电磁波与电磁场实验内容

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1、电磁波教学综合实验仪实验指导书实验一电磁波感应器的设计与制作实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构3、理解电磁波辐射原理预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性实验原理随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。能够辐射电磁波的装置称为天线，用功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。如果将另一付天线置于电磁波中，就能在

2、天线体上感生高频电流，我们可以称之为接收天线，接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强，感应电动势越大。如果用小功率的白炽灯泡接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。接收天线和白炽灯构成一个完整的电磁感应装置。电偶极子是一种基本的辐射单元，它是一段长度远小于波长的直线电流元，线上的电流均匀同相，一个作时谐振荡的电流元可以辐射电磁波，故又称为元天线，元天线是最基本的天线。电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式,相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等。如下阁:本实验重点介绍其中的一种一一半

3、波天线。半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。对称天线(或称对称振子)可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线。而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。半波振子因苏一臂长度为X/4,全长为半波长而得名。其辐射场可由两根单线驻波天线的辐射场相加得到，于是可得半波振子(L=A/4)的远区场强有以下关系式：IE

4、=[60Imcos(cos0/2)]/R。sinG=[60Im/R。]If(e)I式中，f(o)为方向函数。，对称振子

5、归一化方向函数为IF(0)

6、=

7、f(0)

8、/fmax=

9、cos(hcos0/2)/sin0

10、其中fmaxf(e)的最大值。由上式可画出半波振子的方向图如下半波振子方向函数与巾无关，故在H面上的方向阁是以振子为中心的一个圆，即为全方向性的方向图。在E面的方向图为8字形，最大辐射方向为e=71/2,且只要一臂讼度不超过0.625X，辐射的最大值始终在e=IT/2方向上；若继续增大L,辐射的最大方向将偏离e=/2方向。实验内容1、打开功率信号发生器电源开关，STANDBY灯亮，机器工作正常，按下TX按钮，观察功率指示表有一定偏转，

11、说明发射正常。2、用金属丝制作天线体，焊接于感应灯板两端，竖直固定到测试支架上，调节测试支架滑块到离发射天线50cm左右，按下功率信号发生器上TX按钮，同时移动测试支架滑块，靠近发射天线，直到小灯刚刚发光时，记录下滑块与发射天线的距离。2、改变天线振子的长度，重复上面过程，记录数据。3、选用其它天线形式制作感应器，重复上面过程，记录数据。次数天线形式天线长度距离123••參••蠡••參蠡蠢•蠡蠢•注意事项1、按下TX按钮时，若ALM红色告警灯亮，应立即停止发射，检查波段插UI与波段开关是否对应，发射天线是否接好，或请老师检査

12、。否则会损坏机仪器。2、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。（置于10cm以外，或视感应灯亮度而定）3、尽量减少按下TX按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。4、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。报告要求1、按照标准实验报告的格式和内容完成实验报告；2、完成数据运算及整理；3、对实验中的现象分析讨论。实验二电磁波传播特性实验实验目的1、学习了解电磁波的空间传播特性；2、通过对电磁波波长、波幅、波节、驻波的测量进一步认识和了解电磁波预习要求1、什么是迈克尔逊干涉原理？它在实验

13、屮有哪些应用？2、驻波的产生原理及其特性实验原理变化的电场和磁场在空间的传播称为电磁波，几列电磁波同时在同一媒质中传播时，几列波可以保持各自的特点（波长、波幅、频率、传播方向等）同时通过媒质，在儿列波相遇或叠加的区域内，任一点的振动为各个波单独在该点产生的振动的合成。而当两个频率相同、振动方向相同、相位差恒定的波源所发出的波的叠加时在空间总会有一些点振动始终加强，而另一些点振动始终减弱或完全抵消，因而形成干涉现象。干涉是电磁波的一个重耍特性，利用干涉原理可对电磁波传播特性进行很好的探索。而驻波是干涉的特例。在同一媒质中两列振

14、幅和同的和干波，在同一直线上反向传播吋就叠加形成驻波。由发射天线发射出的电磁波，在空间传播过程中可以近似看成均匀平面波。此平面波垂直入射到金属板，被金属板反射回來，到达电磁波感应器；直射波也可直接到达电磁波感应器。这两列波将形成驻波，两列电磁波的波程差满足一定关系时，在感应器位罝可以产生波