Контрольні запитання

1. Який струм називають змінним?

2. Як пов’язані між собою циклічна частота та період коливань?

3. Який прилад називають резистором?

4. Що таке активний опір?

5. Як визначаються діючі значення струму та напруги?

6. Як обчислити ємнісний та індуктивний опори?

7. Запишіть формули для визначення повного опору та зсув фази між струмом та напругою?

8. Зобразіть векторну діаграму кола з ємнісним, індуктивним та активним опорами.

9. Як обчислити активну та реактивну потужності?

10. Запишіть рівняння для визначення повної потужності.

Лабораторна робота №45 Дослідження властивостей електромагнітних хвиль

МЕТА РОБОТИ:	ознайомитись із поширенням та методами ґенерації й детектування радіохвиль сантиметрового діапазону.
ОБЛАДНАННЯ:	клістронний ґенератор із рупорним випромінювачем, рупорний приймач із детектором, мілівольтметр, поляризатор, масштабна лінійка.

Теоретичні відомості

1. Шкала електромагнітних хвиль

Електромагнітне поле – один із видів матерії, через який здійснюється електромагнітна взаємодія. Збурення електромагнітного поля, що поширюється зі скінченою швидкістю, називають електромагнітною хвилею. Збудження електромагнітних хвиль можна досягти різними способами: з використанням радіотехнічних засобів (радіохвилі), при зміні електронної конфігурації атомів чи стану молекул (світло), при гальмуванні заряджених частинок (Х-промені), при переході ядер атомів з одного енергетичного стану в інший ( ‑випромінювання), синхротронне випромінювання та інше.

Сучасні технічні засоби дозволяють ґенерувати та детектувати різні види електромагнітних хвиль у таких діапазонах довжин :

• радіохвилі:  > 0,6 мм;

• світлові промені: 1 мм < < 30 нм;

• Х-промені: 50 нм < < 1 пм;

• -промені: < 10 пм.

Як видно з наведених даних, діапазони електромагнітних хвиль різної природи перекриваються.

2. Рівняння Максвелла.

Можливість існування електромагнітних хвиль випливає з рівнянь Максвелла, які наведені нижче.

1) Циркуляція вектора напруженості електричного поля по довільному замкнутому контурі дорівнює взятій з протилежним знаком швидкості зміни магнітного потоку крізь обмежену контуром поверхню плюс сумі сторонніх електрорушійних сил Ɛ, що діють у цьому контурі:

Ɛ_і. (1)

Тут – час, – елемент контуру.

2) Циркуляція вектора напруженості магнітного поля по довільному замкнутому контуру дорівнює повному (конвективному, молекулярному та зміщення) струму , що пронизує поверхню, обмежену цим контуром:

. (2)

3) Потік вектора електричного зміщення через довільну замкнену поверхню дорівнює сумарному електричному заряду , який міститься в обмеженому цією поверхнею об’ємі:

. (3)

4) Рівність нулю потоку вектора магнітної індукції через довільну замкнену поверхню вказує на відсутність у природі магнітних зарядів:

. (4)

Крім наведених вище рівнянь, записують зв’язки між змінними:

; ; . (5)

Тут: – діелектрична проникність речовини, – електрична стала, – магнітна проникність речовини, – магнітна стала, – вектор густини електричного струму, а – питома електропровідність речовини.

Фазова швидкість поширення електромагнітних хвиль у речовині дорівнює:

, (6)

де: =3·10⁸ м/с – фундаментальна швидкість (швидкість світла у вакуумі).

Електромагнітні хвилі поперечні, причому вектори напруженості електричного поля, напруженості магнітного поля та швидкості поширення хвилі утворюють праву трійку. Площину, в якій проходить коливання вектора напруженості магнітного поля, називають площиною поляризації. Більшість антен випромінюють чи сприймають плоскополяризовані електромагнітні хвилі (для них площина поляризації незмінна в часі).

При поширенні через поглинаюче середовище товщиною , інтенсивність електромагнітної хвилі зменшується за законом Бугера-Ламберта:

. (7)

Тут: – лінійний коефіцієнт поглинання.