電磁場和電磁波

實驗：練習使用示波器一、麥克斯韋電磁場理論1．電磁場理論．變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場．相應地，均勻變化的磁(電)場產生穩定電(磁)場；周期性變化的磁(電)場，產生周期性變化的電(磁)場，且變化周期相同．2．電磁場．變化的電場在周圍空間產生磁場，變化的磁場在周圍空間產生電場，變化的電場和磁場成為一個完整的整體，這就是電磁場．二、電磁波1．電磁波的產生．周期性變化的磁場，產生周期性變化的電場，而周期性變化的電場，產生周期性變化的磁場，這樣，周期性變化的電磁場由近及遠、范圍不斷擴大，就形成電磁波．2．電磁波的發射和接收．(1)LC振蕩電路．如圖13－3－1所示，將單刀雙擲開關S接到1位置，給電容器充電，然后將開關S撥到2位置，發現靈敏電流表的指針不停地左右擺動，這表明電感線圈L中電流的大小、方向周期性變化，電容器也不斷地交替進行充電或放電，即電感線圈中產生了周期性變化的磁場，電容器內產生了周期性變化的電場．可見，利用LC回路可以形成電磁場，產生電磁波．(2)電磁波的發射．利用LC回路可以發射電磁波，但要有效地發射電磁波，LC回路必須具有以下特點：①要有足夠的振蕩頻率；②振蕩電路的電場和磁場必須具有盡可能大的空間，即采用開放電路．(3)電磁波的接收．①電磁波的接收也采用LC回路；②電諧振：當某一電磁波的頻率與接收電路的固有頻率相等時，該電磁波激起的振蕩電流最強，這種現象叫電諧振．所謂調臺即調節到電諧振．(4)電磁波的傳播．三、電磁波的基本特點1．電磁波是橫波，電磁波中的電場跟磁場相互垂直．2．電磁波以一定的速度在空間傳播，在傳播過程中滿足v＝λ·f.3．電磁波可以在真空中傳播，即電磁波的傳播不需要介質．電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，即c＝3×108

m/s.不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度相同，但不同頻率的電磁波在同一種介質中的傳播速度不同．4．電磁波傳播的過程也是電磁能量傳播的過程．5．電磁波同機械波一樣，也具有干涉、衍射、反射、折射等現

象．四、無線電波的應用電視、雷達測距等，電磁波(無線電波)的應用越來越廣泛，幾乎滲透到了各個角落．雷達是利用電磁波的發射和接收來測定目標位置，因為電磁波傳播一個來回要經過一定的時間．電視是利用無線電波傳遞聲音和圖像信號．五、練習使用示波器1．實驗目的．練習使用示波器，掌握其使用方法．2．實驗原理．示波器是一種用途廣泛的電子儀器，它能將不可見的電信號變為看得見的光信號在熒屏上顯示出來，以便觀察分析．用它可以直接觀察交流電壓波形并測量其大小，對那些凡是可以轉化為電壓的電學量和非電學量(如電流、阻抗、功率、溫度、位移、壓強、光強、磁場、相位、頻率等)，都可以用示波器進行直接或間接觀測．3．實驗器材．示波器，學生電源，二極管，滑動變阻器，開關，電池，電阻，導線．4．實驗步驟．認識示波器的面板，圖13－3－2所示是J2459型示波器的面板，上面各個旋鈕和開關的名稱、作用如下：(1)輝度調節旋鈕用來調節圖像亮度．(2)聚焦調節旋鈕⊙.(3)輔助聚焦調節旋鈕○——二者配合使用可使電子束會聚成一細束，在屏上出現小亮斑，使圖像線條清晰．(4)電源開關．(5)指示燈——電源接通時，指示燈明亮．(10)衰減調節旋鈕——指加在偏轉電極上的信號電壓按開關上的倍率衰減，“”表示機內給豎直方向提供正弦變化的交流電壓．(11)掃描范圍旋鈕——用來改變掃描電壓的頻率范圍，其中的“外X”表示掃描電壓由機外輸入的掃描信號提供水平掃描．(12)掃描微調旋鈕——使掃描電壓頻率在選定范圍內連續變化．(13)Y輸入、X輸入、地——對應的輸入接線柱和公共接地接線柱．(14)交、直流選擇開關——“DC”表示直流，“AC”表示交流．“AC”只能通過交流信號，不能輸入直流信號．(15)同步極性開關．5．注意事項．(1)開機前及實驗完畢關機前，先要把輝度調節旋鈕反轉到底．(處于亮度最低狀態)(2)使用過程中，不應使光斑過亮，特別是當亮斑長時間停留在屏上不動時，應將亮度減弱，以免損傷熒光屏，縮短示波管的壽命．(3)由示波器Y輸入的電壓不可過大，否則會損壞機內的分壓電阻和電子管，在最大衰減倍率(1000)時也不得超過直流400V.(4)盡量避免頻繁開機、關機，否則將縮短示波管和電子管陰極的壽命，短時間不用時，不必關機，只需將輝度旋至熒光屏上無亮線．(5)如果顯示的波形受外界干擾，可將機殼用導線接地．(6)當“Y輸入”接線柱上接出的導線懸空時，它和“地”間電阻極大．環境空間中雜散的電磁場將在導線中感應較大的電壓，使屏上出現干擾波形，衰減倍率越小，干擾信號顯示的幅度越大，若用手摸這條導線會更嚴重，使用中應盡量避免這種情況．1．關于電磁波，以下說法正確的是(

)A．電磁波本身就是物質，因此可在真空中傳播B．電磁波由真空進入介質，速度變小，頻率不變C．在真空中，頻率高的電磁波波速較大D．只要發射電路的電磁振蕩停止，產生的電磁波立即消失答案：AB2．圖13－3－3所示為調幅振蕩電流圖像，此電流存在于電磁波發射和接收中的哪些階段(

)A．經調制后B．經調諧后C．經檢波后D．耳機中解析：為了把信號傳遞出去，需要將信號“加”到高頻振蕩電流上，這就是調制．調制的方法之一是使高頻振蕩電流的振幅隨信號而變化，成為調幅振蕩電流，這就是調幅．在接收電路中，經過調諧，使回路與所需接收的電磁波產生電諧振，回路中將會出現調幅振蕩電流．經檢波后，接收到的振蕩電流將被“切”去一半，得到單向脈動電流，而在耳機中只有隨信號而變化的音頻電流．答案：AB3.2001年國家最高科學技術獎授予中科院院士王選，表彰他在激光排版上的重大科技貢獻，激光是一種電磁波，某種排版系統中激光頻率為4×1014Hz，則該激光的波長為(

)A．0.25μm

B．0.05μmC．0.75μm D．1.33×106m答案：C4．觀察電子束的水平掃描過程時，下列敘述中正確的是(

)A．應在熒光屏上出現已調好的亮斑，“Y輸入、X輸入、地”不接信號的情況下進行觀察B．X增益應順時針轉過一定角度，掃描頻率范圍旋鈕置于最低擋，且掃描微調旋鈕應逆時針轉到底C．在掃描頻率最低時，看到的現象是亮斑從左向右勻速移動，到右端后又很快回到左端，周而復始D．若將掃描范圍旋鈕置于第二擋，看到的將是一條水平亮線而不是移動的亮斑答案：ABCD5．在開啟示波器前，應進行的操作是：(1)輝度旋鈕__________．(2)豎直位移和水平位移旋鈕旋轉到__________．(3)衰減調節旋鈕置于__________．(4)掃描范圍置于__________．答案