电磁场与电磁波实验 01 - | 位移电流测量及电磁场与电磁波的存在实验
一、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、理解电磁波辐射原理
3、了解位移电流的概念
二、预习要求
1、什么是法拉第电磁感应定律?
2、半波振子天线的原理。
三、实验仪器
HD-CB-V电磁场电磁波数字智能实训平台: 1套
电磁波传输电缆: 1套;
平板极化天线: 1副;
半波振子天线: 1副
(此图可用实验实际操作中所拍摄照片代替)
四、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。如果将另一副天线置于电磁波中,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。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。 当越靠近发射天线,灯泡被点的越亮。越远离天线,灯泡越暗。
五、实验步骤
(一)装置白炽灯泡
1、用SMA电缆连接“输出口3”和极化天线(可先选择A端口垂直极化),将电磁波信号输送到极化天线上发射出去。
2、按下机器供电开关,机器工作正常,按下“发射开关”,绿色发射指示灯亮,说明发射正常。
3、半波天线的长度计算方法(也可由液晶界面直接显示):已知电磁波发射源的频率F,求得波长:
半波天线长L=0.165m,则两端子分别均为0.165/2=8.25cm。
4、用金属丝(铜丝)制作典型的半波天线,安装于感应灯板两端,竖直固定到测试支架上,将滑块移动置极化天线端(最左端)归零,此时液晶显示读数0.00。调节测试支架滑块到离发射天线40cm左右,按下“发射开关”,白炽灯被点亮。
5、开始移动测试支架滑块(向靠近极化天线方向移动),直到小灯刚刚发光时,直接在显示器上读取滑块与发射天线的距离并记录。
6、改变天线振子的长度,重复上面过程,观察记录实验现象,记录数据,运用电磁场相关专业知识,分析总结得出天线长度与灯泡亮暗的关系。
7、采用半波振子天线,改变滑块与发射天线的距离,重复上面过程,观察记录实验现象,记录数据,运用电磁场相关专业知识,总结得出距离与灯泡亮暗的关系。
(二)装置检波二极管
1、将感应板换成检波装置,(灯泡变成了检波二极管)。置于旋转支架上。
2、用铜丝制作典型的半波天线,安装于检波板两端,竖直固定到测试支架上,将滑块移动置极化天线端(最左端)归零,此时液晶显示读数0.00。调节测试支架滑块到离发射天线 40cm左右,通过SMA连接线将检波电流送至“感应电流输入”端口,同时将主机后开关切换至“DC TEST”。按下“发射开关”,记录数显微安表的数值。
3、慢慢向极化天线方向移动,记录下距离数值及微安表电流大小,观察实验现象。
4、在适当位置固定接受天线,改变发射电磁波频率,每增减15MHZ,记录微安表对应电流数值,观察实验现象。
六、注意事项
1、按下机器供电开关,机器工作正常,按下“发射开关”,发射指示灯亮,说明发射正常。
2、滑动感应器及反射板应缓慢,切忌过快影响实验效果和读数。
3、测试感应器时,不能将感应灯靠近发射天线的距离太近,否则会烧毁感应灯。(置于 15cm 以外,或视感应灯亮度而定)
4、尽量减少按下发射按钮的时间,以免影响其它小组的测试准确性。
5、测试时尽量避免人员走动,以免人体反射影响测试结果。
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