《大國院士》[大國院士] - 第二十二章:競賽的危險
例行檢查過後,徐川進入考場,拿到了試卷。
桌上的擺放的儀器讓他猜到了這次考試的大致內容,拾起潔白的試卷一看,果然和他預估的差不多。
「全國中學生物理競賽實驗考試試題。」
試題一:測試同軸電纜的等效電路參數。
引言:在普通電路中,當電流或電壓信號的頻率較低時,電信號基本上是沿着導線迴路傳輸的。
如果信號頻率高達幾百kHz以上,即是所謂的射頻信號,普通導線就會像天線一樣向空間發射電磁波,因而不能成為電信號傳輸的有效通道。
為了傳輸射頻信號,通常採用一類特殊結構的傳輸線,如同軸電纜…….,使用時,一端接信號源,另一端接負載……….
本實驗用不同的方法測量同一根均勻同軸電纜的多個特徵參數。忽略同軸電纜的損耗。所有結果都不評估不確定度。
實驗裝置長度為5.00米的待測同軸電纜、信號源(內阻為R0,可以產生不同頻率、不同波形的信號)、交流電壓表(可以測量交流電壓的有效值)兩台、雙通道數字示波器、電阻、導線等。
實驗內容:
A.用低頻正弦信號測量同軸電纜的等效電容與等效電感(8分)
當正弦信號的頻率??很低、波長遠大於待測同軸電纜的長度時,待測同軸電纜可近似用圖2所示電路等效,其中C?、L?分別是低頻條件下整條待測同軸電纜的等效電容和等效電感,且滿足以下關係:
12π??C?>>2π??L?
B.用脈衝方波信號測量同軸電纜的特徵阻抗、波速、單位長度的等效電容和等效電感(32分)
(1)當信號頻率較高、波長接近或遠小於同軸電纜的長度時,流過中心導體的電流和內外導體間的電壓沿電纜呈現波動性變化。如果將同軸電纜分成若干小段,使得每一小段的長度Ax……
(2)特徵阻抗是同軸電纜的一個基本參數。如果將兩根特徵阻抗分別為z。和Z?的同軸電纜連接在一起,如圖4(a)所示,則在連接兩者的界面上會發生透射和反射。設輸入信號通過特徵阻抗為Z。的同軸電纜到達界面處的電壓為V……
…….
一道題目,兩組實驗,三個內容。
徐川花費了幾分鐘的時間將題目完整的瀏覽了一遍。
相比較筆試來說,實驗題其實並沒有太多的新意,無非就是電流、光學、聲波、磁場這些高中物理的內容。
和頂尖物理相比,高中物理能留給學生做的實驗並不是很多。
哪怕能參加競賽的學生學識都遠超普通高中生,但終究是還沒有進入大學,沒有走入社會,那些中高端的儀器,以及有危險性的實驗,比如高壓電流之類的實驗是不大可能對他們開放的。
這一次的國決,考的是等效電路、等效電感和脈衝信號。
放到物理實驗中,算是比較普通的,題目難度方面
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