院系名称 | 班级 | 姓名 | |||||||||||||||||
专业名称 | 电子信息 | 学号 tmch | |||||||||||||||||
实验课程名称 | 电磁场与电磁波实验 | ||||||||||||||||||
实验项目名称 | 电磁感应定律的验证 | ||||||||||||||||||
实验时间 | 实验地点 | ||||||||||||||||||
实验成绩 | 指导教师签名 | ||||||||||||||||||
实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。 【实验目的】 1、通过电磁感应装置的设计，了解麦克斯韦电磁感应定律的内容 3、天线长短与电磁波波长的接收匹配关系 【实验仪器】
【实验原理】 麦克斯韦电磁理论经验定律包括：静电学的库仑定律，涉及磁性的定律，关于电流的磁性的安培定律，法拉第电磁感应定律。麦克斯韦把这四个定律予以综合，导出麦克斯韦方程，该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。下面我们通过制作感应天线体，来验证电磁场的存在。 如图示：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。 本实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。 半波振子因其一臂长度为λ/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=λ/4 ）的远区场强有以下关系式： │E│=[60Imcos(πcosθ/2)]/R 。 sinθ=[60Im/R 。 ]│f(θ)│ 式中， f(θ) 为方向函 数。 对称振子归一化方向函数为 │F(θ)│=│f(θ)│/fmax=|cos(πcosθ/2)/sinθ| 其中 fmax 是 f(θ) 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ψ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 方性的方向图。在 E 面的方向图为 8 字形，最大辐射方向为θ=π/2 ，且只要一臂长度 不超过 0.625λ，辐射的最大值始终在θ=π/2 方向上；若继续增大 L ，辐射的最大方向 将偏离θ=π/2 方向。 【实验内容】发泡工艺 （一）测量电磁波发射频率 （二）制作半波振子天线 （三）验证麦克斯韦电磁理论，电磁场的存在 【实验步骤】 （一）测量电磁波发射频率 1、用 N 型电缆直接将“输出口 2”连接至“功率频率检测口”。 2、在液晶界面上同时显示出发射功率及频率。 3、已知电磁波发射源的频率 F,求得波长：λ= V光/F，比如，电磁波发射源频率为 900MHz,则：λ= V光/F=3*108/900*106led间隔柱=0.33m. 半波天线长 L=0.165 m 则两端子分别均为 0.165/2=8.25cm 4，电磁波波长也可由液晶界面波长计算公式直接计算得出。 （二）制作半波振子天线 1、剪下一段铜丝，按计算得到尺寸剪下 2 段铜丝。 2、将铜丝末端漆刮掉，保持良好导电。 3、将天线安装到转盘上，这时就完成了半波天线的制作。 4、其他天线方法同上。 （三）验证麦克斯韦电磁理论，电磁场的存在 1、将“输出口 3”与极化天线通过 SMA 电缆相连，按下发射开关，电磁波经传输电缆，经天线发射后在空中传输 2、灯泡被点亮，验证了电磁场的存在。 【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等） 灯泡被点亮，验证了电磁场的存在。 【实验结果分析】 灯泡被点亮，说明发射的电磁波可被接收并转换成电能，使灯泡发光。 【实验思考题】 半波天线不对称对实验结果有影响吗？ 【实验心得】 当一个量与两个或两个以上物理量有关系时，必须运用控制变量法。所以我们在实验中一定要控制好变量。 | |||||||||||||||||||
本文发布于:2024-09-21 10:48:20，感谢您对本站的认可！
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