第二十三章:竞赛的危险第1/2段

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  例行检查过后,徐川进入考场,拿到了试卷。

  桌上的摆放的仪器让他猜到了这次考试的大致内容,拾起洁白的试卷一看,果然和他预估的差不多。

  “全国中学生物理竞赛实验考试试题。”

  试题一:测试同轴电缆的等效电路参数。

  引言:在普通电路中,当电流或电压信号的频率较低时,电信号基本上是沿着导线回路传输的。

  如果信号频率高达几百kHz以上,即是所谓的射频信号,普通导线就会像天线一样向空间发射电磁波,因而不能成为电信号传输的有效通道。

  为了传输射频信号,通常采用一类特殊结构的传输线,如同轴电缆。同轴电缆的形状和结构如图1所示,中心导体通常为铜质导线,中心导体外面有一层介质绝缘层,绝缘层外面是外层导体,外层导体外面是塑料护套。

  使用时,一端接信号源,另一端接负载。输入射频信号时,由于同轴电缆内、外导体上的电流方向相反,二者的电磁场在同轴电缆外部大致抵消,仅在同轴电缆内部以横波模式沿着中心导体上的电流方向传播,随之传播的是同轴电缆中内、外导体之间的电压.....

  本实验用不同的方法测量同一根均匀同轴电缆的多个特征参数。忽略同轴电缆的损耗。所有结果都不评估不确定度。

  实验装置长度为5.00米的待测同轴电缆、信号源(内阻为R0,可以产生不同频率、不同波形的信号)、交流电压表(可以测量交流电压的有效值)两台、双通道数字示波器、电阻、导线等。

  实验内容:

  A.用低频正弦信号测量同轴电缆的等效电容与等效电感(8分)

  当正弦信号的频率??很低、波长远大于待测同轴电缆的长度时,待测同轴电缆可近似用图2所示电路等效,其中C?、L?分别是低频条件下整条待测同轴电缆的等效电容和等效电感,且满足以下关系:

  1/2π??C?2π??L?

  B.用脉冲方波信号测量同轴电缆的特征阻抗、波速、单位长度的等效电容和等效电感(32分)

  (1)当信号频率较高、波长接近或远小于同轴电缆的长度时,流过中心导体的电流和内外导体间的电压沿电缆呈现波动性变化。如果将同轴电缆分成若干小段,使得每一小段的长度Ax......

  (2)特征阻抗是同轴电缆的一个基本参数。如果将两根特征阻抗分别为z。和Z?的同轴电缆连接在一起,如图4(a)所示,则在连接两者的界面上会发生透射和反射。设输入信号通过特征阻抗为Z。的同轴电缆到达界面处的电压为V......

  .......

  一道题目,两组实验,三个内容。

  徐川花费了几分钟的时间将题目完整的浏览了一遍。

  相比较笔试来说,实验题其实并没有太多的新意,无非就是电流、光学、声波、磁场这些高中物理的内容。

  和顶尖物理相比,高中物理能留给学生做的实验并不是很多。

  哪怕能参加竞赛的学生学识都远超普通高中生,但终究是还没有进入大学,没有走入社会,那些中高端的仪器,以及有危险性的实验,比如高压电流之类的实验是不大可能对他们开放的。

  这一次的国决,考的是等效电路、等效电感和脉冲信号。

  放到物理实验中,算是比较普通的,题目难度方面并不算很高,但是实p;.......


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