7.1. Выполните (проверьте) настройку программы в соответствии с п. 4.2, 4.4–4.6 и 6.2.

7.2. Заполните область моделирования средой-диэлектриком с потерями. Для этого дважды щелкните мышью на прямоугольнике, обозначающем диэлектрическое заполнение (п.6.2), откроется диалог «Параметры». В поле «Диэлектрическая проницаемость» введите значение  из табл. 1. В поле «Проводимость» введите значение  ( ) из табл. 1. Значения в полях «Координата объекта» оставьте без изменений. Нажмите кнопку «OK».

7.3. Подготовка к численному эксперименту завершена. Условия эксперимента совпадают с описанными в п. 4.7 и 6.3 с отличием, состоящим в том, что область моделирования, отображаемая в окне рисования, представляет собой однородный объем пространства, заполненный диэлектриком с потерями, поскольку значения электрофизических параметров среды , , .

7.3. Выполните для текущих условий эксперимента задания по п. 5.1–5.12. Обратите внимание на отличия в наблюдаемом процессе и измеренных значениях параметров по сравнению со случаем распространения волны в свободном пространстве и диэлектрике без потерь, сделайте выводы. При этом:

в п. 5.6 рассчитывается скорость распространения волны  в диэлектрике с потерями, результат сравнить со значением  из п. 3.3.

в п. 5.7 по измеренным значениям  и  рассчитывается длина волны  в диэлектрике с потерями, результат сравнить со значением  из п. 3.3.

в п. 5.10 рассчитывается модуль  комплексного волнового сопротивления диэлектрика с потерями, результат сравнивается со значением действительной части , полученным в п. 3.3.

в п. 5.11 результат измерения погонного затухания  сравнить со значением A из п. 3.3.

в п. 5.12: рассчитывается скорость  распространения волны в среде с потерями, результат сравнить со значением  из п. 3.3; обратить внимание на изменение формы импульса при его распространении в среде с потерями.

Задание 3: самостоятельно продумать и обсудить в бригаде ответы на вопросы:

Почему уменьшается насыщенность (яркость цвета) картины поля ЭМ волны в окне «Распределение поля» и убывает амплитуда осциллограмм в зондах, расположенных в направлении распространения волны (на рис. 1 это зонды № 0, 1 и 2)?

Амплитуда ( , ) и, соответственно, плотность  потока мощности ЭМ волны при распространении в среде с потерями убывает, но закон сохранения энергии, разумеется, соблюдается. На что расходуется мощность, переносимая волной?

Остается ли волна в среде с потерями плоской? однородной?

Меняется ли период и частота ЭМ колебания?

Что означает комплексный характер волнового сопротивления среды?

Что означает комплексный характер постоянной распространения ?

Как измерить погонное затухание ЭМ волны в среде с потерями?

Погонное затухание ЭМ волны с частотой 1 ГГц во влажном грунте составляет 90 дБ/м. На сколько дБ затухнет волна, пройдя путь 50 см?

Какой электрофизический параметр среды следует изменить и как, чтобы устранить затухание ЭМ волны?

Чему равна проводимость , 1/(Ом·м), идеального проводника? Чему равна проводимость диэлектрика без потерь?

Как называется физический эффект, приводящий к трансформации формы ЭМ импульса по мере его распространении в среде с потерями? Почему форма импульса изменяется?

Требования к отчету.

Требуется один отчет на бригаду. Отчет принести на следующее занятие и иметь при защите лабораторной работы. В отчете должен быть указан номер группы, фамилии студентов, название лабораторной работы, цель лабораторной работы, формулы и результаты расчетов и измерений, выводы.

Литература

1. Гринев А. Ю, Гиголо А. И. Численное моделирование распространения электромагнит­ных волн в однородных средах. Учебное пособие. М.: Вузовская книга, 2012.

2. Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебн. пособие для вузов. М.: Наука, 1989.