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，電信號基本上是沿著導線迴路傳輸的。

　　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。同軸電纜的形狀和結構如圖1所示，中心導體通常為銅質導線，中心導體外面有一層介質絕緣層，絕緣層外面是外層導體，外層導體外面是塑料護套。

　　使用時，一端接信號源，另一端接負載。輸入射頻信號時，由於同軸電纜內、外導體上的電流方向相反，二者的電磁場在同軸電纜外部大致抵消，僅在同軸電纜內部以橫波模式沿著中心導體上的電流方向傳播，隨之傳播的是同軸電纜中內、外導體之間的電壓.....

　　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）兩臺、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：

　　1/2πC>>2πL

　　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......