Решение задач на тему: Разработка математической модели. Постановка задачи. Методики расчета

Введение

Электромагнитные волны представляют собой одно из явлений электромагнетизма, и их основные свойства определяются решением уравнений Максвелла. Источниками излучения электромагнитных волн являются неравномерно движущиеся заряды и изменяющиеся во времени токи. Вызванное ими электромагнитное возмущение распространяется в виде электромагнитной волны в пространстве, окружающем эти заряды и токи. При этом изменение электрического поля приводит к появлению изменяющегося магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает появление изменяющегося электрического поля и т. д. Если в среде распространения электромагнитной волны нет потерь энергии, то процесс согласованного изменения ее электрического и магнитного полей может продолжаться бесконечно долго, а граница области пространства, в которой происходят эти изменения, движется со скоростью света, удаляясь от источника излучения электромагнитной волны. Причем процесс распространения электромагнитной волны продолжается даже тогда, когда источник ее излучения прекратил существование. Электромагнитные волны могут распространяться в различных средах, в том числе и в вакууме.

В природе существует широкое многообразие электромагнитных волн, различающихся способом излучения волны источником и особенностями распространения волн в разных средах. Электромагнитные волны обладают всеми основными свойствами волн. Они подчиняются закону отражения волн: угол падения равен углу отражения. При этом от поверхности диэлектрика электромагнитные волны отражаются слабо, а от поверхности металлов почти полностью. При переходе из одной среды в другую электромагнитные волны преломляются и подчиняются закону преломления волн: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равная отношению скорости электромагнитных волн в первой среде к скорости электромагнитных волн во второй среде (эта величина называется показателем преломления второй среды относительно первой), но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток.

В данной дипломной работе рассматривается задача о переходе электромагнитной волны из одной среды в другую (воздух-земля) при наличии в земле подземной проволочной антенны, расположенной на определенной глубине.

Оглавление

- Введение

- Разработка математической модели

- Постановка задачи

- Методики расчета

- Численное интегрирование

- Вывод формулы Симпсона

- Геометрическая иллюстрация

- Выбор шага интегрирования

- Аналитический обзор

- Распространение радиоволн в идеальном однородном диэлектрике

- Распространение плоских радиоволн в однородной проводящей среде

- Принцип Гюйгенса и зоны Френеля

- Отражение радиоволн от поверхности плоской Земли

- Отражение плоских радиоволн на границе раздела двух сред

- Коэффициент отражения вертикально поляризованной волны

- Коэффициент отражения горизонтально поляризованной волны

- Электрические параметры антенн

- Сопротивление излучения и коэффициент полезного действия антенн

- Параметры приемных антенн

- Влияние земной поверхности на свойства антенны

- Описание программного продукта

- Анализ полученных результатов заключение

- Список использованных источников

Заключение

В процессе выполнения дипломной работы был предложен метод расчета на основе использования коэффициентов Френеля и проведены расчеты амплитудно-временных форм электрических полей на границе раздела двух сред воздух-земля с различными электрофизическими характеристиками грунта и глубины залегания антенны. По значениям этих полей был проведен расчет напряжения нагрузки антенны для конкретной проволочной антенны при условии, что длина антенны во много раз меньше длины волны. Был проведен анализ результатов, которые показали, что с увеличением глубины залегания антенны и увеличением проводимости грунта амплитуда напряжения в нагрузке антенны резко снижается, при этом увеличивается время импульса фронта напряжения в нагрузке антенны.

Список литературы

1) Сивухин Д.В. Общий курс физики. - Изд. 2-е, испр.. - М.: Наука, 1983. - Т. III. Электричество. - 687 с.

) Семенов Н.А. Техническая электродинамика. - Изд. - М : Связь, 1973 - 480 с.

3) Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. Учеб. Пособие. - М.: Высш. школа, 1983 - 463 с.

4) Пименов Ю.В., Вольцман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. Учеб. Пособие.для вузов. - М.: Радио и связь, 2000 - 536 с.

5) Нефедов Е.И. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. - Изд. 2-е, стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2008 - 320 с.

) Мырова Л.О., Чепиженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988- 296 с.

) Кравченко В.И. и др. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. - М.: Радио и связь, 1987 - 256 с.

) Фальковский О.И. Техническая электродинамика: Учебник. 2-е изд., стер. - СПб.: Издательство "Лань", 2009. - 432 с

) Бушуй Л.А. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Методические указания по изучению теоретического курса раздела "Распространение радиоволн". - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. - 41 с.

) И.П. Соловьянова, М.П. Наймушин Теория волновых процессов. Электромагнитные волны. Учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2005. 131 с.