Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку icon

Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку



НазваниеЕлектродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку
Дата конвертации18.09.2012
Размер173.67 Kb.
ТипДокументы
1. /Часть 1.doc
2. /Часть 2.doc
3. /Часть 3.doc
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку
Електростатика
Магнитостатика


Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області

електрозв’язку


    1. Зміст, мета, задачі, що розглядаються в курсі електродинаміки.

    2. Коротка історична справка іки

    3. Розподіл радіохвиль по діапазону

    4. Спрощенна схема відео зв’язку

    5. Висновки




    1. Зміст, мета, задачі, що розглядаються в курсі електродинаміки.


Усе з чим ми стикаємось у повсякденному житті, можна розділити на дві категорії: речовина та поле.

Речовина – це форма матерії, яка складається з частинок, які мають власну масу.

Фізичні поляце форми матерії, які здійснюють взаємодію частинок речовини та зв’язують частини речовини.

Матерія – це об’єктивна реальність, яка існує незалежно від людської свідомості.

Матерія – це філософська категорія для відображення об’єктивної реальності, що дана людині в її відчуттях.

Усі фізичні величини ділиться на дві великі групи: скалярні та векторні.

а) Скалярну величину можна визначити значенням та градієнтом.

Потенціал – це фізична величина, яка дорівнює відношенню потенціальної енергії електричного заряду, в електричному полі, к заряду.






б) Векторні величини: ,

– густина струму

- елемент площі

- елемент шляху.

Векторну величину визначає значення та напрямок дивергенції (div) та ротора (rot).





Ротор – це допоміжна величина, яка характеризує векторну величину.

Електродинаміка – це наука про закон руху та взаємодії електричних зарядів.

Електродинаміка – це наука про електромагнітні поля та хвилі, яка базується на рівняннях Максвелла та електронній теорії Лоренца.

“Немає найкращого засобу (методу) повідомлення розуму знань, ніж метод піднесення їх у найбільш різних формах.”

Дж. Максвелл

(









1831 - 1879)


0








…ТГц; 12 діапазонів: 3Гц…3ТГц


Для засвоєння процесів, що відбуваються, необхідно володіти (абсолютно вільно) основними параметрами середовища (електродинамічні параметри):

  1. Електрична провідність ()

базова – це провідність міді

для Сu ;

  1. Діелектрична проникненність



, де- відносна

- електрична стала .

  1. Магнітна проникненність



.

- магнітна стала


Мета курсу – засвоїти основу принципів функціювання та практичної реалізації засобів електрозв’язку.

Задачі:

  1. Зрозуміти фізичні основи та засвоїти математичний опис електростатичних, магнітостатичних та електромагнітних полів.

2. Оволодіти методами розв’язання прямої та зворотної задач електродинаміки.

Пряма задачамаючи інформацію, знаючи джерело, знаходимо характеристики поля().

Зворотна задачазнаючи характеристики поля знайти джерело цього поля.

3. Оволодіти математичним апаратом рівнянь Максвела у інтегральній, диференціальній, алгебраїчній (з оператором Гамільтона) та комплексній (для гармонічного або монохроматичного порцесів) формах.

  1. Вивчити енергетичні характеристики електростатичного, магнітостатичного і електромагнітного полів.

  2. Оволодіти природою (інформацією) формування хвильових процесів у різних середовищах (провідна - струм провідності, непровідна - струм зміщення та напівпровідна).

  3. Уяснити принципи роботи випромінювачів електромагнітних хвиль.

  4. Вивчити особливості хвильових процесів на межі розділу двох середовищ.

  5. Вивчити особливості розповсюдження електромагнітних хвиль над ідеальною провідною поверхнею

  6. Оволодіти принципом роботи хвильоводних систем, повітряних і провідникових конструкцій.



Таким чином, електромагнітне поле описується такими дескрипторами:

  • [В/м] – напруженість електричного поля

  • [А/м] - напруженість магнітного поля

  • [Ас/м ] – це густина електричного заряду або вектор електричного зміщення

  • [Вс/м ], [Тл], [Гс] – магнітна індукція 1Гс = 10 Тл

  • – густина електричного струму [ А/м ]

  • q [А/с], [Кл] – електричний заряд

  • [В] – потенціал поля

  • - векторний потенціал



За допомогою ( ), q і скалярного потенціалу опишемо електростатичне поле таким малюнком

q ( )






тут потенціал - робота сил поля, створених зарядом і напруженістю.

Електростатичне поле збуджує заряд , який створює поле ( ). Для того, щоб вирішувати задачі нам знадобиться потенціал .

[q]=[Кл], [ ]=[В].


Магнітне поле виникає при протіканні постійного струму і взаємодіє з зарядами, що рухаються. У вакуумі магнітне поле описується векторним полем магнітної індукції . Принцип його визначення заснований на тому, що крапковий заряд q, що рухається в електромагнітному полі зі швидкістю , випробує дію так названої сили Лоренца



Перший доданок є силою електричного поля, а друге описує силу магнітного поля. Зауважимо, що магнітна частина сили Лоренца, пропорційна векторному добутку і , а отже перпендикулярно траєкторії руху і не впливає на кінетичну енергію часток, змінюючи лише траєкторію часток.

Речовини, у яких відбуваються істотні зміни прикладеного магнітного поля, називають магнетиками. Такими є залізо, нікель, кобальт і ін. Явища в магнетиках описуються векторним полем В і векторним полем - напруженість магнітного поля. Векторне поле магнітної індукції і напруженість магнітного поля зв'язані співвідношенням

,

де магнітна постійна ( Гн/м).

[ ]=[Тл], [ ]=[А/м].

За допомогою ( ), I і векторного потенціалу , опишемо магнітне поле таким малюнком


( ) I







Для того щоб вирішувати задачі нам знадобиться векторний потенціал .

Виходячи з описів вище, електромагнітне поле опишемо як, зв'язок електричного й магнітного поля




q ( ) ( ) I(t)





В електромагнітному полі всі ці розміри залежать від часу (тобто q = q (t),

= (t), = (t) і т.д.).

Струм у провідному середовищі має інтенсивність і напрямок руху носіїв заряду в кожній точці провідного тіла, тому введемо поняття векторного поля щільності струму провідності

, де - питома провідність даної речовини

У окремому випадку, коли геометричні розміри системи, у якій спостерігаються електромагнітні процеси набагато менше довжини хвилі, так що в той самий момент часу фазові співвідношення у двох точках практично однакові, можна при дослідженні електромагнітних процесів користуватися апаратом теорії електричних ланцюгів. У міру зменшення довжини хвилі, тобто збільшення частоти фазові співвідношення істотно відрізняються в кожній точці простору, і теорія електричних ланцюгів не працює.





Хвиля – це щось таке, що змінюється в часі і просувається в просторі.






i=Imsin(ωt+φ)

i=Imsin(ωt-r)

Знання законів в електродинаміці дозволяє визначити інтенсивність електромагнітної енергії, що поширюється в просторі, у конкретній його точці при відомій потужності передавача, параметрах середовища, відстаней заданих типів антен ...

Електродинаміка дозволяє розібратися в складаних процесах, що відбуваються у випромінювачах і антенах; хвилеводах, об'ємних резонаторах і інших системах генерації електромагнітної енергії.

Комплекс рівнянь Максвелла, що описує в загальній формі електродинамічні явища, представляє найбільш загальні вираження законів електротехніки й узагальнює експериментальні факти.


Електромагнітне поле – це фізичне поле рухомих зарядів, яке здійснює взаємодію між ними.

Електромагнітне поле – це вид матерії, здібний переносити електричну енергію.

Електростатичне поле – це одна із форм електромагнітного поля, що породжується взаємодією електричних зарядів, нерухомих відносно вибраної інерційної системи відліку.

Магнітостатичне поле – це одна із форм електромагнітного поля, що породжується рухомими електричними зарядами й струмом (незмінними у часі).

Електричне поле – це різновид електромагнітного поля, який створюється електричними зарядами або магнітним полем, що змінюється у часі (H(t)).

Магнітне поле – це фізичне поле, що являє собою частину електромагнітного поля, та створене постійним струмом або змінним у часі електричним полем.


1.2 Коротка історична довідка

1600 р. - Вільям Гільберт застосував поняття електрон, опублікував результат своїх досліджень.

1729р. – Відкрито явище електропровідності (Англія).

1773 р. - Генрі Ковендіш відчинив ті, що в 1785 р. назвали законом Кулона (на законах Кулона будуватися електростатика). Опублікувались його праці в 1879 р.

1791 р. - Луіджі Галь Вани й Александро Вольта створили гальванічний елемент.

1820 р. - Ханс Християн Ерстед виявив відхилення магнітної стрільці поблизу провідника з електричним струмом. Жан Батист Био і Фелікс Савар виміряли це поле. Пізніше Пьер Симон Лаплас математично описав це явище.

1827 р. - Георг Симон Ом відчинив закон Ома.

1831 р. - Майкл Фарадей сформулював закон електромагнітної індукції.

1832 р. - Павло Львович Шиліх побудував телеграфну лінію (між зимовим палацом і Петербургом).

1844 р. - Самюель Морзе запропонував абетку морзе.

1847 р. - Густав Роберт Кірхгоф сформулював закони Кірхгофа.

1861 р. - Пилип Рейс (26 літній учитель) запропонував ідею телефону.

1873 р. - Д.К. Максвел узагальнив і вивів постулати.

1876 р. - Олександр Гранд Белл реалізував телефонний зв'язок.

1886 р. - Генрі Герц виявив зв'язок без провідників.

1897 р. - Джозеф Джон Томсон описав електрон матеріальний носій.

1904 р. - Лоренц опублікував свою книгу про електрику.

1920р. – почала в США працювати перша радіостанція.

16 листопада 1926 року започатковане регулярне радіомовлення в Україні.

1929р. – винайдено кінескоп.

1936р. – розпочате телевізійне мовлення.

1965р. – перша система міжнародного супутникового зв’язку.

1969р. – мікропроцесор.

1979р. – перша сотова система мобільного радіозв’язку.


1.3 Розподіл радіохвиль по діапазонах.

Державний стандарт України: ДСТУ 3254-95.

Акустичні хвилі - це скалярні хвилі, а електромагнітні хвилі - це векторні хвилі.

Таблиця № 1




діапазону

По частоті

По довжині хвилі

Область

використання

назва

аббрев.

частоти

назва

аббрев.

довжини

1

крайні низки

частоти

ВНЧ

ELF


3…30 Гц

дека-мега-метрові

УКВ-СВ

10-100 Мм

Спеціальна

2

над низки

частоти

ННЧ

ULF

30…300 Гц

мега метрові

хвилі




1 – 10 Мм

спеціальна, звуковий діапазон

3

інфра низки

частоти

ІНЧ

ILF

300-3000 Гц

гекто

кіло-метрові хвилі




100 –1000 км

Спеціальна

4

дуже

низки

частоти

ДНЧ

VLF

3-30 кГц

мили метрові хвилі

СДВ

10 – 100 км

РН, метєо-служба, РТГС

5

низки

частоти

НЧ

LF

30-300 кГц

кіло-метрові хвилі

ДВ

1 – 10 км

РТС, РТГС,

РВ

6

середні

частоти

СЧ

MF

0,3-3 МГц

гекто-метрові

хвилі

СВ

0,1 – 1 км

РТГС, РВ

7

високі

частоти

ВЧ

HF

3-30 МГц

дека - метрові хвилі

КЧ

10 – 100 м

радіо аматорський зв’язок, РВ, РТГС,

КС

8

дуже високі частоти

ВЧ

HF

30-300 МГц

метрові

хвилі

УКВ – М

1 – 10 м

ТВ, РЛ, КС, РВ, радіорелей-ний зв’язок

9

ультра

високі частоти

УВЧ

UHF

300-3000 Гц

деци-метрові

хвилі

УКВ – ДМ

0,1 – 1 м

КС, ТВ, радіорелей-ний зв’язок

10

над високі

частоти

НВЧ

SHF

3-30 ГГц

санті-метрові хвилі

УКВ – СМ

10 – 1 см

РЛ, КС, астро-навігація

11

вельні

високі

частоти

ВВЧ

EHF

30-300 ГГц

мілі-метрові

хвилі




1 – 10 мм

РЛ, КС

12

гіпер

високі

частоти

ГВЧ

HHF

300-3000

ГГц

децимілі-метрові хвилі




1 – 0,1 мм

квантова радіо електроніка, РЛ



де КС - космічний зв'язок,

РЛ - радіолокація,

ТВ - телебачення,

РТГС - радіотелеграфний зв'язок,

РВ - радіомовлення,

РН - радіонавігація,

РТС - радіотелефонний зв'язок.


По приведеній нижче формулі можна скласти діапазон частот, приведений у таблиці № 1:



Радіо хвиля - це електромагнітна хвиля частотою до 3 ТГц, що поширюється в просторі без штучних напрямних ліній.

Діапазон радіо хвилі - відстань між двома найбільшими точками біжучої хвилі, параметри фази якої повторюються, або подвоєна відстань між двома найбільшими вузлами або тучностями стоячої хвилі.

Тучність радіо хвилі - це точка середовища, центр стоячої хвилі, у якому розрахункова характеристика, таке як напруга сила струму, електричне або магнітне поле має максимальну амплітуду.

1.4 Спрощена схема відео зв’язку.


12

1


2

11







13

5

14

4

3

10


6

7

8

15

16

17
9





  1. мікрофон,

  2. підсилювач звука,

  3. об'єктив (прийомна трубка),

  4. видео підсилювач,

  5. перетворювач каналу передачі,

  6. генератор рядкової розгортки,

  7. генератор кадрової розгортки,

  8. генератор синхроімпульсов,

  9. середовище (канал передачі інформації),

  10. прийомний пристрій,

  11. підсилювач звука,

  12. система звуковідтворення,

  13. видео підсилювач,

  14. телевізійна трубка,

  15. селектор синхроімпульсов,

  16. генератор рядкової розгортки,

  17. генератор кадрової розгортки.

Телесигнал - це відео сигнал і сигнал синхроімпульсів.


Структура відео сигналу.

Інформація про кожний елемент зображення передається послідовно в часі завдяки розгортці, що здійснюється на стороні що передає, і прийомних сторонах переміщення електронного проміння уздовж трубки що передає і приймальної трубки по горизонталі і по поперек по вертикалі. Узгодження руху променів досягається застосуванням спеціальних стробоскопічних імпульсів вироблюваними синхрогенераторами.

На відстані семи висот екрана телевізора спостерігаються найменші мелькання.

Число рядків z = 625.

Формат кадру в системі телевізійного віщання (тобто відношення ширини зображення до його висоти): 4


телевізійний

екран
.

Число елементів у кадрі (кількість точок екрана): 3

.

Вимоги до числа переданих і до числа відтворених кадрів у загальному різні. Необхідне число переданих за секунду кадрів визначається з умови припустимої дискретизації зображення в часу. При передачі зображень, що рухаються, такою умовою є забезпечення неподільності фаз руху, зафіксованих у сусідніх кадрах. У професійному кіно вважають достатнім показ 24 кадрів у секунду, в аматорському - 16. При передачі малорухомих зображень один кадр може передаватися декілька секунд, хвилин або навіть годин. Зменшення числа кадрів, переданих у секунду, дозволяє скоротити кількість інформації, переданої по телевізійному каналу, і отже, є вигідним. У кіно число «переданих» кадрів у секунду складає 24, а відтворених - 48 за рахунок того, що кожний кінокадр двічі підряд демонструється глядачу.

У телебаченні число «переданих» кадрів у секунду складає 25 та 50.

Період кадру:



12,5 МГц - частота максимального сигналу.




Тпер.


Період переключення:



f min = 0 Гц - передача однотонного кадру.

При використанні через рядкової розгортки, знайдемо f пров. ( f изобр. ):


- смуга пропускання в каналі зв'язку.

Звук сприйманий людиною: от 20 Гц до 20 кГц.

Для того щоб технічно реалізувати передачу сигналу потрібно звузити спектр сигналу і вишукати можливість його транспортування на відстань.

Основи передачі телевізійного зображення.

Для того щоб при радіо віщанні радіостанцій частоти однієї радіостанції не мішали іншій, кожна радіостанція віщає на визначених частотах.

Частоти відеосигналу зі звуком від 0 до 8 МГц.


Uc


звук









1,25 0,5 f

6,25


Кожна станція має свою смугу частот, яка дорівнює 8 МГц, вони зміщені і не заважають одна одній. Розташування частот двох радіостанцій на малюнку можна зобразити так:


смуга частот 1 радіостанції

Uc смуга частот 2 радіостанції












8 МГц 8 МГц f


Сигнал на низьких частотах можна передавати по проводам, а на високих частотах сигнал по проводам не передається.


У телевізійному віщанні використовуються метрові і дециметрові хвилі приблизно від 40 до 1000 МГц. Вся ця ділянка розбита по частоті на п'ять смуг:

  1. 41-68 МГц

  2. 87,5 - 100 МГц

  3. 162 - 230 МГц

  4. 470 - 528 МГц

  5. 582 - 960 МГц



Перші три смуги розташовані в області метрових хвиль, останні дві - в області дециметрових хвиль. По стандарті в метровому діапазоні від 48,5 до 230 МГц розміщаються телевізійні канали з № 1 по № 12, у 4 смузі з № 21 по № 34 і в 5 смузі з № 35 по № 81.

Приведемо декілька прикладів:

1 канал має несучу частоту 49,75 МГц;

7 канал - 183,25 МГц; кабельне телебачення - 93,25 ... 175,25 МГц.



    1. Висновки


1. Електродинаміка оперує з поняттями і законами формування, розповсюдження в просторі і часі й використання електромагнітних полів

(х,у,z ,t )

2. Для опису електромагнітного поля використовують 5 основних и декілька допоміжних дескрипторів () – основні, () – допоміжні.

3. В електродинаміці розв’язують 2 головні задачі: пряма (по даним джерелам знаходимо характеристики поля) і зворотна.

4. Електродинаміка базується на експериментально отриманій системі рівнянь, узагальнених Максвеллом, які треба розуміти.

5. При розв’язання задач електродинаміки оперуємо з діапазоном частот, який простягається від нульової частоти (електромагнітостатика) до діапазонів частоти, електромагнітної природи.

6. На формування й розповсюдження електромагнітних хвиль впливають параметри середовища:





7. Знання курсу електродинаміка підтверджується вмінням ставити й вирішувати конкретні задачі.




Похожие:

Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconФайл fond 845. xls Державний архів Харківської області. Путівник,1959р
Державний архів Харківської області. Путівник / Упоряд. М. П. Авдушева, Є. Н. Адамська, Л. Г. Антонець, С. Г. Бєлєнкіна, Л. О
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconДержавний архів Харківської області. Путівник,1959р
Державний архів Харківської області. Путівник / Упоряд. М. П. Авдушева, Є. Н. Адамська, Л. Г. Антонець, С. Г. Бєлєнкіна, Л. О
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconКращий в Україні водій трамвая живе й працює у Житомирі
Конкурс професійної майстерності – це завжди серйозно. А коли, до тогож, це – республіканські змагання, то, зрозуміло, високий рівень...
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconДо уваги жителів міста!
У зв’язку з початком дачного сезону організовано додаткові автобусні маршрути приміського сполучення з метою безкоштовного перевезення...
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку icon10 січня інформатика
Розклад проведення ІIІ етапу Всеукраїнських олімпіад в Тернопільській області в 2011 році
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconЗареєстровано: Затверджено
Рішення виконавчого комітету Сєдовської селищної ради Новоазовського району Донецької області
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку icon15 січня образотворче мистецтво
Розклад проведення ІIІ етапу Всеукраїнських олімпіад в Тернопільській області в 2010 році
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconУрок основа эффективного и качественного образования
Тема педсовета «Современный урок – основа эффективного и качественного образования»
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку icon1. 1пам’ятки архітектури долини дністра
В 1995 р я перебував в експедиції з 29. 07 по 12. 08, на ділянці від с. Велика Слобідка до с. Стара Ушиця Хмельницької області
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconНічна кішка
Валерій — мешкав в одному із сіл Ужгородського району Закарпатської області разом зі своїми дідусем І бабусею — зі ще не старими...
Електродинаміка – основа професіоналізму спеціаліста в області електрозв’язку iconМетодическая тема гимназии на 2010-2011 учебный год: ««Информатизация образовательного и воспитательного процессов – как основа формирования компетенций гимназистов»
««Информатизация образовательного и воспитательного процессов – как основа формирования компетенций гимназистов»
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы