电磁波接收与发射

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1、电磁波接收与发射一、实验内容1、电磁波的能量2、电磁波的电场方向3、电磁波的磁场方向4、天线辐射的角分布5、电磁波的驻波6、电磁波的共振7、发射天线的电流振幅8、发射天线的电压振幅9、演示开放电路10、传输线上的电压驻波二、实验装置图3-40-1电源：输入电压220V/50HZ。输出直流600V，交流6.3V，输入功率为85W。发射管：FU-29中功率电子管。发射波长：约为1.8米。三、实验原理探讨本电磁波演示仪，是用电子管产生高频振荡，通过天线与振荡回路的耦合，在发射天线引起感应电流，在发射天线的周围就产生很强的电磁场

2、，发射波长约为1.8米。由于发射天线是开放电路，电磁场充分暴露于空间，很有利于电磁场的辐射而形成很强的电磁波。通过半波振子接受天线上小电珠的明暗变化，演示电磁波的电场强弱及方向。用环形振子接受天线显示电磁波的磁场强弱及其方向。利用金属板（或墙面）对电磁波的反射在空间形成驻波。1、电源。输入220V、50H电压，输出高压。2、发射机。采用自激推挽振荡，发射天线与振荡回路直接耦合。发射天线是一条长为0.84米的金属管，是电磁波在天线导体中波长的一半，能很方便地放上与取下。在发射机的尾部放反射天线，它是一根长为1.02米的金属

3、管。3、环形接受天线。上面装有1.5V小电珠和微调电容器，用绝缘起子调整其频率，用作演示发射天线上的电流振幅与磁场的方向。4、半波振子接受天线。它由两根拉杆天线组成，中间装有6.3V小电珠，调节其长度可以改变它的固有频率，用作演示。5、氖泡棒。在一根绝缘棒的顶端装有氖泡，用作演示发射天线的电压振幅。6、传输线一对。演示传输线上电压驻波用。7、支架。放置发射机和传输线用。四、实验现象与观察将发射机安放在支架上发射天线与反射天线放入发射机中，把发射机的三孔插头插入电源中，预热5分钟，待发射管发热后即可使用（若输入电压低于22

4、0V可将电源器的输入端接入约0.5千伏安自藕变压器上）。1、电磁波的能量调节半波振子接受天线长度与发射天线长度相等。一只手将半波振子接受天线放置电磁波发射方向，并于发射天线平行，相距一米左右，另一只手接通高压开关，接受天线上的小电珠立刻发亮，表明接受天线将部分电磁波的能量转化为光能。此时可用金属导体中的自由电子在交变电场的作用下移动，形成交变电流来解释，使学生加深对电场的认识。演示完毕关闭高压开关。2、电磁波的电场方向调整半波振子接受天线与发射天线同长度，将半波振子接受天线放在正对发射天线约一米远处，接通高压开关，将半波

5、振子接受天线水平地绕接受天线轴转动360度，可以观察到只有当接受天线与发射天线平行时，小电珠发亮。由此可以定出电磁波的电场方向，演示完毕关闭高压开关。3、电磁波的磁场方向将高压开关接通，手持环形接受天线靠近发射天线，水平放置，用绝缘起子调整环形接受天线上的微调电容器，使环形天线上的小电珠达到最亮。转动环形天线的平面，当水平放置时，小电珠达到最亮，由此定出电磁波的磁场方向。与上面演示相比较就可使同学们形象地看到电磁波的电场与磁场是互相垂直的，此外还可以加深对磁通概念的认识。4、天线辐射的角分布用半波振子接受天线在水平面内绕

6、发射天线一周，由接受天线灯泡的亮暗变化演示辐射的角分布。5、电磁波的驻波利用电磁波在金属板表面（或墙面）的反射，能使电磁波在空间形成驻波，用半波振子接受天线检测驻波的波腹与波节。调整发射机离地面高度约1.8米，将发射天线正对反射板（或墙面），与发射天线等高，在发射天线与反射面间平移半波接受天线，可以观察到接受天线上的小电珠明暗相间地变化，即观察到电磁波在空间形成驻波。演示完毕关闭高压开关。6、电磁共振将半波振子接受天线移到正对发射天线一米远处，并使半波振子接受天线与发射天线平行，接通高压开关，接受天线上的小电珠发光，将接

7、受天线拉长或缩短（改变接受天线的固有频率），接受天线上的小电珠就变暗或熄灭，只有当接受天线为某一长度时，小电珠最亮。因为此时接受天线的固有频率与接受的电磁波频率相同，产生共振。演示完毕关闭高压开关。7、发射天线的电流振幅发射天线的长度是发射电磁波的半波长，是一个振荡回路。它与发射机藕合，在发射天线中产生很强的交变电流，它在天线中呈现驻波状态，天线的两端电流为零是波节，中部电流最大是波腹。接通高压开关，将环形接受天线水平地靠近发射天线的端部并调节微调电容使小电珠恰好熄灭（不然当移动至中部时回烧毁小电珠）。将环形天线沿发射天

8、线由一端移至另一端，此时可以看到两端不亮，中央最亮。因为此处电流最大，磁场最强。这个实验有助于加强驻波的认识，演示完毕关闭高压开关（在发射天线附近的空间属于近区，电磁场比较复杂，我们只演示垂直于水平方向的磁场）。8、发射天线的电压振幅半波长发射天线中的电流与电压位相差约为90°，所以电流波腹处是电压的波节，电流波节处