовой и групповой скорости волны в волноводе.
4. Определить типы волн, которые могут при выбранной длине волны распространяться в данном волноводе, а также при длине волны в четыре раза меньше, чем выбранная.
1. Для прямоугольного волновода с размерами и волной типа критическую длину волны найдём по формуле:
Рабочую длину волны выберем равной .
2. Запишем компоненты поля для заданного типа волны. Для волны типа компоненты поля равны нулю.
Где
- постоянная, находится из энергетических соображений.
Как мы видим, для вычисления коэффициента нужно знать параметры среды, заполняющей волновод.
В результате получим следующие выражения для компонентов поля:
3. Изобразим распределение электрических и магнитных силовых линий вдоль сторон волновода. Направим ось z вдоль волновода, тогда оси x и y будут направлены вдоль сторон поперечного сечения волновода. В результате получим распределение силовых линий электрического поля, показанное на рисунке 1. ток вектор магнитный электрический
Рис.1. Распределение линий электрического и магнитного поля в волноводе.
Покажем распределение токов смещения и токов проводимости. Токи проводимости (поверхностные токи) текут по поверхности волновода и их направление нормально к вектору магнитного поля. Токи смещения повторяют картину электрических силовых линий со сдвигом на четверть длины волны. Распределение токов показано на рисунке 2.
Рис. 2. Распределение токов смещения и поверхностных токов в волноводе.
4. Передаваемую по волноводу мощность найдём по формуле:
где - максимальная напряжённость магнитного поля
- характеристическое сопротивление среды, заполняющей волновод
Напряжённость магнитного поля можно найти по формуле
где - максимальная напряжённость электрического поля
Для воздуха .
Найдём .
Для воздуха
поэтому
Для определения максимальной передаваемой мощности вместо подставим
В результате получим
Подставив это значение напряжённости магнитного поля, найдём максимальную передаваемую мощность.
5. Рассчитаем групповую и фазовую скорости волны в волноводе.
С учётом того, что воздуховод заполняет воздух, и получим
6. При выбранной длине волны в волноводе могут распространяться волны типа , так как у всех остальных типов волн критическая длина волны меньше, чем выбранная длина волны.
При длине волны, равной будут распространяться волны с индексами до 35 включительно. У волн с большими индексами критическая длина волны меньше, чем 0.0075 м и поэтому они не могут распространяться в волноводе при выбранной длине волны.
2. Задача 2
По видам биотканей и частотам определить по таблицам вариантов комплексные диэлектрические проницаемости, коэффициенты отражения и размеры слоев тканей и найти указанные величины для значений диэлектрической проницаемости на краях полуширины интервалов при нормальном распределении.
Исходные данные: частота ; длина волны в воздухе ; диэлектрическая проницаемость ; проводимость ; длина волны в ткани ; глубина проникновения ; коэффициенты отражения: граница воздух-мышца - , ; граница мышца-жир - , ;
3. Задача 3
Коаксиальная линия состоит из сплошного внутреннего проводника, с радиусом a=2.7 мм и внешнего экрана с внутренним радиусом b от 4.0 до 27 мм. Построить графики зависимостей C, L и Zb от переменного b при постоянном a исходя из своего варианта. Необходимо определить размеры линии на заданной рабочей частоте при величине полуширины интервалов нормального распределения размеров внутренних сечений и рассчитать указанные выше зависимости.
Зависимости выражаются следующими выражениями:
По этим выражениям построим графики зависимостей от b при постоянном a. График зависимости С от b показан на рисунке 2, график зависимости L от b показан на рисунке 3, график зависимости от b показан на рисунке 4.
Рис. 2. Зависимость С от b
Рис. 3. Зависимость L от b
Рис. 4. Зависимость Z от b
4. Задача 4
Необходимо определить размеры резонатора на заданном типе колебаний на заданной рабочей частоте и на величине полуширины интервалов при нормальном распределении размеров внутренних сечений рассчитать значения резонансных частот.
Прямоугольный резонатор, тип колебаний , частота 8 ГГц, метод возбуждения - штырь.
Резонансная частота волны для типа колебаний в цилиндрическом резонаторе выражается формулой:
где - длина, ширина и высота резонатора, с - скорость света.
В нашем случае и резонансная частота равна:
Зафиксируем и найдём
При получим:
Размеры резонатора получились равными:
Список использованной литературы
1. Фельдштейн А.Л. и др Справочник по элементам волноводной техники. - М.:Советское радио, 1967. - 654 с.
2. Ефимов И.Е.. Шермина Г.А. Волноводные линии передачи. - М: Связь, 1979.-- 232 с.
3. Фальковский О.И. Техническая электродинамика: Учебник. 2-е изд., - СПб.: Издательство "Лань", 2009. - 432 с.: ил.
4. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов по спец. "Радиотехника". - М.:Высш. шк., 1992.-- 416 с:
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение электрических нагрузок линий напряжения 0,38 кВ, расчет трансформаторных подстанций полных мощностей, токов и коэффициентов мощности; токов короткого замыкания. Выбор потребительских трансформаторов. Электрический расчет воздушных линий 10 кВ.
курсовая работа [207,7 K], добавлен 08.06.2010Расчет структуры электромагнитных полей внутри и вне бесконечного проводящего цилиндра и в волноводе методом разделения переменных при интегрировании дифференциальных уравнений для получения аналитических выражений потенциалов и напряженностей полей.
курсовая работа [860,6 K], добавлен 14.12.2013Проект сетевой подстанции: выбор структурной схемы, мощности силовых трансформаторов, схем распределительных устройств и электроснабжения; определение числа линий. Расчет токов короткого замыкания; подбор электрических аппаратов и токоведущих частей.
курсовая работа [199,4 K], добавлен 29.04.2011Определение мощности трансформатора, его типа и количества для установки в помещении отопительной котельной. Расчет электрических и силовых нагрузок, токов короткого замыкания. Выбор кабелей питающих и распределительных линий, схемы электроснабжения.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 15.02.2017Определение электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Определение полной мощности завода и центра электрических нагрузок. Обоснование системы электроснабжения. Проектирование системы распределения. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [189,9 K], добавлен 26.02.2012Процессы в электрических цепях с сосредоточенными параметрами. Четырехполюсники при переменных токах. Расчет электрических полей. Теорема Гаусса и ее применение. Расчет симметричных магнитных полей. Моделирование плоскопараллельного магнитного поля.
методичка [4,4 M], добавлен 16.10.2012Выбор схемы внешнего электроснабжения, величины напряжения, силовых трансформаторов. Расчет электрических нагрузок, воздушных и кабельных линий, токов короткого замыкания. Проверка кабельных линий по потерям напряжения. Компенсация реактивной мощности.
дипломная работа [387,4 K], добавлен 28.09.2009Расчет центра электрических нагрузок. Выбор схемы электроснабжения ГПП и территориально-распределенных потребителей. Определение мощности и места установки компенсирующих устройств. Выбор проводов линий и кабельных линий. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [417,2 K], добавлен 17.05.2011Расчет электрической части подстанции, определение суммарной мощности потребителей. Выбор силовых трансформаторов, схема главных электрических соединений. Расчет рабочих токов. Выбор электрических аппаратов. Выбор защиты от перенапряжений и грозозащиты.
курсовая работа [1013,7 K], добавлен 16.04.2014Определение номинальной мощности силовых трансформаторов. Ограничение токов короткого замыкания. Выбор электрических схем распределительных устройств, шинных конструкций и электрических аппаратов. Расчетные условия для выбора аппаратов и проводников.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.06.2015Определение расчетной нагрузки жилых зданий. Расчет нагрузок силовых электроприемников. Выбор места, числа, мощности трансформаторов и электрической аппаратуры. Определение числа питающих линий, сечения и проводов кабеля. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [273,7 K], добавлен 15.02.2017Проектирование системы внешнего электроснабжения. Определение центра электрических нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчет потерь в кабельных линиях. Компенсация реактивной мощности. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [273,0 K], добавлен 18.02.2013Определение мощности подстанции. Выбор силовых трансформаторов. Расчет мощности потребителей и токов. Выбор электрических параметров схемы замещения, токоведущих частей. Трансформаторы тока на линии. Расчет заземляющих устройств. Защита от перенапряжений.
курсовая работа [901,8 K], добавлен 12.11.2013Определение параметров плоской электромагнитной волны: диэлектрической проницаемости, длины, фазовой скорости и сопротивления. Определение комплексных и мгновенных значений векторов. Построение графиков зависимостей мгновенных значений и АЧХ волны.
контрольная работа [103,0 K], добавлен 07.02.2011Изучение конструкции волноводов. Классификация волн в волноводе. Создание электрических и магнитных полей различной структуры. Уравнения Максвелла для диэлектрика. Уменьшение потерь энергии внутри волновода. Распространение поперечно-электрических волн.
презентация [267,3 K], добавлен 25.12.2014Расчет трехфазных электрических нагрузок 0.4 кВ. Выбор числа и мощности цехового трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности. Защита цеховых электрических сетей. Выбор кабелей и кабельных перемычек, силовых пунктов, токов короткого замыкания.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 02.06.2015Выбор оборудования на подстанции и схемы электроснабжения. Расчет электрических нагрузок, силовых трансформаторов, токов короткого замыкания, сечения питающих линий. Устройство вакуумного выключателя. Себестоимость передачи и распределения электроэнергии.
дипломная работа [222,8 K], добавлен 18.05.2014Определение электрических нагрузок. Выбор вариантов схем электроснабжения. Выбор силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Определение потерь мощности в силовых трансформаторах и автотрансформаторах.Электрический расчет сети и определение параметров.
курсовая работа [486,4 K], добавлен 17.03.2009Определение расчетной нагрузки сети, величины напряжения внешнего электроснабжения. Выбор силовых трансформаторов. Расчет воздушных и кабельных линий электропередач. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов, изоляторов и шин.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 25.03.2013Определение параметров волны. Комплексные и мгновенные значения векторов напряженностей электрического и магнитного полей. Построение графиков зависимостей мгновенных значений векторов поля. Построение амплитудно-частотной характеристики коэффициента.
контрольная работа [148,7 K], добавлен 04.05.2015
