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电磁场与微波习题集5-8章__答案_毕刚.doc 37页
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第五章习题
5-1传输线长度为1m，当信号频率分别为975MHz和6MHz时，传输线分别是长线还是短线?
答：1) 频率为975MHz时，信号的波长为0.3077m&1m，传输线是长线；) 频率为6MHz时，信号的波长为50m1m，传输线是短线；
5-2已知同轴电缆的特性阻抗为75Ω，其终端接负载阻抗ZL=25+j50Ω，计算终端反射系数。
5-3 一无耗传输线特性阻抗为Z0=100Ω，负载阻抗ZL=75-j68Ω，试求距离终端为λ/8和λ/4处的输入阻抗。
5-4设无耗线终端接负载阻抗，其实部为传输线特性阻抗，试证明：负载的归一化电抗与驻波系数的关系为。
5-5先将习题图5-5各图传输线电路等效再求各电路的输入端反射系数Γin和输入阻抗Zin。
答：a），,
5-6用传输线来替代电感和电容，可有传输线的短路连接或开路连接来得到。若已知传输线的特性阻抗为，而传输信号的频率为，求：
(1) 用短路传输线方式来代替的3×10-5H电感，传输线长度至少为多少？
(2) 用开路传输线方式来代替0.795pF的电容器，传输线长度至少为多少？
答：1）根据终端传输线的输入阻抗公式，可得
2）根据开路传输线的输入阻抗公式，可得
5-7某无耗传输线的特性阻抗为Z0=100Ω。测得传输线上驻波电压最大值为|U|max=80mV，最小值为|U|min=16mV，离开负载第一个电压波腹点到负载的距离为lmax=0.25λ，求负载阻抗ZL。
答：根据驻波电压的最大值和最小值公式
，由此可得。
由第一个电压波腹点到负载的距离公式，
由上面二式可得，无耗传输线的反射系数为
则负载阻抗为
5-8已知均匀无耗传输线的电长度，终端所接负载的归一化阻抗为，输入端的归一化阻抗为，导纳为，利用圆图求习题5-8表中的未知量。
利用圆图求各未知量的值
0.9j 3.1 0.1 0.4－j0.8 0.3( 4
0.4－j0.8 0.5+1.0j 0.125 3.2j 0.3( 4.8-0.4918j 1＋j1.2 0.＋j0.6 0.( 3.7-0.9+0. 1.6 0.2 45o 1.5
0.0 0.7j 0.4 0. 180 o 3
5-9利用圆图求解下列各题的传输线的电长度。
传输线短路，输入归一化导纳。
传输线开路，输入归一化导纳。
答： 1）利用公式（5-3-3），传输线短路，，，，，查表得，
2）利用公式（5-3-5）传输线开路，，，,
,，查表得，
5-10无耗线的特性阻抗为Z0=200Ω，第一个电流波腹点距负载16cm，电压驻波比为，工作波长为80cm，求负载阻抗ZL。
答：由驻波比和反射系数关系式可得
由第一个电压波腹点到负载的距离公式，
由上面二式可得，无耗传输线的反射系数为
则负载阻抗为
5.11分别画出阻抗及导纳圆图的示意图，并标明三个特殊点，三个特殊线，两个特殊半圆面以及两个旋转方向。
注意：阻抗圆图和导纳圆图传向负载都是逆时针旋转，传向波源都是顺时针方向。
5-11传输线的特性阻抗为Z0=75Ω，用测量线测得电压驻波比为，第一个电压波节点离终端距离为，用圆图求终端电压反射系数和终端负载阻抗。
答：第一步
画出的等驻波系数圆。
找到电压最小点对应位置A
将A点逆时针（即沿负载方向）转过电长度0.3到A’
读出A’的反射系数1/3、确定反射系数角(2。延长射线OA’可读出A’点对应的角度值为72(，即有(2=72(，最后得终端电压反射系数为
读出A’点的归一化电阻和电抗值，，于是可得负载为ZL=75.(1.5548 + 0.6853j)=116.6 +51.8j
5-12设无耗传输线的特性阻抗Z0=75Ω，要求线上任何一点的瞬时电压不得超过5KV，求传输线所能传输的最大平均功率及其负载阻抗。
答：,当时，
5-13有耗线长，特性阻抗，工作波长为，测得负载和输入端的驻波比分别为4和3，第一个电压波节点到终端距离为，试求传输线的衰减常数、负载阻抗和输入阻
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高中物理静电场知识点与例题精讲总结
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电场力的性质
电荷及电荷守恒定律
1、自然界中只存在两种电荷，一种是正电，即用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电，毛皮带正电。电荷间存在着相互作用的引力或斥力。电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电荷量，简称电量。元电荷ｅ＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。
２、使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种：（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电。
３、电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。
二、点电荷
如果带电体间的距离比它们的大小大得多，带电体便可看作点电荷。
三、库仑定律
１、内容：在真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
２、公式： ，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中...[来自e网通客户端]
审核人：物理吕贤年
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Copyright (C) 2017 Baidu实验5直流电法常用仪器认识及操作(均匀半无限介质；一、实验目的；1.了解直流电法常用仪器的简单原理、面板结构，并；(一)DWD―Ⅱ型微机电测仪；1.DWD―Ⅱ型微机电测仪简单原理及面板结构；DWD―Ⅱ型微机电测仪是用微处理机控制的智能式电；②次数拨盘：决定供电次数多少；③装置拨盘：为AB/2极距代码；置拨盘数计算出装置系数和视电阻率值；⑤IAB/RAB按钮开
直流电法常用仪器认识及操作(均匀半无限介质点源场及水电阻率的测定) 一、实验目的 1. 了解直流电法常用仪器的简单原理、面板结构，并学会仪器的操作方法。
2. 学会测定电场，加深正常场的概念。
3. 学会用四极法测定水电阻率的方法。
二、实验内容及步骤
DWD―Ⅱ型微机电测仪
DWD―Ⅱ型微机电测仪简单原理及面板结构
DWD―Ⅱ型微机电测仪是用微处理机控制的智能式电法仪器。测量参数有自然电位差ΔVSP、总场电位差ΔV、供电电流IAB、二次电位差ΔV2、电阻率ρ、极化率η、半衰时St及综合参数Z=St×0.75η,其结构框图如图7-5-1。本仪器使用80C39单片机完成整机的自动控制与数据处理。仪器的输入转换开关受计算机“ΔV/I”控制信号控制(信号为0时测ΔVMN；为1时测IAB)。而“调零”控制信号控制输入短路开关，当信号为1时仪器输入端短路，进行放大器零点检查；反之进入测量状态。仪器的放大电路部分由4级运算放大器组成，输入级采用前3级构成差动放大器，并将MN端的输入信号与D/A转换器送来的极化补偿信号进行比较以进行极化补偿，第四级运放是增益受计算机控制的程控放大器。该仪器极化补偿原理是供电之前测出M、N之间的极差和自然电位值，然后进行A/D转换，由计算机算出其大小，再经过D/A转换、D/A反相及D/A衰减后输出补偿信号至输入级进行极化补偿。仪器通过自动供电控制电路控制高压回路中V―MOS开关管的通断以实现供电。另外，仪器还设有压制工频干扰的陷波器，及各种接口电路以完成整机的协调工作。
DWD―Ⅱ型微机电测仪面板结构如图7-5-1，各部分功能介绍如下。
① 延时拨盘：控制AB供电时间。拨盘数为1-9，对应的供电时间分别为5,8,10,15,20,30,40,60,120S。当供电前延时拨盘置“0”时，断电后不测二次电位差。
② 次数拨盘：决定供电次数多少。拨盘数为1-9对应的供电次数分别为2,4,6,8,10,12,14,16,18次。次数拨盘“0” 时，进行单向供电，其它均为双向供电。
③ 装置拨盘：为AB/2极距代码。应根据AB/2、MN/2极距设置拨盘数，其间对应关系见表7-5-1。必须指出，表7-5-1只适合于常规对称四极情况。计算机在测量过程结束后，根据装置拨盘数计算出装置系数和视电阻率值。
DWD-Ⅱ型微机电测仪面板
④ 四组接线柱：AB、MN接线柱；高压电源接线柱接供电电源；同步接线柱则用于控制配套的DJF―1型激电发送机，实现自动供电。
⑤ IAB/RAB按钮开关，未按该开关，监视AB回路供电，按下此开关，测AB回路接地电阻，但供电时不能按此开关。
⑥ 高压反向开关：改变AB供电极性开关，其中间位置为AB回路开路。注意只能在断电时拨动此开关。
⑦ 复位按钮：计算机初始化，测量前必须按复位按钮。
⑧ 启动按钮：启动计算机工作的按钮开关。
⑨ 电源开关：仪器工作电源开关。
⑩ 供电指示表头及液晶显示器：监视AB供电和测量AB接地电阻，表头指示值为0，2，4，6，8，10对应的RAB分别为0，600Ω,1.2kΩ,2.5kΩ,5kΩ,10kΩ。液晶显示器用于观测场值的显示。 表7-5-1 MN=AB/3(m) MN=AB/5(m)
拨拨拨拨拨拨AB/2 AB/2 AB/2 AB/2 AB/2 MN/2 AB/2 MN/2 盘盘盘盘盘盘(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 数 数 数 数 数 数 01
20 500 30 38 40 500 50 40 0.5
DWD―Ⅱ型微机电测仪操作方法
① 准备工作：包括仪器内部电源的设置和检查，拨盘置某数以及RAB的测量。②打开电源开关，按复位按钮使计算机初始化，同时液晶显示器显示电池电压(应大于8.5V)。③高压反向开关应置于“+”或“-”位置，按启动开关，显示“1111”代码，仪器进入测量程序，同时进行极化补偿。④极化补偿结束后，显示自然电位值；约1秒后，仪器自动供电进行放大器增益调整，表头偏转，液晶显示器显示“000”；调整结束后，仪器自动断电，显示“1212”。⑤显示“1212”后，拨动反向开关换向，并按启动开关，AB回路进行正式测量的第一次供电，显示“001”，同时自动观测ΔVMN 、IAB ，然后断电。⑥仪器断电后自动转入二次电位差测量，二次电位差共测七块面积，并由此计算出η1―η7，测量结束后，显示“1212”，可进行下一轮反向供电。当供电前将延时拨盘置“0”时，断电后，不测二次电位，亦不计算极化率和半衰时，只计算视电阻率。⑦显示“1212”后，拨动后向开关按启动开关，AB进行第二次供电，显示“002”。⑧依此循环，显示“1212”，将反相开关反相，按启动开关进行下一轮供电，直至达到设定的供电次数后，显示“1999”，表示测量结束。⑨显示“1999”后，按启动开关读取测量结果。 每按一次显示一个参数，依次是：总场电位差ΔVMN→供电电流IAB→电阻率ρ→001(极化率序号)→η1→?→007→η1→半衰时St→综合参数Z。如果接着按启动按钮，则从头重复显示。这种手动换向工作方式最高工作电压400V，最大电流2A。
均匀半无限介质表面两异性点源场的测定
按图7-5-2连接供电和测量线路，选AB=100cm，MN=1-2cm，点距2-4cm，在AB连线方向上，全线(包括A、B电极内、外侧)逐点观测ΔVMN ，并计算电场强度E=-ΔVMN/MN，记录点为MN中点，观测时应保持供电电流不变，否则观测结果应用供电电流归一。
图7-5-2 均匀半无限介质表面两异性电源的电场测定 (三) 水电阻率的测定
选用小四极装置，按图7-5-2接好线路。实验时，应将装置置于水槽的中间部位，供电后测量并量出AM、AN、BM、BN长度(单位m)，则装置系数：， 和，而水的电阻率计算公式为：改变供电电流进行3～4次重复观测。
三、实验要求及思考题
1. 熟悉各种直流电法仪器原理、面板及操作。学会使用这些仪器进行直流电法的观测。
2. 测定并绘出均匀半无限介质表面两异性电源场的电位及电场强度分布曲线，讨论其分布特征。
3. 写出几个小四极装置大小及所测定的水电阻率，并求平均值。讨论在此实验中，装置系数、供电电流、观测电位差以及水电阻率的观测值之间存在着什么关系？
4. 用其它实验装置能否测定水的电阻率？如何测量？
5. 编写实验报告。 2
三亿文库包含各类专业文献、高等教育、外语学习资料、行业资料、生活休闲娱乐、应用写作文书、专业论文、实验5 直流电法常用仪器认识及操作(均匀半无限介质点源场及水电阻率的测定)75等内容。　
　使学生在实验中学习各种工作方法和电测仪器的使用,...(三)均匀半无限介质表面两个异性点电流源电场、电位...(水)电阻率的测定 名称 实验设备 型号 数量 微... 　常用的直流电法方法有电阻率法(电测深法、电剖面法、高密度 电阻率法) 、...②均匀各向同性半无限介质点电流源电场、点电流源的电流场 全空间: 假设在... 　直流电法常用仪器认识及操作(均匀半无限介质点源场及水电阻率的测定 均匀半无限介质点源场及水电阻率的测定) 实验 5 直流电法常用仪器认识及操作 均匀半无限介质...电场强度_电场强度公式及推导式_电场强度与电势的关系
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摘要: 电场强度的概念 电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。实验表明，在电场中某一点，试探点电荷（正电荷）在该点所受电场力与其所带电荷的比值是一个与试探点电荷无关的量。电场强度的定义：放入电场中某点的电荷所受静电力F跟 ...
电场强度的概念
电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。实验表明，在电场中某一点，试探点电荷（正电荷）在该点所受电场力与其所带电荷的比值是一个与试探点电荷无关的量。电场强度的定义：放入电场中某点的电荷所受静F跟它的电荷量比值，其大小用E表示，显然，E=F/q；
试探点电荷应该满足两个条件：
（1）它的线度必须小到可以被看作点电荷，以便确定场中每点的性质；
（2）它的电量要足够小，使得由于它的置入不引起原有电场的重新分布或对有源电场的影响可忽略不计。
电场强度的单位V/m伏特/米或N/C牛顿/库仑（这两个单位实际上相等）。常用的单位还有V/cm伏特/厘米。
电场强度方向的规定
按照定义，电场中某一点的电场强度的方向可用试探正的点电荷，在某点所受电场力的方向规定为电场强度的方向。
电场强度公式及推导式
电场强度定义式E=F/q；
点电荷的电场强度E=kQ/R²；
匀强电场的电场强度与电压的关系U=Ed；
电场强度与电场力
电场强度的大小，由试探电荷所受的力与试探点电荷带电量的比值确定。E=F/q，适用于一切电场；其中F为电场对试探电荷的作用力，q为试探电荷的电荷量。电场强度的单位N/C。
定量的实验证明，在电场的同一点，电场力的大小与试探电荷的电荷量的比值是恒定的，跟试探电荷的电荷量无关。它只与产生电场的电荷及试探电荷在电场中的具体位置有关，即比值反映电场自身的特性（此处用了比值定义法）。
电场强度与电势差的关系
匀强电场中，电场强度与电压的关系U=Ed；其中d指的是沿着电场线方向的有效距离。如果d不是沿着电场线方向的，还需要进行投影运算。
电场强度与电场线关系
电场线是用来描述电场分布的一簇簇曲线（或直线），电场线越密集的地方，电场强度E越大。
电场强度与电势能
电场强度与电势能的大小没有关系，不能认为某点的电场强度大，电势能就一定大。电场强度大，只能说明同样的电荷受到的力更大，与电势能无关。
电势能的大小主要取决于（相对零势能面）电势的大小，以及电荷的大小。
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