電磁場與電磁波試驗指導書要點模板

1、電磁場與電磁波實驗指導書要點電磁場電磁波實驗實驗一電磁感應定律的驗證一、實驗目的1、經(jīng)過電磁感應裝置的設計，了解麥克斯韋電磁感應定律的內(nèi)容2、了解半波天線感應器的原理及設計方法3、天線長短與電磁波波長的接收匹配關系二、預習要求1、麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容2、什么是電偶極子？3、了解線天線基本結(jié)構(gòu)及其特性三、實驗儀器HD-CB-IV電磁場電磁波數(shù)字智能實訓平臺：1套電磁波傳輸電纜：套平板極化天線：副半波振子天線：副感應燈泡：1四、實驗原理麥克斯韋電磁理論經(jīng)驗定律包括：靜電學的庫侖定律，涉及磁性的定 律，關于電流的磁性的安培定律，法拉第電磁感應定律。麥克斯韋把這四 個定律予以綜合，導出麥克斯韋方程，

2、該方程組系統(tǒng)而完整地概括了電磁 場的基本規(guī)律，并預言了電磁波的存在。麥克斯韋提出的渦旋電場和位移 電流假說的核心思想是：變化的磁場能夠激發(fā)渦旋電場，變化的電場能夠激發(fā)渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯(lián)系、相互激發(fā)組 成一個統(tǒng)一的電磁場。下面我們經(jīng)過制作感應天線體，來驗證電磁場的存 在。如圖示：電偶極子是一種基本的輻射單元，它是一段長度遠小于波長的 直線電流元，線上的電流均勻同相，一個作時諧振蕩的電流元能夠輻射電 磁波，故又稱為元天線，元天線是最基本的天線。電磁感應裝置的接收天 線可采用多種天線形式，相對而言性能優(yōu)良，但又容易制作，成本低廉的有半波天線、環(huán)形天線、螺旋天線等。本實驗重

3、點介紹其中的一種半波天線。半波天線又稱半波振子，是對稱天線的一種最簡單的模式。對稱天線(或稱對稱振子)能夠看成是由一段末端開路的雙線傳輸線形成的。這種天線是最通用的天線型式之一，又稱為偶極子天線。而半波天線是對稱天線中應用最為廣泛的一種天線，它具有結(jié)構(gòu)簡單和饋電方便等優(yōu)點。半波振子因其一臂長度為入/4 ,全長為半波長而得名。具輻射場可由兩根單線駐波天線的輻射場相加得到，于是可得半波振子( L=入/4的遠區(qū)場強有以下關系式：I E | =60 Im cos( 兀 cos sin /2$/料60 Im/R | f( 式中，|f( 0 )為方向函數(shù)。對稱振子歸一化方向函數(shù)為F( 0 )f( 0 )f

4、max=|cos( 兀cos 0 /2)/fmaX是f(珀儲!大值。由上式可畫出半波振子的方向圖如下圖半波振子的方向圖半波振子方向函數(shù)與 少無關，故在H面上的方向圖是以振子為中心的/2一個圓，即為全方性的方向圖。在 E面的方向圖為8字形，最大輻射方向 為0 =兀/2且只要一臂長度不超過 0.6251輻射的最大值始終在 0 =兀 方向上；若繼續(xù)增大 L,輻射的最大方向?qū)⑵x0 =兀無向。五、實驗步驟(一)測量電磁波發(fā)射頻率1、用N型電纜直接將“輸出口 1”連接至“功率頻率檢測口”。2、在液晶界面上同時顯示出發(fā)射功率及頻率。3、已知電磁波發(fā)射源的頻率F,求得波長：入=當，比如，電磁波發(fā)射源頻率為9

5、00MHz，則：入=學=3*10 8/900*10 6=0.33m.半波天線長 L=0.165 m則兩端子分別均為 0.165/2=8.25cm4,電磁波波長也可由液晶界面波長計算公式直接計算得出。（二）制作半波振子天線1、剪下一段銅絲，按計算得到尺寸剪下2段銅絲。2、將銅絲末端漆刮掉，保持良好導電。3、將天線安裝到轉(zhuǎn)盤上，這時就完成了半波天線的制作。4、其它天線方法同上。（三）驗證麥克斯韋電磁理論，電磁場的存在1、按下發(fā)射開關，將“輸出口 2”與極化天線經(jīng)過 SMA電纜相連, 電磁波經(jīng)傳輸電纜，經(jīng)天線發(fā)射后在空中傳輸2、燈泡被點亮，驗證了電磁場的存在。六、注意事項1、漆包線銅絲需將末端的漆刮掉，保持導電性良好。2、銅絲避免彎折。七、報告要求1、按照標準實驗報告的格式和內(nèi)容完成實驗報告；2、完成數(shù)據(jù)運算及整理；3、更