Главная | Обратная связь

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ ЛЕХЕРА

Цель работы: определить характеристики стоячей электромагнитной волны вдоль измерительной линии.

Теория метода

Волна периодична во времени и пространстве. Уравнение бегущей волны имеет вид:

,

здесь - колеблющаяся величина (например, смещение, на­пряженность поля) в момент времени , на расстоянии от источника волн. -амплитуда колебаний, - циклическая час­тота колебаний ( , где - линейная частота, - пе­риод колебаний), - волновой вектор, указывающий направление распространения волны ( , где - длина волны).

При наложении двух встречных волн с одинаковой ампли­тудой и частотой, образуется стоячая волна:

,

амплитуда этой волны , является периодической функци­ей координаты . Точки пространства, в которых значение ампли­туды нулевое - называются узлами. Точки пространства, в кото­рых амплитуда имеет максимальное значение - пучностями. Рас­стояние между соседними узлами, или между соседними пучно­стями, составляет . Узлы и пучности чередуются и не смеща­ются вдоль оси распространения электромагнитной волны.

В бегущей электромагнитной волне векторы напряженно­сти электрического поля , напряженности магнитного поля искорости волны взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую тройку (рис. 1). Колебания векторов и происходят синфазно.

В стоячей электромагнитной волне колебания векторов и сдвигаются по фазе на , поэтому узлы колебаний электриче­ского и магнитного полей чередуются (рис. 2)

Для получения стоячей электромагнитной волны использу­ется измерительная линия Лехера из двух параллельных прово­дов. На входе линии генератор высокочастотных колебаний соз­дает ЭДС, которая меняется по гармоническому закону. Ток от нее распространяется вдоль линии. Сама линия является систе­мой с распределенными параметрами: между любыми противо­положными участками линии имеется взаимная индуктивность и взаимная емкость. Скорость распространения электромаг­нитной волны не зависит от этих параметров, а определяется только свойствами среды, в которой находится линия. Для возду­ха диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость практически равны единице и скорость такая же, как в вакууме: м/с. Линия Лехера, служит направляющей, не даю­щей электромагнитной энергии растекаться в пространстве.

На другом конце линия может быть открытой (незамкнутой) или закрытой (коротко замкнутой). В открытой линии резо­нанс - образование стоячих волн тока с большой амплитудой - будет тогда, когда на ее длине уложится нечетное число четвер­тей волны . В короткозамкнутой линии резонанс будет тогда, когда на ее длине уложится четное число . В обоих случаях на входе линии должна быть пучность тока.