电磁场与电磁波研究性论文指导书.doc

电磁场与电磁波研究论文指导书 理论研究型 导体平板间点电荷的电场研究 如图所示，两无限大导体平板电位均为零，板间有一点电荷q，试求板间电位、电场强度，并用matlab做出场分布示意图。 思路建议： 可从镜像法、分离变量法等方法中选择最佳求解方法。 注意该求解区域为三维空间。 具体要求： 理论分析；2. 数学推导；3. 仿真图示；4. 结论。 各种接地器跨步电压的分析和比较 设接地器均为理想导体，埋在电导率为0.6S/m的土壤中，若一次雷电中引下来电流100 kA，则跨步电压在安全电压范围内的安全半径是多少？（设人的跨步为0.8m，安全电压为36V）。 半球形浅埋接地器，切面与地面共面，半径为10cm； 半径为10cm的球形接地器，，球心距地面20cm； 直立管形接地器，管口与地面平齐，半径为2cm，长为2m； 若要使这些接地器达到形同的的安全半径，可采取哪些调整措施？ 具体要求： 理论分析；2. 数学推导；3. 参数比较；4. 结论。 三、磁场力研究 长直螺线管单位长度上均匀密绕着 n 匝线圈，通流 I，铁芯磁导率为(，截面积为S，求作用在铁心截面上的力。 下列解答是否正确？问题出在哪？试给出正确解答。 解：空螺线管内磁场均匀，为H = nI 假设铁心沿轴向方向虚位移(x 思路建议： 1. 讨论安培环路定律的适用条件，分析本例是否适用； 2. 讨论本例的边界条件如何满足。 具体要求： 分析螺线管内的B和H分布特点；2. 数学推导；3. 做出B-x、H-x曲线；4. 结论。 工程应用型 一、护轮轨装置对机车信号的影响 1问题的提出 为适应大型机械捣固需求，铁道部将原铁路桥梁护轮轨的铺设方案进行了改进。原护轮轨与钢轨安装布置如图1所示，其中护轮轨与基本轨的间距为200mm,为了防止护轮轨对机车信号的干扰，在护轮轨两头增加了绝缘，在长大桥梁，每隔200m每根护轮轨家绝缘，加绝缘可防止轨道电路的两条钢轨与护轮轨被金属物直接短路，造成轨道电路红光带，另一个作用防止基本轨与护轮轨之间的电磁感应造成机车信号乱显示。 钢轨基本轨 护轮轨 200mm 绝缘 200mm 护轮轨 图1 原安装布置示意图 新标准为钢轨基本轨与护轮轨之间的间距为500mm。 XX局根据部要求，研制了新的护轮轨紧固件，原理如图2所示，虽然在护轮轨两端可以加绝缘，但紧固件加装绝缘有困难，容易造成两根护轮轨间电气短路。 钢轨基本轨 护轮轨 500mm 绝缘 500mm 护轮轨 紧固件 图2 新护轮轨安装布置示意图 基本轨与护轮轨之间容易造成轨道电路短路是明显的，但两轨之间对机车信号的影响，特别是加不加绝缘，两轨间距离对机车信号的影响，没有定量分析。希望能通过电磁场的分析计算，得道较为准确的结果。 计算条件： 轨道电路区段中的护轮轨长度分别为50、100、200m。 轨道电路区段中传输信号频率分别为550、1700、2600Hz. 轨道电路区段中传输信号电流分别为0.5、1、2、4A. 护轮轨与基本轨之间距离分别为200、500mm。 两根护轮轨绝缘情况：加绝缘、不加绝缘。 钢轨电感：1.3mh/km 2.具体要求 1）建立计算模型：包括电路模型的建立和模型中各参数的确定； 2）分析和计算：对所给计算条件分别计算磁场分布，利用计算结果比较各种条件对机车信号的影响 3）结论：对护轮轨新老设计方案给出你的分析结果。 3.参考资料： 1）查阅轨道信号工作原理 2）查阅机车信号工作原理 3）查阅护轮轨相关设计资料 4. 解决问题的建议： 1）、轨道信号电流模型可按长线电流设计； 2）、考虑不同频率的轨道电流的趋肤效应； 3）、考虑或不考虑地面的镜像影响； 4）、各计算结果以图表形式表示。 二、天线的方向性研究 研究以下天线的方向性因子，选择一种天线，利用matlab编写他们的平面和立体方向图。 电偶极子 对称振子天线 二元平行振天线阵 喇叭口天线 抛物面天线）、 要求和建议： 推导所选天线的电磁场分布； 了解方向性因子的定义，并计算； 利用matlab编写他们的平面和立体