电磁场与电磁波教案.docx
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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载电磁场与电磁波试验指导书可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载鲁东高校信息与电气工程学院电磁场与电磁波试验室电磁场与电磁波试验守就、同学必需按时到指定试验室做试验,不迟到、 不早退, 不喧哗, 不乱扔杂物。 爱惜公物,严
2、禁在试验桌面上乱刻、乱画。保持试验室良好的试验环境。、 试验前同学必需对所做的试验进行充分预习,并写出预习报告。试验前应认真明白所用仪器、设备、外表的使用方法与留意事项。在启动设备之前,需经指导老师检查认可。、试验时,要庄重认真,正确操作,认真观看,真实记录试验数据的结果。试验中严禁违章操作,遇到仪器设备故障要准时报告,不得自行拆卸。不得做与试验无关的事情,不得动与试验无关的设备,不得进入与试验无关的场所。、试验中,如发觉仪器设备损坏或丢失,应准时报告,查明缘由。凡属违反操作规程导致设备损坏或自行丢失外表工具的,要追究责任,照章赔偿。5、如发生事故,不要慌张,必需立刻切断电源,要保持现场并报告
3、老师,以便查明情形, 酌情处理。6、试验完毕后,要按要求整理好试验设备、器材和工具等,关断电源。经指导老师检查数据并签字后,方可离开试验室。、同学需做开放性试验时,应事先与有关试验室(中心)联系,报告自己的试验目的、内容。试验终止后应整理好试验现场。、同学必需认真做好试验报告,在规定时间内交给指导老师批阅。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -
4、学习好资料欢迎下载目录试验一电磁波感应器的设计与制作试验二电磁波传播特性试验试验三电磁波的极化试验试验四天线方向图测量试验可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载试验一电磁波感应器的设计与制作一、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、明白线天线基本结构及其特性。二、试验目的1、熟悉时变电磁场,懂得电磁感应
5、的原理和作用。2、通过电磁感应装置的设计,初步明白天线的特性及基本结构。3、懂得电磁波辐射原理。三、试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行分割的部分。 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。图 1电磁感应装置假如将另一付天线置于电磁波中,就能在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。假如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,如图
6、 1 所示。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,线上的电流匀称同相,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纳多种天线形式,相对而言性能优良,但又简洁制作, 成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等,如图2 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -
7、学习好资料欢迎下载图 2接收天线本试验重点介绍其中的一种半波天线。半波天线又称半波振子,是对称天线的一种最简洁的模式。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,它具有结构简洁和馈电便利等优点。半波振子因其一臂长度为/ 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/ 4 )的远区场强有以下关系式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结60Icoscos260I可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ef rsi
8、nr可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中,f 为方向性函数,对称振子归一化方向性函数为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结F f cos2cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中 f max 是f 的最大值。f maxsin可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由上式可画出半波振子的方向图如图3 所示。图 3半波振子的方向图半波振子方向函数与无关,故在H 面上的方向图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/ 2 ,且只要一臂长度不超过0.
9、625,辐射的最大值始终在/ 2 方向上。如连续增大L ,辐射的最大方向将偏离/ 2方向。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载四、试验内容与步骤1、打开功率信号发生器电源开关,Signal 灯亮,机器工作正常,按下Tx 按钮,观看功率指示表有肯定偏转,此时Standby 灯亮,说明发射正常。2、用金属丝制作天线体,用螺丝固定
10、于感应灯板(或电流表检波板)两端,并安放到测试 支架上,调剂感应板的角度,使其与发射天线的极化方向一样。调剂测试支架滑块到最右端,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。3、转变天线振子的长度,重复上面过程,记录数据。4、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接收距离1234五、留意事项1、按下Tx 按钮时,如Alarm 红色告警灯亮,应立刻停止发射,检查电缆线与发射天线接 口是否旋紧,其余接口是否用封闭帽盖上,Output 接口与电缆是否接好,或请老师检查。否就会损坏机器。2、测试感
11、应器时, 不能将感应灯靠近发射天线的距离太小,否就会烧毁感应灯。 (置于 20cm以外,或视感应灯亮度而定)。3、尽量削减按下Tx 按钮的时间,以免影响其它小组的测试精确性。4、测试时尽量防止人员走动,以免人体反射影响测试结果。六、报告要求1、依据标准试验报告的格式和内容完成试验报告。2、制作两种以上天线,观看接收成效。画出天线外形,记录接收距离。3、对试验中的现象分析争论。4、提出改进看法及建议。七、接收天线参考外形可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资
12、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1*dT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载试验二电磁波传播特性试验一、预习要求1、什么是迈克尔逊干涉原理?它在试验中有哪些应用?2、驻波的产生原理及其特性。二、试验目的1、学习明白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,进一步熟悉和明白电磁波。三、试验原理变化的电场和磁场在空间的传播称为电磁波。几列不同频率的电磁波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),在同时通过媒质时,在几列波相遇或
13、叠加的区域内,任一点的振动为各个波单独在该点产生振动的合成。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要特性,利用干涉原理可对电磁波传播特性进行很好的探究。而驻波是干涉的特例。 在同一媒质中两列振幅相同的相干波,在同始终线上反向传播时就叠加形成驻波。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匀称平面波。此平面波垂直入射到金属板,被金属板反射回来,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意肯定关系时,在感应
14、器位置可以产生波腹或波节。设到达电磁感应器的两列平面波的振幅相同,只是因波程不同而有肯定的相位差,电场可表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结示为:E xE mE yE mcos costkz tkz可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中z是因波程差而造成的相位差。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结就当相位差z1nn0,1, 2L L 时,合成波的振幅最小,z1 的位置为合成波的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结波节。相位差z22n1/ 2n0,1, 2L L 时,合成波的振幅最大,z2 的位
15、置为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结合成波的波腹。实际上到达电磁感应器的两列波的振幅不行能完全相同,故合成波波腹振幅值不是二倍单列波的振幅值,合成波的波节值也不是恰好为零。依据以上分析, 如固定感应器, 只移动金属板, 即只转变其次列波的波程,让驻波得以形成,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当合成波振幅最小(波节)时:z1n/n/ 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 -
16、 - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载当合成波振幅最大(波腹)时:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结z2n1 / 2/ 2n1/ 4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此时合成波振幅最大到合成波振幅最小(波腹到波节)的最短波程差为/ 4 ,如此时可动金属板移动的距离为L ,就:L/ 4即:4L可见,测得了可动金属板移动的距离L ,代入式中便确定电磁波波长。四、试验内容及步骤试验装置如图4 所示。图 4电磁波教学综合试验仪1、将设计制作的电磁波感应器(天线)安装在可旋转支臂上,调剂其
17、角度与发射天线的极化方向一样,再将支臂滑块移到距离发射天线分别为30 cm、35cm、 40cm 刻度处。2、开启电磁波教学综合试验仪开关(Power),按 Tx 按钮,此时发射天线板已有电磁波发射出来。3、移动反射板,观看天线上的灯是否有明暗变化。假如没有,检查天线角度是否与发射天线极化方向一样。假如仍没有明暗变化,再将支臂滑块移到距离发射天线近一点。4、如系统正常工作,从远而近移动反射板,使灯泡明暗变化。以灯泡明暗度判定波节(波腹)的显现。先将天线固定于位置1,由远而近移动反射板,记录下灯泡两个相邻最亮时反射板位置的坐 标(波腹点),其距离即为/ 2 。再将天线固定于位置2,重复上述过程。
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