电磁场与电磁波教学实验指导书

电磁场与电磁波教学试验指导书环节。同学们在做每个试验之前，肯定要认真阅读教材和试验指导书。了解和生疏试验设备、弄懂试验原理和试验目的、明确试验方法和试验步骤、并牢记和关注意事项，以使各试验得以安全、顺当地完成。试验过程中耍按试验步骤耍求进展操作，认真观看试验现象，具体、标准地记录试验数据。试验完成后，要认真分析试验结果，具体地写出试验报告。试验仪器JMX-JY-002 电磁波综合试验仪一、概述拉第屯磁感应定律、屯偶极子、天线基木构造及其特性等重要学问点，使学生直观形化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、放射、传输和接收过程及和关特性的生疏UMX-JY-002电磁波综合试验001二、特点1、理论与实践结合性强2、直接面对《屯磁场与波》的课程建设与改革需耍，严密协作教学大纲，使课堂环节与试验坏节严密结合。3、针对重要学问点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的学问。4、试验内容的设置，融综合性、设计性与验证性与一体，帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式，加深和加强对电磁波产生、放射、传输、接收过程及相关特性的生疏。5、培育学生对电磁波分析和电磁波应用的创力量。三、系统配置及工作原理擾化尺fl擾化尺flItAl?电子科技人学电磁场与波试验室仔彳F:入“’纯\心*关吨氐开斤饶四炎色(1)系统配置1JMX-JY-002对被控电磁场与波信号放射掌握。2连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。试套件。〔2〕工作原理输出至OUTPUT电磁波的波幅、波节以及极化等特征。四、性能指标1、工作频率范围:800MHz 1.5Hz2、整机功耗:<50W3、标尺精度:1mm4、长度量程：lm5、旋转测量精度：1°6、极化测量量程:180°7、电源电压：AC220V±10%8、工作环境温度范围：0° 40°C五、操作使用1〔POWER〕开关，电源开关指示灯亮。2、将放射天线架设在系统支架上，连接好放射电缆〔机掌握系统的OUTPUT端口，另一端连接到放射天线的相应端点上〕。3”TX按钮，开头放射信号，信号指示灯亮，说明放射正常。假设ALM红灯信号输出通道反射过强，仍旧持续放射会造成仪器损坏。4、支架平台设有两个可滑动的支架滑块，依据不同试验要求安装测试天线〔器〕或反射板。5极化方向等。六、留意事项1TX按钮吋，假设ALM红色告警灯亮，应马上停顿放射，检查高频N头是否对应连接结实，放射天线是否接好，或请教师检查。否则会损坏机仪器。2〔15cm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准确性。4、测试吋尽量避开人员走动，以免人体反射影响测试结果。试验一位移电流验证明验试验目的1本质特征，启发学生的思维。2、通过木试验，使学生深刻生疏和理解：电磁波是一种能量的释放。预习要求1、理解位移电流的概念；2、Maxwell方程屮位移电流如何表示:3、位移电流的方向如何确定。试验原理成半波天线，我们称之为感应器，感应器并未形成冋路，将感应器置放于电磁波当中试验内容1、用金属丝制作天线体，焊接〔或用螺丝〕2、翻开信号发生器电源开关，STANBY灯亮，机器工作正常，按下TX到功率指示表有肯定偏转，说明放射正常。3、用拇指和食指捏住感应器板的两册〔手指不要接触到金属丝〕，15光变化，并记录观看到的现象。留意事项1TXALMN应连接结实，放射天线是否接好，或请教师检查。否则会损坏仪器。2、测试感应器时，不能将感应灯靠近放射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。〔15cm以外，或视感应灯亮度而定〕。3、避开与相邻小组同时按下TX按钮，尽量削减按下TX响测试准确性。4、测试时尽量避开人员走动，以免人体反射影响测试结果。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、具体记录观看到的试验现彖；3、对试验结果进展分析争论。试验二电磁波传播特性试验试验目的1、学习了解电磁波的空间传播特性；2、通过对电磁波波长、波幅、波节、驻波的测量进一步生疏和了解电磁波预习要求1、什么是迈克尔逊干预原理？它在试验屮有哪些应用?2、驻波的产生原理及其特性。试验原理吋，几列波可以保持各自的特点〔波长、波幅、频率、传播方向等〕同吋通过媒质，在几列波相遇或叠加的区域内，任一点的振动为各个波单独在该点产生的振动的合成。而当两个频率一样、振动方向一样、相位差恒定的波源所发出的波的叠加时在空间总会冇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，因而形成干预现彖。索。而驻波是干预的特例。在同一媒质中两列振幅一样的相干波，在同始终线上反向传播时就叠加形成驻波。，在感应器位置可以产生波腹或波节。差，电场可表示为：EEgcos〔妙一々〕Ey=Eymcos〔处一忽+》〕其中》=仇是因波程差而造成的相位差，则当相位差§=阻=3⑺=02,…〕吋，合成波的振幅最大，召的位置为合成波的波腹；相位差S--2n7r+7〔72=0,1,2…〕时，合成波的振幅最小，Z2的位置为合成波的波节。实际上到达电磁感应器的网列波的振幅不行能完全和同，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。2驻波得以形成，当合成波振幅最大〔波腹〕时：祁皿。〔波节〕吋：z2〕/0=〔“+1/〕/，此时合成波振幅最大到合成波振幅最小2〔波腹到波节〕的最短波程差为A/2,AL,贝ij2AL=A/2即2=4△厶。可见，测得了可移动金属板移动的距离AL,代入式中便确定电磁波的波长。试验内容110cm刻度处；电磁波放射出来；3水平放置，假设还没明暗变化，再检查天线及其他方面；4波节〔波腹〕的岀现。再由近而远移动反射板，并记录下最初灯泡最亮时反射板1电磁波波长测量试验数据记录表次数1电磁波波长测量试验数据记录表次数感应位置1NN〔cm〕平均〔cm〕 (cm)(cm)(cm)123456留意事项1、按下TX按钮时，假设ALM红色告警灯亮，应马上停顿放射，检杳高频N头是否对应连接结实，放射天线是否接好，或请教师检查。否则会损坏机仪器。2、测试感应器时，不能将感应灯靠近放射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。〔15cni以外，或视感应灯亮度而定〕3、尽量削减按卜，TX按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。4、测试时尽量避开人员走动，以免人体反射影响测试结果。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、完成数据运算及整理，计算岀电磁波波长；3、对试验中的现象分析争论，并对试验误差产生的缘由进展分析。试验三电磁波的极化特性试验试验目的1、争论儿种极化波的产生及其特点；2争论；3、通过试验加深对电磁波极化特性的理解和生疏。预习要求1、什么是电磁波的极化?它具有什么特点？2、了解各种常用天线的极化特性；3、天线特性与放射〔接收〕电磁波极化特性之间的有什么关系?试验原理的取向随吋间变化的特性，并用电场强度矢量E示。由其轨迹方式可得电磁波的极化方式冇三种：线极化、圆极化、椭I员I极Z方向传播，一个的极化取向在X方向，另一个的极化取向在Y方向。假设X在水平方向，Y假设:水Ex=EAWsin〔6ZX-fe〕,Ey=Eymsin〔^-+J〕，其中xin,Ew超前耳的相角〔水平取为参考相面〕。取Z=0的平面分析，有EEgsin〔〕EyEym血〔j〕综合得aE^-h+c； =\a、b、c为与水平极化波和垂直极化波的振幅E®,E和和相角》有关的常数。此式是个一般化椭圆方程，它说明由E,、E、合成的电场矢量终端画出的轨迹是一个椭圆。所以：1、当两个线极化波同相或反相时，其合成波是一个线极化波；22吋，振幅不相等时其合成波是一个椭圆极化波;32时，其合成波是一个圆极化波。极化波的一个需要重视的地方是极化的旋转方向问题。一般规定：面对电波传播的方向〔无论是放射或接收〕，电场沿顺吋针方向旋转的波称为右旋圆极化波，反时针方向旋转的波称为左旋圆极化波。右旋螺旋天线只能放射或接收右旋闘极化II极化波。推断方法：沿着天线辐射方向，当天线的绕向符合右手螺旋定则时，为右旋圆极化波，反Z为左旋圆极化波。试验内容试验装置如以下图所示：1仪开关〔power〕,A〔output〕02、将线极化的电磁波感应器安装在测试支架上，分别设置成垂宜、水平、斜45度TX2屮。3、更换不同的放射天线，重复以上步骤，记录测试数据。4、分析试验数据，推断各放射天线发出的电磁波的极化形式。天线形式水平天线形式水平K45度123留意事项1、按下TXALMN对应连接结实，放射天线是否接好，或请教师检查。否则会损坏机仪器。2、测