Лекции приглашенных специалистов

В рамках курса ФРВ предусмотрены встречи со специалистами, в частности:

- доктором технических наук, профессором кафедры АУ и РРВ МЭИ, г. Москва Сазоновым Д.М.;

-доктором физ.-мат. наук, профессоров, заведующим кафедрой ОНТ и ТФ ВлГУ, г.Владимир Рау В.Г.

Рейтинговая система обучения

Рейтинг-контроль проводиться три раза за семестр и предполагает оценку в баллах по следующим составляющим: планомерность выполнения лабораторных работ, активность и степень освоения материалов практических занятий, результаты выполнения домашних контрольных работ, результаты выполнения РПР.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕ­МОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Вопросы для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации.

1. Векторы электрического поля.

2. Векторы магнитного поля.

3. Классификация сред.

4. Графическое изображение полей.

5. Потенциальные и вихревые поля.

6. Уравнение непрерывности.

7. Закон сохранения заряда.

8. Третье уравнение Максвелла.

9. Четвертое уравнение Максвелла.

10. Первое уравнение Максвелла.

11. Второе уравнение Максвелла.

12. Закон Ома в дифференциальной форме.

13. Уточнение понятия о проводниках и диэлектриках.

14. Полная система уравнений Максвелла.

15. Классификация электромагнитных явлений.

16. Уравнение Максвелла и сторонние токи.

17. Граничные условия для нормальных составляющих векторов электрического поля. Поверхностные заряды.

18. Граничные условия для касательных составляющих векторов электрического поля.

19. Граничные условия для нормальных составляющих векторов магнитного поля.

20. Граничные условия для касательных составляющих векторов магнитного поля. Поверхностный ток.

21. Полная система граничных условий. Граничные условия на поверхности идеального проводника.

22. Баланс энергий электромагнитного поля.

23. Плотность энергии электромагнитного поля.

24. Скорость распространения энергии электромагнитного поля.

25. Уравнение максвелла для монохроматического поля.

26. Уравнение баланса для средней за период мощности.

27. Уравнение баланса для комплексной мощности.

28. Теорема единственности для внутренней и внешней задач электродинамики.

29. Уравнение Гельмгольца.

30. Электродинамические потенциалы для комплексных амплитуд.

31. Решение неоднородного уравнения Гельмгольца.

32. Уравнение Максвелла с учётом магнитных токов и зарядов.

33. Плоские волны в неоднородной изотропной среде без потерь.

34. Плоские волны в неоднородной изотропной среде с проводимостью отличной от нуля.

35. Электромагнитные волны в реальных диэлектриках.

36. Электромагнитные волны в реальных проводниках.

37. Поляризация волн.

· Рейтинг-контроль 1

38. Плоские волны, распространяющиеся в произвольном направлении.

39. Падение плоской волны на границу раздела двух диэлектриков (нормальная поляризация).

40. Падение плоской волны на границу раздела двух диэлектриков (параллельная поляризация).

41. Условие полного прохождения волны во вторую среду. Угол Брюстера.

42. Полное отражение от границы раздела двух сред (две диэлектрические среды) – поле в первой среде.

43. Полное отражение от границы раздела двух сред (две диэлектрические среды) – поле во второй среде.

44. Полное отражение от границы раздела двух сред (диэлектрик и идеальный проводник).

45. Падение плоской волны на границу поглощающей среды.

46. Падение плоской волны на границу хорошо проводящей среды.

47. Приближенные граничные условия Щукина-Леонтовича.

48. Явление поверхностного эффекта.

49. Потери энергии в проводниках.

50. Эквивалентный поверхностный ток.

51. Поверхностное сопротивление проводника.

· Рейтинг-контроль 2

52. Элементарный электрический излучатель.

53. Векторный электрический потенциал для элементарного электрического излучателя.

54. Составляющие электромагнитного поля элементарного электрического излучателя.

55. Ближняя и дальняя зоны элементарного электрического излучателя.

56. Диаграмма направленности элементарного электрического излучателя.

57. Мощность излучения элементарного электрического излучателя. Сопротивление излучения.

58. Понятие о магнитном токе.

59. Элементарный щелевой излучатель.

60. Лемма Лоренца.

61. Теорема взаимности для элементарных излучателей.

62. Эквивалентные источники электромагнитного поля. Принцип Гюйгенса.

63. Элемент Гюйгенса.

64. Строгая постановка задачи дифракции.

65. Дифракция плоской волны на круговом цилиндре.

66. Приближение Гюйгенса-Кирхгофа.

67. Геометрическая оптика.

68. Метод краевых волн.

69. Геометрическая теория дифракции.

· Рейтинг-контроль 3

6.2 Тесты для проверки остаточных знаний по дисциплине “Физика радиоволн”

Для тестирования подготовлено 10 вариантов заданий, каждое из которых содержит 4 теоретических вопроса из разных разделов.

Вариант 1

1. Для какого класса электромагнитных явлений справедлив закон полного тока в следующей форме: ; ?

1) Стационарного

2) Нестационарного

3) Квазистационарного

2. Как связано направление переноса мощности с ориентацией векторов и в плоской однородной волне?

1) Перпендикулярно плоскости расположения векторов и .

2) Совпадает с вектором

3)Совпадает с вектором

3. Поясните физическое содержание задачи рассеяния плоской волны падающей на плоскую границу раздела сред.

1) Физический смысл основан на граничных условиях и условии излучения, согласно которому возбуждаемая поверхность порождает лишь уходящие от неё волны: отраженные и преломленные;

2) Физический смысл решений основан на использовании леммы Лоренца и теоремы эквивалентности согласно которым возбуждаемая поверхность порождает лишь уходящие от неё волны: отраженные и преломленные;

3) Физический смысл решений основан на использовании принципа перестановочной двойственности и теоремы взаимности, согласно которым возбуждаемая поверхность порождает уходящие от неё волны: отраженные и преломленные.

4. Что понимается под плоской электромагнитной волной?

Под плоской подразумевается волна, распространяющаяся вдоль линейной координаты и в любой фиксированный момент времени неизменная в плоскости, перпендикулярной этой координате:

1) ; ; ;

2) E_z, H_z≠0; ; ;

3) E_z=H_z=0; 0; .

Вариант 2

1. Истоками (стоками) какого вектора электрического поля являются как свободные, так и связанные электрические заряды?

1) ;

2) ;

3) ;

2. Различаются ли фазовая скорость и скорость распространения энергии для однородной плоской волны в средах без потерь и в поглощающих средах?

1) V_ф|_σ=0>V_ф|_σ≠0; V_э|_σ=0>V_э|_σ≠0;

2) V_ф|_σ=0=V_ф|_σ≠0; V_э|_σ=0=V_э|_σ≠0;

3) V_ф|_σ=0<V_ф|_σ≠0; V_э|_σ=0<V_э|_σ≠0.

3. При каких условиях в задаче рассеяния плоской волны на границе раздела диэлектрических сред отсутствует отраженна волна?

1) при параллельной поляризации, tgφ= ;

2) при нормальной поляризации, tgφ= ;

3) при круговой поляризации, sinφ=n₂/n₁.

4. Что такое элементарный электрический излучатель и каковы его направленные свойства?

1) линейный проводник с переменным электрическим током, длина которого l<<λ; F(θ)=sinθ; F(φ)=1;

2) проводник с переменным электрическим током, длиной l<<λ; F(θ)=1; F(φ)=sinθ;

3) фрагмент фронта распространяющейся волны (ΔS<<λ²); F(θ)=(1/2)(1+cosθ).

Вариант 3

1. Как выразить средний за период поток мощности через замкнутую поверхность S, ограничивающую объем V, включающий сторонние источники?

2. В чем состоит главное различие волн в непоглощающих и поглощающих средах?

1) σ≠0: V_ф, V_э, Ż_c f(ω)

2) σ=0: V_ф, V_э, Ż_c f(ω)

3) σ≠0: V_ф, V_э, Ż_c≠f(ω)

3. При каких условиях в задаче рассеяния плоской волны на границе раздела диэлектрических сред отсутствует преломленная волна?

1) n₁>n₂, φ>φ_кр;

2) n₁<n₂, φ>φ_кр;

3) n₁<n₂, φ<φ_кр.

4. В чем заключается основные различия поля элементарного электрического излучателя в ближней и дальней зонах?

1) >>1: Ẻ_θ, f(1/r); Ẻ_θ/ _φ=Z_c,

2) >>1: , _φ, f(1/rⁿ); n≥2,

3)

Вариант 4

1. Всегда ли вектора напряженности и индукций коллинеарны?

1) , в изотропных средах;

2) , в анизотропных средах;

3) , в гиромагнитных средах.

2. Могут ли электрические и магнитные составляющие поля плоской волны быть синфазны при распространении в поглощающей среде?

1) Нет;

2) Да;

3) При действительном значении _c.

3. Что такое направляемые волны? Когда они являются поверхностными?

1) Волна распространяющаяся вдоль границы раздела; направляемая волна с экспоненциально убывающая в нормальном направлении к направляющей поверхности;

2) Волна распространяющаяся перпендикулярно границы раздела сред; волна экспоненциально убывающая в направлении распространения;

3) Волна распространяющаяся вдоль линейной координаты; волна с неизменными параметрами в плоскости перпендикулярной направлению распространения.

4. Как найти поле элементарного магнитного излучателя, используя принцип перестановочной двойственности?

В выражениях для поля элементарного электрического излучателя осуществить замены:

1) ; ; ;

2) ; ; ;

3) ; ; .

Вариант 5

1. Какой характер будет иметь диэлектрическая проницаемость: среды неоднородной изотропной и среды однородной анизотропной?

1) ε=f(P); ε=||ε||;

2) ε=f(P); ε=const;

3) ε=||ε||; ε=f(P).

2. Каким соотношением связаны поперечные составляющие плоской волны, распространяющейся в положительном направление координаты Z?

1) ;

2) ;

3) .

3. В каких пределах лежит значение фазовой скорости направляемой поверхностной волны на границе раздела диэлектрических сред?

1) υ₀₁<υ_ф<υ₀₂;

2) υ₀₁>υ_ф>υ₀₂;

3) c<υ_ф<υ₀₂.

4. Как вычислить мощность излучения элементарного электрического и магнитного излучателей?

Вариант 6

1. Каким граничным условиям удовлетворяют нормальные и тангенциальные составляющие электромагнитного поля на границе раздела сред с различными электродинамическими параметрами?

1) E_1τ=E_2τ; H_1τ=H_2τ; D_1n=D_2n; B_1n=B_2n;

2) D_1τ=D_2τ; B_1τ=B_2τ; E_1n=E_2n; H_1n=H_2n;

3) E_1τ=E_2τ; H_1n=H_2n; D_1n=D_2n; B_1n=B_2n.

2. Как выглядит фазовый множитель плоской волны, распроняющейся в направлении , составляющем с осями декартовой системы координат углы , , ?

1)

2)

3)

3. Как связаны между собой фазовая скорость и скорость распространения энергии направляемой поверхностной волны, существующей на границе раздела диэлектрических сред?

1) ;

2) υ _Ф=υ_э;

3) .

4. Что понимается под сопротивлением излучения элементарного электрического излучателя? Каков его физический смысл?

Вариант 7

1. Какие граничные условия выполняются на поверхности идеального проводника?

1) E_1τ=0; H_1n=0;

2) E_1n=0; H_1τ=0;

3)

2. Определите поляризацию плоской волны, распространяющей вдоль координаты Z и образованную наложением двух ортогонально поляризованных волн одного направления: , если фазы волн совпадают

1) линейна;

2) круговая;

3) эллиптическая.

3. Какие особенности наблюдаются в случае наклонного падения плоской волны из диэлектрика на плоскую идеально проводящую поверхность?

1) полное внутреннее отражение при любом угле падения;

2) полное внутреннее отражение при φ>φ_кр;

3) полное внутреннее отражение при φ=φ_Б

4. Что понимают под поверхностным сопротивлением проводника?

1) ;

2)

3)

Вариант 8

1. Какое соотношение можно рассматривать в качестве критерия деления сред на проводники и диэлектрики?

1) - проводники;
- диэлектрики;

2) - проводники; - диэлектрики;

3)
- проводники; - диэлектрики;

2. Определить поляризацию плоской волны, распространяющейся вдоль

координаты Z и образованную наложением двух ортогонально поляризованных волн одного направления: ,

при одинаковых амплитудах (А = С) и фазовом различии 90°:

1) круговая правая;

2) круговая левая;

3) эллиптическая;

3. Какие особенности имеет преломленная волна при падении плоской волны на границу поглощающей среды?

1) φ_n=φ_д;

2) φ_n=φ₀;

3) φ_n=φ;

4. Зачем вводится понятие эквивалентного поверхностного тока? Каким образом определяется его величина?

1) для упрощения расчетов; ;

2) для уточнения расчетов; ;

3) для повышения достоверности; .

Вариант 9

1. Какой характерной особенностью с точки зрения распределения зарядов обладают среды с проводимостью отличной от нуля?

1)

2)

3)

2. С какими особенностями связано распространение плоских волн в реальных диэлектриках?

1) ;

- дисперсия выражена слабо;

2)

; - дисперсия выражена сильно;

3) - дисперсия отсутствует;

3. В чём состоит приближённость граничных условий Щукина-Леонтовича?

1);

2) ;

3) .

4. В чём физическая суть принципа эквивалентности?

Замена известного распределения поля на поверхности:
- распределением эквивалентных сторонних источников:

1)

2)

3)

Вариант 10

1. Может ли мощность сторонних источников быть отрицательной величиной?

1) да, P_ст<0, если

2) да, P_ст<0, если

3) нет, Р_ст>0- всегда

2. С какими особенностями связано распространение плоских волн в реальных проводниках?

1) tgδ>>1,

- дисперсия выражена сильно;

2)tgδ<<1;

- дисперсия выражена слабо;

3) - дисперсия отсутствует;

3. Как выглядит приближенные граничные условия Щукина-Леонтовича?

1)

2)

4. Что собой представляет элемент Гюйгенса? Какими направленными свойствами он обладает?

1) элемент фронта распространяющейся волны: F(θ)=(1/2)(1+cosθ);

2) линейный проводник с переменным электрическим током, длиной l<<1; F(θ)=sinθ;

F(φ)=1;

3) рамочный проводник с переменным электрическим током, длиной l<<1; F(θ)=1;

F(φ)=sinθ