Образцы решения задач. 1. Удельная проводимость среды , диэлектрическая проницаемость (не зависит от частоты) и магнитная проницаемость

1. Удельная проводимость среды , диэлектрическая проницаемость (не зависит от частоты) и магнитная проницаемость . Определите, является ли среда проводником или диэлектриком на частотах: а) ; б) ; в) .

Дано: Решение:

, Из формулы (п.3) , где , имеем

, а) .

, б) .

а) ) , в) .

б) ,

в) .

Найти: -?

2. В некоторой среде распространяется плоская электромагнитная волна частоты . Диэлектрическая проницаемость при частоте равна , и магнитная проницаемость практически равна 1. Найти вектор Пойнтинга в той точке, в которой электрический вектор изменяется по закону . Вектор колеблется вдоль оси ОХ.

Дано: Решение:

; , Из формулы (п. 5) .

; , Магнитный вектор в волне имеет вид

.

Найти: -? Амплитудные значения в волне связаны

соотношением , откуда

,

где Z - характеристический импеданс.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

Вопросы

1. Что такое электромагнитная волна? Поясните понятие электромагнитных волн, используя математические и графические представления.

2. Принято говорить о продольных и поперечных видах волн. К какому типу относятся электромагнитные волны - продольным или поперечным?

3. Безразмерное отношение (б.о.) равно отношению плотности тока проводимости к плотности тока смещения (или ). Какое применение оно находит в физике строительного дела?

4. Электромагнитные волны оказывают действие на биологические объекты. ГОСТ нормирует значение напряженностей электрического и магнитного полей в волне. Выделяют диапазоны волн: ; ; ; . Как принято называть эти диапазоны волн, пользуясь шкалой электромагнитных волн?

5. Электромагнитные волны оказывают действие на биологические объекты. ГОСТ нормирует значение плотности потока энергии электромагнитного поля (ППЭ ЭМП), модуля вектора Пойнтинга для диапазона частот . Как принято называть этот диапазон волн, пользуясь шкалой электромагнитных волн?

6. Электромагнитное излучение и его учет в строительном деле – ваше понимание проблемы.

7. Приведите примеры некоторых строительных мер по защите от электромагнитных излучений.

8. Что такое характеристический импеданс диэлектрических сред? Как это понятие используют в физике строительного дела?

9. Ваше понимание скин-эффекта, скин-слоя. Перечислите факторы, от которых зависит глубина скин-слоя. Какое применение находит в строительном деле скин-эффект?

10. Токи проводимости, смещения - ваше понимание. Что в проявлении этих токов общего и что принципиально различного? По каким формулам рассчитывают плотности токов: проводимости и смещения?

Задачи

6.1. Построены два помещения из материалов, различающихся физическими свойствами. Материал первого помещения характеризуется проводимостью , ε₁ = 4. Материал второго помещения характеризуется проводимостью , ε₂ = 1. Будет ли работать телевизор с комнатной антенной в таких помещениях? Частота телесигнала , значение .

6.2. Цементный камень (воздушно-сухой) характеризуется проводимостью σ в интервале значений и диэлектрической проницаемостью ε = 5. Найдите значения крайних частот переменного электромагнитного поля, при которых стена из такого материала оказывается непрозрачной; прозрачной.

6.3. Удельная проводимость материала стены , относительная диэлектрическая проницаемость и относительная магнитная проницаемость . Определите, является ли среда проводником или диэлектриком на частотах и .

6.4. Плоская электромагнитная волна распространяется в слабо проводящей среде с удельной проводимостью и диэлектрической проницаемостью . Найдите отношение амплитуд плотностей токов проводимости и смещения.

6.5. Электрические и магнитные свойства воды в Атлантическом океане характеризуются следующими параметрами: . Покажите, что вода в океане ведет себя как проводник на частоте . Какова наибольшая длина электромагнитных волн, которые могут распространяться под водой?

6.6. На частоте вода ведет себя как диэлектрик. Относительная проницаемость воды на этих частотах , а . Определите численное значение проводимости .

6.7. Плоская электромагнитная волна распространяется вдоль оси OX. Амплитуда напряженности электрического поля волны , амплитуда напряженности магнитного поля волны . Определите энергию, перенесенную волной за время через площадку, расположенную перпендикулярно оси ОХ, площадью поверхности . Период колебаний и в волне .

6.8. В вакууме вдоль оси OX распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности электрического поля волны . Определите интенсивность волны , т.е. среднюю энергию, проходящую через единицу поверхности в единицу времени.

6.9. В вакууме вдоль оси OX распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности магнитного поля волны . Определите интенсивность волны , т.е. среднюю энергию, проходящую через единицу поверхности в единицу времени.

6.10. Радиолокатор работает в интервале частот . Какова должна быть минимальная толщина скин-слоя из алюминия для защиты здания от излучения со стороны радиолокационной станции (РЛС)?