Тема 1.3.

ЛР.6. Дослідження діаграм спрямованості елементарних випромінювачів і відображення плоских хвиль від екрана.

Завдання на самостійну роботу – оформити звіт по роботі у відповідності з вимогами [15] та підготуватися до обміркування висновків.

Додаток 1

П.1.2. Питання до модульної контрольної роботи (частина 1).

Тема 1.1. Основи теорії електромагнітного поля.

Особливості ЕМП і радіотехнічної апаратури в діапазоні НВЧ. Використання даного діапазону в телекомунікаційних системах.
Величини, що характеризують джерела електромагнітного поля. Сторонні джерела.

Задачі №4,5,6.

Величини, що характеризують власне електромагнітне поле, що характеризує середовище. Класифікація середовищ.
Основні рівняння ЕМП у диференціальній формі. Вивід інтегральної форми рівнянь. Фізичний зміст рівнянь. Задачі №№ 1, 8, 11.
Перестановочна подвійність рівнянь Максвелла.
Рівняння нерозривностей ліній струму й закону збереження заряду. Фізичний зміст цих рівнянь.
Закон Ома в диференціальній формі для пасивного й активного об'єму.
Граничні умови для електричного поля, їхній фізичний зміст. Задача №9.
Граничні умови для магнітного поля, їхній фізичний зміст. Задача №10.
Комплексні вектори ЕМП, область їхнього застосування. Основні рівняння ЕМП у комплексній формі. Задача №2.
Вивід теореми Умова-Пойнтинга. Фізична сутність теореми і її складових. Задача №3.
Вектор Пойнтинга, його фізичний зміст. Передача ЕМЕ вільними й напрямленими ЕМХ. Задача №12.
Вивід хвильових рівнянь для Е и Н. Фізичний зміст, переваги й недоліки даного методу розрахунку ЕМП.
Розрахунок ЕМП за допомогою електродинамічних потенціалів: методика розрахунку, хвильові рівняння, переваги й недоліки даного методу. Вектора Герца.
Хвильовий електромагнітний процес, час запізнювання електромагнітних обурень.
Класифікація ЕМХ.
Параметри ЕМХ. Задачі №№ 13, 14.
Комплексна діелектрична проникність: вивід виразу, фізична сутність. Класифікація середовищ на НВЧ. Задача № 22.
Розрахунок ЕМП плоскої ЕМХ у середовищі із втратами.
Вивід виразу для постійної поширення плоскої ЕМХ у середовищі із втратами. Аналіз виразів, їхня особливість для реальних діелектриків і провідників.
Вивід виразу для характеристичного опору плоскої ЕМХ у середовищі із втратами. Аналіз отриманих співвідношень.
Фазова й групова швидкості, швидкість переносу енергії плоскої ЕМХ у середовищі із втратами.
Особливості поширення плоских ЕМХ в ідеальному й реальному діелектриках. Задача №№ 17, 18.
Особливості поширення плоских ЕМХ у напівпровідних середовищах. Задача № 22.
Поширення плоских ЕМХ у провідниках: параметри ЕМХ, поверхневий ефект. Задача №№ 20, 21, 23.
Поляризація ЕМХ. Коефіцієнт і кут поляризації.
Лінійна поляризація ЕМХ.
Кругова й еліптична поляризації ЕМХ.
Відбиття й переломлення плоских ЕМХ при різних поляризаціях.
Відбиття плоских ЕМХ від границь розділу ідеальний діелектрик-провідник. Поверхневий опір провідника.
Фізичні процеси в намагніченому фериті: прецесія електронів. Феромагнітний резонанс при поширенні ЕМХ у фериті.
Рівняння Максвелла для намагніченого феритового середовища.
Поширення плоских ЕМХ у подовжньо намагніченому фериті. Задача № 29.
Ефект Фарадея. Задача № 27.
Звичайна хвиля в поперечно намагніченому фериті.
Незвичайна хвиля в поперечно намагніченому фериті.
Особливості поширення плоскої ЕМХ у поперечно намагніченому фериті. Ефект Коттона-Мутона. Подвійна променезаломлюваність. Задача № 28.
Іоносфера як окремий випадок анізотропної плазми
Тензор діелектричної проникності анізотропної іоносфери.
Вплив магнітного поля землі на поширення радіохвиль в іоносфері.

П.1.2. Задачі до модульної контрольної роботи (задачі до теми 1.1).

У повітрі існує гармонійне ЕМП. Миттєве значення напруженості електричного поля в точці спостереження дорівнює: . Визначте щільність струму зсуву в даній точці на частоті 10 Ггц.
У деякій точці простору комплексні амплітуди векторів ЕМП рівні: ; . Визначте миттєві значення векторів у заданій точці в момент часу t=0,1,2 c на частоті 3 Ггц.
Радіоактивна хмара ядерного вибуху, що має площу , розташовується на висоті 2 км від поверхні землі. Між хмарою й землею утворилося постійне електричне поле з однаковою у всіх точках напруженістю . Визначте енергію поля.
По круглому проводу радіусом 4 мм протікає струм, об'ємна щільність якого змінюється уздовж радіуса за законом . Визначте величину струму в провіднику.
Заряджена металева куля радіусом 50 мм заповнений повітрям. Визначте величину кулі, при якій відбудеться електричний пробій повітря. При розрахунку думати, що гранична напруженість електричного поля, що витримує сухе повітря, дорівнює 30 кВ/см.
Діелектрична куля радіусом 400 мм заряджений рівномірно із щільністю . Визначте величину заряду кулі.
Поверхня діелектричної відокремленої кулі радіусом 100 мм заряджена рівномірно із щільністю . Визначте напруженість електричного поля в точках на відстані 50 і 500 мм від центра кулі. Куля розташована в ідеальному однорідному ізотропному діелектрику з параметрами .
Відокремлена діелектрична куля ( ) радіусом 500 мм заряджений із щільністю . Визначте напруженість електричного поля в точках на відстанях 300 і 600 мм від центра кулі. Куля перебуває в повітрі.
На границі розділу двох ідеальних діелектриків ( ) електричного заряду немає. Визначите напруженість електричного поля на границі розділу в другому середовищі, якщо в першому середовищі вектор спрямований під кутом 45 градусів до границі розділу, а його величина дорівнює . Як спрямований вектор Е в другому середовищі?
На границі розділу двох середовищ ( ) поверхневий струм відсутній. У першому середовищі на границі розділу вектор Н спрямований до неї під кутом 30 градусів, а його величина дорівнює 6А/м. Визначте величину й напрямок вектора напруженості магнітного поля на границі розділу в другому середовищі, якщо ; , а відношення дорівнює 1,5.
По прямолінійному мідному круглому проводі діаметром 4 мм тече постійний струм величиною 1 А. Визначте напруженість електричного поля на поверхні проводу й напруженість магнітного поля в точках, віддалених від осі на 1,5мм і 10 мм. Провідність міді .
По двопроводній лінії з радіусом проводу 3 мм і напруженістю електричного поля між провідниками Е=15мВ/м протікає струм НВЧ, рівний 2А. Визначте величину й напрямок вектора Пойнтинга в точках, що відстоять від центру проводу на відстані 0,2; 3,0 і 10,0 мм, а також потужність втрат у лінії на 100 м довжини. Провід виконане з міді з питомою електричною провідністю .
Електромагнітна хвиля із частотою 1 Мгц поширюється в діелектрику з відносною діелектричною проникністю, рівною 3,2. Визначте фазову швидкість, довжину хвилі й коефіцієнт фази ЕМХ.
Радіолокаційна станція опромінює літак, що перебуває від неї на відстані 100 км. Через який проміжок часу з моменту випромінювання ЕМХ буде прийнятий відбитий від цілі сигнал, якщо частота сигналу 3 Ггц? Визначте довжину хвилі й коефіцієнт фази ЕМХ.
Визначте характер провідності сухого ґрунту й морської води на частотах 1 МГц і 10 ГГц. Параметри сухого ґрунту: ; морської води: .
Сферична ЕМХ поширюється в середовищі з параметрами . Середнє за період значення вектора Пойнтинга в деякій точці дорівнює . Визначте амплітуди електричного й магнітного полів у цій точці.
Плоска однорідна ЕМХ поширюється в ідеальному діелектрику з параметрами . Середнє за період значення щільності потоку потужності дорівнює . Визначте амплітуди електричного й магнітного полів.
В ідеальному діелектрику з параметрами поширюється плоска однорідна ЕМХ із амплітудою напруженості електричного поля, рівною 8,2 В/м, і частотою 300 МГц. Розрахуйте амплітуду напруженості магнітного поля, середнє за період значення щільності потоку потужності, довжину хвилі й швидкість перенесення енергії.
Плоска ЕМХ проникає з повітря в морську соду з параметрами . Частота коливань дорівнює 1 Мгц. Визначте коефіцієнти загасання й фази, фазову швидкість і довжину хвилі в морській воді, а також глибину проникнення. Як змінилася фазова швидкість і довжина хвилі в морській воді в порівнянні з повітрям?
Визначте глибину проникнення ЕМХ у мідь із питомою електричною провідністю, рівною , на частоті 3 ГГц. Як зміниться глибина проникнення при частоті 200 Мгц?
Плоска ЕМХ проникає з повітря в латунь ( ). Визначте глибину проникнення й довжину хвилі в латуні, якщо довжина хвилі в повітрі 10 см. У скільки разів зменшиться амплітуда хвилі на глибині 0,02 мм у порівнянні з амплітудою на поверхні латуні?
Плоска ЕМХ поширюється в середовищі з параметрами . Частота коливань дорівнює 1 Мгц. Визначите коефіцієнти загасання й фази, фазову швидкість і довжину хвилі.
Мідний екран служить для захисту приладу від впливу зовнішніх ЕМП. Якою повинна бути товщина екрана, якщо на частоті 1ГГц при нормальному падінні плоскої хвилі напруженість електричного поля повинна зменшаться в разів. Питома електрична провідність міді дорівнює .
Визначте поверхневий опір мідного провідника на частоті 3 ГГц. Питома електрична провідність міді дорівнює .
Підводний човен перебуває на глибині 50м і на відстані 1000 км від своєї бази. Визначте діапазон частот, у якому може здійснюватися стійкий радіозв'язок між човном і базою, якщо амплітуда електричного поля на вході антени підводного човна повинна бути не менше 2 мВ/м. Потужність передавача бази 1МВт; провідність повітря дорівнює См/м, а води 3 См/м; відносна діелектрична проникність повітря дорівнює 1, а води-81; відносні магнітні проникності обох середовищ рівні 1.
Плоска лінійно-поляризована ЕМХ поширюється в повітрі й падає на ідеально провідну плоску поверхню. Вектор напруженості електричного поля хвилі паралельний поверхні. Розрахуйте відстані між площинами мінімумів амплітуд напруженості електричного поля при різних кутах падіння ЕМХ і побудуйте графік. Кут падіння необхідно змінювати від 0 до 90 градусів з дискретністю 10 градусів. Визначите мінімальну й максимальну амплітуди напруженості інтерференційного електричного поля. Частота коливань дорівнює 10 ГГц, середнє за період значення щільності потоку енергії падаючої хвилі - .
Плоска лінійно поляризована ЕМХ поширюється в подовжньо намагніченому фериті, складові тензора магнітної проникності якого рівні . Відносна діелектрична проникність дорівнює 10, частота коливань 3 Ггц. Напрямок поширення збігається з напрямком підмагнічуючого поля. На який кут і в якому напрямку повернеться площина поляризації ЕМХ при проходженні відстані 20 мм?
Плоска ЕМХ із частотою 1 ГГц поширюється в поперечно намагніченому феритовому середовищі. Складові тензора магнітної проникності рівні . Відносна діелектрична проникність фериту дорівнює 9. Визначте фазові швидкості звичайної й незвичайної хвиль і різницю фаз цих хвиль при проходженні відстані 100 мм.
Складові тензора магнітної проникності подовжньо намагніченого феритового середовища рівні . Розрахуйте фазові швидкості хвиль із круговою поляризацією лівого й правого обертання, що поширюються в даному середовищі, якщо частота ЕМХ дорівнює 2 Ггц, а відносна діелектрична проникність дорівнює 8.