Физика
/1.Теоретическая физика
К.п.н.
Мищик С.А.
Государственный
морской университет имени адмирала Ф.Ф.Ушакова ,
Россия
Системные задачи электромагнитных колебаний
прикладной физики морского флота
Системные задачи электромагнитных колебаний прикладной физики морского флота отражают целостно-системное
моделирование основных элементов транспортных объектов. При этом возникает
ориентация на единство базисных характеристик предметных и исполнительных
условий относительно предмета содержания и способа его реализации. Рассматриваются
определение рабочей длины волны, диапазон
длин волн, индуктивности, диэлектрической проницаемости среды, уравнение изменения разности
потенциалов на обкладках конденсатора, максимальные энергии магнитного и электрического
поля, логарифмический декремент затухания колебаний колебательного контура судовой
радиоэлектронной системы на морском флоте.
В
процессе решения системных задач электромагнитных
колебаний прикладной физики морского флота
необходимо применять основные положения теории деятельности, системного анализа
и теории формирования интеллекта.
Системный
анализ предполагает выполнение последовательности системных аналитических действий:
выделить объект анализа – задачу электромагнитных
колебаний прикладной физики морского флота (ЗЭМКПФМФ)
как систему; установить порождающую среду ЗЭМКПФМФ; определить уровни анализа ЗЭМКПФМФ;
представить целостные свойства ЗЭМКПФМФ относительно пространственных, и временных
характеристик и их комбинаций; выделить структуру уровня анализа ЗЭМКПФМФ;
установить структурные элементы уровня анализа ЗЭМКПФМФ; определить
системообразующие связи данного уровня анализа ЗЭМКПФМФ; представить
межуровневые связи анализа ЗЭМКПФМФ; выделить форму организации ЗЭМКПФМФ;
установить системные свойства и поведение ЗЭМКПФМФ.
Задача 1
В судовой радиоэлектронной системе колебательный
контур состоит из конденсатора электрической ёмкостью С=888 пФ и катушки с
индуктивностью L=2 мГн. Определить рабочую длину волны λ колебательного
контура судовой радиоэлектронной системы.
Ответ: λ
= 2500 м .
Задача 2
В судовой радиоэлектронной системе колебательный
контур имеет индуктивность L=2 мГн, а емкость изменятся в
интервале от C1=69 пФ до С2=533 пФ. Определить
рабочий диапазон длин волн [λ1; λ2]
изменения настройки колебательного контура судовой радиоэлектронной
системы.
Ответ: от
λ1 = 700 м до λ2 = 1950 м.
Задача 3
В судовой радиоэлектронной системе колебательный
контур базисного генератора при электрической ёмкости С=2 мкФ имеет частоту излучения ν=1000 Гц. Определить индуктивность L колебательного контура
базисного генератора судовой радиоэлектронной системы.
Ответ: L =
12,7мГн.
Задача 4
В колебательном контуре судовой радиоэлектронной
системы катушка с индуктивностью L=30 мкГн соединяется с плоским конденсатором,
площадь пластин которого S=0,01 м2 и расстояние между ними d=0,1 мм. Определить диэлектрическую
проницаемость ε среды, заполняющей пространство между пластинами
конденсатора судовой радиоэлектронной системы, если контур настроен на длину
волны λ=750 м.
Ответ: ε
= 6 .
Задача 5
В судовой радиоэлектронной системе колебательный
контур состоит из базисного конденсатора емкостью С=25 нФ и катушки с
индуктивностью L=1,015Гн. Обкладки судового базисного конденсатора имеют заряд
q=2,5 мкКл.
Записать уравнение (с числовыми коэффициентами) изменения разности потенциалов U
на обкладках конденсатора и тока I в цепи. Определить разность
потенциалов на обкладках конденсатора и ток в цепи судовой радиоэлектронной
системы в моменты времени Т/8, Т/4 и Т/2. Построить графики
этих зависимостей в пределах одного периода.
Ответ: 
Задача 6
В судовой радиоэлектронной системе уравнение изменения
со временем разности потенциалов на обкладках базисного конденсатора в
колебательном контуре имеет вид U=50cos104πt В.
Ёмкость конденсатора С=0,1 мкФ. Определить период Т
колебаний, индуктивность L контура, закон изменения со
временем t силы тока I
в цепи и длину волны электромагнитного излучения λ , соответствующую
этому контуру в цепи судовой радиоэлектронной системы.
Ответ: 
Задача 7
В судовой радиоэлектронной системе уравнение изменения
со временем тока в базисном колебательном контуре имеет вид I = -
0,02 sin400πt А. Индуктивность базисного колебательного контура L = 1
Гн. Определить период Т колебаний, электрическую ёмкость С
контура, максимальную энергию WМ магнитного поля и
максимальную энергию WЭЛ электрического поля в
цепи судовой радиоэлектронной системы.
Ответ: 
Задача 8
В судовой радиоэлектронной системе определить отношение
энергии WМ / WЭЛ магнитного поля базисного
колебательного контура к энергии его электрического поля для момента времени Т/8.
Ответ: 
Задача 9
В судовой радиоэлектронной системе базисный колебательный
контур состоит из конденсатора ёмкостью С=7 мкФ и катушки с индуктивностью L=0,23
Гн и сопротивлением R=40 Ом. Обкладки конденсатора имеют
заряд q=0,56 мКл. Определить период Т колебаний контура и
логарифмический декремент затухания ϰ колебаний. Представить
уравнение изменения со временем t разности потенциалов U
на обкладках конденсатора. Определить разность потенциалов в моменты времени,
равные: Т/2, Т, ЗТ/2 и 2Т. Построить график U=f(t)
в пределах двух периодов.
Ответ: 
Задача 10
В судовой радиоэлектронной системе колебательный базисный
контур состоит из конденсатора ёмкостью С=0,2 мкФ и катушки с индуктивностью
L=5,07
мГн. При каком логарифмическом декременте затухания ϰ разность
потенциалов на обкладках конденсатора за время t=1 мс уменьшится в три
раза? Определить электрическое сопротивление R контура в цепи судовой
радиоэлектронной системы.
Ответ: ϰ=0,22 , R=11,1 Ом .
Задача 11
В судовой радиоэлектронной системе колебательный контур
состоит из конденсатора ёмкостью С=405 нФ, катушки с индуктивностью L=10
мГн и сопротивления R=2 Ом. Во сколько раз уменьшится
разность потенциалов на обкладках конденсатора за один период колебаний в цепи судовой
радиоэлектронной системы.
Ответ: в 1,04 раза .
Литература: