電磁場(chǎng)和電磁波

電磁場(chǎng)和電磁波

實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用示波器一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1．電磁場(chǎng)理論．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．相應(yīng)地，均勻變化的磁(電)場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電(磁)場(chǎng)；周期性變化的磁(電)場(chǎng)，產(chǎn)生周期性變化的電(磁)場(chǎng)，且變化周期相同．2．電磁場(chǎng)．變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場(chǎng)．二、電磁波1．電磁波的產(chǎn)生．周期性變化的磁場(chǎng)，產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，而周期性變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這樣，周期性變化的電磁場(chǎng)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(kāi)關(guān)S接到1位置，給電容器充電，然后將開(kāi)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(dòng)，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(chǎng)，電容器內(nèi)產(chǎn)生了周期性變化的電場(chǎng)．可見(jiàn)，利用LC回路可以形成電磁場(chǎng)，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(chǎng)和磁場(chǎng)必須具有盡可能大的空間，即采用開(kāi)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(shí)，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(tái)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(chǎng)跟磁場(chǎng)相互垂直．2．電磁波以一定的速度在空間傳播，在傳播過(guò)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(guò)程也是電磁能量傳播的過(guò)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(wú)線電波的應(yīng)用電視、雷達(dá)測(cè)距等，電磁波(無(wú)線電波)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，幾乎滲透到了各個(gè)角落．雷達(dá)是利用電磁波的發(fā)射和接收來(lái)測(cè)定目標(biāo)位置，因?yàn)殡姶挪▊鞑ヒ粋€(gè)來(lái)回要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間．電視是利用無(wú)線電波傳遞聲音和圖像信號(hào)．五、練習(xí)使用示波器1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毩?xí)使用示波器，掌握其使用方法．2．實(shí)驗(yàn)原理．示波器是一種用途廣泛的電子儀器，它能將不可見(jiàn)的電信號(hào)變?yōu)榭吹靡?jiàn)的光信號(hào)在熒屏上顯示出來(lái)，以便觀察分析．用它可以直接觀察交流電壓波形并測(cè)量其大小，對(duì)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(chǎng)、相位、頻率等)，都可以用示波器進(jìn)行直接或間接觀測(cè)．3．實(shí)驗(yàn)器材．示波器，學(xué)生電源，二極管，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，電池，電阻，導(dǎo)線．4．實(shí)驗(yàn)步驟．認(rèn)識(shí)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(gè)旋鈕和開(kāi)關(guān)的名稱(chēng)、作用如下：(1)輝度調(diào)節(jié)旋鈕用來(lái)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(huì)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(kāi)關(guān)．(5)指示燈——電源接通時(shí)，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(hào)電壓按開(kāi)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(lái)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(hào)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(duì)應(yīng)的輸入接線柱和公共接地接線柱．(14)交、直流選擇開(kāi)關(guān)——“DC”表示直流，“AC”表示交流．“AC”只能通過(guò)交流信號(hào)，不能輸入直流信號(hào)．(15)同步極性開(kāi)關(guān)．5．注意事項(xiàng)．(1)開(kāi)機(jī)前及實(shí)驗(yàn)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(guò)程中，不應(yīng)使光斑過(guò)亮，特別是當(dāng)亮斑長(zhǎng)時(shí)間停留在屏上不動(dòng)時(shí)，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(guò)大，否則會(huì)損壞機(jī)內(nèi)的分壓電阻和電子管，在最大衰減倍率(1000)時(shí)也不得超過(guò)直流400V.(4)盡量避免頻繁開(kāi)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(shí)間不用時(shí)，不必關(guān)機(jī)，只需將輝度旋至熒光屏上無(wú)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(shí)，它和“地”間電阻極大．環(huán)境空間中雜散的電磁場(chǎng)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(hào)顯示的幅度越大，若用手摸這條導(dǎo)線會(huì)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(shuō)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(hào)傳遞出去，需要將信號(hào)“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(hào)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(guò)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(huì)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(dòng)電流，而在耳機(jī)中只有隨信號(hào)而變化的音頻電流．答案：AB3.2001年國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)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(zhǎng)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(guò)程時(shí)，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(hào)的情況下進(jìn)行觀察B．X增益應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)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(shí)針轉(zhuǎn)到底C．在掃描頻率最低時(shí)，看到的現(xiàn)象是亮斑從左向右勻速移動(dòng)，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(dòng)的亮斑答案：ABCD5．在開(kāi)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