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文檔簡介
電磁場和電磁波
實(shí)驗:練習(xí)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(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場.相應(yīng)地,均勻變化的磁(電)場產(chǎn)生穩(wěn)定電(磁)場;周期性變化的磁(電)場,產(chǎn)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(chǎn)生磁場,變化的磁場在周圍空間產(chǎn)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(chǎn)生.周期性變化的磁場,產(chǎn)生周期性變化的電場,而周期性變化的電場,產(chǎn)生周期性變化的磁場,這樣,周期性變化的電磁場由近及遠(yuǎn)、范圍不斷擴(kuò)大,就形成電磁波.2.電磁波的發(fā)射和接收.(1)LC振蕩電路.如圖13-3-1所示,將單刀雙擲開關(guān)S接到1位置,給電容器充電,然后將開關(guān)S撥到2位置,發(fā)現(xiàn)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(jìn)行充電或放電,即電感線圈中產(chǎn)生了周期性變化的磁場,電容器內(nèi)產(chǎn)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(chǎn)生電磁波.(2)電磁波的發(fā)射.利用LC回路可以發(fā)射電磁波,但要有效地發(fā)射電磁波,LC回路必須具有以下特點(diǎn):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(dāng)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(qiáng),這種現(xiàn)象叫電諧振.所謂調(diào)臺即調(diào)節(jié)到電諧振.(4)電磁波的傳播.三、電磁波的基本特點(diǎn)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(zhì).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(zhì)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(jī)械波一樣,也具有干涉、衍射、反射、折射等現(xiàn)
象.四、無線電波的應(yīng)用電視、雷達(dá)測距等,電磁波(無線電波)的應(yīng)用越來越廣泛,幾乎滲透到了各個角落.雷達(dá)是利用電磁波的發(fā)射和接收來測定目標(biāo)位置,因為電磁波傳播一個來回要經(jīng)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(xí)使用示波器1.實(shí)驗?zāi)康模毩?xí)使用示波器,掌握其使用方法.2.實(shí)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?yōu)榭吹靡姷墓庑盘栐跓善辽巷@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(zhuǎn)化為電壓的電學(xué)量和非電學(xué)量(如電流、阻抗、功率、溫度、位移、壓強(qiáng)、光強(qiáng)、磁場、相位、頻率等),都可以用示波器進(jìn)行直接或間接觀測.3.實(shí)驗器材.示波器,學(xué)生電源,二極管,滑動變阻器,開關(guān),電池,電阻,導(dǎo)線.4.實(shí)驗步驟.認(rèn)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(guān)的名稱、作用如下:(1)輝度調(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像亮度.(2)聚焦調(diào)節(jié)旋鈕⊙.(3)輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕○——二者配合使用可使電子束會聚成一細(xì)束,在屏上出現(xiàn)小亮斑,使圖像線條清晰.(4)電源開關(guān).(5)指示燈——電源接通時,指示燈明亮.(10)衰減調(diào)節(jié)旋鈕——指加在偏轉(zhuǎn)電極上的信號電壓按開關(guān)上的倍率衰減,“”表示機(jī)內(nèi)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(jī)外輸入的掃描信號提供水平掃描.(12)掃描微調(diào)旋鈕——使掃描電壓頻率在選定范圍內(nèi)連續(xù)變化.(13)Y輸入、X輸入、地——對應(yīng)的輸入接線柱和公共接地接線柱.(14)交、直流選擇開關(guān)——“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(guān).5.注意事項.(1)開機(jī)前及實(shí)驗完畢關(guān)機(jī)前,先要把輝度調(diào)節(jié)旋鈕反轉(zhuǎn)到底.(處于亮度最低狀態(tài))(2)使用過程中,不應(yīng)使光斑過亮,特別是當(dāng)亮斑長時間停留在屏上不動時,應(yīng)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(jī)內(nèi)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(jī)、關(guān)機(jī),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(guān)機(jī),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(jī)殼用導(dǎo)線接地.(6)當(dāng)“Y輸入”接線柱上接出的導(dǎo)線懸空時,它和“地”間電阻極大.環(huán)境空間中雜散的電磁場將在導(dǎo)線中感應(yīng)較大的電壓,使屏上出現(xiàn)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(dǎo)線會更嚴(yán)重,使用中應(yīng)盡量避免這種情況.1.關(guān)于電磁波,以下說法正確的是(
)A.電磁波本身就是物質(zhì),因此可在真空中傳播B.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì),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(fā)射電路的電磁振蕩停止,產(chǎn)生的電磁波立即消失答案:AB2.圖13-3-3所示為調(diào)幅振蕩電流圖像,此電流存在于電磁波發(fā)射和接收中的哪些階段(
)A.經(jīng)調(diào)制后B.經(jīng)調(diào)諧后C.經(jīng)檢波后D.耳機(jī)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(diào)制.調(diào)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(diào)幅振蕩電流,這就是調(diào)幅.在接收電路中,經(jīng)過調(diào)諧,使回路與所需接收的電磁波產(chǎn)生電諧振,回路中將會出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流.經(jīng)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(jī)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(xué)技術(shù)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(xiàn),激光是一種電磁波,某種排版系統(tǒng)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(yīng)在熒光屏上出現(xiàn)已調(diào)好的亮斑,“Y輸入、X輸入、地”不接信號的情況下進(jìn)行觀察B.X增益應(yīng)順時針轉(zhuǎn)過一定角度,掃描頻率范圍旋鈕置于最低擋,且掃描微調(diào)旋鈕應(yīng)逆時針轉(zhuǎn)到底C.在掃描頻率最低時,看到的現(xiàn)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(fù)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(yīng)進(jìn)行的操作是:(1)輝度旋鈕__________.(2)豎直位移和水平位移旋鈕旋轉(zhuǎn)到__________.(3)衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于__________.(4)掃描范圍置于__________.答案
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