Post

MC1-0722-电波在介质中的传播速度低于光速,其与光速的比值称为“速度因子”,是介电常数平方根的倒数。聚乙烯介质同轴电缆我们最为常用。其速度因子约为

【题目编号】MC1-0722 【题目】电波在介质中的传播速度低于光速,其与光速的比值称为“速度因子”,是介电常数平方根的倒数。聚乙烯介质同轴电缆我们最为常用。其速度因子约为: 【答案】A [A]0.65

题库解析 阅读 1 点赞 0 评论 0

【题目编号】MC1-0722

【题目】电波在介质中的传播速度低于光速,其与光速的比值称为“速度因子”,是介电常数平方根的倒数。聚乙烯介质同轴电缆我们最为常用。其速度因子约为:

【答案】A

[A]0.65

[B]1.54

[C]1.95

[D]1.0006

考点速览

这题考同轴电缆的速度因子(velocity factor,VF),具体落到最常用的聚乙烯介质同轴电缆上,问它的经验值。速度因子决定了电缆中电磁波的传播速度,进而决定做阻抗变换、移相线、匹配段时该剪多长的电缆,是馈线制作的基础常数。

原理与依据

电磁波在真空(自由空间)以光速传播;进入介质后,因为介质的介电常数(permittivity)大于真空,波速下降。速度因子就是介质中波速与光速的比值。对非磁性介质,速度因子等于介电常数平方根的倒数,即一除以根号 εr,这里 εr 是相对介电常数。题干已经把这条关系写明了。

速度因子的用途很实在:在电缆里,波长、传播速度、信号时延都要按它打折。做一段四分之一波长阻抗变换段时,必须用打了折的波长,否则长度算错、变换失效;测量电缆实际物理长度时,也可以反过来用速度因子把电长度换算回物理长度。速度因子越接近 1,介质越稀、越接近空气。

聚乙烯(polyethylene)是绝大多数软同轴电缆的填充介质,其相对介电常数约为 2.3(不同牌号在 2.25 到 2.3 之间)。代入公式:一除以根号 2.3 约等于 0.66,工程上常取 0.66,也有资料记 0.659;本题按题库取 0.65。无论取哪个口径,聚乙烯电缆的速度因子都在 0.65 上下,意味着信号在电缆里只有真空约三分之二的速度。这解释了为什么同轴电缆里的四分之一波长只有 48.8/f,而不是自由空间的 75/f。

不同介质的速度因子差异很大,实际选线时值得留意:聚乙烯实心绝缘约 0.66;发泡聚乙烯(泡沫介质)因为掺入大量空气、等效介电常数更低,速度因子可到 0.78 到 0.85;聚四氟乙烯(PTFE)约 0.69 到 0.70;空气绝缘的硬同轴线接近 0.95。介电常数越大、介质越密实,速度因子越小,传播越慢。

逐项辨析

选项 A 的 0.65 正确。它与聚乙烯介电常数约 2.3、开方取倒数约 0.66 的量级吻合,是聚乙烯同轴电缆速度因子的典型取值。工程上 0.65 与 0.66 两个口径都常见,本考点按题库固定取 0.65,做题时记住聚乙烯对应零点六五即可。

选项 B 的 1.54 错误。任何实际介质的相对介电常数都大于 1(真空才等于 1),因此速度因子必然小于 1,1.54 大于 1,物理上不可能,是干扰项。

选项 C 的 1.95 错误,理由同上,大于 1 的速度因子意味着波速超过光速,违反电磁学常识。

选项 D 的 1.0006 错误,这是把介电常数和速度因子张冠李戴。空气的相对介电常数约等于 1.0006,但空气的速度因子应是一除以根号 1.0006,约 0.9997,接近 1。1.0006 这个数是介电常数而不是速度因子,恰好用来考你分不分得清这两个量。

易混淆点

两个量必须分清:介电常数 εr 与速度因子 VF。εr 越大,VF 越小,两者是平方根倒数关系。空气 εr 约 1.0006、VF 约 0.9997;聚乙烯 εr 约 2.3、VF 约 0.66;发泡聚乙烯 εr 更低、VF 更高。速度因子越接近 1,介质越稀、越接近空气,这是判断一根未知电缆介质种类的实用线索。

应试要点

聚乙烯同轴电缆速度因子记 0.65(或 0.66),与前面的 48.8/f 互相印证。凡是大于 1 的速度因子一律排除;1.0006 是空气介电常数来冒充,也排除。

继续阅读

全部归档