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第二十二章：竞赛的危险(1)
例行检查过后，徐川进入考场，拿到了试卷。
桌上的摆放的仪器让他猜到了这次考试的大致内容，拾起洁白的试卷一看，果然和他预估的差不多。
“全国中学生物理竞赛实验考试试题。”
试题一：测试同轴电缆的等效电路参数。
引言：在普通电路中，当电流或电压信号的频率较低时，电信号基本上是沿着导线回路传输的。
如果信号频率高达几百kHz以上，即是所谓的射频信号，普通导线就会像天线一样向空间发射电磁波，因而不能成为电信号传输的有效通道。
为了传输射频信号，通常采用一类特殊结构的传输线，如同轴电缆。同轴电缆的形状和结构如图1所示，中心导体通常为铜质导线，中心导体外面有一层介质绝缘层，绝缘层外面是外层导体，外层导体外面是塑料护套。
使用时，一端接信号源，另一端接负载。输入射频信号时，由于同轴电缆内、外导体上的电流方向相反，二者的电磁场在同轴电缆外部大致抵消，仅在同轴电缆内部以横波模式沿着中心导体上的电流方向传播，随之传播的是同轴电缆中内、外导体之间的电压.....χιè
本实验用不同的方法测量同一根均匀同轴电缆的多个特征参数。忽略同轴电缆的损耗。所有结果都不评估不确定度。
实验装置长度为5.00米的待测同轴电缆、信号源（内阻为R0，可以产生不同频率、不同波形的信号)、交流电压表(可以测量交流电压的有效值）两台、双通道数字示波器、电阻、导线等。
实验内容:
A.用低频正弦信号测量同轴电缆的等效电容与等效电感（8分）
当正弦信号的频率ƒ₀很低、波长远大于待测同轴电缆的长度时，待测同轴电缆可近似用图2所示电路等效，其中C₁、L₁分别是低频条件下整条待测同轴电缆的等效电容和等效电感，且满足以下关系：
1/2πƒ₀C₁>>2πƒ₀L₁
B.用脉冲方波信号测量同轴电缆的特征阻抗、波速、单位长度的等效电容和等效电感（32分）
（1）当信号频率较高、波长接近或远小于同轴电缆的长度时，流过中心导体的电流和内外导体间的电压沿电缆呈现波动性变化。如果将同轴电缆分成若干小段，使得每一小段的长度Ax......
（2）特征阻抗是同轴电缆的一个基本参数。如果将两根特征阻抗分别为z。和Z₃的同轴电缆连接在一起，如图4(a)所示，则在连接两者的界面上会发生透射和反射。设输入信号通过特征阻抗为Z。的同轴电缆到达界面处的电压为V......
.......
一道题目，两组实验，三个内容。
徐川花费了几分钟的时间将题目完整的浏览了一遍。
相比较笔试来说，实验题其实并没有太多的新意，无非就是电流、光学、声波、磁场这些高中物理的内容。
和顶尖物理相比，高中物理能留给学生做的实验并不是很多。
哪怕能参加竞赛的学生学识都远超普通高中生，但终究是还没有进入大学，没有走入社会，那些中高端的仪器，以及有危险性的实验，比如高压电流之类的实验是不大可能对他们开放的。
这一次的国决，考的是等效电路、等效电感和脉冲信号。
放到物理实验中，算是比较普通的，题目难度方面并不算很高，但是实验步骤相当繁琐，需要参加考试的学生相当细心。
毕竟步骤多，意味着能扣分的地方也相当多。
哪怕是徐川，也兢兢业业以标准流程来做实验。
.......
“砰~”
桌上的摆放的仪器让他猜到了这次考试的大致内容，拾起洁白的试卷一看，果然和他预估的差不多。
“全国中学生物理竞赛实验考试试题。”
试题一：测试同轴电缆的等效电路参数。
引言：在普通电路中，当电流或电压信号的频率较低时，电信号基本上是沿着导线回路传输的。
如果信号频率高达几百kHz以上，即是所谓的射频信号，普通导线就会像天线一样向空间发射电磁波，因而不能成为电信号传输的有效通道。
为了传输射频信号，通常采用一类特殊结构的传输线，如同轴电缆。同轴电缆的形状和结构如图1所示，中心导体通常为铜质导线，中心导体外面有一层介质绝缘层，绝缘层外面是外层导体，外层导体外面是塑料护套。
使用时，一端接信号源，另一端接负载。输入射频信号时，由于同轴电缆内、外导体上的电流方向相反，二者的电磁场在同轴电缆外部大致抵消，仅在同轴电缆内部以横波模式沿着中心导体上的电流方向传播，随之传播的是同轴电缆中内、外导体之间的电压.....χιè
本实验用不同的方法测量同一根均匀同轴电缆的多个特征参数。忽略同轴电缆的损耗。所有结果都不评估不确定度。
实验装置长度为5.00米的待测同轴电缆、信号源（内阻为R0，可以产生不同频率、不同波形的信号)、交流电压表(可以测量交流电压的有效值）两台、双通道数字示波器、电阻、导线等。
实验内容:
A.用低频正弦信号测量同轴电缆的等效电容与等效电感（8分）
当正弦信号的频率ƒ₀很低、波长远大于待测同轴电缆的长度时，待测同轴电缆可近似用图2所示电路等效，其中C₁、L₁分别是低频条件下整条待测同轴电缆的等效电容和等效电感，且满足以下关系：
1/2πƒ₀C₁>>2πƒ₀L₁
B.用脉冲方波信号测量同轴电缆的特征阻抗、波速、单位长度的等效电容和等效电感（32分）
（1）当信号频率较高、波长接近或远小于同轴电缆的长度时，流过中心导体的电流和内外导体间的电压沿电缆呈现波动性变化。如果将同轴电缆分成若干小段，使得每一小段的长度Ax......
（2）特征阻抗是同轴电缆的一个基本参数。如果将两根特征阻抗分别为z。和Z₃的同轴电缆连接在一起，如图4(a)所示，则在连接两者的界面上会发生透射和反射。设输入信号通过特征阻抗为Z。的同轴电缆到达界面处的电压为V......
.......
一道题目，两组实验，三个内容。
徐川花费了几分钟的时间将题目完整的浏览了一遍。
相比较笔试来说，实验题其实并没有太多的新意，无非就是电流、光学、声波、磁场这些高中物理的内容。
和顶尖物理相比，高中物理能留给学生做的实验并不是很多。
哪怕能参加竞赛的学生学识都远超普通高中生，但终究是还没有进入大学，没有走入社会，那些中高端的仪器，以及有危险性的实验，比如高压电流之类的实验是不大可能对他们开放的。
这一次的国决，考的是等效电路、等效电感和脉冲信号。
放到物理实验中，算是比较普通的，题目难度方面并不算很高，但是实验步骤相当繁琐，需要参加考试的学生相当细心。
毕竟步骤多，意味着能扣分的地方也相当多。
哪怕是徐川，也兢兢业业以标准流程来做实验。
.......
“砰~”