第二十三章：竞赛的危险（1 / 2）

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.....

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??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C?、L?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：

1/2π??C?>>2π??L?

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Z?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~”

忽的，一道像什么东西掉地上的响声在考场中出现，惊得正在做实验的众人纷纷抬头，中断了操作。

徐川也不例外，顺着声音扭头看去，原来是一名同学将桌上的电表扫到了地上。

黑白色电表在地上滚了两圈，砸破了一个角落，溅起两块细小的玻璃碎片。

而电表所属实验桌的考生，大概是第一次参加国决，手抖将一起摔了后站在那里瑟瑟发抖，一脸菜色，不知道该如何是好。

响声引起了监考老师的注意，径直走了过去，从地上捡起了摔坏的电表，查看了一下。

一旁，瑟瑟发抖的考生看到正检查仪器的老师，感觉自己闯了祸，在国决巨大的压力下，眼前一黑，身体一软竟然直接晕了过来。

这下倒好，轮到监考老师瑟瑟发抖了。

顾不上破烂的电表，他连忙走了过去，将晕倒的考生扶了起来。

“喂！”

“同学，同学。”

“醒醒，醒醒。”

有人晕倒，监考的老师顿时就急了，两三个监考老师立刻走了过来对这名学生展开急救，其他监考老师则继续维持考场继续。

“医护组的人呢，三号考场有学生晕倒了，快过来。”

考场大乱，监考老师一边掐人中按太阳穴进行急救，一边呼叫考场外的医护人员。

很快，收到求助信息的医护人员